На основании проведенного исследования автором предлагается к рассмотрению новая технология отработки месторождения (карьерного поля) с разбивкой карьерного поля на отдельные карты разработки, которые можно рассматривать как «выемочные единицы». Число карт разработки в пределах карьерного поля может достигать нескольких единиц в зависимости от размеров карьерного поля в плане и карт разработки, а также производственной мощности предприятия. Карты могут отрабатываться последовательно или параллельно при различном, в случае необходимости, направлении развития фронта горных работ. Размеры карт разработки в плане рассматриваются во взаимосвязи с режимом работы предприятия, рационального использования средств гидрооборудования, мощностью разрабатываемой вскрышной толщи, а также с установленной производительностью предприятия по полезному ископаемому. Разработку месторождения желательно начинать с карт с наиболее благоприятными горно-геологическими условиями. В качестве экономического критерия очередности отработки карт может служить коэффициент вскрыши.
Исходя из рабочих параметров (ширина заходки, шаг передвижки гидромониторов и забойных грунтовых насосов и т. д.) серийно выпускаемых и перспективных средств гидромеханизации и группы разрабатываемой породы, можно проследить, как изменяются размеры карт в плане.
Размеры карт в плане в зависимости от типа применяемого оборудования, мощности разрабатываемой вскрышной толщи и группы разрабатываемого фунта могут быть 300х300, 400х400, 500×500, 600×600, 700×700, 800×800, 900×900, 1000×1000 м.
Число гидромониторно-землесосных комплексов, необходимых для отработки полного объема вскрышной породы одной карты за один сезон, определяется из минимально допустимой ширины заходки гидроустановки, объема пород в пределах карты, типа грунтового насоса и группы разрабатываемого грунта.
После окончания работ на вскрыше эксплуатируемой карты гидроустановки демонтируются и перемещаются на очередную карту, где производятся горно-строительные работы по созданию котлована, для размещения и монтажа средств гидромеханизации. Эти виды работ выполняются штатом рабочих гидроучастка в оставшийся период года. В этот период года производятся также необходимые работы по ремонту гидрооборудования и поворачивание труб.
Добычные работы рекомендуется производить с использованием экскаваторов цикличного (типа ЭКГ, ЭГ) или непрерывного (типа ЭРГ) действия в комплексе с автомобильным или конвейерным транспортом и пунктом перегрузки, в случае необходимости — с использованием другого вида транспорта (например, железнодорожного).
Так, например, запасы карт размером 400х400 м при изменении мощности полезного ископаемого от 9,1 до 16 м изменяются в пределах 1800—3200 тыс. м (для условий Чулымского участка разреза Назаровский). При использовании на добыче экскаваторов марки ЭКГ-8И, с погрузкой в автомобильный транспорт, необходимо иметь 1—2 экскаватора. Только в этом случае можно будет замывать выработанное пространство карты с началом сезона гидромеханизации. В противном случае это можно будет осуществлять после начала сезона гидромеханизации, т. е. с некоторым опозданием.
Число одновременно разрабатываемых карт для каждого конкретного случая и будет зависеть от годовой производственной мощности предприятия Qк, т, размера карт по дну ахb, м, и средней мощности полезного ископаемого т, м, в пределах карт:
Учитывая, что каждая карта карьерного поля может иметь разное значение m, суммарная производительность Qк, т/год, необходимого числа карт определится из равенства:
где а и b — соответственно длина и ширина карты понизу.
Отработку карты во времени и пространстве можно представить пятью этапами (рис. 7.39).
Последовательность отработки карт необходимо устанавливать таким образом, чтобы можно было устраивать гидроотвалы в выработанных пространствах отработанных карт с намывом их до необходимого уровня и без сооружения дорогостоящих и ответственных гидротехнических сооружений (дамб первичного и последующего обвалования).
Объем вскрышных работ первоначальной карты, вероятно, необходимо выполнять экскаваторным способом с размещением вскрыши на временном внешнем отвале с последующей ее гидроукладкой в резервах выработанных пространств отработанных карт. В некоторых случаях, например в условиях разреза Назаровский, где имеются выработанные пространства, отработка первоначальной карты может происходить с использованием средств гидромеханизации.
Так как вскрытые и готовые к выемке запасы полезного ископаемого отдельных карт могут отрабатываться за срок более чем один сезон, то для внедрения предлагаемой технологии гидромеханизации с внутренним гидроотвалообразованием необходимо иметь резерв выработанных пространств в пределах рассматриваемого карьерного поля или в других местах вне данного контура карьера. Если таких резервов может и не быть, то запасы карт должны быть отработаны строго за время демонтажных и ремонтных работ средств гидромеханизации.
Этот вид работ может выполняться экскаватором-драглайном или бульдозером с размещением вскрышной породы на борту устраиваемой выработки. В дальнейшем эта порода будет смыта совместно с породой, разрабатываемой в массиве уступа, Вскрытие поля карты относительно ее контура может осуществляться траншеей как внутреннего, так и внешнего заложения. Уклон траншеи в случае использования на добычных работах автомобильного транспорта может быть i = 0,08/0,1.
Объемы готовых к выемке запасов полезного ископаемого будут зависеть от размеров карты в плане и мощности полезного ископаемого. Необходимо отметить, что добычные работы могут осуществляться как последовательно, так и параллельно с гидровскрышными работами. Параллельное ведение добычных работ (в случае необходимости) возможно только при создании определенного опережения (не менее чем 50 м) на вскрышном уступе.
Добыча полезного ископаемого может производиться экскаваторами-мехлопатами, драглайнами и роторными. При этом возможно наличие разгрузочных устройств на поверхности или у потребителя. Согласно технологической классификации комплексов оборудования В.В. Ржевского на добычных работах возможно применение комплексов ВКР, ЭКР, ЭАР.
С учетом сезонности режима работы гидроразмыва годовой объем гидровскрышных работ будет зависеть от мощности вскрышной толщи и размеров карты разработки в плане.
Особенностью гидроотвала, расположенного в выработанном пространстве карты, является отсутствие дамб первичного и последующего обвалования. В этом случае исключается необходимость устройства дамб обвалования и имеется возможность намыва грунтов любого грансостава и обеспечения безопасности при производстве горных работ. Возможно, что в некоторых случаях возникнет необходимость устройства гидроотвала с конечной отметкой намыва выше отметки дневной поверхности карты. Тогда в этом случае, после полного намыва выработанного пространства карты, потребуется возведение дамб обвалования гидроотвала. По степени ответственности гидроотвал, с учетом места его расположения, относится к III классу.
Рассматриваемый гидроотвал намывается, как правило, по одноярусной схеме. Намыв гидроотвала может производиться с одной, двух, трех и четырех сторон сразу на полную высоту путем перемещения трубопроводов от бортов карты в сторону пруда-отстойника. Число сторон намыва гидроотвала будет зависеть от размеров карт разработки в плане и расхода гидросмеси.
Способ укладки грунта в гидроотвал следует принимать безэстакадный. Он характеризуется простотой применения. Гидросмесь при этом способе подается в гидроотвал с помощью раструбных труб, укладываемых вдоль фронта намыва. Желательно организацию намыва производить таким образом, чтобы пруд-отстойник оттеснялся в сторону вскрывающей траншеи. Это обеспечит облегчение организации полной откачки воды из замытой карты. Подача воды из пруда-отстойника в забой к гидромониторам осуществляется плавучими насосными станциями. В этом случае водоосветление будет иметь особое значение для расчета и организации водоснабжения.
С учетом создания вынужденных стесненных условий для осветления воды предъявляются особые требования к регулированию параметров пруда-отстойника.
Для обеспечения нормальной работы на карте разработки объем воды в пруде-отстойнике должен обеспечить ее определенный запас. Обычно при проектировании гидроотвалов принимают 8—15-дневный запас воды, что является не совсем обоснованным. Из практики известно, что большой запас воды в пруде-отстойнике приводит к определенным трудностям; увеличиваются размеры разжиженного ядра, уменьшаются размеры упорной призмы, повышается опасность возникновения оползней откосов гидроотвала и т. д. Поэтому необходимо стремиться к минимальному, но достаточному объему пруда-отстойника.
На основании проведенных исследований фракционного состава частиц в воде на Раздольских гидроотвалах выявлено, что в оборотной воде находятся частицы размером менее 0,05 мм (грунты представлены супесями и суглинками, которые содержат: 14—18 % глинистых частиц размером менее 0,005 мм; 55—67 % пылеватых частиц размером 0,05—0,005 мм; 15—30 % песчаных частиц размером 0,25—0,05 мм). Мутность воды меняется в пределах 0,1—5 г/л. Причем эта мутность имела место при объеме пруда, меньшем первоначального его объема в 15 раз,
На основании этих наблюдений и данных литературных источников делается вывод, что допустимая мутность воды при оборотном водоснабжении должна быть не более 5 г/л. Такую мутность воды можно обеспечить при 2—3-дневном запасе воды в пруде-отстойнике, а не при 15-дневном, как это часто принимается в проекте.
Необходимо иметь в виду, что разрабатываемые и замываемые карты должны быть отделены друг от друга целиком (еще не разрабатываемыми картами или уже замытыми картами). В противном случае надо будет оставлять целики, что приведет к потере определенного количества полезного ископаемого.
После окончания замыва выработанного пространства карты вода из пруда-отстойника откачивается плавучей насосной станцией в выработанное пространство очередной карты. При полном замыве выработанного пространства создаются стесненные условия для осаждения частиц (глинистых) с минимальной гидравлической крупностью. В этих случаях с точки зрения экономичной работы рабочих органов насосов и водоводов желательно применять принудительное осаждение взвешенных частиц. На наш взгляд, одним из наиболее эффективных из известных способов осветления оборотной воды является электрофорез, сущность которого описана в работе. После окончания замыва выработанного пространства карты ее поверхность практически подготовлена к рекультивационным работам.
Календарный график производства горных работ на картах приведен в табл. 7.13 (применительно к Кузбассу и Красноярскому краю). Пример разбивки карьерного поля на карты показан на рис. 7.40 для условий Чулымского участка Назаровского разреза.
