Бестранспортная система разработки

БЕСТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ (а. transportless mining system, direct overcasting system; н. transport-loses Abbauverfahren, transportloses System; ф. systeme d`exploitation sans transport; и. explotacion sin transporte) — способ ведения открытых горных работ, при котором вскрышные породы перемещаются во внутренний отвал экскаваторами. Применяется, как правило, при разработке горизонтальных и пологих (до 12°) пластовых (мощностью обычно до 30 м) залежей полезных ископаемых Внедрение бестранспортной системы разработки в СССР началось в 1942-45 (Н. В. Мельников, А. С. Чернегов, М. М. Соколовский, А. М. Шарков и др.).

Выделяют две разновидности бестранспортной системы разработки: классическую (основную), при которой вскрышные и добычные работы технологически, технически и организационно обособлены, и "экскаватор-карьер", где они объединены. В классической бестранспортной системе разработки схемы вскрышных работ делятся на простые и усложнённые. Простые схемы — без перевалки вскрышных пород (без вторичного отвала) применяются на участках и месторождениях с мощностью пустых пород не более 15-30 м, усложнённые — с одной или несколько перевалками части или всего объёма первичного отвала (со вторичным отвалом) при мощности пустых пород не более 30-40 м. При большей мощности по бестранспортной системе разработки отрабатывают только нижний (основной) уступ, а верхние (передовые) — с использованием транспортной, транспортно-отвальной или специальной систем разработки. В усложнённых схемах за счёт перевалки вскрышных пород во вторичный отвал по всему фронту работ освобождается полоса выработанного пространства, на которую из последующей вскрышной заходки отсыпается первичный отвал.

Различают усложнённые схемы вскрышных работ с обычным первичным отвалом и предотвалом. В первом случае вскрышные и отвальные работы технологически и технически обособлены, во втором вскрышные работы на нижнем уступе или подуступе и первичная перевалка пустых пород технологически и технически объединены. В СССР разработаны и широко применяются три основные усложнённые схемы вскрышных работ с предотвалом — подмосковная, украинская и райчихинская. В подмосковной схеме поверхность предотвала находится ниже рабочей площадки вскрышного уступа; высота предотвала равна или меньше высоты подвалки вскрышного уступа; поверхность первичного отвала — гребенчатой или плоскогребенчатой формы. В украинской схеме поверхность предотвала расположена также ниже рабочей площадки вскрышного уступа; высота предотвала в ней больше высоты подвалки вскрышного уступа, поверхность первичного отвала обычно гребенчатой формы. В райчихинской схеме поверхности предотвала и рабочей площадки вскрышного уступа совпадают; высота предотвала равна высоте подвалки вскрышного уступа, поверхность первичного отвала имеет плоскогребенчатую или плоскую форму. Разновидность этой схемы вскрышных работ — черемховская схема.

Схемы вскрышных работ бестранспортной системы разработки различаются также по виду применяемых экскаваторов и их расположению по высоте рабочей зоны (рис. 1 и рис. 2).

В простых и усложнённых с обычным вторичным отвалом схемах используются мехлопаты и шагающие драглайны, в усложнённых схемах с предотвалом — только драглайны (на карьерах СССР в основном применяют бестранспортные системы разработки с шагающими драглайнами). Мехлопаты в схемах вскрышных работ бестранспортной системы разработки всегда устанавливаются на кровле пласта полезных ископаемых (рис. 2, б), драглайны — на нижний площадке, промежуточном горизонте и верхней площадке (рис. 1 и 2, а) разрабатываемого ими уступа. Выемка вскрышных пород двумя уступами производится мехлопатой и драглайном или только драглайнами.

Разработка полезных ископаемых при классической бестранспортной системе разработки производится преимущественно одним уступом карьерными экскаваторами в сочетании с железнодорожным, автомобильным и конвейерным транспортом, роторными экскаваторами в сочетании с железнодорожным и конвейерным транспортом, драглайнами в сочетании с конвейерным транспортом и одноковшовыми погрузчиками. Полезные ископаемые транспортируется на почве или кровле пласта. В бестранспортной системе разработки "экскаватор-карьер" добычные и вскрышные работы производятся попеременно одним драглайном. Вынутое полезное ископаемое грузится на железнодорожный, конвейерный транспорт или складируется на борту карьера в навал, который потом убирается с помощью добычного оборудования или средств гидромеханизации. Вскрышные породы разрабатывают одним уступом без разделения и с разделением его на подуступы.

Выделяют 4 основных варианта разработки одноковшовыми экскаваторами пустых пород в простых и усложнённых с обычным вторичным отвалом схемах вскрышных работ: одним уступом без разделения его на подуступы и с разделением; двумя уступами без разделения и с разделением нижнего на подуступы. Пустые породы в усложнённых схемах вскрышных работ с предотвалом разрабатываются одним уступом с разделением его на подуступы, двумя уступами без разделения и с разделением верхнего уступа на подуступы. При бестранспортной системе разработки капитальные траншеи на рабочие вскрышные горизонты не проводятся. Спуск на них экскаваторов и буровых станков, выход экскаваторов и буровых станков на поверхность, доставка материалов и запасных частей, пропуск вспомогательного оборудования осуществляются по временным съездам, сооружаемым по рабочему борту карьера.

Добычные горизонты при классической бестранспортной системе разработки вскрываются внешними траншеями центрального и флангового заложения с нерабочего борта или в комбинации с передовой разрезной траншеей с рабочего борта, скользящими съездами со стороны нерабочего или рабочего бортов, внешней траншеей совместно со скользящими съездами. При бестранспортной системе разработки "экскаватор-карьер" не требуется проведения капитальных выработок на добычный горизонт.

Разрабатываемое по бестранспортной системе разработки карьерное поле делится на участки, для каждого из которых предусматривается наиболее эффективное горное и транспортное оборудование. Фронт работ участка по классической бестранспортной системе разработки состоит из одного или двух блоков. В первом случае вскрышные и добычные работы в блоке ведутся одновременно, во втором — попеременно. Организация горных работ в блоке обусловливается в основном заложением капитальных траншей относительно границ блока. Если они предусмотрены на обоих флангах или в центре блока, то его делят на два крыла, что позволяет вести вскрышные и добычные работы попеременно на каждом крыле. В каждом блоке или крыле блока рабочий ход экскаватора может производиться в одном или обоих направлениях (соответственно односторонняя и челноковая организация работ), а вскрышная заходка выниматься за один или два прохода экскаваторов.

Бестранспортные системы разработки — наиболее экономичная система при открытом способе разработки полезных ископаемых. Наибольшее распространение получила на угольных месторождениях. На карьерах угольной промышленности бестранспортная система разработки обеспечивает по сравнению с транспортной системой разработки снижение трудоёмкости вскрышных работ в 3,8 раза, а затрат на 1 м³ вскрыши в 2,5-3 раза. За рубежом бестранспортная система разработки получила наибольшее применение при разработке угольных месторождений США, где её доля во вскрышных работах составляет около 75% (1979). Область применения бестранспортной системы разработки в США по типу отрабатываемых месторождений и предельной мощности вскрышных пород аналогична соответствующей области использования бестранспортной системы разработки в СССР. На вскрышных работах при бестранспортной системе разработки в США до 70-х городов преимущественно использовались мехлопаты с ковшами вместимостью до 153 м³ и длиной стрелы до 70 м. Ухудшение условий эксплуатации месторождений обусловило увеличение объёмов применения шагающих драглайнов с ковшом вместимостью до 168 м³ и длиной стрелы до 94 м. В США применение бестранспортной системы разработки считается экономически целесообразным при коэффициенте вскрыши до 25-30 м³/т.