Обеспечение безопасности труда при добыче сырьевых материалов на карьерах
Горные работы, горно-транспортное оборудование
Разработка месторождений сырья должна производиться с требованиями Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом и Единых правил безопасности при взрывных работах, утвержденных Ростехнадзором России.
Добыча сырья для производства нерудных материалов производится открытым способом и включает следующие виды работ:
· подготовительные;
· вскрышные;
· добычные;
· транспортирующие;
· другие.
Характерные особенности этих работ определяются: свойствами разрабатываемых пород; объемом вскрыши и другими факторами. Указанные работы должны обеспечивать заданные:
· производительность;
· экономичность;
· рациональное использование сырья;
· безопасные условия труда.
Вскрышные работы входят в комплекс горнодобывающих работ. Обычно это удаление пустой породы, закрывающей горную породу. Вскрышные работы производят с опережением по отношению к работам по добыче сырья. Их осуществляют: бульдозерами, экскаваторами, скреперами или гидромеханическим способом – путем размывания породы струей воды, подаваемой под давлением.
Бульдозеры используют на небольших карьерах, где вскрыша представлена мягкими породами мощностью до 0,5 м при дальности перемещения не более 80…100 м.
Скреперы – рекомендуется для разработки вскрыши на песчаных и песчано-гравийных карьерах, что позволяет по сравнению с транспортной схемой (экскаватор-автотранспорт) снизить их стоимость и повысить производительность труда. Скрепер (scrape - скрести) – прицепная, полуприцепная или самоходная землеройно-транспортная машина, которая ковшом вместимостью до 25 м3 послойно срезает грунт с поверхности, транспортирует его и разгружает в отвал (или выравнивает).
При разработке вскрыши большой мощности (15…20 м и более) наиболее эффективны бестранспортная и отвально-транспортная системы когда выемку и перемещение вскрышных пород в отвал производят роторными и шагающими экскаваторами – драглайнами, работающими самостоятельно.
Драглайн (англ. dragline) – одноковшовый экскаватор с гибкой канатной связью стрелы и ковша. Длина стрелы до 100 метров, вместимость ковша – 80 м3. оборудуется, как правило, шагающим ходом, применяется на карьерах, в гидротехническом и мелиоративном строительстве.
Если один экскаватор не может перемещать вскрышу непосредственно в отвал, возможна кратная перевалка, при которой один экскаватор перемещает породу в промежуточный, а другой - в постоянный отвал. На значительное расстояние (до 1 км) возможно перемещение вскрышных пород при использовании передвижных конвейеров.
Добычу не рудных материалов производят одним или несколькими уступами. Высоту уступа задают исходя из:
1. физико-механических свойств разрабатываемых пород;
2. применяемого оборудования;
3. горно-технических условий;
4. климатических условий.
Высота составляет:
· для твердых пород – 10-15 м,
· для мягких – 8-10 м,
· для скальных, разрабатываемых с помощью взрывов – более 20 м.
Рыхлые породы (пески, гравийно-песчаные смеси) разрабатывают прямой экскавацией. На каждом уступе карьера имеется один или несколько забоев. Забой – это рабочая площадка добывающего механизма, часть поверхности уступа, на которой разрабатывают породу.
В карьерах нерудных материалов обычно используют строительные гусеничные экскаваторы с ковшом 0,5…2,5 м3, на крупных карьерах – экскаваторы с ковшом до 4…6 м3.
Применение роторных экскаваторов (машин непрерывного действия) позволяет достичь повышенной производительности и комплексной механизации выемочно-погрузочных работ. Их производительность – до 1000 м3/час. Однако они рассчитаны в основном для разработки мягких пород.
Песчаные и песчано-гравийные месторождения разрабатывают драглайнами, позволяющими более полно извлекать нерудные материалы и производить подводную добычу.
Для разработки скальных и в особенности полускальных пород (известняков, песчаников, сланцев), возможно, применение тракторных рыхлителей с тяговым усилием до 100 т и с давлением на каждый зуб рыхлителя 30…40 т. глубина рыхления составляет 0,3-0,7 м (в зависимости от вида породы).
Разработку твердых и плотных горных пород производят, как правило, с применением буровзрывных пород, которые обеспечивают как отделение породы от горного массива, так и дробление негабаритных кусков.
Буровзрывной метод применяется, когда показана недостаточная эффективность рыхления механического и гидравлического методов. Взрывчатые вещества (аммонит, аммиачную селитру и др.) размещают в шпурах (диаметр до 75 мм и глубиной до 5 м) или в скважинах (диаметр до 300 мм и глубиной более 5 м), располагаемых в определенном порядке вдоль грунта уступа. Бурение шпуров и скважин осуществляют буровыми машинами. Новый способ бурения скважин – огневой с помощью газовой струи (температура 30000, скорость 2000 м/с).
Карьерный транспорт необходим как для перемещения вскрышных пород в отвалы, так и для доставки добытой породы с карьера на завод. Наибольшее распространение в карьерах получил автомобильный транспорт, который перевозит около 90 % добываемых нерудных материалов. Используют, как правило, автомобили большой грузоподъемности прицепов.
Конвейерный транспорт связан с большими капитальными затратами, имеет ряд достоинств:
· более дешев в эксплуатации;
· более производителен;
· обеспечивает поточность процесса транспортирования, что создает благоприятные предпосылки для его автоматизации;
и недостатков:
· необходимость предварительного дробления материалов;
· высокий износ ленты;
· зависимость качества доставляемого продукта от климатических и метеоусловий.
Транспортные ленты бывают ленточные и лотковые, обеспечивающие большую загрузку и производительность. Ширина ленты находится в пределах от 300 до 2000 мм, скорость передвижения 2…3 м/с, угол наклона 180.
Ленточные конвейеры могут быть стационарными или периодически передвигаемыми за добывающим материалом.
Железнодорожный транспорт используется в основном для транспортирования потребителю готового продукта; при расстоянии от карьера до завода более 8 км; а также при значительных объемах добываемого сырья и надлежащем рельефе местности.
На большинстве действующих карьеров действуют технологические схемы с использованием горно-транспортного оборудования циклического действия: экскаваторов, скреперов, автосамосвалов. При работе такого оборудования значительная часть свободного времени расходуется на вспомогательные операции.
Основой автоматизации выемочно-погрузочных работ и доставки является применение конвейерного транспорта. Технологические схемы, сочетающие применение цикличного горно-транспортного оборудования с конвейерным, относятся к циклично-поточным. Более эффективными являются поточно-цикличные схемы с полной конвейеризацией транспорта от забоя до завода и организацией непосредственно в забое.
Гидромеханизированнная добыча обеспечивает комплексное и непрерывное выполнение операций по разработке и транспортированию материалов. Она используется как для вскрышных работ, так и при добыче рыхлых нерудных материалов. Сущность способа состоит в том, разрабатываемая порода отделяется от массива, рыхлится и транспортируется динамическим действием воды, подаваемой к забою гидромониторами со скоростью 90 м/с под напором до 1,1 МПа. Вода размывает породу и образует пульпу, которая самотеком по канавам, лоткам или под напором по трубопроводам перемещается в отвал (вскрышные породы) или к перерабатывающей установке (нерудные материалы).
Песчано-гравийную пульпу можно подавать и непосредственно на эстакадный склад. Песок и гравий остаются на складе, а вода через отстойники поступает в водосточник.
Схема добычи сырья на карьере открытым способом представлена на рис. 6.1.1.