Дисциплина: МДК 01.03 Электрическое и электромеханическое оборудование
Группа: ТЭЭО-19
Дата: 02 ноября 2020 года
Преподаватель: Ларионов О.Ф.
Задание: Фото выполненной работы прислать по адресу электронной почты kitdistergo@mail.ua. или ВКонтакте: группа Электромеханик КИТ https://vk.com/club193292401 (Название файла с ответами: номер занятия,
МДК 01.03, гр. ТЭЭО-19, фамилия, имя студента)
Срок выполнения: до 03 ноября 2020 года.
Занятие № 28
Тема занятия: Назначение, условия формирования, виды отвалов.
Цель занятия:
Методическая: Формирование знаний студентов по изучаемому материалу
Дидактическая: Изучить назначение, условия формирования и виды отвалов.
Развивающая: Развить логическое мышление, наблюдательность, умение правильно обобщать данные и делать выводы.
Воспитательная: Привить профессиональные качества: внимание, ответственность, интерес к будущей профессии.
План занятия:
1. Конструкция отвалов и их параметры
2. Формирование отвалов
3. Экскаваторные отвалы при железнодорожном транспорте
4.Отвалообразование при автомобильном транспорте
Содержание лекции
Конструкция отвалов и их параметры
Технологический процесс размещения пустых пород и некондиционных руд,
удаляемых при открытой разработке и строительстве, называется отвалообразованием.
Отвалообразование в комплексе вскрышных работ является важным процессом, потому что, во-первых, объем отвальных пород очень значительный (в несколько раз больше объемов добытого полезного ископаемого), во-вторых, от организации отвальных работ зависит успешность работы вскрышных экскаваторов и транспорта вскрыши.
В настоящее время расходы на отвалообразование составляют 12-15 % расходов на вскрышные работы.
Способы отвалообразования зависят от вида применяемого транспорта и типа рабочего оборудования. При железнодорожном транспорте применяются экскаваторные (с механическими лопатами, драглайнами, абзетцерами), плужные и бульдозерные отвалы, при автомобильном транспорте - бульдозерные и экскаваторные, при конвейерном транспорте для укладки породы в отвал используются консольные отвалообразователи. По размещению относительно контура карьера отвалы делятся на внешние и внутренние, а по стационарности - на постоянные и временные.
Отвал по своей конструкции представляет собой насыпь горной массы, состоящий, как правило, из нескольких слоев (ярусов) и имеет в плане в общем случае криволинейную форму или чаще близкую к прямоугольнику (фото. 1).
Фото 1 Общий вид отвала вскрышных пород
Основными параметрами (см. рис. 1) отвала являются:
Рис.1Конструкция отвала и его основные параметры.
высота отвала Но и отвального уступа (яруса) h, длина Lo ширина отвала, ширина отвальной заходки Ао, площадь земельного участка, занимаемого отвалом, So, площадь горизонтальных площадок и поверхности откосов отвала, угол откоса яруса γ, угол погашения борта отвала γ О, угол рабочего борта отвала γ Р.
В один отвал может быть отдельно заключено два-четыре вида пород или некондиционных полезных ископаемых (селективное складирование пород). Селективное складирование ведется в случаях, когда извлекаемые вскрышные породы представляют собой сырье для перерабатывающей промышленности и строительства или некондиционные полезные ископаемые, которые в дальнейшем с пересмотром кондиций и совершенствованием технологии обогащения могут быть вовлечены в переработку. При этом размещение пород производится таким образом, чтобы не происходило перекрытия одного их вида другим или перекрытие было минимальным. В результате в плане отвал разбивается на участки. В пределах каждого участка, как правило, с первого до последнего яруса размещается один вид пород.
Селективное складирование используется и тогда, когда необходимо снизить уровень негативного воздействия токсичных элементов, содержащихся в горных породах, на окружающую среду: почву, водные источники, атмосферу, а также повысить эффективность рекультивационных работ в условиях дефицита плодородных и потенциально плодородных пород. Складирования пород независимо от их физико-механических свойств и качественных характеристик называется валовым.
Высота отвала и высота отвального уступа зависят от способа механизации отвальных работ, устойчивости складируемых пород основания отвала, рельефа местности и ценности земель, отводимых под отвалы, а также от вида транспорта.
Как правило, по высоте отвал состоит из двух-пяти ярусов, высота каждого из которых равна высоте отвального уступа и ограничивается прежде всего условиями безопасного ведения работ. Если породы малоустойчивы и разгрузки транспортных средств проводится вплотную к отвальной бровке, как, например, на плужных отвалах, то высоту отвального уступа сокращают до 8-10 м. В устойчивых крепких породах, а также на экскаваторных отвалах, где груженые вагоны находятся за пределами возможного оседания породы, высота отвальных уступов выше и достигает 30-40 м. На отвале, который отсыпается из неоднородных пород, высота ярусов может быть различной. Например, в нижний ярус отсыпаются породы, повышают устойчивость отвала грунта или отвала. В верхний ярус, а также в крайние заходки всех ярусов могут отсыпаться потенциально плодородные породы, улучшают возможность рекультивации поверхности отвалов. В средний ярус и центральную в плане часть отвала могут отсыпаться токсичные породы, а под ними и вокруг них - глинистые породы, которые создают изолирующий экран, что препятствуют вымыванию токсичных элементов и геохимическому загрязнению окружающих территорий.
Общая высота отвала должна быть, как правило, оптимальной, при которой все затраты на укладку породы в отвал будут наименьшими. Чем больше высота отвала, тем больше расходы на транспортировку пород и рекультивации поверхности отвала, но тем меньше площадь, занимаемая отвалом, и тем меньше затраты за отчуждение земли под отвалы. На равнинной местности оптимальная высота отвала при железнодорожном транспорте достигает 100-130м. В гористой местности при отсыпке на склонах гор высота отвала достигает 200-500 м.
Угол погашения борта отвала после завершения работ по укладке пород должен обеспечивать долговременную устойчивость борта и отвечать требованиям рекультивации. Для того, чтобы на откосах бортов отвала содержалась плодородная порода, которая наносится в процессе рекультивации, их выполаживают до 12-20°, а в ряде случаев создают специальные площадки для посадки кустарников и деревьев.
Ширина отвальной заходки зависит от способа отвалообразования и вида транспорта, и равна шагу передвижки путей, который определяется параметрами отвального оборудования и составляет: при железнодорожном транспорте на плужных отвалах 1,5-3 м, на экскаваторных отвалах с мехлопатами - 21 - 34 м, с драглайнами - до 120 м, на бульдозерных отвалах - от 50-60 до 110-120 м; при автомобильном транспорте на бульдозерных отвалах - 35-50 м, с использованием драглайнов - до 200 м.
Приемная способность 1 м отвального тупика составляет на плужных отвалах 30-60 м3, на экскаваторных отвалах с мехлопатами - 500÷1200 м3, с драглайнами - до 10-12 тыс. м3. Большая приемная способность отвала обеспечивает более равномерную устойчивую работу транспорта и сокращение затрат ручного труда на передвижку путей.
Место для расположения отвала должно отвечать следующим требованиям: быть как можно ближе к карьеру, чтобы расстояние транспортировки пород было наименьшим; площади, занимаемые постоянными отвалами, должны быть безрудными и безугольными.
Внешние отвалы занимают большие земельные площади, которые на крупных карьерах достигают 2-3 тыс. га. Если эти площади пригодны для сельского или лесного хозяйства, размещения отвалов пустых горных пород на них наносит вред, должен быть возмещен горным предприятием. Поэтому отвалы стремятся располагать на земельных участках, не пригодных для лесного и сельского хозяйства.
Для уменьшения затрат на землю рекомендуется применять поэтапное развитие отвалов, при котором отчуждение земельных площадей под постоянные отвалы производится не сразу в конечных пределах, а по очередям.
2. Формирование отвалов
Формирование отвала осуществляется в течение всего периода его эксплуатации и завершается, когда в плане он достигает отведенных ему границ (предельных контуров), а в высоту - проектных отметок. Процесс формирования отвала начинается с создания пионерной насыпи первого яруса. При железнодорожном и конвейерном транспорте пионерная насыпь длиной 0,5-2 км имеет узкую и вытянутую форму, благодаря чему обеспечивается длина фронта работ, достаточное для эффективного использования транспортного и отвального оборудования. Развитие отвала происходит в одну или обе стороны дискретно с шагом, равным ширине отвальной заходки.
При автомобильном транспорте пионерная насыпь имеет овальную форму и ограничивается размерами площадки для свободного маневрирования автосамосвалов (примерно 100х200 м).
По мере отсыпки пород площадь яруса расширяется до размеров, которые позволяют начать работы и строительство пионерной насыпи на следующем ярусе.
Место и время заключения пород, поступающих на отвал, то есть порядок формирования отвала, могут быть разными. Возможно поочередное заполнение ярусов: сначала первого до предельных контуров, затем второго и т. д. При этом порядка в первые периоды порода доставляется к месту разгрузки на меньшую высоту и, следовательно, с наименьшими затратами на транспорт. Однако при этом скорее занимаются большие земельные площади и увеличиваются расходы на компенсацию за использование горным предприятием. Другой вариант - развитие отвала в высоту с максимально допустимой скоростью. При этом сокращается плата за землю, но увеличиваются транспортные расходы.
Чаще всего оптимальным является промежуточный вариант с одновременным развитием по площади и высоте. Задача формирования отвала усложняется при неравномерной подачи на отвал одновременно нескольких видов пород, которые нуждаются в селективной укладки.
3. Экскаваторные отвалы при железнодорожном транспорте
На экскаваторных отвалах в качестве механизмов для размещения породы в отвал после выгрузки ее из состава применяют механические лопаты, драглайны и многоковшовые отвальные экскаваторы-абзетцеры.
Технология отвалообразования с применением мехлопат имеет следующие особенности. Отвальный уступ высотой от 10 - 15 до 20-40 м разделен на два подуступа (рис. 2). Экскаватор располагается на кровле нижнего подуступа на 4-7 м ниже кровли верхнего подуступа, на которой находится железнодорожный путь. Порода разгружается из думпкаров в приемную яму отвального экскаватора, имеет длину 20-25 м, глубину (ниже горизонта установки экскаватора) 0,8-1 м и вместимость 200-300 м3.
Рис. 2. Схема отвалообразования с применением механической лопаты
Экскаватор переваливает эту породу в трех направлениях: вперед по ходу экскаватора, в сторону под откос отвала и назад, создавая при этом отвальную заходку, высота которой должна быть выше уровня железнодорожного пути на 0,5 - 1 м. Это превышение рассчитано на усадку породы, вследствие которой высота отвала сохраняется одинаковой во всех заходках. Размещение породы экскаватором может производиться с отсыпкой верхнего и нижнего подуступов сразу. В случае неустойчивых отвалов сначала отсыпается нижний подуступ на длину 100 м и более, после чего экскаватор обратным ходом производит засыпку верхнего подуступа, затем операция повторяется. При работе одноковшовых экскаваторов на отвале важно следить за устойчивостью откоса борта приемной ямы и выдерживать для данного типа экскаватора нормальную высоту верхнего подуступа.
Длина приемной ямы должна быть, как правило, равна длине одного-двух думпкаров.
Верхняя кромка приемной ямы должна проходить на расстоянии 0,5 м от концов шпал; не следует допускать нависания шпал над ямой и образования козырьков. Нижнюю часть приемной ямы следует заглублять на 0,8 - 1 м, чтобы увеличить вместительность ее и предотвратить повреждение экскаватора крупными кусками породы.
Порядок образования отвальных подуступов и схемы перемещения отвального экскаватора в зависимости от устойчивости основания отвала и складируемых пород принимаются такими, чтобы обеспечить наибольшую безопасность работы экскаватора и железнодорожного транспорта и наименьшее число холостых переходов отвального экскаватора.
К преимуществам применения мехлопат на отвалах относятся: небольшая трудоемкость передвижения разгрузочных путей, которая обычно проводится звеньями с помощью кранов; высокая производительность отвального тупика; возможность устройства отвалов в самых разных условиях, в том числе на заболоченных площадях.
Основной недостаток - задалживание на переэкскавации породы дорогих экскаваторов.
Рис. 3. Схемы отвалообразования с применением драглайна с нижней (а) и комбинированной (б) отсыпкой
Процесс отвалообразования драглайнами аналогичен процессу отвалообразования мехлопатами. Думпкары состава по очереди (по два-три вагона) разгружаются в приемный бункер, который периодически, по мере развития отвальной заходки, сооружается драглайном. Глубина приямка 4-8 м, а длина равна длине двух-трех думпкаров.
Схемы отвалообразования различаются числом железнодорожных тупиков, обслуживающих один экскаватор, место расположения драглайна и путей относительно друг друга и относительно площади основания отвала, способ отсыпки отвальных ярусов (нижняя, верхняя, комбинированная) и порядком их заполнения.
Наибольшее применение в практике горных работ получили однотупикові схемы с нижним (рис. 3, а) и комбинированным (рис.3, б) отсыпкой.
Применение драглайнов для отвалообразования сравнению с мехлопатами имеет следующие преимущества:
- при одинаковой вместимости ковша драглайна и мехлопати ширина заходки увеличивается в 3-4 раза, что существенно снижает трудоемкость работ по переукладке железнодорожных путей;
- пути служат длительный срок (год и более), поэтому их можно устраивать более капитальными и применять мощный подвижной состав с нагрузкой на ось 300 кН, то есть возможно увеличение высоты отвального уступа до 30-40 м, так как деформация откосов уступа при нижней отсыпке менее опасна, чем при работе мехлопат.
Вследствие увеличения высоты уступа и ширину отвальной заходки в 3-7 раз снижается трудоемкость работ по перекладке и содержания путей на отвалах;
более высокая эффективность отвалообразования рыхлых и обводненных пород, а также в условиях сложного рельефа (косогоры, овраги) и при слабых основаниях.
При работе в карьерах многоковшовых экскаваторов с железнодорожным транспортом на отвалах применяется абзетцерное отвалообразование. Современные абзетцеры в отличие от многоковшовых экскаваторов снабжены короткой ковшовой рамой специальной конструкции, приспособленной для черпания породы из траншей шириной 1,5-2,5 м. Разгрузочный механизм абзетцеров имеет консольную ферму с ленточным конвейером. Для выравнивания поверхности отвала перед передвижкой железнодорожных путей абзетцеры обеспечиваются специальной ковшовой рамой длиной 10-15 м. Технология и организация работы многоковшового экскаватора за размещение породы в отвале заключаются в следующем. Экскаватор, передвигаясь по фронту работ, черпает ковшом породу, разгруженную из думпкаров в приемную траншею, и затем разгружает ее на отвальный ленточный конвейер.
Многократно передвигаясь по фронту отвального тупика, экскаватор, изменяя угол поворота разгрузочной консоли, заполняет свободное пространство шириной 10-40 м. После заполнения отвала на ширину заходки поверхность планируют, а пути передвигают в новое положение.
4. Отвалообразование при автомобильном транспорте.
Для отвалообразования при автомобильном транспорте используются в
настоящее время в основном мощные бульдозеры. Автосамосвалы разворачиваются на временной автодороге и задним ходом подъезжают к месту разгрузки. Разгрузка автосамосвалов относительно небольшой грузоподъемности (до 40 т) проводится на расстоянии 1-2,5 м от верхней бровки отвала. При этом часть выгружаемой породы скатывается под откос отвала.
Планировка поверхности производится бульдозерами, которые сдвигают под откос выгруженную на ней породу.
По условиям безопасности на верхней бровке отвала необходимо постоянно устраивать предохранительный вал породы или применять стопорное устройство в виде, например, ограничительного деревянного или металлического бруса.
Разгрузка машин и планировка отвальной бровки проводятся обычно на различных участках. Это создает большие удобства в работе машин и повышает безопасность труда.
Общая длина отвального фронта работ участка колеблется от 100 до 500 м и зависит от числа одновременно работающих автосамосвалов.
При работе ночью отвальная площадка освещается прожекторами или лампами.
Основными параметрами, характеризующими отвальные работы при транспортировании пород автомобилями, являются: длина фронта отвального участка и всего отвала, число участков, высота отвала, шаг переноса отвальной автодороги, продолжительность загрузки и подготовки отвального участка, объем бульдозерных работ и необходимое количество бульдозеров при заданном объеме работ.
Отвал состоит из трех участков по фронту разгрузки. На одном участке ведется разгрузка, другой - резервный, на третьем производятся планировочные работы. Длина фронта отвального участка должна допускать одновременное разгрузки заданного числа машин.
Контрольные вопросы:
1. Какими параметрами характеризуется конструкция отвала?
2. Чем определяется выбор рационального места расположения внешних отвалов?
3. В чем заключаются преимущества и недостатки экскаваторного отвалообразования?
4. В чем заключаются преимущества применения драглайнов для отвалообразования?
5. Дайте определение селективного отвалообразования.
Конец формы
Литература:
1. В.С. Хохряков. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых:
Учеб. для техникумов.- М.: Недра, 1991.- 336 с.: ил.
Домашнее задание:
1. Изучить материал конспекта лекций.
2. Изучить материал в литературе [1] с. 160 - 164
3. Ответить на контрольные вопросы
Критерии оценивания выполненного домашнего задания:
Выполненная домашняя работа оценивается по пятибалльной системе:
5 «отлично» - на все контрольные вопросы в конспекте письменно даны исчерпывающие ответы, материал изложен логично и правильно, без ошибок, что подтверждает полноту изучения и глубокое понимание студентом материала;
4 «хорошо» - на все контрольные вопросы в конспекте письменно даны исчерпывающие ответы, но допущены неточности в формулировках и форме построения ответа, а объем и содержание ответов студента указывают на достаточный объём изучения студентом материала;
3 «удовлетворительно» - на все контрольные вопросы в конспекте письменно даны ответы в недостаточном объёме, допущены неточности и ошибки в формулировках, а объем и содержание ответов указывают на знание основных, существенных положений учебного материала;
2 «неудовлетворительно» - нет ответа на один из вопросов, а на остальные вопросы даны неполные ответы, содержащие недостаточный объём информации для полноты выполнения своих профессиональных навыков, указывающие на не знание основных положений учебного материала.