Например, удельное энергопоглощение (энергозатраты) разработки Райчихинского угольного месторождения (рис. 9.2 ) системой разработки 1.2.1/1.1.4/1.1.2 (1 - перевалка вскрыши 2 - драглайном в выработанное пространство 1 - без использования транспорта; 1 - добыча полезного ископаемого мехлопатой, 1 - валовой выемкой с доставкой из карьера 4 - железнодорожным транспортом; вскрытие карьерного поля 1 - общей внешней наклонной траншеей с 1 - простой трассой, вскрытие рабочего горизонта 2 - наклонной и продольной разрезными траншеями) составляет 1495 МДж/м 3 относится к группе А классификации систем разработки по признаку энергозатрат на добычу полезного ископаемого открытым способом.
Удельное энергопоглощение разработки апатитового месторождения в Хибинах на Кольском полуострове системой разработки 6.1.6/1.1.7/2.3.3 (6 - перевозка вскрыши от 1 - мехлопат на внешние отвалы 6 –автотранспортом; 1- добыча полезного ископаемого мехлопатами, 1 - валовой выемкой, с доставкой его из забоев 7 - комбинированным транспортом: до рудоспусков автотранспортом, после рудоспусков до обогатительной фабрики железнодорожным транспортом; вскрытие карьерного поля 2 - внутренней наклонной групповой бермой со 3 - спиральной трассой, вскрытие рабочих горизонтов 3 - наклонными и поперечными разрезными траншеями) составляет 48359 МДж/м 3 относится к группе Г классификации систем разработки по признаку энергозатрат на добычу полезного ископаемого открытым способом
Классификация объединяет и систематизирует по энергетическому признаку технологии вскрышных и добычных работ, вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов и средств механизации горных работ в различных природных условиях месторождений. Она предназначена для анализа эффективности систем разработки существующих горных предприятий, добывающих полезное ископаемое открытым способом в конкретных природных условиях, а также при проектировании новых горных предприятий для выбора и обоснования систем разработки конструированием и сравнением вариантов с использованием компьютерного моделирования с числовыми параметрами энергозатрат элементов системы разработки.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ И ВСКРЫТИЯ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ
Системы разработки.
Объективной оценкой технических и технологических решений по использованию в конкретных условиях систем разработки является энергетический метод.
Он позволяет количественно учесть природные условия (топографию, климат, свойства горных пород и массива, гидрологические условия), схемы вскрытия и системы разработки, рабочие параметры горного и транспортного оборудования, особенности технологических процессов для выбора эффективного в конкретных условиях комплекта оборудования для технологического потока и технологии горных работ.
Система открытых горных работ представляет собой сочетание во времени и пространстве карьера подготовительных, вскрышных и добычных работ и включает способы проведения горных выработок, схемы развития горных работ в карьере и способы вскрытия.
Энергетический метод способен, основываясь на законах физики, дать количественную оценку технологии разработки.
Сущность открытой разработки месторождений заключается в перемещении вскрыши в отвалы, осуществляемое перевалкой, переэкскавацией или перевозкой пород, и извлечении полезного ископаемого с транспортированием его к пункту назначения. Если представить единицу объема горной породы (м3) как материальную точку, перемещаемую из массива в отвал или к пункту назначения по некоторой траектории, то систему разработки можно оценивать с энергетических позиций как совершаемую работу силы в 1 ньютон при перемещении на 1 м.
На основе закона физики работа пропорциональна силе действующей на некотором расстоянии
A = F ∙ L, Дж,
где F – сила, Н, L – перемещение, м.
Согласно технологии открытых горных работ объем породы определенной массы, находящийся в забое вскрышного уступа, перемещается на некоторое расстояние в отвал. При этом совершается работа силы, которую необходимо приложить для перемещения объема пород на расстояние от забоя вскрышного уступа до отвала.
Для перемещения объема породы с шириной В (м), высотой h (м) и длиной l (м) на расстояние L (м) необходимо совершить работу
А = (B∙h∙l)∙ρ∙g∙L, Дж,
где ρ - плотность породы, кг/м3, g – ускорение свободного падения, м/с2.
Энергетическим показателем оценки технологии, и в частности систем разработки, может являться совершаемая работа.
Совершаемую работу в результате выемки горной породы из массива и перемещения ее на некоторое расстояние в физическом выражении можно назвать энергозатратами, а количественную оценку систем разработки – энергоемкостью.
Количественно энергозатраты зависят от свойств горных пород, его объема и параметров трассы перемещения, то есть кинематики (…).
Кинематика перемещения вскрышных пород зависит от системы разработки. По классификации проф. Шешко Е. Ф. - это поперек фронта работ, вдоль и комбинированное. В зависимости от горно-геологических условий изменяется сложность кинематической схемы. Путь перемещения может быть простым, состоящим из одного или двух участков, или сложным – трех и более участков.
В системах разработки с поперечным перемещением вскрышных пород, относительно фронта работ, кинематическая схема строится следующим образом. При непосредственной перевалке вскрыши в выработанное пространство, участок пути перемещения один – это путь от забоя до места разгрузки в отвал. Система разработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрышных пород представлена двумя и более участками перемещения: участок от забоя до отвала и участок внутри отвала при переэкскавации. Система разработки с перемещением вскрышных пород отвалообразователями или транспортно-отвальными мостами также состоят из двух участков – участок от забоя до загрузочной консоли и участок перемещения вскрыши отвалообразователем в отвал.
Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с продольным перемещением пород в отвалы транспортными средствами более сложная. Здесь возможны различные варианты в зависимости от горно-геологических условий месторождения. Если перемещение вскрыши осуществляется во внутренние отвалы, то путь делится на участок продольного перемещения по рабочим уступам карьера, участок по торцевой части карьера и участок перемещения на отвале внутри выработанного пространства.
Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с транспортом на крутопадающих месторождениях зависит от геометрии эксплуатационного пространства карьера и может быть разделена на участки: в рабочей зоне, на бортах, поверхности и отвале.
Схема перемещения породы из забоя зависит от технологии разработки и применяемой горной техники. В бестранспортных схемах разработки при перевалке вскрышных пород из забоя в выработанное пространство возможны варианты применения, как вскрышного оборудования, так и схем перемещения пород в отвал различными видами транспорта. При использовании транспортных схем разработки возможны варианты применения различных видов экскавационного оборудования и транспортной техники.
Бестранспортные технологии разработки характеризуются простой перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство или перевалкой с последующей переэкскавацией (одной или многократной). В технологии разработки с перевалкой (драглайн расположен на верхней площадке вскрышного уступа) и переэкскавацией, с расположением драглайна в выработанном пространстве, выделяются следующие участки кинематики перемещения породы. Участок перемещения при подъеме породы до уровня стояния драглайна, участок перемещения из забоя в промежуточный отвал, участок перемещения при подъеме породы в результате экскавации из промежуточного отвала и участок переэкскавации породы в основной отвал.