Особенности разработки песчано-гравийных месторождений

 

Песок и гравий широко используют как заполнители для бетона, в качестве балласта для железнодорожных путей и автодорог. Кроме того, песок находит применение в стекольном производстве, для получения кирпича, формовочных материалов, штукатурных и кладочных растворов.

Из общего числа карьеров нерудных строительных материалов около 40% составляют предприятия, разрабатывающие песчано-гравийные месторождения, представленные смесью песка, гравия и валунов. Месторождения, содержащие более 50 % песка, называют песчано-гравийными, а менее 50 % – гравийно-песчаными. К песчаным относят залежи, которые содержат гравия не более 10 % [40].

Мощность вскрыши на песчано-гравийных месторождениях СССР составляет 3–10 м, а полезного ископаемого – 10–30 м. Частично или полностью обводнено около 60 % песчано-гравийных и около половины песчаных месторождений. Нередко наличие большого количества валунов – включений прочных и абразивных пород с размерами кусков 150 мм и более.

Технологические схемы разработки месторождений этого типа и применяемое оборудование весьма разнообразны, вследствие различия горногеологических условий, производственной мощности и срока службы предприятий, а также отсутствия достаточно надежных и эффективных средств механизации производственных процессов.

При сезонном режиме работы песчано-гравийных карьеров иразработке сухим забоем основными способами подготовки пород к выемке являются осушение и водоотлив. Если глубина разработки не превышает 15 м, то для осушения обводненных пород проводят дренажные канавы. В противном случае используют водопонижающие скважины, армированные фильтрами различного типа и оборудованные погружными насосами. Для понижения уровня грунтовых вод на глубину 4–4,5 м. применяют иглофильтровые установки [40].

Ливневые воды по дренажным канавам поступают в центральный водосборник, располагаемый на самой низкой отметке карьера, откуда их откачивают насосами открытого водоотлива.

При круглогодовом режиме работы подготовка к выемке в зимних условиях включает защиту пород от промерзания. Для этой цели производят вспашку плугами или рыхлителями на глубину 30–40 см, боронование на глубину до 20 см или рыхление на глубину 1,8 м и более.

Хорошо предохраняет от промерзания снегозадержание с помощью снежных валов или щитов. Полностью предотвращает промерзание пород покрытие их слоем пенопласта толщиной 20–25 см. В некоторых случаях применяют химическую обработку хлористым натрием или калием, рассыпая его в сухом, измельченном состоянии по спланированной и вспаханной поверхности [40].

При разработке сухих месторождений наиболее распространены экскаваторно-автомобильные комплексы. Мехлопаты с вместимостью ковшей 1,25 м³ и более, кроме выемочно-погрузочных работ, производят сортировку, удаляя крупные валуны, мерзлые глыбы. Весьма перспективны фронтальные погрузчики и колесные скреперы.

Рис. 11.1. Схема отработки частично обводненного месторождения

Частично обводненные месторождения разрабатывают драглайнами (рис. 11.1). Предварительно осушенные породы загружают в. транспортные сосуды или в бункер-питатель (при конвейерном транспорте). При отсутствии водопонижения породу укладывают в штабели для обезвоживания до естественной влажности с последующей погрузкой в средства транспорта. Возможно применение также обезвоживающих бункеров-питателей.

Для увеличения коэффициента наполнения ковша прибегают к перфорации его стенок или используют специальные пятистенные ковши. При разработке обводненных месторождений с валунами более работоспособны обратные лопаты, в том числе и гидравлические. Изредка применяют многоковшовые экскаваторы со свободно провисающей цепью. Во время выемки пород цепными экскаваторами не возникает заметных волн, а сухая часть забоя равномерно увлажняется и не оползает.

При разработке уступов, высота которых превышает высоту черпания мехлопат, вызывают принудительное обрушение верхней части уступа драглайнами (рис. 11.2), оснащенными специальными рабочими органами режущего типа конструкции ВНИИПИСтромсырья. Для перевозки наиболее распространен автомобильный и конвейерный транспорт. Изредка погрузку ведут в железнодорожные вагоны. Переработку полезного ископаемого осуществляют в стационарных дробильно-сортировочных цехах, сооружаемых в непосредственной близости от карьера. На предприятиях с годовой производственной мощностью 100–150 тыс. м³ используют забойные передвижные или полустационарные

Рис. 11.2. Схема экскавации высоким уступом с обрушением: 1 – экскаватор-драглайн; 2 – мехлопата; 3 – бункер-питатель; 4 – конвейер

перерабатывающие установки.

Вскрытие песчано-гравийных месторождений обычно осуществляют внешними фланговыми или центральными одиночными и парными траншеями. Системы разработки – сплошные продольные или поперечные. В сухих забоях возможно также диагональное расположение фронта работ, особенно в тех случаях, когда нужно увеличить его длину. В обводненных забоях предпочтительнее продольные заходки, так как в этом случае траектория движения ковша при черпании совпадает с направлением слоистости, что способствует лучшему внедрению в его массив [40].

Большинство месторождений разрабатывают одним вскрышным и одним добычным уступами. При добыче из-под воды уступ полезного ископаемого делят на два подступа – сухой и частично обводненный, отрабатываемые различными выемочными машинами. Ширина рабочих площадок учитывает и размеры штабелей для обезвоживания, готовой продукции или промпродукта (рис. 11.1).

Для подводной добычи в руслах рек используют плавучие снаряды с ковшовой цепью (драги и землечерпалки), грейферным ковшом и земснаряды. Их важное достоинство – возможность установки на них перерабатывающего оборудования: виброгрохотов, корытных моек, классификаторов, дробилок. Гравий загружают в баржи, швартующиеся к обоим бортам плавучего снаряда. Сезонная производительность таких комплексов достигает 500 тыс. м³ и более при коэффициенте использования во времени около 0,5 [30].