Проектирование технологии разработки карьера

Расположение карьера зависит от данных геологической разведки района строительства. Из всех имеющихся площадок предпочтение отдают той, которая расположена со стороны нижне­го бьефа на берегу прилежащему к возводимому земляному сооружению. Отметка дневной поверхности карьере желательно принять выше гребня плотины, что обеспечить уклон в грузовом направлении, движение автосамосвала на повышенных ско­ростях и повышение их производительности.

Размеры карьера в плане назначены из условия применения высо­копроизводительных бульдозеров на снятие растительного слоя.

С учетом рельефа местности принят один карьер, размеры которого определяются расчетами представленными ниже. Из-за отсутствия потребности в этом грунте для полезных насы­пей весь объем его предусмотрено направить в отвалы, расположен­ные с двух сторон карьера (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема поперечного сечения карьера

Подошву отвала размещают на некотором расстоянии от верхней бровки откоса карьера, что обеспечивает движение транспортных машин в одном или двух на­правлениях. При этом ширина проезда назначается не менее 3,5 м

Вскрышной слой карьера предусмот­рено удалять бульдозерами. Работа бульдозерами наиболее целесообразна по эллиптической схеме. При даль­ности перемещения грунта до 30 м следует разрабатывать грунты челночным способом, при большей длитель­ности перемещения - эллиптическая схема движения бульдозера. Для увеличения производительности бульдозера предусмотрена траншейная разработка. Предпочтительна спаренная работа бульдо­зеров.

Во избежание потерь влаги и ухудшения технологических свойств грунтов карьера вскрывшие работы выполняют одновременно с разра­боткой карьера (с незначительным опережением работ по вскрыши).

Окончательно объем карьера уточняем с учетом уплотнения грунта:

, (20)

 

где – объем карьера полученный в результате расчета баланса грунтовых масс;

_к– удельная плотность грунта карьера, см. задание;

_п– удельная плотность грунта тела плотины, см. задание;

– коэффициент, учитывающий потери грунта при разработке, транспортировке и укладки. Для предпроектной стадии принято = 1:

Объем карьера также может быть вычислен, как

(21)

где - ширина карьера, принятая из условия минимальных затрат =50…200 м;

–длина карьера;

–высота карьера, определяется в зависимости от вида применяемой техники, и геологических условий района строительства;

Во избежание малоэффективного лобового забоя первоначальная разработка карьера производится с помощью пионерных траншей с расположением транспортных средств выше стоянки экскаваторов. Типовая схема бокового экскаваторного забоя представлена на черте­же и принята по типовой технологической карте [6]. В данной работе определение параметров пионерных траншей не рассматривается.

В связи с небольшой глубиной карьера предусмотрены прямые съезды с уклоном 6%.

Для отвода дождевых вод вдоль карьера, на расстоянии 10-15 м выше него, должно быть предусмотрено (по условиям безопасности) устройство водоотводной канавы. Проект разработан для случая расположения горизонта грунтовых вод ниже отметки карьера, когда не требуется его осушения.

В проекте определены основные параметры экскавации: оптимальная ширина проходки (), оптимальна высота забоя (), длина передвижки экскаватора в забое (), количество боковых проходок ().

Высота забоя для песчаных грунтов (по условиям безопасности) определена по формуле (22):

, (22)

где –максимальная высота резания грунта экскаватором;

Ψ – коэффициент, учитывающий безопасные условия производства работ в различных грунтах, назначается в пределах от 0,5 (глины) до 1,2 (пески)

Ширина проходки бокового забоя определяется по формуле (23):

, (23)

Расстояние от оси забоя до бровки бокового откоса определяется по формуле (24):

, (24)

где – расстояние от оси движения экскаватора до подошвы откоса определяется по формуле (25):

 

, (25)

где – расстояние от оси движения экскаватора до подошвы откоса разработанной части забоя определяется по формуле (26):

(26)

где –наименьший радиус копания на уровне стоянки;

– длина передвижки экскаватора равная (0,3-0,5) длины хода рукояти, в свою очередь длина ходарукояти равна разнице между наибольшим и наименьшем радиусами копания;

– рабочий радиус копания равный (0,7-0,8) – наибольшего радиуса копания.

Оптимальный угол поворота на выгрузку принят равным 90°.

Экскавация грунта ведется в направлении, перпендикулярном про­дольной оси карьера. Такое решение обеспечивает возможность успешного выполнения вскрышных работ в период всего строительства для принятого двухстороннего размещения отвалов растительного грунта.

Расчет количества проходок делали упрощенно, считая все проходки боковыми определяется по формуле (27):

. (27)

В проекте должно быть предусмотрено, что вскрышные работы выполняются бульдозером, который при дальности транспортирования грунта, обеспечит наибольшую производительность, наименьшую стоимость вскрыши по сравнению со скрепером.

Марка бульдозера на вскрытие принята по аналогии с бульдозером при разравнивании грунта на карте, что обеспечит минимальные затраты на запчасти, обслуживания.

В проекте определены основные параметры отвала: площадь поперечного сечения (), ширина на половине его высота (); углы рабочего и нерабочего откоса (a₁ и a₂), высота отвала (), ширина по основанию () и по гребню ().

Площадь поперечного сечения отвала определена из условия равенства масс грунта в карьере и отвале. Расчет выполнен по формуле (28):

(28)

где - ширина карьера;

- толщина вскрышного слоя карьера, =0,5м, см. задание;

- коэффициент разрыхления грунта.

Углы откосов отвала приняты из условия: нерабочий откос – минимальных затрат на его формирование, т.е. a₁=j; для песчаного грунта j@35⁰ таб.I.31 [2.стр.24-25], а m₁@1,4, рабочего откоса - обеспечить максимальную производительность бульдозера при транспортировании грунта; a₂=j/2=17,5⁰ или m₂=3.

Ширина отвала в средней части определена по формуле (29):

,(29)

где – площадь поперечного сечения отвала, определенная по формуле 28;

– высота отвала, принимается в пределах от 1 до 2 м.

Ширина отвала по основанию определена по формуле (30):

.

Ширина отвала по гребню определена по формуле (31):

.

Средняя дальность транспортирования грунта бульдозером из карьера в отвал определена по формуле (32):

, (32)

где - ширина бровки между карьером и отвалом, =10м из условия двухстороннего движения транспорта