Способ отработки глубоких горизонтов карьера
Владельцы патента RU 2651484:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" (RU)
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к отработке глубоких горизонтов карьеров с применением автомобильного транспорта. Техническим результатом является повышение эффективности отработки глубоких горизонтов карьера. Отработку глубоких горизонтов карьера с перегрузкой ведут исключением специально оборудованных рабочих площадок на его борту. Для этого автосамосвалы оборудуют съемными кузовами, а перегрузку горной массы осуществляют на горизонтальной площадке спирального съезда путем перемещения загруженного кузова автосамосвала на платформу автосамосвала без кузова и доставки горной массы на поверхность, а очередной порожний автосамосвал со съемным кузовом подают под погрузку к забою экскаватора. 1 пр., 1 табл., 2 ил.
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к отработке глубоких горизонтов карьеров с применением автомобильного транспорта.
Известен способ доработки глубоких карьеров путем введения внутрибортового перегрузочного пункта как связывающего звена и соединяющего различные виды транспорта в единую технологическую схему (см. А.П. Тарасов, В.Р. Баланчук. Понижение горных работ путем введения внутрибортового перегрузочного пункта для доработки глубоких карьеров АК «Алроса» / Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений: Междунар. научно-практ. конф.: Сб. докл. – Новосибирск: Наука, 2011. - С. 83-86).
Недостатком данного способа является низкая эффективность ввиду незначительного срока эксплуатации перегрузочного пункта и существенных затрат на его сооружение.
Известен также способ отработки глубоких горизонтов карьера и соответствующей компоновки перегрузочной площадки на борту карьера, комплектацией оборудования и размещением на площадке промежуточных буферных складов руды (см. Власов В.М., Андросов А.Д. Технологии открытой добычи алмаза в криолитозоне / отв. ред. О.И. Слепцов.- Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2007. - С.155-160).
Недостатком такого способа является сложность конструкции промплощадки и организации работ горнотранспортному оборудованию в процессе перегрузки горной массы.
Известен также способ перегрузки грузов в комбинированных транспортных системах «автосамосвалы - речные суда» с использованием на данных видах перегрузочных работ автосамосвалов со съемными кузовами (см. В.С. Никифоров. Мультимодальные перевозки и транспортная логистика. Учебное пособие. М.: ТрансЛит, 2007. - С. 191-199).
Недостатком способа является его специфичность, преимущественно реализуемого для условий перегрузки грузов из автосамосвалов в речные и морские суда с использованием большегрузного автомобильного транспорта.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ отработки глубоких горизонтов карьера в условиях ограниченного фронта работ с созданием выемки под перегрузочные пункты в массиве борта карьера (см. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. – М.: Недра, 1983. – С. 95-106).
Однако данному способу присущи значительные капитальные вложения, связанные с созданием выемок в массиве борта карьера для размещения перегрузочного оборудования и в конечном итоге снижающие эффективность его использования при ограниченной рабочей зоне карьера.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности отработки глубоких горизонтов карьера при исключении использования специально оборудованных рабочих площадок на его борту.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в снижении затрат на перегрузочных работах и улучшении режима эксплуатации автосамосвалов при подъеме горной массы из больших глубин.
Для решения поставленной задачи способ отработки глубоких горизонтов карьера производится без специально оборудованных рабочих площадок на его борту, автосамосвалы оборудуют съемными кузовами, причем перегрузку осуществляют на горизонтальной площадке спирального съезда путем перемещения загруженного кузова автосамосвала в платформу автосамосвала без кузова и доставки горной массы на поверхность, а очередной порожний автосамосвал со съемным кузовом подают под погрузку к забою экскаватора.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
В предлагаемом способе новыми признаками в сравнении с прототипом являются:
- создание перегрузочного пункта без специально оборудованных рабочих площадок на борту карьера;
- применение нового принципа перегрузки автосамосвалов со съемными кузовами;
- создание новой транспортной схемы подъема горной массы из глубоких горизонтов путем замены груженных кузовов на порожние.
Все указанные новые признаки исключают недостатки существующих способов отработки глубоких горизонтов карьера и обеспечивают следующие усиленные новые положительные свойства:
- создание перегрузочного пункта без специально оборудованных рабочих площадок на борту карьера существенно снижает капитальные затраты на отработку глубоких горизонтов;
- применение новой конструкции автосамосвалов со съемными кузовами обеспечивают наилучший режим эксплуатации автосамосвалов на больших глубинах;
- внедрение новой транспортной схемы с использованием автосамосвалов со съемными кузовами повышает производительность автосамосвалов благодаря улучшению их скоростных характеристик.
Заявленное решение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 показана схема расположения перегрузочной площадки на горизонтальном участке спирального съезда; на фиг. 2 – схема перегрузки автосамосвалов со съемными кузовами на борту карьера.
Способ осуществляется следующим образом.
Отработку глубоких горизонтов карьера 1 ведут с погрузкой горной массы 2 экскаватором 3 в автосамосвалы 4 со съемными кузовами (см. фиг. 1). На горизонтальной перегрузочной площадке 5 спирального съезда 6 производят перегрузку грузового съемного кузова автосамосвала на раму порожнего самосвала 7 без кузова. Для этого каждый автосамосвал оборудуется выдвижной швеллерной балкой 8, по которой загруженный съемный кузов выкатом перегружается на раму порожнего автосамосвала 7 (см. фиг. 2). После выгрузки кузова автосамосвал 4, находящийся на полосе движения I, перемещается на полосу II в ожидании очередного груженого кузова. С другой стороны, по полосе III ведется непрерывный процесс передвижения порожних автосамосвалов 9 со съемными кузовами от поверхности к забою экскаватора 3. В конечном итоге благодаря применению автосамосвалов со съемными кузовами высота подъема горной массы сокращается в два раза, обеспечивая наилучший режим эксплуатации большегрузных автосамосвалов при отработке глубоких горизонтов карьера.
Техническая сущность и преимущества нового технического решения раскрыты на примере отработки глубоких горизонтов кимберлитовых карьеров, разрабатываемых в стесненных и экстремальных климатических условиях криолитозоны Северо-Востока России.
Пример конкретной реализации способа
Исходные данные для расчетов приняты следующие:
- глубина карьера, Нк = 300 м;
- глубина расположения перегрузочной площадки на спиральном съезде, Нп=150 м;
- ширина перегрузочной площадки на горизонтальном участке спирального съезда, Шп=30 м;
- средняя скорость движения автосамосвала по забойным дорогам, Vз=15 км/час;
- средняя скорость движения автосамосвала по спиральному съезду, Vс=10 км/час;
- длина горизонтальной площадки на спиральном съезде, Lгор=50 м;
- уклон спирального съезда, =40 (12 %).
Расчеты выполнены в следующей последовательности:
1. Расстояние транспортирования горной массы по борту карьера Lтр определяется по формуле:
где Lгор – длина горизонтальной площадки на спиральном съезде, Lгор= 50 м.
2. Продолжительность движения автосамосвала по борту карьера (сравнительно):
А) по традиционному способу -
при движении автосамосвалов по борту карьера в проектах отработки месторождений предусматривают через каждые 150 м подъема остановку автотранспорта на 15 мин в целях охлаждения его двигателя. В этом случае продолжительность движения автосамосвала по борту карьера по традиционному способу 
составит:
где 
- продолжительность остановки автосамосвала на пути следования для охлаждения его двигателя, =15 мин = 0,25 час.
Б) по заявляемому способу -
продолжительность движения автосамосвала 
при этом составит:
где 
- продолжительность обмена груженого кузова автосамосвала на порожний на перегрузочной площадке, = 5 мин = 0,08 час.
Таким образом, сокращение продолжительности рейса автосамосвала при сравнении традиционного и заявляемого способов составит:
= 
- 
= 0,685-0,515 = 0,17 час.
Следовательно, в отличие от традиционного способа отработки глубоких горизонтов карьера рекомендуемый способ в течение 8-часовой рабочей смены гарантирует сокращение продолжительности простоя одного автосамосвала Тпр, равного:
= 0,17*10 = 1,7 час,
где 
- количество рейсов, выполняемых одним автосамосвалом в течение 8-часовой смены,
Количество рейсов в течение суток 
составит:
= 3* = 3*10= 30,
где 3 – количество смен в сутки.
В расчетах марка автосамосвала принята БелАЗ-7523, грузоподъемностью 42 т и емкостью кузова 21 
, количество рабочих дней в году за вычетом праздничных и выходных составляет 300 дней. Тогда годовое сокращение простоев одного автосамосвала равно:
= 1,7*3*300= 1530 час,
где 
- годовое сокращение простоев одного автосамосвала, час;
- количество рабочих дней в году, 
При годовой производительности карьера по горной массе, равной 5 млн 
количество выполняемых автосамосвалами рейсов в году 
составит:
= 
= 
= 238095 рейсов,
где 
- годовая производительность карьера на горной массе, = 5000000 ;
- емкость кузова автосамосвала, = 21 .
Количество автосамосвалов, необходимых для выполнения годовых объемов производства горных работ при традиционном способе 
, составит:
= 
= 
= 27 автосамосвалов.
При использовании заявляемого способа за счет сокращения простоев автосамосвала на 0,17 час годовой фонд рабочего времени 30 автосамосвалов 
для вывозки запланированных 5,0 млн объемов работ снизится на:
= * 
= 1530*30 = 45900 час,
что равносильно сокращению численности автосамосвала 
на:
= 
= 
= 5 ед.
Таким образом, рабочий парк автосамосвалов при внедрении нового способа отработки глубоких горизонтов карьера составит:
= - 
= 27-5 = 22 автосамосвала.
Выполненные расчеты показывают существенный положительный эффект от реализации нового технического решения.
В таблице приведены результаты расчетов технико-экономических показателей от внедрения заявленного способа отработки глубоких горизонтов карьера.
Из приведенных расчетов следует, что ожидаемое снижение годовых затрат от реализации заявленного способа отработки глубоких горизонтов карьера составило 0,204 млн долл. Экономический эффект получен для одного карьера глубиной 300 м с годовой производительностью по горной массе равной 5 млн 
.
| № | Наименование показателей | Варианты технологий отработки | |
| Традиционный способ | Заявляемый способ | ||
| 1 | Годовая производительность карьера по горной массе, млн |
5,0 | 5,0 |
| 2 | Глубина карьера, м | 300,0 | 300,0 |
| 3 | Глубина расположения перегрузочной площадки, м | 150,0 | 150,0 |
| 4 | Расстояние транспортирования горной массы по борту карьера, км | 4,35 | 4,35 |
| 5 | Продолжительность движения автосамосвала по борту карьера, в том числе технологические простои, час | 0,685 0,25 |
0,515 0,08 |
| 6 | Сокращение продолжительности рейса автосамосвала, час | - | 0,17 |
| 7 | Годовое сокращение простоев одного самосвала, час | - | 1530,0 |
| 8 | Потребное количество автосамосвалов для вывозки годовых объемов горной массы, шт. | 27,0 | 22,0 |
| 9 | Сокращение численности автопарка, шт. | - | 5,0 |
| 10 | Стоимость автосамосвала, 42 т БелАЗ – 7523, млн долл. |
0,04 | 0,04 |
| 11 | Затраты на переоборудование автосамосвала на съемные кузова, 10% от его стоимости, млн долл | - | 0,004 |
| 12 | Экономия затрат на приобретение автосамосвалов, млн долл | 1,08 | 0,88 |
| 13 | Экономический эффект от снижения капитальных затрат | - | 0,196 |
| 14 | Дополнительный экономический эффект от улучшения режима эксплуатации двигателей автосамосвалов, 20% от его стоимости, млндолл | - | 0,008 |
| 15 | Суммарный годовой экономический эффект от реализации нового технического решения при производительности карьера по горной массе, 5,0 млн , млн долл |
- | 0,204 |
Способ отработки глубоких горизонтов карьера, включающий использование для перегрузки горизонтальной площадки спирального съезда, отличающийся тем, что для выгрузки горной массы используют автомобильный транспорт, оборудованный съёмными кузовами, причем перегрузку осуществляют на горизонтальной площадке спирального съезда путем перемещения загруженного кузова автосамосвала на платформу автосамосвала без кузова и доставки горной массы на поверхность, а очередной автосамосвал со съёмным кузовом подают под погрузку к забою экскаватора.
