Про нову технологію розробки розкривної товщі Павловського гранітного кар’єру - Журнал Гірська
Ю.М.Енкін, ВАТ «Гіпронеруд», А.М.Домбровський, І.А.Сидоренко, ІПКОН РАН
Родовище експлуатується з 1976 року за проектом інституту «Союз-гіпронеруд» (нині ВАТ «Гіпронеруд»). У 2005 р. ВАТ «Гіпронеруд» розробив проект підтримки потужності кар'єру до 2025р. Відповідно до проекту, розвиток кар'єру у цей період здійснюватиметься за рахунок поглиблення гірничих робіт та розширення кордонів кар'єру шляхом залучення у відпрацювання нової ділянки №2 у межах існуючого гірничого відведення.
Шкурлатівське родовище гранітів характеризується гірничо-технічними умовами, сприятливими для відпрацювання його відкритим способом. Поверхня родовища має спокійний рельєф з пологім зниженням у бік р. Клейло; абсолютні позначки поверхні коливаються від 106,9 м на південному заході до 86,0 м на північному сході. Родовище представлене масивом граніту, покрівля якого знаходиться на відмітках від 32.9 м до 69.9 м. Масив гранітів плавно знижується на південний схід та південний захід.
Розкривні породи представлені четвертинними відкладеннями (піски, глинисті породи), крейдою та аргілітами. Потужність розкривних порід змінюється: четвертинних відкладень – від 4.8 до 20 м, крейди – від 6.1 до 20.0 м; аргіліту від 4 до 28.1 м. Середня потужність об'єднаного уступу (Нф) по четвертинним і крейдяним відкладенням змінюється від 20.0 до 36.6 м. У цьому Нф 30 м - 32% загалом по родовищу. Пухкі розкривні породи Шкурлатовського родовища відносяться до I, II груп порід по СНиП-1У-5-82 і по ЕНВ-1989.
Нині розкривні породи відпрацьовуються трьома уступами. Пухка розкрива розділена на два уступи - один по четвертинних відкладах, другий - по крейді. Скельний розкрив(аргіліти та вивітряні граніти) відпрацьовується одним уступом. Висота розкривних уступів дорівнює потужності шару залягають у масиві різновидів порід, що відпрацьовуються. Виїмка пухкої розкриви провадиться драглайнами ЕШ-6.45, скельної розкриви - екскаватором ЕКГ-4У. Транспортування розкривних порід здійснюється у залізничних думпкарах вантажопідйомністю 105 т.
М'який розкрив відпрацьовується драглайном з нижнім черпанням, встановленому на покрівлі четвертинних порід і на покрівлі крейдових відкладень. У зв'язку з низькою здатністю крейдяних відкладень драглайн встановлюється на «подушці» (товщиною не менше 2 м) з четвертинних відкладень, що залишаються при відпрацюванні верхнього розкривного уступу. Для забезпечення стійкості відвалів розкривні породи перемішуються безпосередньо при їх складуванні.
Корисна товща відпрацьовується 6 видобувними уступами з відмітками робочих горизонтів 50 м, 35 м, 20 м, 8 м, -4 м і -19 м. Виїмка гранітів корисної товщі проводиться одноковшовими екскаваторами ЕКГ-4У, ЕКГ8І, ЕКГ8УС, ЕКГ10. Транспортування гранітів на ДСЗ здійснюється залізничним транспортом-складами з тяговими агрегатами ОПЕ1 та думпкарами 2ВС-105. Підготовка корисної товщі до виїмки здійснюється з БВР з підриванням зарядів свердловин.
Основним фактором, що стримує збільшення потужності кар'єру, стало значне зростання обсягів розкривних робіт за складних умов відпрацювання четвертинних порід та крейдяних відкладень та подальшого їхнього спільного складування у зовнішньому відвалі.
Максимальний обсяг видалення пухкої розкриви (четвертинні та крейдяні відкладення) за існуючою технологічною схемою з використанням драглайнів ЕШ6.45перевищує 2-2.5 млн.м3 на рік, що забезпечує обсяг видобутку гранітів 3-3.5 млн.м3 (у щільному тілі).
Іншим стримуючим чинником розвитку потужності кар'єру з видобутку є продуктивність розкривного драглайну по четвертинних породах, що становить лише 1.2 млн. м3 на рік. Отже, за своїми технічними можливостями драглайн не може забезпечити руху розкривних уступів, необхідного для досягнення заданої продуктивності кар'єру з видобутку на рівні 4-4.5 млн.м3.
Перспективним напрямом підвищення ефективності видобутку корисних копалин у кар'єрі є модернізація схеми ведення розкривних робіт за рахунок збільшення висоти розкривного уступу при скороченні кількості транспортних горизонтів та застосування потужнішого обладнання на видаленні розкривних порід.
Враховуючи низьку несучу здатність крейди, відпрацювання пухких порід одним (об'єднаним) уступом (за четвертинними та крейдовими відкладами) вирішить проблему перемішування порід безпосередньо в ковші екскаватора та забезпечить більшою мірою умови безпечного ведення відвальних робіт порівняно з технологією, що діє.
Для збільшення висоти розкривного уступу, що відпрацьовується, на кар'єрі при транспортній системі розробки інститутом ІПКОН РАН виконані дослідження зі створення нового виду виїмково-вантажного обладнання - кранлайну-драглайна вантажного типу. Кранлайн з технологічної точки зору являє собою екскаватор, що поєднує переваги мехлопат (м'яке ненаголошене і точне вивантаження гірської маси з ковша в кузов транспортної судини) і драглайна (відпрацювання високих уступів нижнім черпанням, порівняно мале питомий тиск на ґрунт при роботі та пересуваннях).
Конструктивно нова машина відрізняється від драглайна наявністю третьої.лебідки, що встановлюється на поворотній платформі, та блоку, що закріплюється в середній частині стріли з метою фіксації ковша перед його розвантаженням. Тип ковша, що застосовується на кранлайні -спеціальної конструкції, коробчатої форми з задньою стінкою, що відкривається (захищена патентами РФ).
У зв'язку з цим проектна потужність кар'єру в «Проекті підтримки потужності ВАТ «Павловськграніт» відкоригована та визначена виходячи з технічно можливого річного обсягу четвертинних порід, що виймаються, 1200 тис. м3, крейди - 900 тис. м3.
Інститут ІПКОН РАН за завданням ВАТ «Гіпронеруд», розглянувши умови відпрацювання розкривних порід на кар'єрі ВАТ «Павловськграніт», рекомендував для виконання виїмково-вантажних робіт за четвертинними та крейдовими відкладами модель кранлайну ДШП-13(14).65.
Відповідно до цієї рекомендації відпрацювання розтину повинно вестись одним кранлайном, встановленим на об'єднаному уступі максимальної висоти 36.6 м, що відпрацьовується двома підуступами: нижнім - висотою 30 м; верхнім - висотою 6.6 м. Нижній підуступ розробляється при нижньому черпанії кранлайну, верхній підуступ - при його верхньому черпанії. У цьому ж. д. шляхи розташовуються на поверхні рельєфу.
Параметри кранлайну, визначені цих умов, такі: місткість ковша 13-14 м3; довжина стріли 65 м; радіус черпання та розвантаження 62.3 м та 27-34 м, відповідно; максимальна висота розвантаження 13-14 м; загальна маса машини 800-900 т.
Місткість ковша визначена з умови виконання заданого річного обсягу виїмки та навантаження м'якої розкриви (двома ЕШ6.45), що дорівнює 2.1 млн. м3 на рік. Разом про те, місткість ковша кранлайна має відповідати погонної ємності думпкарів вантажопідйомністю 105 т і від, тобто. об'ємом 50 м3 та більше.
Довжина стріли визначена з урахуванняммаксимальної висоти уступу, що відпрацьовується (36.6 м) і кута його укосу по фронту (33°), і при частковій роботі екскаватора верхнім черпанням. Робота кранлайну верхнім черпанням, хоч і знижує його продуктивність (як і драглайна), все ж таки дозволяє зменшити довжину стріли (з 78 м до 65 м) і масу (з 1000 до 800 т). Враховуючи, що висота уступу 36.6 м носить епізодичний характер і 68% розтину залягає у уступах заввишки до 30 м, це рішення можна вважати обґрунтованим та виправданим. При відпрацюванні розкривного уступу зі зниженням його висоти від 36.6 до 30 м висота нижнього підуступу залишається постійної (30 м), а верхнього - зменшується від 6.6 м до 0 м.
Радіус та висота розвантаження визначаються положенням осі ж. д. шляхи з урахуванням максимальної висоти верхнього черпання кранлайну та необхідної ширини берм безпеки.
Технологічна схема виконання розкривних робіт кранлайном наведена на рис. 1.
Застосування нової технології забезпечить такі технічні та економічні переваги в порівнянні з традиційною, заснованою на використанні ЕШ-6.45:
- скорочення вдвічі кількості транспортних горизонтів, що призведе до пропорційного зменшення довжини внутрішньокар'єрних ж. д. шляхів, а також обсягу робіт з будівництва та підтримки в експлуатації ж. д. шляхів та допоміжних автошляхів;
- Суттєво більша продуктивність кранлайнів за рахунок оснащення ковшем збільшеної ємності при одночасно меншій питомій частки на пересування машини в вибої;
- Зменшення розміру території, що відторгається для ведення гірничими роботами, за рахунок виключення другого робочого майданчика;
- економія фонду заробітної плати за рахунок скорочення чисельності екскаваторних бригад та робітників з обслуговування ж. д. шляхів;
- винятокобсягу гірничо-підготовчих робіт із формування робочого майданчика на покрівлі крейдяного уступу
У таблиці наведено основні показники по порівняним варіантам технологічних схем видалення пухких розкривних порід.
Очікуваний річний економічний ефект від застосування кранлайну ДШП-13(14).65 на розробці розкривних порід, порівняно з ЕШ-6.45, що використовуються в даний час, складе 21.2 млн. руб.
Нову технологію ведення розкривних робіт викладено в технічних пропозиціях щодо застосування кран-лайну на Павлівському гранітному кар'єрі, переданих ВАТ «Павловськграніт» у 2006 р. для розгляду на предмет практичного впровадження.
Проектне опрацювання доцільності застосування кранлайну конкретного підприємства нерудної промисловості показало його перевагу перед традиційною технологією ведення розкривних робіт. Крім економічної вигоди від впровадження нової схеми розкривних робіт в умовах Павловського кар'єру, додатково досягається ефект усереднення вологості порід, що укладаються у відвал, оскільки відпрацювання четвертинних порід та крейди одним об'єднаним уступом дозволяє виключити цю трудомістку операцію із процесу складування порід у зовнішньому відвалі.