Угол естественного откоса отвала
Способ отвалообразования
СПОСОБ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ, включающий отсьшку пород ярусами с образованием откосов и берм ярусов в отсыпку дополнительного объема пород на берму безопасности каждого яруса, отличающийся тем, что, с целью увеличения емкости отвала и сохранения его устойчивости, дополнительнь > обтаем пород отсыпают на порода после стабилизации их, при этом на верхний ярус отсьтку производят на 0,1-1,0 ширины бермы с уменьоениек объема отсьтки на послепующие ярусы до 0,1-0,2 ширины бермы.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Известен способ отвалообразования , включающий отсьтку пород яруса ми и формирование берм безопасности 1. Однако для этого способа характе на недостаточная емкость отвала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ от валообразования, включающий отсыпку пород ярусами с образованием откосо и берм ярусов и отсыпку дополнитель ного объема пород на берму безопасности каждого яруса в форме тетраэдра 2. Однако для известного способа, ха рактерны недостаточная емкость отва ла, трудность отсыпки дополнительно го объема в форме тетраэдра Цель изобретения — увеличение ем кости отвала и сохранение его устой чивости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отвалообр зования, включающему отсыпку пород ярусами с образованием откосов и берм ярусов и отсыпку дополнительного объема пород на берму безопасности каждого яруса, дополнительньй объем пород отсьтают на породы после стабилизации их, при этом на верхний ярус отсыпку производят на 0,1-1,0 ширины бермы с уменьшением объема отсыпки на последующие ярусы до 0,1-0,2 ширины бермы. На фнг, изображен график зависи мости предельной высоты яруса от свойств пород: на фиг.2 — контур отвала. Осуществление способа поясняется примерен. Отвал состоит из трех ярусов (ко личество ярусов может быть различном ) , Породы, укладываемые в отвал, имеют следукв1ие свойства:сцепление 2,0 угол внутреннего трения 25°i объемную массу 1,8 т/м. Предельная высота яруса по услов ям устойчивости составляет 20 м, а угол естественного откоса 35. Для трехярусного отвала высотой 60 м устойчивый результируюпшй угол 1 откоса равен 27. Графически определяем устойчивый контур 2 трехярусного отвала. Сыпучие породы по истечении определенного времени приобретают свойства сплошной среды, т.е. значительно увеличивают свои прочностные свойства. По естественному уплотнению сыпучих пород консолидация свежеотсьитанных отвалов практически завершается за 1-1,5 г. По истечении 6-10 мес происходит интенсивное уплотнение отвалов , в дальнейшем осадка стабилизируется . В связи с тем, что устойчивость отвалов со временем увеличивается , возможно на его бермах разместить дополнительный объем пород с сохранением устойчивости. Через 6 мес и через 1 г после отсыпки глинистых пород сцепление увеличивается соответственно на 38 и 53%. Объемная масса пород также увеличивается. Допустим, что через 6 мес после отсыпки сцепление пород увеличилось на 40% и достигло 3,0 т/м, а объемная масса увеличилась с 1,8 до 1,9 т/м. Дпя этих значений вновь определяем предельный устойчивый угол откоса отвала высотой 60 м. Этот угол 3 составляет 29. Строим новый устойчивьй контур откоса 4. Как видно из построения, на бермах отвала возможйо разместить дополнительный объем 5 пород за счет увеличения прочностньж свойств пород отвала. Таким образом, общий угол откоса отвала увеличен с 27 до 29°, т.е. возросла его емкость, при этом коэф фи1шент запаса устойчивости не изменился . В зависимости от параметров отвала (количества ярусов ширины берм, углов естественного откоса) дополнительный объем занимает 0,1-1,0 ширины бермы.1 Предложенный способ отвалообразования позволяет также вводить вновь в действие отработанные (законсервированные ) отвалы. inpe V S , T,/M ./ 7& 72 -.v.;3 7
Повышение устойчивости внутренних отвалов при перевалке вскрыши в выработанное пространство
Значительным резервом расширения области использования бестранспортной технологии вскрышных работ является повышение устойчивости внутренних отвалов. В результате таких мероприятий возможно увеличить высоту вскрышного уступа, разрабатываемого с перевалкой вскрыши во внутренний отвал, а также применить такую технологию на участках с падением пласта до 18-20°.
Применяемые на разрезах меры по повышению устойчивости внутренних отвалов следующие:
1. Предупреждение оползневых явлений на отвалах за счет создания противооползневых дамб, перемычек, оставления предохранительных целиков.
2. Упрочнение основания отвалов путем создания противооползневых выемок, террасирования пород почвы пласта, уплотнения пород основания отвалов, удаления слоя слабых пород мощностью 1,5-2 м в почве угольного пласта добычным экскаватором, а также за счет качественного осушения пород.
3. Отсыпка устойчивого отвала за счет укладки в его основание более прочных пород при селективной разработке вскрышного забоя.
4. Формирование устойчивых внутренних отвалов под углом 50-57°, превышающим угол естественного откоса пород (36-38°), за счет их последующей подрезки.
Образование противооползневых выемок для повышения устойчивости внутренних отвалов при наклонном до 15-17° основании применено на разрезе «Красногорский» в Кузбассе. Здесь при отсутствии глинистых пород в почве пласта после отработки угольной заходки почва пласта обуривается скважинами диаметром 114-190 мм и глубиной до 14 м по сетке 3х4 м для образования противооползневых выемок. Выемки имеют уклон, равный углу естественного откоса отвала -37°. Взорванная в подошве пласта порода перемещается во внутренний отвал. Схема образования противооползневых выемок приведена на рис. 5.8. Применение данной схемы позволило расширить зону использования бестранспортной технологии за счет ее применения на участках с углами падения пластов 12-17°, увеличить высоту уступа, разрабатываемого с перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с 25-26 до 48 м и обеспечить устойчивость внутренних отвалов высотой до 60 м.
Удаление слоя слабых пород, залегающих в основании отвала, осуществляется добычным экскаватором. После выемки угля на некоторой длине фронта, экскаватор возвращается и за 1-2 прохода перекидывает слой слабых пород к откосу добычного уступа. Уборка этого навала пород производится вскрышным драглайном с размещением во внутреннем отвале при экскавации следующей вскрышной заходки. Такая схема работы используется на разрезах Центрального Кузбасса. Обычно мощность удаляемого слоя слабых пород составляет 1,5-2 м. В некоторых случаях целесообразно удаление и более мощного слоя. Так для условий разреза «Колмогоровский» (Кузбасс) оправдано удаление слабого слоя пород до 14 м.
На угольных разрезах Приморья контактные оползни отвалов при перевалке вскрыши в выработанное пространство привели к необходимости снижения высоты уступа до 25-30 м при углах падения пласта 5-15°. С целью повышения устойчивости отвалов при наличии глины в почве пласта было применено механическое рыхление пород основания на глубину 0,5-0,7 м с помощью навесных тракторных рыхлителей. При этом сопротивление сдвигу по разрыхленным породам основания массива возросло в 1,2-1,3 раза, что позволило увеличить высоту внутренних отвалов на 15-20%. Рыхление производилось при углах наклона пласта до 10° по падению и простиранию, при больших углах только по простиранию. Затраты на подготовку основания отвалов получились в 3-4 раза ниже, чем при буровзрывном способе.
Подрезка внутреннего отвала возможна после уплотнения в нем складированных горных пород. Такое уплотнение происходит под действием веса пород при стоянии отвала в течение месяца. Время уплотнения пород в отвале сокращается при приложении внешней нагрузки. В случае применения схем с расположением драглайна на отвале, уплотнение пород происходит от дополнительной нагрузки на них от экскаватора, и подрезку отвалов можно вести после прохода драглайна вдоль фронта работ. В значительно большей степени уплотняются породы отвалов при их отсыпке мощными драглайнами (например ЭШ-100/100). Это связано с большей ударной нагрузкой на породы при разгрузке ковша.
Подрезка отвалов производится только при прочном основании. При залегании в основании отвала слабых пород (углистые аргиллиты, некондиционный уголь) подрезку отвалов производить нельзя. Уплотнение пород сопровождается повышением их прочности и они могут сохранять устойчивость при углах откоса 50-57°. Под таким углом и производят их подрезку.
Исследования, выполненные в ИГД им. А.А. Скочинского, на разрезе «Красногорский» (Кузбасс), показали возможность отсыпки устойчивых внутренних отвалов при их подрезке на основании с углом наклона до 20°. При залегании в почве пласта прочных пород устойчивость отвалов обеспечивается при углах падения до 15°. При больших углах целесообразно устройство противооползневых выемок, которые увеличивают коэффициент запаса устойчивости нижнего яруса в 2 раза, а отвала в целом на 1/3. При наличии в почве пласта слабых пород слабый слой удаляется перед отсыпкой отвала. Подрезка ярусов отвала производится на высоту не более 35 м под углом 45-50° с сохранением результирующего угла откоса отвала 37°. Максимальная высота отвала при этом может достигать 140 м.
Угол естественного откоса отвала
Техническую производительность бульдозеров на работах по рытью и перемещению грунта определяют по формуле:
где: V — объем грунта в рыхлом теле, перемещаемого отвалом бульдозера, м3.
где
l и В — длина и высота отвала по хорде;
— угол естественного откоса грунта, перемещаемого перед отвалом ( = 35° для сыпучих грунтов; = 45° для связных грунтов нормальной влажности) ;
К п-коэффициент, учитывающий потери грунта во время его перемещения. К п= 1-тL, где
L — дальность перемещения в метрах; m = 0,04 для сухого песка и т=0,008-0,04 для связных грунтов (большие значения для сухих грунтов) ;
К р-коэффициент разрыхления грунта (1,25-1,3);
t — продолжительность цикла, мин.
Продолжительность цикла подсчитывается так же, как и для скреперов. Но если холостой ход бульдозера совершается задним ходом трактора, исключается время на развороты и несколько увеличивается время на переключение механизмов управления (8-10 сек).
Резание грунта бульдозером производится при горизонтальном или наклонном на угол зарезания положении ножа. В первом случае нож срезает слой грунта всей длиной (за исключением срезки косогоров); во втором случае на первых проходах — только частью ножа, а на последующих — частью или всей длиной.
Отвал устанавливается: для перемещения грунта вперед — под углом захвата ; для смещения в сторону перпендикулярно продольной оси — под углом захвата .
Ширина захвата , где l 0 — длина отвала, участвующая в резании. При горизонтальном положении ножа отвала, l 0 = ll — длина отвала. При наклонном положении отвала на угол зарезания величина где
где C max — максимальное заглубление конца отвала.
У бульдозеров с жестким креплением отвала к толкающей раме угол резания у остается постоянным при выполнении всех видов работ.
У бульдозеров с шарнирным креплением отвала к толкающей раме угол резания у можно изменять. В целях уменьшения сопротивления резанию разрабатывать тяжелые грунты следует при минимальном угле резания. Разравнивать насыпной грунт и вести разработку малосвязных и сыпучих грунтов нужно при максимальном угле резания. С увеличением угла резания верхняя часть отвала располагается выше над уровнем земли, поэтому объем грунта, перемещаемого впереди отвала, увеличивается.
В начале резания грунта на отвале нет, и все толкающее усилие можно расходовать только на резание и преодоление дополнительного усилия на перемещение тягача, которое вызывается весом оборудования бульдозера.
Площадь поперечного сечения снимаемой стружки в начале резания при полном использовании тягового усилия тягача равна:
см2,
где Т -толкающее усилие тягача, равное усилию на крюке, кг;
W 6 -дополнительное сопротивление на перемещение тягача в кгс от веса оборудования бульдозера;
k -удельное сопротивление резанию грунта, кг/см2. При угле захвата k=0,25-0,3 для грунтов I группы, 0,4-0,6 для грунтов II группы, 0,8-1,2 для грунтов III группы, 1-2 для грунтов IV группы; при k меньше на 15-20% для каждой группы грунта;
g б— вес оборудования бульдозера, кг;
f -коэффициент сопротивления передвижению тягача (0,1+0,15);
i — уклон, на котором работает бульдозер; при работе под уклон ставится знак ( + ) в первом члене равенства и знак (-) во втором: при работе на подъем ставится знак (-) в первом члене равенства и знак ( + ) во втором
В процессе дальнейшего резания сопротивление копанию увеличивается за счет сопротивления подъему грунта W n вверх по отвалу, сопротивления перемещению грунта перед отвалом W np, а при угле захвата и сопротивления перемещению грунта W T вдоль отвала.
В конце резания, когда объем перемещаемого грунта, соответствует нормальному заполнению отвала, можно снимать стружку с площадью поперечного сечения, равной:
при установке отвала под углом и угле зарезания
(239)
при и
(240)
Подставляя в равенства (239) и (240) значение сил W 6 , W a , W np и W T, получим соответственно
(241)
(242)
где g r— вес грунта, перемещенного отвалом;
f — коэффициент трения грунта по грунту (0,7-1,2);
— коэффициент трения металла по грунту (0,25-0,6);
— угол резания.
Возможную толщину снимаемой стружки можно определить по зависимости:
при и
в начале резания (243)
в конце резания,
где l — длина отвала, см; при и
в начале резания
вконце резания (244)
Из приведенных зависимостей видно, что для эффективного использования мощности тягача в начальный момент резания нож нужно сразу заглублять на большую глубину. По мере накопления грунта на отвале и увеличения сопротивления его перемещению, чтобы не заглох двигатель, нож следует постепенно выглублять.
При работе в плотных грунтах нож отвала заглубляется очень медленно. Поэтому такие грунты рекомендуется предварительно разрыхлять рыхлителями или использовать задний ход для рыхления зубьями, специально установленными в тыльной стороне отвала бульдозера. При движении машины задним ходом зубья заглубляются в грунт и разрыхляют его, при движении вперед — благодаря своей шарнирной подвеске отклоняются назад, не нарушая нормального процесса резания ножом отвала.
Использование зубьев отвала бульдозера для рыхления грунта в определенных условиях повышает производительность труда до 30%.
Резание грунта выполняется на первой скорости, при возможности под уклон, когда толкающее усилие тягача позволяет вырезать стружку максимальной толщины.
Во время перемещения грунта значительная часть его теряется — смещается в сторону вдоль отвала. Величина этих потерь может достигать 1,5-2% находящегося впереди отвала грунта на каждый погонный метр перемещения. Чем больше скорость движения бульдозера при перемещении грунта, тем больше его потери. Поэтому грунт перемещают на первой скорости.
Чтобы сократить потери грунта, его следует транспортировать по возможности по одному и тому же следу. Образовавшиеся при первых проездах по бокам валики препятствуют потере грунта при последующих проходах.
Для сохранения высокой производительности при транспортировании грунта на большие расстояния его целесообразно перемещать по траншее или порциями: сначала на 20-25 м, затем еще на такое же расстояние, делая это несколько раз до места назначения.
Таким же образом выгодно перемещать грунт под откос. За несколько проходов его накапливают у края откоса, переваливая при каждом последующем проходе через ранее перемещенный грунт. Затем всю образовавшуюся кучу сталкивают вниз за один проход.
Объем перемещенного бульдозером грунта при разработке легких и перемещении разрыхленных грунтов может быть увеличен за счет крепления с боков отвала открылков. Производительность при этом повышается в 1,5-2 раза.
Открылки к отвалу крепятся болтами жестко или шарнирно. Шарнирное крепление открылков позволяет устанавливать их под разным углом наклона к отвалу и менять этим ширину захвата соответственно для разработки и перемещения легких грунтов, перемещения разрыхленных и разработки тяжелых грунтов.
Разгрузку грунта с отвала бульдозера можно вести тремя способами: быстрым подъемом отвала на большую высоту с оставлением грунта кучей; подъемом отвала на ходу на небольшую высоту с укладкой грунта слоями; сталкиванием грунта в яму, канал или под крутой откос. Способ разгрузки зависит от условий работы.
Холостой ход бульдозера к месту набора грунта может производиться передним и задним ходом и должен осуществляться на максимальной скорости движения, которая допускается условиями работы. Задним ходом холостой пробег целесообразно производить при перемещениях до 20-50 м.
Планировку площадок бульдозером ведут при приподнятом отвале на высоту, равную толщине необходимого слоя подсыпки, или на такую высоту, при которой объема срезаемого слоя грунта на возвышенностях достаточно для засыпки впадин. Окончательно грунт выравнивают движением бульдозера назад с отвалом, опущенным на грунт.
На планировочных работах техническую производительность бульдозера подсчитывают по формуле:
где L — длина планируемого участка, м;
I — длина отвала, м;
-угол захвата;
а — величина перекрытия проходов (0,3-0,5 м) ;
п — число проходов по одному месту;
v -средняя скорость движения бульдозера при планировке, м/ч;
t -время, затрачиваемое на поворот при каждом проходе (
Коэффициент разрыхления – Показатели разрыхления грунтов и пород для пересчета объема, замеренного в отвале или насыпи, в объем, соответствующий естественной плотности грунта или породы единые нормы и расценки на строительные монтажные и ремонтно-строительные работы сборник е2- земляные работы- выпуск 1- механизированные и ручные земляные работы (утв- постановлением Госстроя СССР госкомтруда СССР ВЦСПС от 05-12-86 4351229-50 Госстроя СССР от 03-07-87 131) (ред от 18-12-90) (2020). Актуально в 2019 году
Ориентировочные показатели изменения объемного веса породы (плотности), коэффициента разрыхления и угла естественного откоса дробленной породы при взрывных работах. Усадка грунта.
Ориентировочные показатели изменения объемного веса породы (плотности), коэффициента разрыхления и угла естественного откоса дробленной породы при взрывных работах. Усадка грунта.
Порода
Объемный вес, т/м 3
Коэффициент разрыхления, объемный
Угол естественного откоса дробленной
породы после взрыва, град.
до взрыва
после взрыва
Песок
Глина
Песчаники
Сланцы
Известняки
Уголь
Изверженные породы
Железные руды
Коэффициент разрыхления горных пород при экскаваторных работах в зависимости от плотности грунта. В ковше, в вагоне, в отвале. Максимально возможные значения коэффициента наполнения ковша экскаваторов для различных пород. Усадка грунта.
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ:
БОНУСЫ ИНЖЕНЕРАМ!:
МЫ В СОЦ.СЕТЯХ:
detector
Навигация по справочнику TehTab.ru: Коэффициент разрыхления горных пород при экскаваторных работах в зависимости от плотности грунта. В ковше, в вагоне, в отвале. Максимально возможные значения коэффициента наполнения ковша экскаваторов для различных пород. Усадка грунта. Породы Объемный вес породы Коэффициент разрыхления, объемный в ковше экскаватора в отвале (насыпи) Легкие Средние Тяжелые Порода При работе прямой лопатой драглайном Песок и гравий сухие, щебень и Суглинок сухой Суглинок влажный Глина средняя сухая Глина тяжелая сухая Глина тяжелая влажная Плохо взорванные скальные породы ↓Поиск на сайте TehTab.ru — Введите свой запрос в формуКоэффициенты разрыхления горной породы, наполнения ковша экскаватора (погрузчика) и экскавации (по ЕНВ 1989г.)Категория пород по крепости Расчетная средняя плотность горной массы, кг/ м³ разрыхления горной массы наполнения ковша экскавации 2.2.4. Коэффициенты разрыхления скальных пород при экскавационных работах для экскаваторов с ковшом вместимостью 5-12,5 м³ Содержание (%) фракций, мм 2.2.5. Коэффициенты разрыхления скальных пород при экскавационных работах для экскаваторов с ковшом вместимостью более 20м³ Содержание (%) фракций, мм 2.2.6. Коэффициенты заполнения ковша**
Угол естественного откоса и естественная плотность складирования материалов (насыпные веса сыпучих и кусковых материалов) Естественная плотность, кг/м³ Угол естественного откоса Соотношение коэффициентов «набухание – пористость — коэффициенты загрузки»
Раздел.3. Дорожно-транспортные факторы Автодороги и их классификация Эффективность использования карьерного автотранспорта в значительной мере зависит от дорожных условий. Тип покрытия дороги и ее геометрические параметры (ширина проезжей части, уклон и т.д.) определяют не только безопасность движения автомобилей, но и возможность их движения с максимальным использованием тяговых и динамических качеств. Схемы дорог и движение автотранспорта определяются условиями разработки месторождения, направлением и расстоянием транспортирования вскрышных пород и полезных ископаемых. Трасса вскрывающих выработок в плане, обеспечивающая транспортную связь вскрышных и добывающих уступов с технологическим комплексом на поверхности, представлена в виде прямых, спиральных, петлевых и комбинированных съездов. Трасса в профиле состоит из подъемов (уклонов), горизонтальных участков, радиусов сопряжения наклонных и горизонтальных участков. Рисунок V‑1. Схемы движения автотранспорта Наибольший подъем, на котором конкретный вид транспорта в грузовом направлении движется со скоростью, соответствующей установившемуся движению, называют руководящим. При выборе руководящего (расчетного) уклона учитывается глубина карьера, интенсивность движения, тяговые свойства автотранспорта, климатические особенности района. Большие уклоны позволяют сократить объемы горных работ, однако при этом снижается скорость движения автомобилей. Рациональное расстояние транспортирования при автотранспорте, как правило, не превышает 3- 4 км. Уклоны автодорог составляют — 4 – 6° (70 –100 ‰). Радиусы поворота на дорогах – 40 – 50 м. Глубина карьеров 200 – 300 м. В случаях, когда участки дорог с предельным значением уклонов являются затяжными, через каждые 600 м устраивают участки длинной на менее 50 м с уклоном не более 20‰. При совпадении подъема с кривой продольный профиль смягчают, при радиусах 50 – 60 м – на 15 – 20 %. Проектирование и строительство автодорог всех типов производятся в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП 2.05.07-85). Показатели разрыхления грунтов и пород для пересчета объема, замеренного в отвале или насыпи, в объем, соответствующий естественной плотности грунта или породы единые нормы и расценки на строительные монтажные и ремонтно-строительные работы сборник е2- земляные работы- выпуск 1- механизированные и ручные земляные работы (утв- постановлением Госстроя СССР госкомтруда СССР ВЦСПС от 05-12-86 4351229-50 Госстроя СССР от 03-07-87 131) (ред от 18-12-90) (2020). Актуально в 2019 годуЕДИНЫЕ НОРМЫ И РАСЦЕНКИ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ МОНТАЖНЫЕ И РЕМОНТНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ СБОРНИК Е2- ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ- ВЫПУСК 1-. Актуально в 2018 году При разработке грунта в отвалах или насыпях пересчет объема грунта, замеренного в отвале или насыпи, в объем грунта, соответствующий объему в состоянии естественной плотности, производится по следующим правилам: для грунтов, пролежавших в отвале свыше четырех месяцев или подвергавшихся механическому уплотнению, при объеме работ свыше 1000 м3-с учетом фактического разрыхления грунта, устанавливаемого на основании заключения полевой грунтовой лаборатории, а при отсутствии лаборатории — на основании акта, утверждаемого начальником участка; для грунтов, пролежавших в отвале свыше четырех месяцев или подвергавшихся механическому уплотнению, при объеме работ до 1000 м3- по показателям графы «Остаточное разрыхление грунтов в % таблицы показателей»; для грунтов, пролежавших в отвале менее четырех месяцев и не подвергавшихся механическому уплотнению, — по показателям графы «Первоначальное увеличение объема грунта после разработки в % таблицы показателей». Показатели разрыхления грунтов и пород
Пример. По обмеру в отвале тяжелого суглинка, пролежавшего 1 мес без механического уплотнения, установлен объем 1867 м3. Согласно таблице, первоначальное увеличение суглинка принято 27 % (как среднее между 24 и 30 %). Объем грунта в состоянии естественной плотности будет равен 1867 &te; 100/(100 + 27) = 1470 м3. |