способ разработки карьера

Формула изобретения

Способ разработки карьера, включающий нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование наклонного спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта, отличающийся тем, что для его осуществления используют агрегат непрерывного действия по разработке, выемке и эвакуации грунта, при этом предварительно в каждом слое по центру карьера формируют углубление на глубину разрабатываемого слоя, затем устанавливают агрегат непрерывного действия по выемке и эвакуации грунта перед углублением, опускают в углубление его рабочий орган, причем грунт каждого слоя вынимают от углубления к периферии карьера по спирали с постоянным шагом при непрерывном перемещении агрегата по этой спирали относительно углубления, а затем на внешнем откосе разработанного слоя формируют и укрепляют постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ в каждом слое карьера, а эвакуацию грунта осуществляют посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещений грунта, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения уменьшают в каждом слое по мере увеличения диаметра углубления, а протяженность транспортера вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные заглубляющиеся спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют постоянную единую непрерывную наклонную спираль.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области разработки грунта, формирования карьеров, больших котлованов для гидротехнических сооружений или для строительства крупных объектов, может быть использовано при разработке месторождений.

Известен способ разработки лунного грунта, предусматривающий забор грунта челночными продольными проходами грунтозаборного устройства и непрерывное метание грунта к месту его переработки (см. патент RU №2055206, Кл. Е 21 С 51/00, 1993 г.). Данный способ достаточно прост при разработке только верхних горизонтов грунта, при углублении карьера или котлована возникает необходимость в формировании укрепленного транспортного полотна для спуска и подъема землеройной техники, а также дополнительных приспособлений для транспортировки выбранного грунта.

Известен способ разработки карьеров, включающий выемку грунта уступами и укрепление откосов уступами с помощью армирующих штанг, размещаемых в специально пробуренных скважинах (см. А.С. SU №727743, Кл. Е 02 D 3/12, 1978 г.). В этом изобретении решается задача укрепления откосов и повышения безопасности работ. Этот способ эффективен только в том случае, когда котлован не надо разрабатывать, а есть естественные откосы у карьера. Для формирования большого и глубокого котлована этот способ неэффективен, т.к. не решает проблему бесперебойной работы по выемке грунта при заглублении землеройной техники.

Известен способ разработки верхних горизонтов полезных ископаемых, включающий выработку месторождения пластами с предварительным формированием въездной траншеи, разработкой пласта в стороны до границ карьера, созданием рабочих уступов на откосе карьера и их дальнейшим укреплением (см. патент RU №2091583, Кл. Е 21 С 41/16, 1993 г.). Это способ поэтапной, но прерывистой разработки карьера, т.к. выемка грунта каждого пласта осуществляется в стороны от центральной траншеи до границ карьера. В этом случае нужно использовать или два агрегата, одновременно работающих в разные стороны, или перебрасывать один агрегат с одной стороны карьера на другую после разработки одной половины пласта. На это тратится дополнительное время, снижается производительность разработки и его эффективность.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ поэтапной отработки глубоких карьеров, включающий нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта (см. патент RU №2060390, кл. Е 21 С 41/26, 1992 г.). В известном техническом решении после предварительной разметки будущего карьера сначала выбирают его центральную часть с формированием спиралеобразного транспортного уступа для эвакуации грунта из карьера по откосу этой центральной части. Затем разрушают одну сторону откоса вместе с транспортной артерией и разрабатывают этот боковой сегмент, при этом на новом откосе образуют транспортные уступы и соединяют их с неразрушенными уступами на противоположной боковой стороне центрального котлована. На этом этапе спиралеобразность транспортного уступа нарушается, путь автомобилей удлиняется и усложняется. После чего разрушают транспортные уступы на противоположной стороне и разрабатывают этот боковой сегмент карьера, образуя новые транспортные уступы и соединяя их с ранее сформированными уступами. На этом этапе образуется целостная транспортная спираль. Этот достаточно сложный способ разработки карьеров предусматривает энергоемкий и неэффективный способ эвакуации грунта автомобилями.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи упрощения и ускорения процесса разработки карьера, удешевления способа разработки, выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывности технологического цикла.

Поставленная задача достигается тем, что в центральном способе разработки карьера, включающем нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование наклонного спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта, для его осуществления используют агрегат непрерывного действия по разработке, выемке и эвакуации грунта, при этом предварительно в каждом слое по центру карьера формируют углубление на глубину разрабатываемого слоя, затем устанавливают агрегат непрерывного действия по выемке и эвакуации грунта перед углублением, опускают в углубление его рабочий орган, причем грунт каждого слоя вынимают от углубления к периферии карьера по спирали с постоянным шагом при непрерывном перемещении агрегата по этой спирали относительно углубления, а затем на внешнем откосе разработанного слоя формируют и укрепляют постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ в каждом слое карьера, а эвакуацию грунта осуществляют посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещения грунта, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения уменьшают в каждом слое по мере увеличения диаметра углубления, а протяженность транспортера вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные заглубляющиеся спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют постоянную единую непрерывную спираль.

На фиг.1 изображено направление движения агрегата по разработке выемке грунта.

На фиг.2 - вид на карьер сверху после завершения выемки грунта из первого слоя.

На фиг.3 - карьер в разрезе после его полной разработки, вид А-А на фиг.2.

На фиг.4 - пример использования агрегата по выемке грунта и транспортера горизонтального перемещения.

На фиг.5 - пример использования транспортера вертикального перемещения.

Способ разработки карьера включает нанесение разметки контура карьера вначале на картах местности, а потом на месте будущего карьера. Предварительные расчеты определяют количество слоев грунта, которые предстоит разрабатывать. Глубина каждого слоя соответствует расстоянию заглубления рабочих органов агрегата для выемки грунта. Затем по центру карьера формируют углубление 1 на глубину первого слоя 2, устанавливают агрегат (на чертеже не показан) непрерывного действия по выемке грунта перед углублением 1 и опускают в углубление его рабочий орган 3 по откосу углубления. Разработку грунта ведут от углубления 1 к периферии 4 карьера по спирали 5. После полной выемки грунта из первого слоя 2 формируют постоянный транспортный заглубляющийся спиралеобразный уступ 6 на откосе 7 по периферии 4 карьера, изменяя геометрию откоса 7. Откос 8 транспортного уступа 6 имеет больший угол ¹ к линии горизонта 9, чем угол ² откоса 7, но не превышает расчетного, исключающего сползание грунта. Откос 8 и транспортный уступ 6 обязательно укрепляются исходя из расчетного срока эксплуатации транспортного уступа 6. Угол спирали уступа 6 к линии горизонта 9 выбирается из расчета возможностей техники, которая будет транспортироваться. После того как сформирован транспортный уступ 6, на глубину первого слоя 2 в образованный карьер на дно 10 первого слоя 2 спускается землеройная техника. Затем во втором слое формируется углубление 1 и весь процесс по разработке выемке грунта повторяется по спиралеобразной траектории от углубления 1 к откосу 7 карьера. В каждом последующем слое транспортный уступ 6 является непрерывным продолжением предыдущего. Такой способ выемки грунта дает возможность не прерывать технологический процесс до полной разработки слоя, затем землеройная техника по транспортному уступу 6 транспортируется вниз на сформированное дно следующего слоя и технологический процесс повторяется с минимальными затратами на переоборудование и перестановку техники, пока не будет выбран весь грунт до дна 11 карьера.

Для обеспечения непрерывности технологического процесса необходима непрерывная эвакуация грунта из карьера. На фиг.4 и 5 показан пример осуществления способа с помощью агрегата непрерывного действия и транспортеров горизонтального и вертикального перемещения грунта, выполненных с возможностью изменения их протяженности. Агрегат работает следующим образом. При выемке грунта ковшами 12 рабочего органа 3 агрегата эвакуатор 13 подает грунт на транспортер 14 горизонтального перемещения грунта, выполненный с возможностью изменения его протяженности. С помощью гидроцилиндра 15, установленного на раме 16 агрегата, рабочий орган 3 непрерывно перемещается вместе с агрегатом по спирали 5, занимая все время рабочее положение по отношению к откосу 8. Транспортер 14 перемещает грунт к границам карьера. По мере разработки каждого слоя по спирали 5 расстояние до границ карьера, куда транспортируется грунт, уменьшается, поэтому протяженность транспортеров 14 горизонтального перемещения уменьшают в каждом слое по мере увеличения диаметра углубления. Для этого раму транспортера 14 оснащают телескопическими элементами 17, закрепленными на переставных стойках 18, на каждой из которых шарнирно установлен ролик 19 для приведения в движение ленты транспортера 14. Лента транспортера 14 выполнена составной из сочлененных элементов (на чертеже не показано), которые снимаются по мере уменьшения расстояния транспортировки грунта, при этом телескопические элементы 17 перемещают, уменьшая расстояние между стойками 18. После того как весь слой грунта вынут и сформирован транспортный уступ 6, транспортер 14 демонтируют, перемещают вниз и монтируют на дне 10 выбранного слоя грунта, начиная от углубления 1 к его периферии. Легкоразборная конструкция транспортера 14 дает возможность произвести его демонтаж и монтаж очень быстро.

Вертикальное перемещение грунта осуществляют с помощью составного транспортера 20, выполненного с возможностью изменения его протяженности. Метатель 21 направляет грунт на поверхность захватывающего устройства 22, которое подает его к захватывающим ковшам 23 ленты 24 составного транспортера 20. Ленты выбирают таким образом, чтобы они перекрывали глубину разрабатываемого слоя. Протяженность транспортера 20 вертикального перемещения грунта увеличивают по мере углубления карьера. Количество лент 24 зависит от количества выбранных слоев грунта. После того как предыдущий слой грунта в карьере выбран и сформировано продолжение транспортного уступа 6, к транспортеру 20 добавляется дополнительная лента 24. Транспортер 20 обеспечивает непрерывную вертикальную эвакуацию грунта из карьера.

Таким образом, заявленное изобретение решает задачу упрощения и ускорения процесса разработки карьера, удешевления способа выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывности технологического цикла.