of 189 /189
Universitatea Tehnică a Moldovei Facultatea Cadastru, Geodezie şi Construcţii Catedra Geodezie, Cadastru şi Geotehnică Exploatări miniere de suprafaţă 1

Exploatari Miniere de Suprafata

Embed Size (px)

Text of Exploatari Miniere de Suprafata

Page 1: Exploatari Miniere de Suprafata

Universitatea Tehnică a Moldovei

Facultatea Cadastru, Geodezie şi Construcţii

Catedra Geodezie, Cadastru şi Geotehnică

Exploatări miniere de suprafaţă

CHIŞINĂUU.T.M.

2007

1

Page 2: Exploatari Miniere de Suprafata

Prezentul manual este destinat studenţilor de la specialitatea exploartări miniere (IMZM).

Disciplina urmăreşte să asigure cunoştinţe teoretice şi aplicative referitoare la procedeul de extracţie a substanţelor minerale utile solide din subsol, în care procesul de exploatare se execută prin lucrări miniere la zi efectuale la suprafaţa terestră, pentru ca mai apoi să contribuie la analiza, evaluarea şi soluţionarea problemelor exploatării resurselor miniere subterane.

Elaborare: conf. univ., dr. Constantin Tarnovschi, lect. superior . Nina CorlăteanuRedactor responsabil: conf. univ.,dr. Conctantin TarnovschiRecenzent: lect. superior. Valeriu Cucoş

.U.T.M. 2007

2

Page 3: Exploatari Miniere de Suprafata

CuprinsPrefaţă ………………………………………………….. . 5 Tema 1. Noţiuni generale privind exploatarea la zi a zăcămintelor de substanţe minerale utile.............................. .6 1.1.Generalităţi............................................................ 61.2.Zăcăminte exploatabile prin lucrări la zi................ .91.3.Materiale grafice folosite în exploatările la zi....... 121.4. Limita naturala şi limita economică a exploatărilor la zi...................................................... 131.5. Dimensiunile constructive ale elementelor unei cariere................................................................ 171.6. Determinarea înălţimii şi înclinării treptelor........ 25

Tema 2. Metode de deschidere şi exploatare……………… 302.1. Metode de deschidere.......................................... 302.2. Metode de deschidere a zăcămintelor dezvoltate sub nivelul terenului înconjurător. ........................... 372.3.Metode de deschidere cu lucrări miniere subterane..502.4.Metode combinate de deschidere............................ 51

Tema 3. Metode de deschidere a zăcămintelor dezvoltate deasupra terenului înconjurător........58 3.1.Generalităţi........................................................... 583.2. Deschiderea cu lucrări miniere la zi...................... 583.3. Deschiderea prin lucrări miniere subterane............ 593.4. Deschiderea combinată prin lucrări miniere la zi şi lucruri miniere subterane....................................... 603.5. Alegerea metodelor de deschidere......................... 60

3

Page 4: Exploatari Miniere de Suprafata

Tema 4.Lucrările de pregătire.................................... 624.1. Cunostinţe generale.............................................. 624.2. Sistemul în paralel.................................................624.3. Sistemul în L.........................................................634.4. Sistemul de transport în circuit...............................644.5. Sistemul în T.........................................................674.6. Sistemul în evantai.................................................674.7 Sistemul inelar .....................................................67 Tema 5. Metoda de exploatare....................................715.1. Notiuni generale....................................................715.2.Metoda de exploatare cu depunere directă...............725.3. Metodele de exploatare cu transbordarea rocilor....72 5.4. Metodele combinate.............................................. 775.5.Metode de exploatare cu fîşii transversale.............. 775.6.Metode de exploatare cu fîşii direcţionale...............785.7.Metode de exploatare cu front lung........................805.8. Metoda de exploatare cu fronturi radiale............... 81

Tema 6. Principalele procese tehnologice în carieră....826.1. Extragerea rocilor şi a utilului în exploatârile la zi .......................................................................... 826.2. Procedeul de extragere cu explozivi. ..................... 826.3. Extragerea mecanieă.............................................. 966.4. Hidromecanizarea.................................................107

Tema 7.Transportul în exploatările miniere la zi.........1087.1.Noţiuni enerale.......................................................1097.2. Transportul pe cale ferată..................................... .1107.3. Transportul cu benzi transportoare......................... 1127.4 Transportul auto. ....................................................1167.5. Hidrotransportul.....................................................1177.6. Transportul combinat.............................................1187.7. Haldarea rocilor sterile......................................... 118

4

Page 5: Exploatari Miniere de Suprafata

Prefaţă

Prezentul curs „Exploatări miniere de suprafaţă” urmăreşte scopul de a-i ajuta pe studenţii de la specialitatea Exploatări miniere să-şi formeze o gîndire inginerească completă, coerentă şi critică în ceea ce priveşte certitudinea unei exploatări miniere fără pericol.

În conformitate cu programa de învăţămînt, lucrarea cuprinde 7 teme, care reflectă fundamentele teoretice şi practice ale activităţii inginereşti privind deschiderea, pregătirea şi extracţia rocilor utile şi sterile.

Fiecare temă a cursului debutează cu enunţarea planului, scopului şi a unui set de obiective de studiu care reliefă concepţiile fundamentale astfel încît să ajute studentului la însuşirea materialului respectiv şi la pregătirea pentru susţinerea examenului.

Buna stăpînire a acestui curs va permite studenţilor cunoaşterea metodelor eficiente de deschidere, pregătire şi exploatare a rocilor utile.

5

Page 6: Exploatari Miniere de Suprafata

EXPLOATĂRI MINIERE DE SUPRAFAŢĂ

TEMA 1

NOŢIUNI GENERALE PRIVIND EXPLOATAREA LA ZI A ZĂCĂMINTELOR DE SUBSTANŢE MINERALE UTILE

Planul temei

1.1 .Generalităţi

1.2 .Zăcăminte explotabile prin lucrări la zi.

1.3 .Materiale grafice în exploatările la zi.

1.4 .Limita naturală şi limita economică a exploatărilor la zi.

1.5 .Dimensiunile constructive ale elementrlor unei cariere.

Scopul temei: studierea proceselor de constituire a ştiinţei exploatărilor miniere la zi.

1.1. Generalităţi

6

Page 7: Exploatari Miniere de Suprafata

Unele zăcăminte de substanţe minerale utile şi roci apar la suprafaţă sau la o adîncime mică faţă de suprafaţă. În asemenea situaţii, exploatarea lor se face prin „lucrări miniere la zi" sau prin „cariere".

Exploatarea la zi a fost cunoscută şi aplicată din timpuri foarte vechi. Extragerea materialelor de construcţii, ca şi astăzi, s-a făcut exclusiv prin lucrări la zi. În România, în exploatările la zi Teliuc, Ghelari, Ocna de Fier, Iacobeni şi Delineşti s-au extras în trecut peste 90% din producţia de minereuri fero-manganoase a ţării. Organizarea pe scară largă a exploatărilor la zi şi creşterea capacităţilor de producţie începe abia în secolul trecut, ca o consecinţă a realizărilor în construcţia utilajelor miniere şi a construcţiilor de maşini în general.

Marile zăcăminte de fier, ca cele din fosta U.R.S.S., Labrador, Venezuela, Coasta Africii de Vest (Mauritania) şi marile zăcăminte de cupru din Chile şi Statele Unite se exploatează în cariere.

Mari perspective pentru exploatarea în cariere prezintă zăcămintele de lignit, în special cele care apar în straturi orizontale şi sunt de mare extindere.

În Germania, peste 200 milioane tone de lignit se extrag prin lucrări la zi. Utilajele folosite permit, la ora actuală, să se exploateze la mari capacităţi de producţie, chiar şi zăcămintele de cărbuni cu grosimi mici în raport cu straturile acoperitoare. În Pensilvania se exploatează strate de cărbune cu grosimi de 1-2 m şi grosimea straturilor acoperitoare pînă la 30 m.

În România, în urma progresului tehnic care a permis mecanizarea operaţiilor miniere, exploatarea la zi a fost generalizată datorită posibilităţilor pe care le prezintă în acest sens, ajungîndu-se ca astăzi aproape 45% din întreaga cantitate a substanţelor minerale utile să se extragă prin lucrări la zi. Prin lucrările la zi se extrag în prezent aproape

7

Page 8: Exploatari Miniere de Suprafata

100% materiale de construcţii, 65...70% din cărbunele brun, 75-85% din mineralele nemetalifere şi 45-50% din mineralele de metale colorate. Sunt organizate la capacităţi mari de producţie şi cu utilaje moderne unele cariere, cum sunt : carierele din bazinele Rovinari, Jilţ şi Motru pentru cărbune, Sănduleşli, Lespezi, Cuciulat, Chişcădaga pentru calcar, Roşia Montană, Roşia Poieni şi Moldova Nouă pentru minereuri cuprifere etc.

Extinderea exploatării prin lucrări la zi se datorează avantajelor mari pe care le prezintă în comparaţie cu exploatarea subterană. Astfel, productivitatea muncii este de 3-5 ori mai mare, cazurile de accidente de 5-6 ori mai reduse, costul exploatării de 2-3 ori mai scăzut, posibilitatea mecanizării integrale a proceselor de producţie şi folosirea unor utilaje de mare capacitate, pierderi de exploatare de aproape trei ori mai mici, folosirea amestecurilor explozive simple şi a explozivului cu o sensibilitate la detonaţie mai redusă, posibilitatea efectuării unei extrageri selective, reducerea autoaprinderii cărbunilor, a piritei sau a piritei cuprifere, intrarea în producţie a carierei se realizează într-un timp mai scurt, adaptarea mai uşoară a capacităţilor de producţie la nevoile industriei consumatoare, suprimarea cheltuielilor de aeraj şi reducerea la minimum a cheltuielilor de susţinere şi iluminat, personal mai puţin numeros etc.

Ca dezavantaje ale exploatării la zi faţă de exploatarea subterană se remarcă : dereglările procesului de producţie în anotimpurile cu precipitaţii abundente şi temperaturi scăzute, cheltuielile mari cu evacuarea apelor provenite din ploi, zăpezi în regiunile cu climă umedă, necesită suprafeţe de terenuri mari pentru lucrările de deschidere şi de depozitare a sterilului, investiţiile iniţiale mari pentru achiziţionarea utilajelor care în general sunt grele şi de mare capacitate, ocupă şi degradează suprafeţe

8

Page 9: Exploatari Miniere de Suprafata

importante de teren ce necesită reamenajări pentru redarea circuitului economic

1.2. Zăcăminte exploatabile prin lucrări la zi

În funcţie de forma, dimensiunile, poziţia în scoarţă şi morfologia regiunii, zăcămintele pot fi :

- exploatabile integral prin lucrări la zi ; - exploatabile parţial prin lucrări la zi, restul rezervelor urmînd a fi extrase prin lucrări subterane.

Zăcămintele exploatabile în întregime prin exploatări la zi se pot prezenta sub următoarele forme :

Fig.1.1. Zăcăminte exploatabile integral prin lucrări la zi.

-depozit, stoc de dimensiuni mari localizat deasupra sau la adîncime mică faţă de nivelul suprafeţei terenului (fig. 1.1. a); -straturi de grosime mică sau pachete de straturi orizontale cu înclinare constantă egală ori puţin diferită de panta terenului acoperitor (fig. 1.1. b); -straturi cu grosime medie şi mare cu înclinare variabilă dar apropiată de cea a straturilor acoperitoare (fig. 1.1. c).

Pentru ca exploatarea la zi să fie avantajoasă din punct de vedere tehnic şi economic, în afară de condiţiile geologice de aşezare mai este necesar ca : să existe un relief favorabil care să permită desfăşurarea normală a exploa tării

9

c

Page 10: Exploatari Miniere de Suprafata

(extragere, transport, haldare etc.) ; un regim hidrogeologic favorabil lipsit la suprafaţă de rîuri, lacuri, mlaştini, pînze acvifere etc, straturile acoperitoare să fie alcătuite din roci moi sau dezagregate, uşor de îndepărtat şi un climat lipsit de manifestări atmosferice excesive. Pentru zăcămintele ce se exploatează numai parţial prin lucrări la zi, iar altă parte este extrasă prin lucrări subterane, se pune problema stabilirii limitei raţionale a exploatării la zi. În privinţa adîncimilor maxime proiectate sau realizate în exploatările la zi de minereuri şi cărbuni, după forma, aşezarea şi caracteristicile rocilor înconjurătoare, s-au atins adîncimi de 600-700 m şi respectiv de 500 m. Din punct de vedere tehnic şi economic, în condiţiile menţionate se pretează a fi exploatate prin lucrări la zi : zăcămintele de combustibili minerali solizi ; de minereuri metalifere şi nemetalifere, rocile de toate tipurile folosite ca material de construcţii şi decoraţiuni. Aceste lucrări se deosebesc însă de cele subterane, atît prin forma şi dimensiunile lor cît şi prin modul de amplasare. După succesiunea operaţiilor care au loc, la punerea în exploatare prin lucrări la zi se disting următoarele faze : pregătirea suprafeţei, asecarea zăcămîntului şi protejarea acestuia contra afluenţilor de apă, executarea clădirilor şi instalaţiilor necesare producţiei, organizarea depozitelor de substanţă minerală utilă şi a haldelor de steril, săparea lucrărilor miniere de deschidere, exploatarea propriu-zisă a zăcămîntului şi lucrările auxiliare.

Pregătirea suprafeţei constă din înlăturarea obstacolelor naturale sau artificiale care îngreuiază sau împiedică exploatarea la zi, cum sunt : păduri, mlaştini, pîraie sau diferite construcţii (şosele, căi ferate etc).

10

Page 11: Exploatari Miniere de Suprafata

Asecarea zăcămintelor se face în scopul înlăturării apei din zăcămint şi din rocile înconjurătoare şi pentru protejarea zăcămîntului de apele subterane. Asecarea se execută cu lucrări speciale de drenare.

Deschiderea zăcămîntului se realizează prin săparea tranşeelor principale şi a tranşeelor de acces, care fac legătura zăcămîntului cu suprafaţa şi care constituie frontul iniţial la excavarea treptelor.

Dezvelirea (decopertarea) constă în înlăturarea rocilor sterile care acoperă substanţa minerală utilă. Prin caracterul lor, lucrările de dezvelire sunt lucrări de pregătire.

Lucrările de exploatare sau lucrările de abataj constau în extragerea substanţei minerale utile din zăcămint şi formează, ultima fază în exploatarea la zi a zăcămintelor. Lucrările auxiliare constau din decapări preliminare a formelor pozitive de relief din perimetrul exploatării la zi, alinierea taluzelor, nivelarea bermelor, treptelor etc. Lucrările de nivelare se fac prin excavări în berme cînd înălţimea treptei depăşeşte pe cea maximă în funcţie de parametrii excavatorului. Tot în cadrul lucrărilor auxiliare sunt cuprinse şi lucrările de curăţire a feliei sau stratului de rocă sterilă cu grosimea de 0,5- 1,5 m ce se lasă neextrasă în mod voit la decopertare în scopul evitării degradărilor substanţei minerale utile.

11

Page 12: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 1.2. Schema unei exploatări la zi:a) - exploatarea sub nivelul terenului;b) - exploatarea deasupra nivelului terenului; c) 1 - zăcămint.

Lucrările de asecare, de dezvelire şi cele de abataj încep în ordine succesivă, apoi se execută în paralel, cu decalarea corespunzătoare în spaţiu.

După condiţiile de prezentare a zăcămîntului şi a reliefului suprafeţei se deosebesc două feluri de exploatări la zi : -exploatări dezvoltate sub nivelul terenului; -exploatări dezvoltate deasupra nivelului terenului.

Exploatarea sub nivelul terenului se numeşte exploatarea la zi, la care zăcămîntul şi lucrările miniere sunt aşezate sub nivelul local al suprafeţei terenului (fig. 1.2, a).

Exploatarea deasupra nivelului terenului se numeşte acea exploatare la zi la care atît zăcămîntul cît şi lucrările miniere sunt situate mai sus decît nivelul local general al suprafeţei terenului (fig. 1.2, b). Pentru exploatările situate sub nivelul terenului, domeniul raţional de aplicare a exploatării la zi este limitat de adîncimea la care se află substanţa minerală utilă.

1.3. Materiale grafice folosite în exploatările la zi

Materialele grafice folosite pentru executarea şi urmărirea lucrărilor în exploatările la zi constau din hărţi şi profile geologice şi hidrogeologice, planuri de asecare, de deschidere, pregătire şi exploatare şi din planuri de ansamblu.

12

Page 13: Exploatari Miniere de Suprafata

Profilele şi secţiunile transversale şi longitudinale prin zăcămint pun în evidenţă elementele caracteristice ale zăcămîntului, succesiunea diverselor formaţiuni productive şi neproductive, tectonice etc.

Planurile de asecare, deschidere şi exploatare sunt necesare pentru urmărirea desfăşurării proceselor tehnologice şi pentru detalierea anumitor elemente constructive. Ele se întocmesc la scara 1 : 2 000 şi 1 : 1 000.

Planurile de ansamblu sau planurile de situaţie indică amplasamentul obiectivelor, curbele de nivel, alimentarea generală cu energie, fluxul de transport al utilului şi sterilului etc.

La întocmirea hărţilor, planurilor şi desenelor de detaliu, folosite în exploatarea la zi, se folosesc semnele convenţionale geologice şi miniere şi culorile convenţionale respective.

1.4. Limita naturală şi limita economică a exploatărilor la zi

Natura straturilor acoperitoare cît şi volumul acestora au o influenţă hotărîoare în stabilirea economicităţii exploatării la zi, în comparaţie cu exploatarea subterană.

Cheltuielile de extragere a substanţei minerale utile depind în cea mai mare parte de volumul de lucrări în roca sterilă, precum şi de metodele folosite şi de costul acestor lucrări.

Principalul indicator pentru aprecierea eficacităţii economice a lucrărilor miniere la zi este raportul de descopertă.

În general, prin raport de descopertă se înţelege valoarea raportului volumului de rocă sterilă necesară de extras şi îndepărtat pentru fiecare unitate de substanţă minerală utilă. Se exprimă în m3/t sau m3/m3 după cum se

13

Page 14: Exploatari Miniere de Suprafata

calculează ca raport gravimetric sau volumetric de descopertă. În funcţie de rezerva la care se raportează volumul

de steril necesar de extras şi îndepărtat deosebim : raport geologic de decopertă şi raport industrial de decopertă.

Raportul geologic de decopertă al unui zăcămint sau al unui sector al acestuia este raportul între volumul total al sterilului acoperitor şi volumul geologic al rezervelor de bilanţ, în limitele corespunzătoare ale zăcămîntului sau ale sectorului..

Raportul industrial de decopertă este cantitatea de roci sterile îndepărtate pentru fiecare unitate de substanţă minerală utilă obţinută la exploatarea zăcămîntului.

Raportul industrial de decopertă poate fi : mediu, pe orizonturi, curent şi critic.

Raportul industrial de dscopertă mediu Kmediu arată raportul dintre volumul V al rocilor sterile şi rezerva Q de substanţă minerală utilă în întregul zăcămint sau din unul din sectoarele acestuia. El se calculează după formula :

14

Page 15: Exploatari Miniere de Suprafata

(1.1.)

Prin rezerva Q se înţelege rezerva care se extrage, fiind mai mică decît rezerva totală de bilanţ Q1 în urma pierderilor de exploatare. De aceea se exprimă prin formula :

(1.2.)în care: λ - coeficientul de pierderi în exploatare.

Raportul industrial de dscopertă pe orizont sau treaptă de extragere Ko este raportul dintre suma volumelor ΣV ale rocilor sterile din orizontul respectiv şi din cele superioare, care trebuie să fie înlăturate pentru extragerea substanţei minerale şi rezerva q de substanţă minerală din acel orizont sau treaptă de exagerare :

(1.3.)

Raportul curent de decopertă Kcrt este raportul dintre volumul Vc al rocilor sterile îndepărtate într-o anumită perioadă de timp şi cantitatea de substanţă minerală Qc extrasă în aceeaşi perioadă :

(1.4.)

Raportul critic de decopertă sau raţional din punct de vedere economic de dezvelire KL reprezintă raportul dintre diferenţa costului unei tone de substanţă minerală exploatată prin lucrări subterane C s şi al unei tone extrase la zi fără a lua în considerare cheltuielile de

15

Page 16: Exploatari Miniere de Suprafata

descopertă Cz şi costul pentru 1 m3 de lucrări de dezvelire Cd :

(1.5.)

Această expresie are valoare practică numai cînd C z < Cs. În tehnica exploatării la zi apar de multe ori probleme dificile legate de adîncimea limită naturală şi economică de exploatare la zi.

1.4.1.Limita naturală a exploatării la zi . Este adîncimea maximă pînă la care se poate ajunge cu exploatarea din punct de vedere tehnic, fără ca pereţii carierei să se surpe (v. fig. 1.2). 1.4.2.Limita economică a exploatării la zi. Reprezintă adîncimea maximă pentru care preţul de cost al producţiei obţinute în exploatarea la zi este egal cu preţul de cost al producţiei din acelaşi zăcămint realizat prin lu-crări subterane, în aceleaşi condiţii de calitate şi de extragere. Pentru un zăcămint orizontal ce aflorează în versantul unui deal, se consideră ca limită economică de exploatare lungimea, l, a zăcămîntului, măsurată de la punctul de afloriment A al acoperişului pînă la punctul B, corespunză-tor adîncimii h de la suprafaţă, pentru care C s ≥ Cz (fig. 1.3).

Calculul limitei economice a exploatării la zi, exprimată prin adîncimea h, pentru cazul general al unui zăcămint înclinat, se poate face folosind relaţia :

(1.6.)

în care :g- grosimea zăcămîntului, în m ; α- înclinarea zăcămîntului, în grade. În relaţia de mai sus preţul de cost al exploatării la zi

şi preţul de cost al descopertei se calculează, iar preţul de

16

Page 17: Exploatari Miniere de Suprafata

cost al exploatării subterane Cs se ia prin analogie cu alte zăcăminte similare exploatate în subteran. Calculul limitei economice a exploatării la zi se poate face prin metoda variantelor. La determinarea limitei economice prin metoda variantelor se ia în

Fig. 1.3. Limita unei exploatări la zi.

considerare raportul limită (critic) de descopertă. Pentru calcul se împarte secţiunea transversală a zăcămîntului în mai multe felii orizontale ∆X (fig. 1.4) şi se determină pentru fiecare felie raportul de descopertă Ko.

(1.7.)

în care:∆A - rezerva de minereu dintr-o felie, în t sau m3; ∆B - cantitatea de steril debleiat pentru rezerva ∆A, în

m3.

Fig. 1.4. Stabilirea limitei economice a exploatării la zi prin metoda variantelor.

În felul acesta se stabileşte acea felie pentru care raportul de dezvelire Ko satisface relaţia :

17

Page 18: Exploatari Miniere de Suprafata

(1.8)

1.5. Dimensiunile constructive ale elementelor unei cariere

Ca şi în cazul exploatării subterane, zăcămîntul de substanţe minerale utile, cu excepţia zăcămintelor mici, se poate exploata împărţindu-se în mai multe cîmpuri de exploatare, sau cîmpuri de carieră.

Forma, mărimea şi orientarea cîmpului carierei depind de natura zăcămîntului (cărbuni, minereuri etc), forma (straturi, bloc etc), configuraţia terenului (accidentat, plan), hidrografia regiunii (ape curgătoare, lacuri, mlaştini etc), posibilităţile de depozitare a sterilului, mărimea producţiei şi posibilităţile de dezvoltare a carierei.

În cazul carierelor, cîmpul care formează obiectul exploatării se împarte în felii orizontale. Excavarea substanţei minerale, ca şi dezvelirea zăcămîntului, se face atacînd în trepte aceste felii orizontale, în mod succesiv de sus în jos (fig. 1.5).

Treapta reprezintă profilul unei felii de înălţime h din complexul de roci sterile sau de substanţă minerală utilă care se exploatează prin mijloace de extragere şi transport independente.

Utilul sau sterilul rezultat este încărcat şi transportat în cadrul unei organizări independente. Partea din treaptă exploatată cu mijloace proprii de extragere, dar deservită de transportul comun pentru întreaga treaptă se numeşte subtreaptă.

18

Page 19: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 1.5. Profil transversal prin carieră :AB — taluzul haldei ; 1 — bermă ; 2 — platformă ; 3 — canal ; 4 — zăcămînt ; 5 — rocă sterilă ; 6 — galerie de drenare ; 7 — sens de înaintare a frontului de lucru ; 8 — haldă sterilă ; 9 — sondă de drenare.

Împărţirea în subtrepte se face după omogenitatearocilor.

Fiecare treaptă este indicată printr-o cotă, cota căii de transport.

Fig.1.6. Lătimea bermei de lucru.

Bermele treptei, înălţimea, taluzul, unghiul de taluz şi elementele geometrice ale unei trepte de carieră sunt muchia treptei.

Bermele reprezintă suprafeţele orizontale care delimitează treapta la partea superioară şi inferioară. Berma inferioară se mai numeşte şi talpa treptei .

Din punct de vedere funcţional şi după lăţimea lor, bermele pot fi de lucru, de transport şi de siguranţă.

Berma de lucru este suprafaţa pe care se instalează utilajele de extragere, de încărcare şi de transport în

19

Page 20: Exploatari Miniere de Suprafata

carieră. Lăţimea ei depinde de tipul utilajului folosit şi de înălţimea treptei, variind între 2 şi 20 m. Uneori, lăţimea lor depăşeşte de 3-4 ori înălţimea treptei.

În cazul rocilor tari extrase cu explozivi, prin găuri verticale perforate de pe berma superioară, la trepte cu înălţimea mică, cu încărcare mecanică şi transport pe cale ferată (fig. 1.6) trebuie să se asigure lăţimea corespunză-toare B a bermei conform relaţiei :

B = A + C + C1 + L + M, (1.9)în care :A -distanţa de împrăştiere a rocilor în urma împuşcării, în m ; C - distanţa de la limita de împrăştiere pînă la axa căii ferate (se ia între 2 şi 3 m, în funcţie de mărimea ecartamentului căii ferate), în m ;

C1 - distanţa de la axa căii ferate pînă la limita exterioară a traverselor, în m ;

L - lăţimea bermei, care asigură rezerva pregătită pentru extragerea prin trepte inferioare (se ia între 10 şi 20 m) ; M- lăţimea intrării, care poate avea diferite valori. -Pentru găuri amplasate pe un rînd :

(1.10.) -Pentru găuri amplasate pe două rînduri :

(1.11.)Dar η' şi η" sunt date de expresiile :

unde : α- anticipanta, linia de rezistenţa la talpă, in m; c- distanţa dintre rînduri, în m ; h - înălţimea treptei, în m. În cazul extragerii mecanice :

20

Page 21: Exploatari Miniere de Suprafata

M = (1...1.5) Rex [m], (1.12) iar

A = Rex+ Rd-C [m] (1.13)

în care : Rex- este raza de lucru a excavatorului, în m ; Rd - raza de descărcare .a excavatorului, în m.

Berma de transport este berma care rămîne după exploatarea treptei, pentru asigurarea continuităţii transportului. Lăţimea acestor berme depinde de mijlocul de transport folosit de numărul liniilor de transport şi de spaţiile de siguranţă de o parte şi de alta a căii de transport. În mod obişnuit lăţimea bermelor de transport este de 3-10 m. După terminarea exploatării treptelor, bermele de transport se extrag pînă la lăţimea bermei de siguranţă.

Berma de siguranţă se lasă după terminarea exploatării pentru apărarea împotriva alunecărilor de teren şi a căderii în carieră a bucăţilor de rocă din părţile superioare. În exploatarea zăcămintelor cu înclinare medie şi mare, în luneta sau marginea carierei şi anume în taluzele treptelor se amenajează berme de siguranţă cu lăţimea de 0,1-0,2 din înălţimea treptei dar nu mai înguste de 1 m. Bermele de siguranţă se obţin prin lăsarea neterminată a extragerii treptei inferioare faţă de cea superioară. Lăţimea bermelor de siguranţă se ia de 2-4 m.

În carierele adînci la fiecare 30 m pe verticală se amenajează cîte o bermă de siguranţă cu lăţimea de cel puţin 6 m.

Înălţimea treptei este distanţa măsurată pe verticală între berma inferioară şi berma superioară a treptei. Este un elemeat important a cărui determinare depinde în primul rînd de caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor, de caracterul lucrărilor de abataj şi de dimensiunile maşinilor folosite. In cazul lucrului manual, după normele de tehnica

21

Page 22: Exploatari Miniere de Suprafata

securităţii, înălţimea treptei pentru rocile afinate nu trebuie să depăşească 4 m, iar pentru roci compacte - 10 m. La activităţile mecanizate, înălţimea treptei poate să ajungă pină la 30-60 m. În cazuri obişnuite însă, înălţimea treptei se ia între 8 şi 20 m. Umiditatea rocilor are o influenţă foarte mare asupra înălţimii treptei şi a taluzului natural.

Taluzul sau panta treptei este reprezentat prin suprafaţa înclinată, mai rar verticală, care limitează cele două berme înspre spaţiul exploatat.

Unghiul pe care îl formează taluzul treptei cu planul orizontal măsurat înspre masiv se numeşte unghi de taluz al treptei. Acest unghi variază între 70 şi 90°, pentru rocile eruptive tari, 50-60° pentru rocile sedimentare monolitice, şi 35-50° pentru rocile sedimentare cu şistuozitate pronunţată şi pentru rocile argiloase. După terminarea lucrărilor de exploatare pe un orizont, unghiul de pantă al treptei trebuie astfel calculat încît să asigure stabi litatea treptei şi să nu se producă ulterior nici o surpare sau alunecare a treptelor. La stabilirea unghiului de taluz trebuie să se ţină seama de tăria rocilor, de înălţimea treptelor, de condiţiile hidrogeologice şi atmosferice, de rezistenţa rocilor la fisurare etc.

Înălţimea maximă şi unghiul de taluz maxim al treptelor, ţinînd seama de felul rocilor, este dat în tabelul 1.1.

În cazul exploatărilor adînci, taluzurile sunt eşalonate prin berme intercalate formînd sisteme de taluzuri sau marginea carierei. Tabelul 1.1 Înălţimea şi unghiul de taluz al treptelor

Tipul rocilor Înălţimea maximă a treptei [m]

Unghiul de taluz maxim

22

Page 23: Exploatari Miniere de Suprafata

Roci stîncoase omogene Roci eruptive Roci sedimentare compacteRoci nisipoase tari Roci argiloase

50 50 50

25...50 25- 30

Pină la 90 70...80 50...60 30...50 35...45

Taluzurile treptelor marginii carierei, din partea în care nu se lucrează, au înclinare mai mică cu 10-15° decît înclinarea taluzurilor treptelor marginei în exploatare (tab. 1.2).

Tabelul 1.2

Valori pentru unghiurile de taluz ale marginilor carierelor

Marginea cccariere

Natura rocilor Unghiul de taluz [grade]În

exploatareRoci magmatice, metamorfice şi sedimentare monolitice omogene

18...20

Roci metamorlice cu şistuozitate pronunţată şi alterare şi roci sedimentare în condiţii obişnuite

18...20

Roci sedimentare argilo-nisipoase greu asecabile

10...15

Exploatată Roci magmatice, metamorlice şi sedimentare monolitice omogene

50...60

Roci metamorfice cu şistuozitate pronunţată şi alterate şi roci sedimentare în condiţii obişnuite

35. . .45

Roci sedimentare argilo-nisipoase greu asecabile

20. ..30

23

Page 24: Exploatari Miniere de Suprafata

Unghiurile de taluz ale marginilor carierelor β şi γ (fig. 1.7) se calculează, în funcţie de elementele geometrice ale treptelor care formează marginile carierei : lăţimea bermelor, înălţimea treptelor şi înclinarea taluzelor acestora, după relaţia :

(1.14.)

Fig. 1.7. Unghiul de taluz al marginii carierei.

24

Page 25: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig.1.8. Marginile carierei : 1 — margine de exploatare ; II — margine exploatată; 1 — berme de siguranţă; 2 —de s berme de transport; →sens de exploatare

Dacă înălţimea treptelor, unghiurile de taluz şi lăţimea bermelor sunt aceleaşi pentru toate orizonturile de exploatare,relaţia de mai sus devine:

(1.15.)

În aceste relaţii, notaţiile au următoarea semnificaţie :H este adîncimea totală a carierei, în m ;hi — înălţimea treptelor în m ;Bi — lăţimea bermelor, în m ;

αi — unghiul de taluz al treptelor, în grade ;n — numărul treptelor în carieră.

Mărimea unghiului de taluz şi a înălţimii treptelor sunt influenţate şi de caracterul acvifer al rocilor. Rocile uscate permit înălţimi ale treptelor şi unghiurilor de taluz mai mari.

Muchia treptei reprezintă întretăierea taluzului cu berma.

Marginea sau luneta carierei reprezintă totalitatea taluzurilor şi bermelor unei cariere, distingîndu-se marginea sau luneta în exploatare I, pe care se cxecută lucrări de

Page 26: Exploatari Miniere de Suprafata

extragere şi marginea sau luneta exploatată II, pe care nu se mai execută lucrări de extragere (fig. 1.8).

1.6. Determinarea înălţimii şi înclinării treptelor

1.6.1. Determinarea înălţimii şi înclinării treptelor după proprietăţile fizico-mecanice ale rocilor. Pierderea stabilităţii şi alunecarea treptelor se poate produce după suprafeţe plane, suprafeţe curbe şi suprafeţe cu contur poligonal, după natura rocilor, structura masivului, mărimea forţelor care acţionează asupra masivului etc. • Alunecări după suprafeţe plane. Considerînd unghiul taluzului de lucru şi înălţimea acestuia h (fig. 1.9), din condiţia de echilibru a taluzului se obţine:

(1.16.)

Taluz simplu Sistem de talazuriFig. 1.9. Calculul înălţimii taluzurilor în cazul alunecării aces tora după o suprafaţă plană.

Page 27: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 1.10. Graficul de determinare a înălţimii limită a taluzurilor plane în funcţie de unghiul de înclinare

şi a unghiului de frecare interioară φ în grade.

Pentru condiţii reale de lucru se mai introduce în calcul un coeficient de siguranţă s al stabilităţii taluzului sub forma :

Valoarea lui s este de 1,1-3,0.În acest caz înălţimea admisibilă had va fi :

(1.17.)

în care :c- coeziunea rocii, în N/m2; φ — unghiul de frecare internă, in grade ;

α — unghiul taluzului de lucru, în grade ;

Page 28: Exploatari Miniere de Suprafata

a – densitatea aparentă în N/m3. Pentru determinarea expeditivă a înălţimii limită a

treptei sau a unghiului de înclinare a taluzurilor plane se foloseşte graficul din figura 1.10.Pe grafic sunt trecute în abscisă unghiurile de înclinare a taluzurilor α, iar în ordonată - înălţimile treptelor h.

Scara graficului M se determină cu relaţia :

(1.18.)

În care : h0- mărimea respectivă din grafic; h90- înălţimea porţiunii verticale a taluzului, care se calculează cu relaţia:

(1.19.)

În care:c -coeziunea medie a rocilor, în N/m2; a- densitatea aparentă a rocilor, în N/m3.

φ- unghiul de frecare internă mediu al rocilor, în grade.

• Alunecări după suprafeţe curbe. În mod obişnuit, pentru verificarea stabilităţii sau a proiectării înălţimii şi înclinării treptelor se foloseşte procedeul grafo-analitic elaborat de Lobasov (fig. 1.11).

După acest autor, înălţimea treptei, considerînd că pierderea stabilităţii are loc după o suprafaţă cilindrico-circulară, se calculează pornind de la relaţia :

(1.20.)

în care : h cr -înălţimea critică sau limita treptei, în m ;

Page 29: Exploatari Miniere de Suprafata

F (α,φ) = N — factor de stabilitate.

Introducînd înălţimea admisibilă had = her/s se obţine relaţia finală de calcul:

(1.21.)

Fig. 1.11. Graficul de calcul al elementelor taluzurilor (după P. D. Lobasov).

Din graficul întocmit de autor se obţine valoarea factorului de stabilitate necesar pentru calculul

Page 30: Exploatari Miniere de Suprafata

înălţimii admisibile a treptei sau a unghiului taluzului de lucru.

1.6.2. Determinarea înălţimii şi înclinării treptelor în funcţie de utilajul folosit. Relaţiile de calcul folosite după acest criteriu diferă în funcţie de tehnologiile de lucru şi de tipul constructiv al utilajelor.

- La extragerea cu explozivi şi folosirea pentru încărcare a excavatorului cu lingura dreaptă, înălţimea treptei se calculează cu relaţia :

(1.22.)

în care :h - înălţimea treptei, în m ; h1 — înălţimea grămezii de rocă împuşcată, în m ; ' hex — înălţimea maximă de lucru a excavatorului folosit la încărcare, în m. -La extragerea cu excavatorul cu rotor şi cupe tăietoare, înălţimea treptei se calculează cu relaţiile :

(1.23.)

pentru extragerea globală ;

(1.24.)

pentru extragerea selectivă.Notaţiile din relaţiile de mai sus au semnificaţiile :L - este lungimea braţului port-rotor, în m ;D - diametrul rotorului, în m ;L - lungimea şenilelor, în m ;r - raza rotorului, în m ;

Page 31: Exploatari Miniere de Suprafata

βs = 15...20o - unghi de înclinare a braţului port-rotor;αf - unghiul de înclinare a frontului de lucru, în grade ;

t - adîncimea de tăiere la extragerea selectivă, în m.

TEMA 2

METODE DE DESCHIDERE Şl EXPLOATARE

Planul temei

2.1.Metode de deschidere.

2.2. Metode de deschidere a zăcămintelor dezvoltate

sub nivelul terenului înconjurator.

2.3.Metode de deschidere cu lucrări miniere

subterane.

2.4.Metode combinate de deschidere.

Scopul temei: analiza metodelor de deschidere şi exploatare.

2.1. Metode de deschidere

Page 32: Exploatari Miniere de Suprafata

Pentru a crea condiţii de exploatare şi de transport al substanţei utile şi sterilului, zăcâmîntul trebuie deschis. Deschiderea se face cu ajutorul tranşeelor sau semitranşeelor, care sunt considerate ca lucrări specifice de deschidere în exploatarea la zi sau cu ajutorul lucrărilor miniere subterane. Lucrările de decopertare sunt considerate tot ca lucrări de deschidere.

Modul de deschidere al zăcămîntului ce urmează a fi exploatat prin lucrări la zi depinde de următorii factori: relieful terenului înconjurător care influenţează amplasarea şi volumul lucrărilor de deschidere şi felul transportului sterilului şi al substanţei minerale utile; condiţiile geologice şi hidrogeologice care impun amplasarea tranşeei de deschidere în zona formată din roci cu caracteristici fizico-mecanice superioare şi cu presiuni hidrostatice reduse; la carierele situate în apropierea rîurilor, tranşeea se execută de obicei paralel cu albia lor, pentru a se putea intercepta mai uşor prin lucrările de drenaj, afluxul de apă din acestea; proprietăţile fizico-mecanice ale rocilor acoperitoare şi înconjurătoare ca tărie, fisurare, coeziune, stabilitate etc. influenţează parametrii constructivi ai treptelor şi tehnologia de decopertare.

Condiţiile de zăcămînt, rezervele şi caracteristicile geometrice ale acestuia, determină dimensiunile şi configuraţia generală a exploatării la zi; — amplasarea construcţiilor de la suprafaţă influenţează alegerea ampla -sării lucrării principale de deschidere.

Metodele de deschidere a zăcămintelor ce se exploatează în cariere se grupează în :

- metode de deschidere cu lucrări miniere la zi - metode de deschidere cu lucrări miniere subterane;

- metode de deschidere combinate. Aplicarea diferitelor metode de deschidere, tipul lucrărilor de deschidere şi volumul acestora depinde de

Page 33: Exploatari Miniere de Suprafata

poziţia zăcămîntului faţă de nivelul înconjurător, deosebind sub acest aspect: -deschiderea zăcămintelor dezvoltate sub nivelul terenului înconjurător; -deschiderea zăcămintelor dezvoltate deasupra nivelului terenului înconjurător;

Lucrarea minieră principală de deschidere a zăcămîntului ce se utilizează în carieră este tranşeea principală sau capitală. Ea determină poziţia tranşeelor de pregătire, fronturile de lucru şi direcţia de înaintare a acestora.

Amplasarea tranşeelor principale depinde de modul de prezentare a zăcămîntului, lungimea de transport, raza minimă a curbelor, legătura cu reţeaua de transport exterioară, racordurile cu fronturile de lucru etc.

Tranşeea este o lucrare minieră deschisă cu secţiunea transversală trapezoidală. Cînd se execută pe povîrnişul terenului (versantul unui deal) are profilul transversal deschis şi se numeşte semitranşee (fig. 2.1.).

Fig. 2.1. Lucrări miniere la zi:a)— lăţimea tranşeei la partea superioară; b)— lăţimea vetrei; α — unghiul de taluz; (β — înclinarea terenului; h — adîncimea lucrării.

Page 34: Exploatari Miniere de Suprafata

Clasificarea tranşeelor se face după mai multe criterii: poziţia tranşeelor în raport cu conturul carierei, numărul treptelor deservite, destinaţia principală şi stabilitatea lor (tabelul 2.1).

După poziţia faţă de conturul carierei se deosebesc tranşei exterioare şi tranşei interioare.

Tranşeele exterioare se execută în exteriorul conturului definitiv al carierei şi pot deservi una sau mai multe trepte numindu-se individuale sau grupale. Dacă pe aceeaşi tranşee se face atît transportul sterilului cît şi al utilului tranşeea se numeşte comună. Tabelul 2.1. Clasificarea tranşeelor principale

Criteriul de clasificare

Elementul de clasificare Denumirea tranşeelpr

Poziţia tranşeelor în ra-port cu conturul exploatării la zi

În interiorul sau în exteriorul conturului exploatării la zi

Interioare şi exterioare

Numărul treptelor deser-vite.

Una, mai multe sau toate treptele exploatării la zi

Individuale, grupate, comune sau generale

Destinaţia principală

Pentru trecerea atît a convoaielor încărcate cît şi a celor goale; pentru trecerea numai a convoaielor încăr-cate sau numai a celor goale

Simple şi conjugate

Stabilitatea Amplasare permanentă sau temporar-provizorie

Permanente şi mobile

Tranşeele principale care deschid toate treptele carierei se numesc tranşee generale.

Page 35: Exploatari Miniere de Suprafata

Uneori tranşeele destinate pentru transportul materialului rulant gol sunt independente de cele pentru transportul încărcăturilor din carieră. Acestea se numesc tranşee conjugate. În acest caz fiecare orizont are două căi care îl leagă cu suprafaţa.

Tranşeele interioare se execută în interiorul conturului carierei. Tranşeele interioare la rîndul lor pot fi individuale, grupate sau comune, simple sau conjugate.

Tranşeea interioară are la săpare profilul transversal trapeţoidal complet, pe care-1 păstrează pînă la începerea exploatării treptei deschise prin ea, după care peretele ei se lărgeşte căpătînd un profil transversal incomplet şi astfel devine semitranşee.

Tranşeele exterioare şi interioare, în special acestea din urmă, pot avea caracter temporar-provizoriu sau permanent după durata lor de funcţionare.

Elementele constructive esenţiale ale tranşeelor sunt înclinarea, forma şi dimensiunile secţiunii transversale ale acestora. Acestea se determină după tipul de transport folosit în carieră. În general, tranşeele principale destinate transportului feroviar sau auto, au o înclinare relativ mică şi se numesc tranşee cu înclinare mică, iar cele destinate transportului cu bandă sau cu vase de transport şi cablu de tracţiune au înclinare mare şi se numesc tranşee cu înclinare mare.

Înclinarea maximă a tranşeelor în funcţie de mijlocul de transport este dată în tabelul 2. 2.

Tabelul 2.2. Valorile pantelor tranşeelor principale in direcţia transportului cu încărcătură

Nr. crt.

Tipul transportului din carieră LLimitele uzuale ale pantelor

Page 36: Exploatari Miniere de Suprafata

1 23456

Transport pe cale ferată - tracţiune cu aburTransport pe cale ferată — tracţiune electricăTransport .auto Instalaţii de extracţie fară colivii, cu vagotractor Transport cu bandă Extracţie cu skipuri

0,020-0,030 0,030-0,040 0,060-0,150

După protecţia axului longitudinal al traseelor principale, pe un plan orizontal, acestea pot fi simple cînd traseul nu-şi schimbă direcţia pe toată lungimea şi complexe cînd traseul este format din mai multe porţiuni cu direcţii diferite care se unesc între ele prin bucle sau linii moarte.

Dimensiunile secţiunii transversale ale tranşeelor principale se determină în funcţie de lăţimea bazei inferioare, unghiul taluzului pereţilor şi adîncimea finală a tranşeei.

Lăţimile minime ale vetrei tranşeelor principale în funcţie de mijlocul de transport folosite sunt redate în tabelul 2. 3.

Tabelul 2.3. Lăţimea minimă a vetrei tranşeelor principale

Felul transportului din carieră

Elemente determinante

Lăţimea vetrei, în mcale cu

linie simplă

cale cu linie dublă

cale cu linie triplă

Transport pe cale ferată

Ecartament 1 435 mm

7,6... 8,0 11,7... 12,1

15,8

.Transport auto Gabaritele maşinii

4,5... 8,0 7 ...14 -

Transport cu bandă Lăţimea benzilor

2,5... 3,0 4,5... 5,0 6,5... 7,0

Page 37: Exploatari Miniere de Suprafata

Instalaţie de extracţie Lăţimea căii

Corespunzător lăţimii căii

Adîncimea finală a tranşeei principale poate corespunde cu înălţimea unei sau mai multor trepte din exploatarea la zi.

Lungimile finale ale tranşeelor principale depind de adîncimea ultimului orizont deschis de tranşeea respectivă Lungimile de transport în funcţie de aceste elemente sunt redate în tabelul 2.4.

Lungimile de transport, în m, pentru diferite tipuri de transport şi adîncimi ale orizonturilor de exploatare

Page 38: Exploatari Miniere de Suprafata

Tabelul 2.4.

Comparînd volumele tranşeelor principale în condiţii egale de adîncime a exploatării la zi, dar la diferite poziţii şi amplasări ale tranşeelor exterioare şi interioare, reiese că volumul tranşeelor exterioare este cu mult mai mare decît cel al tranşeelor interioare de aceea deschiderea cu tranşee exterioare este folosită pentru zăcămintele situate deasupra nivelului terenului înconjurător şi a carierelor de mică adîncime sau pentru deschiderea orizonturilor superioare ale zăcămintelor cu adîncimea mare şi medie, iar deschiderea

Fel

ul

tran

spo

rtu

lui

Pan

ta

tran

seei

0

/00

Ad

înci

mea

lim

ită

a ori

zon

tur

ilo

r d

e ex

plo

ata

re,

în m

10

20

30 40

50 60

70

80 90 10

02

00

30

04

00

50

06

00

70

0

Tra

nsp

ort

p

e ca

le

fera

tă.

trac

ţiu

ne

cu a

bu

r

20

50

01

00

01

50

02

00

02

50

03

00

03

50

04

00

04

50

05

00

01

0 0

00

15

00

0 20

00

02

5 0

00

30

00

0 1

5

35

00

0 1

7

Tra

nsp

ort

pe

cale

fe

rată

trac

ţiu

ne

elec

tric

ă

40

25

05

00

75

01

00

01

25

01

50

01

75

02

00

02

25

02

50

05

00

07

50

01

0 0

00

12

50

0

Tra

nsp

ort

au

to 70

14

32

56

42

95

72

71

58

58

1 0

00

1 1

44

12

78

1 4

30

2 8

60

4 2

90

5 7

20

71

50

8 5

80

10

01

0

Ex

tra

cţie

cu

ca

blu

20

0

50

10

01

50

20

02

50

30

03

50

40

04

50

50

01

00

01

50

02

00

02

50

03

00

0

3 5

00

Tra

nsp

ort

cu

, b

and

ă

30

0

34 67

10

01

34

16

72

00

23

32

67

30

03

33

66

69

99

1 3

32

1 6

65

1 9

98

2

33

1

Page 39: Exploatari Miniere de Suprafata

cu tranşee interioară este folosită pentru deschiderea zăcămintelor adînci situate sub nivelul terenului înconjurător.

2.2. Metode de deschidere a zăcămintelor dezvoltate sub nivelul terenului înconjurător

În cazul zăcămintelor dezvoltate sub nivelul terenului înconjurător se pot aplica metode de deschidere cu :

-tranşee exterioare ; -semitranşee interioare ; -cu lucrări miniere subterane ; -cu lucrări miniere combinate.

Metode de deschidere cu tranşee exterioare . Se aplică în cazul zăcămintelor stratifornre orizontale sau puţin înclinate, de grosime mică sau medie şi cu roci acoperitoare mai puţin consistente.

Tranşeele de deschidere se amplasează direcţional sau transversal pe direcţia zăcămîntului pe partea marginii fixe a exploatării la zi.

Deschiderea cu tranşee exterioare se aplică în următoarele variante :

-deschiderea cu tranşee exterioare individuale care pot fi simple sau conjugate (fig. 2.2 şi 2.3) ; -deschiderea cu tranşee exterioare grupate simple sau grupate comune. Acestea se aplică la zăcămintele cu grosimea medie sau mare, situate la adîncime mai mare decît la varianta cu tranşee individuale (fig.2.4 şi.2.5.). Metode de deschidere cu semitranşee interioare . Se poate aplica la zăcăminte de orice formă, dimensiuni şi înclinare. Cel mai mult se aplică în cazul carierelor adînci.

Deschiderea cu semitranşee interioare prezintă avantajul că reduc mult volumul lucrărilor de săpare şi se

Page 40: Exploatari Miniere de Suprafata

poate aplica în mai multe variante după condiţiile de zăcămint şi anume :

-deschiderea cu semitranşee interioare individuale simple sau conjugate (fig. 2.6). Semitranşeele se amenajează cu traseul simplu, fiecare treaptă de steril şi util avînd un traseu individual de transport pînă în afara carierei, unde se leagă de linia comună de transport. Se aplică zăcămintelor cu grosime medie şi mare, dar cu înclinare mică şi copertă de grosime mare. Are avantajul unei bune organizări a transportului, dar necesită roci stabile în culcuşul zăcămîntului unde se sapă semitranşeele; -deschiderea cu semitranşee interioare grupate se aplică la zăcămintele orizontale sau cu înclinare mică, cu grosime mare şi roci acoperitoare de grosime mare.

Page 41: Exploatari Miniere de Suprafata
Page 42: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.2. Deschiderea cu tranşee exterioare individuale simple: DP — tranşeea de deschidere a treptei de steril; D, ,P1— tranşee de deschidere a treptei de util; PP — tranşeea de pregătire a treptei de steril; P1P1 — tranşeea de pregătire a treptei de util ; A1 şi A2 — fronturi de lucru în steril, respectiv în util; a, b, c — etapele de dezvoltare ale exploatării la zi.

Page 43: Exploatari Miniere de Suprafata
Page 44: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.3. Deschiderea cu tranşee exterioară conjugată — varianta cu folosirea unei singure linii de transport:

1 — tranşeea pentru steril (tranşee de ieşire) ; 2 — tranşee pentru util (tranşee de intrare); 3 - haldă interioară.

Page 45: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.4. Deschiderea cu tranşee exterioare grupate simple:1 — tranşee pentru deschiderea treptelor de steril; 2 — tranşee pentru deschiderea treptelor de util; 3 — limita

cîmpului carierei.

Page 46: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.5. Deschiderea cu tranşee grupate comune.

Page 47: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.6. Deschiderea cu semitranşee interioare individualeA, B, C — semitranşee interioare ; 1, 11, 111 — orizonturi la cotele : h t ; (h1 + h2) şi (h1 + h2 + h3).

Page 48: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.7. Deschiderea cu semitranşee interioare grupate.

Page 49: Exploatari Miniere de Suprafata

Această deschidere se aplică în două variante: • varianta de deschidere cu semitranşee

interioare grupate simple (fig. 2.7);• varianta de deschidere cu semitranşee interioare

comune cu traseu rectiliniu. Aceste variante se caracterizează prin aceea că

punctele de descărcare a sterilului şi utilului se află în aceeaşi direcţie de transport.

-Deschiderea cu semitranşee interioare comune generale este deschiderea folosită în cazul zăcămintelor ce apar sub formă de stoc, depozit etc, contur circular, eliptic etc, cu extindere mare în adîncime, înclinare variabilă şi cu straturi acoperitoare de grosime mare.

Această deschidere, în toate variantele sale, dă posibilitatea extragerii simultane a mai multor orizonturi de steril şi de util. Se aplică în următoarele variante :

• varianta de deschidere cu semitranşee interioare comune cu traseu în spirală (fjg. 2.8). Această variantă asigură continuitatea circulaţiei şi are capacitate mare de transport dar are lungime mare, ceea ce necesită durată mare de daschidere şi cost ridicat al transportului; • varianta de deschidere cu semitranşee interioare comune cu traseu pentrutransport în sens unic (fig. 2.9) oferă o organizare bună a transportului, însă necesită cheltuieli mari de întreţinere a drumurilor de intrare şi de ieşire din carieră;

• varianta de deschidere cu semitranşee interioare, comune cu traseu în unghi ascuţit (fig. 2.10). Se foloseşte în cazul zâcămintelor cu extindere mare pe direcţie şi înclinare. Necesită faţă de variantele cu traseu în spirală un volum

Page 50: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.8. Deschiderea cu semitranşee în spirală :1 — semitranşee de transport în spirală ; 2 — tranşee de pregătire a unei noi trepte de exploatare ; 3 — axul căii de transport; 4 — berme de siguranţă ; 5 — taluzul treptei exploatate ; a — punctul de contact între semitranşeea în spirală şi orizonturile de exploatare; /, //, /// — orizonturi de exploatare,

Page 51: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig.2.9. Deschiderea cu semitranşee interioară pentru transport în sens unic.

Page 52: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.10. Vedere de ansamblu a unei cariere deschise prin semi-

tranşee cu traseu în unghi ascuţit:1 — conturul corpului de minereu ; 2 — berma de

transport ; 3 — berma pentru manevre ; 4 — intrarea în

Page 53: Exploatari Miniere de Suprafata

carieră ; 5 — berme de siguranţă

Fig. 2.11. Deschiderea cu semitranşee interioare cu traseu cu buclă de întoarcere :

a — schema generală de deschidere ; b — schema legăturilor în buclă ; 1 — limita cîmpului carierei; 2 — berme de transport ; 3 — rambleu (berme de transport) ; 4 — rambleu (terasament).

Page 54: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.12. Deschiderea cu plane înclinate amplasate pe culcuşul zăcămîntului:

1 — rostogol ; 2 — galeria transversală; 3 — plan înclinat ; 4 — platformă ; 5 — turnul şi instalaţia de extracţie.

mai mic de lucrări de săpare, însă are traseu lung datorită porţiunilor de întoarcere în unghi;

• varianta de deschidere cu semitranşee interioare comune cu buclă de întoarcere (fig. 2.11). Ca şi varianta precedentă, se poate aplica la orice formă de zăcămint însă are aceleaşi dezavantaje - traseu mare, datorită buclelor de întoarcere.

2.3.Metode de deschidere cu lucrări miniere subterane

Acestea se folosesc în cazuri speciale de exploatare la zi a zăcămintelor situate la înălţime mare de povîrnişuri sau care se găsesc la o adîncime mare.

Ca lucrări miniere sunt folosite planurile înclinate, galeriile de coastă, tunelurile şi puţurile verticale.

Page 55: Exploatari Miniere de Suprafata

• La deschiderea cu planuri înclinate (fig. 2.12), după unghiul de înclinare a planului înclinat se utilizează transportul cu vagonete obişnuite pentru înclinări mici; transportul cu platforme pînă la înclinări de 20° şi transportul cu skipuri la înclinări mai mari de 20°. '

Planurile înclinate se amplasează de obicei pe culcuşul zăcămîntului (fig. 2.13). Uneori deschiderea cu planuri înclinate se face cu amplasarea acestora în afara conturului final al carierei, folosind ca mijloc de transport, transportul cu benzi, auto sau skip (fig. 2.14).

Deschiderea cu planuri înclinate oferă posibilitatea extragerii de la adîncimi mari cu vagonete de diferite capacităţi, astfel ca volumul decopertărilor suplimentare să fie mic. Dezavantajele constau în oprirea extracţiei pe timpul adîncirii planului înclinat şi capacitatea limitată de transport. • Deschiderea cu puţuri verticale este indicată în cazul zăcămintelor cu grosime şi înclinare mare (fig. 2.14.1.). Puţul vertical se amplasează în culcuş şi se leagă cu fiecare treaptă a exploatării la zi prin galerii transversale.

2.4.Metode combinate de deschidere

Prin metodele combinate de deschidere se asigură folosirea cît mai eficace a condiţiilor locale în care se găseşte zăcămîntul. Variantele obişnuite de deschidere combinată sunt :

-deschiderea cu tranşee a treptelor de util şi fără tranşee a celor de steril, variantă ce se aplică la zăcămintele stratiforme orizontale sau cu înclinare mică şi copertă de grosime mare. Prezintă avantajul unui volum mic de lucrări de deschidere;

Page 56: Exploatari Miniere de Suprafata
Page 57: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.13. Instalaţie de extracţie cu skip pe plan înclinat:1 — turnul de extracţie ; 2 — siloz ; 3 — cablu ;4 — culbutor ; 5 — siloz ; 6 — skip; 7 — maşina de extracţie.

Page 58: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.14. Deschiderea cu planuri înclinate amplasate în afara conturului final al carierei.

Fig. 2.14.1. Deschiderea unei cariere prin puţ vertical:

Page 59: Exploatari Miniere de Suprafata

1 - puţ ; 2- galerii transversale; 3 - zăcămint.

Fig. 2.15. Deschiderea cu semitranşee interioare atreptelor de steril şi tranşee exterioară a treptelor

de util: 1 — transportoare nestaţionare ; 2 — transportoare semistaţionare; 3 — transportor staţionar.

-deschiderea prin semitranşee interioare a treptelor de steril şi tranşee exterioare a treptelor de util (fig. 2.15). Varianta este indicată la deschiderea zăcămintelor stratiforme cu grosime medie şi mare. Se asigură o organizare bună a

Page 60: Exploatari Miniere de Suprafata

transportului şi o capacitate mare de transport. Ca dezavantaj apare numărul mare şi diferit de lucrări miniere în carieră ;

Fig. 2.16. Deschiderea combinată-semitranşee cu traseu în spirală şi semitranşee cu traseu în unghi ascuţit.

Page 61: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 2.17. Deschiderea cu semitranşee a părţii superioare a zăcămîntului şi prin lucrări miniere subterane a celei inferioare.

Page 62: Exploatari Miniere de Suprafata

— descinderea prin combinarea tranşeelor în spirală cu tranşee în unghi ascuţit (fig. 2.16). La această metodă partea superioară a zăcămîntului se deschide cu tranşee în spirală, iar cea inferioară -- cu tranşee cu traseu în unghiascuţit. Se aplică la zăcăminte în formă de stoc şi în general la zăcăminte cu grosime şi înclinare medie şi mare;

— deschiderea combinată prin lucrări miniere la zi şi lucrări miniere subterane. Se poate realiza prin folosirea unui complex de lucrări miniere subterane (galerii de coastă, planuri înclinate, puţuri verticale, suitori etc). Se aplică la deschiderea zăcămintelor sub formă de stocuri şi depozite. Deschiderea în partea superioară este realizată printr-un sistem de tranşee, iar cea inferioară printr-un complex de lucrări miniere subterane format dintr-un puţvertical P, galeria principală de transport d, galeria de contur c, rostogolurile b şi galeriile transversale (fig.2.17).

Page 63: Exploatari Miniere de Suprafata

Tema 3 Metode de deschidere a zăcămintelor dezvoltate deasupra terenului înconjurător

Planul temei3.1.Generalităţi.

3.2.Deschiderea cu lucrări miniere la zi.

3.3.Deschiderea prin lucrări miniere subterane.

3.4.Deschiderea combinată prin lucrări miniere la zi

şi lucrări miniere subterane.

3.5.Alegerea metodelor de deschidere.

Scopul temei: analiza metodelor de deschidere a zăcămintelor dezvoltate deasupra terenului înconjurator.

3.1.Generalităţi

Zăcămintele din această grupă se deschid de la început pentru toată perioada de exploatare a zăcămîntului.

Deschiderea se poate face după condiţiile locale prin lucrări la zi, prin lucrări subterane sau combinate.

3.2. Deschiderea cu lucrări miniere la zi

În funcţie de relieful terenului înconjurător, deschiderea se face prin semitranşee în pantă cu traseul în unghi ascuţit (fig. 3.1), în spirală sau combinat.

Page 64: Exploatari Miniere de Suprafata

Semitranşeele permanente se amplasează în afara conturului zăcămîntului cu traseul complex în unghi ascuţit, cu buclă şi mai rar în spirală.

Metoda prezintă avantajul că se foloseşte un singur mijloc de transport, asigură o capacitate mare de transport, iar la semitranşeele cu traseul în spirală se asigură şi o continuitate a transportului.

Fig. 3.1. Deschiderea zăcămintelor dezvoltate deasupra nivelului terenului înconjurător cu semitranşee cu traseu în unghi ascuţit.

Fig. 3.2. Deschiderea unei cariere prin galerii de coastă.

Dezavantajul deschiderii cu lucrări miniere la zi constă în cheltuielile iniţiale de investiţii mari şi durata mare de deschidere.

3.3. Deschiderea prin lucrări miniere subterane Lucrările miniere folosite la deschiderea zăcămintelor

Page 65: Exploatari Miniere de Suprafata

dezvoltate deasupra nivelului terenului înconjurător sunt galeriile cu coastă şi rostogolurile (fig. 3.2.).

Avantajele metodei de deschidere cu lucrări miniere constau în evacuarea gravitaţională a materialului, cheltuieli reduse la încărcarea utilului şi o organizare simplă a activităţii în carieră.

Prezintă pericol de accidente (căderi în rostogoluri etc).

3.4. Deschiderea combinată prin lucrări miniere la zi şi lucrări miniere subterane Zăcămintele dezvoltate deasupra nivelului terenului înconjurător sunt frecvent deschise prin lucrări combinate. Prin complexul de lucrări subterane se colectează şi se transportă materialul rezultat din lucrările în carieră. Eco-nomicitatea deschiderii combinate constă în posibilitatea adaptării lucrărilor de deschidere la condiţiile locale de relief şi de racordare la principalele artere de comunicaţie şi instalaţii de preparare, alimentare cu energie electrică etc.

• Zăcămintele neacoperite cu extindere mică şi adîncime mare formate din roci compacte tari şi foarte tari cum sunt marmora şi alte materiale de construcţii se exploatează fără a mai fi necesare lucrările de deschidere la zi sau subterane, ele fiind deschise natural. În asemenea situaţii, pentru extragerea de la adîncime din treptele de lucru ale blocurilor rezultate, se folosesc macarale sau instalaţii cu cabluri aeriene.

3.5. Alegerea metodelor de deschidere Proiectarea metodelor, variantelor şi subvariantelor de deschidere este legată de tipul de transport şi se justifică pe baza comparării indicilor tehnico-economici ai acestora.

După alegerea variantelor de deschidere posibile din punct de vedere tehnic, se determină pentru fiecare variantă

Page 66: Exploatari Miniere de Suprafata

cheltuielile capitale şi de exploatare pe toată durata de activitate a exploatării la zi.

Pentru comparare se iau în considerare numai cheltuielile principale şi se vor compara separat cheltuielile de investiţii şi cele de exploatare, iar la calculul cheltuielilor de investiţii capitale, este necesar să se compare în mod separat cheltuielile iniţiale şi cheltuielile de viitor.

Diferenţele de cheltuieli ale variantelor studiate se exprimă în procente şi se consideră ca egale atunci cînd această diferenţă nu este mai mare de 10%.

La diferenţe mai mari se va alege acea variantă care prezintă avantaje din punct de vedere tehnic, asigură timpul minim de deschidere şi care necesită un minim de investiţii.

Pentru alegerea variantei de deschidere mai este necesar să se studieze diferitele amplasamente ale tranşeelor de deschidere sub aspectul volumului tranşeelor, accesul în tranşee pentru transportul sterilului din săparea tranşeelor, aducerea utilajelor, corelarea dintre poziţia tranşeelor şi fluxul tehnologic de exploatare, zonele de protecţie etc.

La alegerea metodei de deschidere trebuie luată în considerare şi metoda de exploatare ce urmează a fi aplicată. În practica proiectării, problemele de deschidere şi de exploatare ale zăcămintelor exploatabile în carieră se rezolvă simultan dată fiind strînsa legătură dintre ele.

Page 67: Exploatari Miniere de Suprafata

TEMA 4Lucrările de pregătire

Planul temei4.1.Cunoştinţe generale.

4.2.Sistemul în paralel.

4.3.Sistemul în L.

4.4.Sistemul de transport în circuit.

4.5.Sistemul în T.

4.6.Sistemul de evantai.

4.7. Sistemul inelelor de pregătire a zăcămintelor cu

formă neregulată.

Scopul temei: analiza sistemelor de pregătire a zăcămintelor.

4.1. Cunostinţe generale Lucrările de pregătire în exploatare la zi constau din tranşee de pregătire, care creează fronturile de extragere la nivelul treptelor de exploatare. Acestea se sapă după una din metodele de săpare cunoscute cu talpa orizontală sau uşor înclinată şi au o poziţie bine stabilită în cîmpul de exploatare.

După poziţia tranşeelor de deschidere faţă de cîmpul de exploatare şi poziţia tranşeelor de pregătire faţă de cele de deschidere se deosebesc mai multe sisteme şi variante de pregătire. 4.2. Sistemul în paralel (fig: 4.1.) la care tranşeea de pregătire se sapă în prelungirea celei de deschidere, iar

67

Page 68: Exploatari Miniere de Suprafata

frontul de lucru se deplasează după o direcţie normală pe tranşeea de pregătire. Sistemul în paralel se poate aplica în două variante:

- tranşeea de deschidere şi pregătire se amplasează la una dintre marginile cîmpului de exploatare şi se lucrează cu un singur front sau tranşee de deschidere;

-tranşeea de pregătire se aşază în mijlocul cîmpului de exploatare, ceea ce dă posibilitatea să se lucreze în două fronturi.

Acest sistem de pregătire are două avantaje : necesită un volum mic al lucrărilor de pregătire şi oferă posibilitatea creşterii producţiei. Are dezavantajul că lungimea de transport creşte pe măsura deplasării fronturilor de lucru. 4.3. Sistemul în L (fig. 4.2) constă în săparea tranşeei de pregătire perpendicular pe tranşeea de deschidere. Frontul de lucru se deplasează paralel cu el însuşi pînă la marginea cîmpului de exploatare. Acest sistem se poate aplica în trei variante după poziţia pe care o are tranşeea de pregătire faţă de laturile cîmpului de exploatare : amenajarea pe latura din faţă a cîmpului de exploatare, pe latura din spate sau la mijlocul cîmpului de exploatare. Adaptarea uneia din aceste variante se face ţinînd seama de relieful terenului şi de grosimea copertei.

Fig. 4.1. Sistem de pregătire în paralel: a) — cu un front; b)— cu două fronturi.

68

Page 69: Exploatari Miniere de Suprafata

4.4. Sistemul de transport în circuit (fig. 4.3) se sapă întotdeauna în prelungirea celei de deschidere, în lungul uneia din laturile mari ale cîmpului de exploatare la zi, însă tranşeea de pregătire se sapă la o lăţime care să permită amenajarea unui drum dublu de transport care să deservească frontul în circuit închis. Şi la acest sistem se pot aplica trei variante după cum tranşeea de pregătire este aşezată pe latura lungă din faţa cîmpului de exploatare,

69

Page 70: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 4.2. Sistem de Fig. 4.3. Sistem de pregătire pregătire in L. cu transport in circuit.

70

Page 71: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig.4.4. Sistem de Fig.4.5 Sistem de pregătire pregătire in T. in evantai : a-simplu; b- dublu. pe latura lungă din spate sau este aşezată în mijlocul cîmpului de exploatare. În varianta a doua sau a treia, tranşeea de deschidere se leagă cu tranşeea de pregătire, respectiv cu frontul de

71

b

Page 72: Exploatari Miniere de Suprafata

lucru, prin tranşee de comunicaţie, în aşa fel încît transportul să se facă în circuit închis.

4.5. Sistemul în T (fig. 4.4.) se caracterizează prin aceea că tranşeea de deschidere este amplasată la mijlocul cîmpului de exploatare, iar tranşeea de pregătire este situată în cîmpul de exploatare, perpendicular pe tranşeea de deschidere. Şi în acest caz există trei variante după cum tranşeea de pregătire se sapă pe latura lungă din faţă a cîmpului de exploacare unde se amenajează şi frontul de lucru, sau se sapă pe latura lungă din spate, sau la mij -locul cîmpului de exploatare.

4.6. Sistemul în evantai (fig. 4.5) se aplică la cîmpurile de exploatare de formă poligonală, tranşeea de pregătire amplasîndu-se în lungul unei laturi şi în prelungirea unui punct fix A.

4.7. Sistemul inelar se aplică în cazul zăcămintelor cu forme neregulate .

Tranşeea de pregătire se sapă radial. Transportul în carieră se face pe drumuri circulare din care pleacă ramificaţii în dreptul frontului de lucru.

Oricare ar fi sistemul de pregătire, extragerea rocii sterile sau a substanţei minerale utile se face prin intrări formate la început din tranşeea de pregătire, iar după aceea din intrările corespunzătoare exploatate. Deplasarea în plan a intrindurilor se poate efectua în paralel, în evantai şi mixt - (fig. 4.6.). La deplasarea în paralel, lungimea şi lăţimea intrîndurilor sunt constante pe toată durata exploatării asigurînd astfel o producţie constantă. La deplasarea în evantai lăţimea şi lungimea nu mai sunt constante din care cauză producţia este variabilă, iar pe de altă parte, prin

72

Page 73: Exploatari Miniere de Suprafata

modificarea lăţimii şi lungimii intrîndurilor, se complică şi organizarea, şi tehnica de extragere. Deplasarea mixtă este o combinaţie a deplasării în paralel si evantai.

Fig. 4.6. Metode de deplasare a intrîndurilor :

a) — în paralel; b), c) — în evantai; d — mixtă

De cele mai multe ori intrîndurile se împart pe lungime în blocuri. Lungimea obişnuită a unui bloc este de 400 -600 m pentru transportul pe cale ferată şi de 200-300 m pentru transportul auto. La extragerea rocilor tari prin perforare-împuşcare, pentru asigurarea continuităţii lucrărilor, blocurile se împart în trei părţi : în prima se execută încărcarea rocilor, în a doua, materialul este de rocat şi în a treia se formăză găurile în vederea împuşcării.

Dacă substanţa minerală se extrage pe sorturi, blocurile se separă după sorturile respective.

Fig. 4.7. Împărţirea blocului în părţi pentru asigurarea

continuităţii lucrului

73

Page 74: Exploatari Miniere de Suprafata

Tabelul 5.1. Clasificarea metodelor de exploatare la zi Numărul grupei

Denumirea grupei . de metode de exploatare

Condiţii de aplicare a grupelor de metode de exploatare

Metode de exploatare în cadrul grupei

I

Metode de exploatare cu depunerea directă a sterilului în halde interioare

Zăcăminte stratiforme orizontale sau puţin înclinate. Descopertă subţire sau de grosime medie

1. Metoda de exploatare cu depozitarea directă a sterilului în halde interioare într-o singură repriză. 2. Metoda de exploatare cu depunerea directă a sterilului şi cu reexcavarea parţială sau totală a acestuia din locul iniţial de depozitare

11

Metode de exploatare cu transbordarea rocilor sterile la halde interioare

Zăcăminte stratiforme orizontale sau de înclinare mică. Descopertă de grosime medie şi de tărie mică

1. Metoda de exploatare cu transbordarea şi depozitarea sterilului în halde interioare cu folosirea transbordoarelor cu braţ în consolă. 2. Metoda de exploatare cu transbordarea şi depozitarea ste-' rilului în halde interioare cu folosirea podurilor transbor-doare.

III

II

Metode de exploatare cu transportul rocii sterile la halde

În orice condiţii de configuraţie şi aşezare a corpurilor de substanţă minerală utilă. Descopertă de grosime mică pînă la mare. Roci sterile şi s.m.u. de orice tărie-

1.Metoda de exploatare cu transportul rocilor sterile la halde , interioare. 2. Metoda de exploatare cu transportul rocilor sterile la halde exterioare. 3. Metoda de exploatare cu transportul rocilor sterile la halde interioare şi exterioare

Metode de exploatare combinate

Zăcăminte stratiforme orizontale, sau de înclinare mică, cu rocile din descopertă groase şi de tărie medie sau mică

1. Metoda de exploatare cu transportul parţial al sterilului la halde exterioare şi depozitarea parţială în halde interioare. 2. Metoda de exploatare cu transportul parţial al descopertei la halde interioare şi depozitarea parţială în halde interioare. 3. Metoda de exploatare cu transportul parţial al sterilului la halde interioare şi transbordarea parţială în halde interioare. 4. Metoda de exploatare cu transportul unei părţi din descopertă la halde- exterioare, a părţii a doua la halde interioare şi transbordarea în halde interioare a celei de a treia părţi din descopertă

74

Page 75: Exploatari Miniere de Suprafata

V

Metode de exploatare speciale

Zăcăminte sub formă de depozite şi strate. Descopertă subţire constituită din roci de tărie mică

1. Exploatarea zăcămintelor sub formă de depozite. 2. Exploatarea zăcămintelor stratiforme medii şi subţiri din aflorimente şi marginile carierelor. 3. Exploatarea zăcămintelor de turbă. 4. Exploatarea zăcămintelor aluvionare. 5. Exploatarea zăcămintelor de roci utile sub formă de calupuri, blocuri şi monoliţi.

75

Page 76: Exploatari Miniere de Suprafata

TEMA 5

Metode de exploarate

Planul temei

5.1.Noţiuni generale.

5.2.Metoda de explotare cu depunerea directă a

sterilului în halde interioare.

5.3.Metoda de exploatare cu transbordarea rocilor

sterile în halde.

5.4.Metode combinate.

5.5.Metode de exploatare cu fîşii transversale.

5.6.Metode de exploatare cu fîşii direcţionale.

5.7.Metode de exploatare cu front lung.

5.8.Metode de exploatare cu fronturi radiale.

Scopul temei: analiza metodelor de expoloatare.

5.1. Notiuni generale

Metodele de exploatare la zi cuprind ansamblul operaţiilor miniere de dezvelire şi de extracţie a substanţei minerale utile, necesare asigurării producţiei planificate.

Metodele de exploatare la zi cuprind ca procese principale de producţie : extragerea, încărcarea masei sterile şi a substanţei minerale, transportul şi descărcarea acestora. Nota caracteristică a metodelor de exploatare

76

Page 77: Exploatari Miniere de Suprafata

folosite în lucrările la zi este modul de executare a lucrărilor de decopertare.

După modul de transport şi de depozitare a sterilului care rezultă în exploatarea la zi, metodele se clasifică în următoarele grupe : -metode de exploatare cu depunerea directă a sterilului în halde interioare ;

-metode de exploatare cu transbordarea sterilului în halde;

-metode de exploatare combinate ; -metode de exploatare cu un volum neînsemnat de decopertă.

În tabelul 5.1. este redată clasificarea pe grupe şi variante, în cadrul fiecărei grupe, a metodelor de exploa -tare folosite în exploatările la zi.

5.2.Metoda de exploatare cu depunerea directă a sterilului în halde interioare (fig. 5.1.) constă în depunerea sterilului direct de către excavator, care poate fi cu lopată mecanică sau draglină şi care execută şi excavarea din masiv. Depozitarea sterilului poate fi făcută într-o singură re-priză sau cu reexcavarea parţială sau totală a sterilului din halda interioară.

5.3. Metodele de exploatare cu transbordarea rocilor sterile in halde (fig. 5.2.) constau în transbordarea şi depozitarea sterilului în halde interioare cu ajutorul transbordoarelor cu braţ în consolă sau cu ajutorul podurilor transbordoare. Metodele de exploatare cu depunerea directă sau cu transbordarea sterilului în halde interioare se aplică la exploatarea zăcămintelor stratiforme

77

Page 78: Exploatari Miniere de Suprafata

orizontale sau cu înclinare mică cu copertă de grosime mică sau medie. Aceste metode au avantajul că sunt simple din punct de vedere al procesului tehnologic şi foarte economicoase, însă au dezavantajul că limitează dimensiunile transversale ale carierei şi ca urmare este limitat şi volumul rezervelor dezvelite, pregătite şi gata de exploatare.

Metodele de exploatare cu transportul sterilului la halde se caracterizează prin aceea că sterilul se depozitează în halde situate în interiorul sau în afara carierei, necesitînd pentru aceasta mijloace de transport feroviare, funiculare, benzi transportoare sau autovehicule. Se deosebesc variantele:

-cu transportul rocilor sterile la halde interoare; -cu transportul rocilor sterile la halde exterioare; -cu transportul rocilor sterile la halde interioare şi exterioare.

La metode de exploatare cu transportul rocilor sterile la halde interioare, rocile sunt transportate cu mijloace de transport continuu (fig. 5.3), auto sau feroviar.

78

Page 79: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 5.1. Depozitarea directă a sterilului cu excavatoare

79

Page 80: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 5.2. Depozitarea sterilului cu ajutorul podurilor transbordoare.

Echipamentul de lucru în cariere este format din excavatoare, instalaţii de forare, instalaţii sau utilaje de transport şi utilaje pentru formarea haldelor. Se aplică în cazul zăcămintelor orizontale sau puţin înclinate de grosime mică, medie şi mare cu coperta de grosime medie şi mare.

La varianta cu transportul rocilor sterile la halde exterioare se folosesc aceleaşi utilaje în carieră pentru excavare, iar transportul sterilului se face cu mijloace de transport continuu, feroviar sau auto. Se aplică în cazul

80

Page 81: Exploatari Miniere de Suprafata

zăcămintelor cu înclinare medie şi mare dar şi la zăcămintele cu înclinare mică, însă cu grosime mare.

Varianta cu transportul rocilor sterile în halde interioare şi exterioare se aplică în cazul zăcămintelor orizontale sau cu înclinare mică formate din unul sau mai multe straturi de util. Sterilul din straturile acoperitoare

Fig. 5.3. Metoda de exploatare cu transportul continuu al rocilor sterile în halde interioare.

este transportat la halda exterioară, iar sterilul din straturile intermediare este dirijat la halda interioară.

La metodele de exploatare cu transportul sterilului, deschiderea transversală a carierei nu mai este limitată şi ca urmare cantitatea de rezerve deschise, pregătite şi gata de exploatare, se stabileşte şi se realizează după necesităţi. În schimb sînt mai complicate din punct de vedere al procesului tehnologic şi mai puţin economice.

81

Page 82: Exploatari Miniere de Suprafata

5.4. Metodele combinate constau, de regulă, în depozitarea parţială a sterilului rezultat din decopertă prin depunere directă sau prin transbordare în interiorul carierei şi transport parţial în halde interioare sau exterioare.

În funcţie de condiţiile locale se aplică diferite variante :

-transportul parţial al sterilului la halde interioare şi depozitarea parţială în halde interioare, aplicată la exploatarea zăcămintelor formate dintr-un singur strat de substanţă minerală şi copertă cu grosime mare sau la exploatarea zăcămintelor formate din mai multe straturi ; - transportul parţial al sterilului la halde exterioare şi depozitarea parţială în halde interioare (fig. 5.4.);

-transportul parţial al sterilului la halde exterioare şi transbordarea parţială în halde interioare.

Metoda de exploatare cu un volum neînsemnat de decopertă se caracterizează prin faptul că transportul materialului steril nu constituie o problemă de exploatare. Asemenea situaţii apar în exploatările la zi pentru materialele de construcţii.

După poziţia şi direcţia de înaintare a frontului de abataj, metodele de exploatare la zi a acestor zăcăminte se pot împărţi în : -metoda de exploatare cu fîşii transversale ; -metoda de exploatare cu fîşii direcţionale ; -metoda de exploatare cu front lung ; -metoda de exploatare cu fronturi radiale.

5.5. Metoda de exploatare cu fîşii transversale.

Din tranşeea principală de deschidere se execută .din 30 în 30 m tranşee secundare, care constituie lucrările de pregătire în cadrul acestei metode. Din fiecare tranşee se -

82

Page 83: Exploatari Miniere de Suprafata

cundară se începe extragerea în fîşii transversale de 7 m lăţime de o parte şi de alta a tranşeei secundare (fig. 5.5.).

Exploatarea începe cu fîşia centrală după care se începe extragerea în restul fîşiilor, cu decalaj de 5 - 10 m.

În funcţie de amplasarea tranşeei de pregătire extragerea se poate face pe o parte sau pe ambele părţi ale acesteia.

5.6. Metoda de exploatare cu fîşii direcţionale. Această metodă diferă de precedenta prin dispoziţia fîşiilor care sunt orientate direcţional şi se exploatează după ordinea arătată în figura 5.6. Fiecare fîşie este deservită de o cale ferată care face legătura cu tranşeea principală de deschidere. Această metodă are avantajul faţă de metoda cu fîşii transversale, că extragerea se poate organiza şi executa simultan în mai multe trepte. Decalajul dintre două fîşii este de 10 m.

Fig. 5.4. Metoda de exploatare combinată cu transportul parţial al rocilor sterile în halde exterioare.

83

Page 84: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 5.5. Metoda de exploatare cu fîşii transversale.

Fig. 5.6. Metoda de exploatare cu fîşii direcţionale.

84

Page 85: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig .5.7. Metoda de exploatare cu front lung.

Fig. 5.8. Metoda de exploatare cu fronturi radiale

5.7. Metoda de exploatare cu front lung

Extragerea substanţei minerale utile se face pe toată lungimea treptei de exploatare, avînd sensul de înaintare în direcţie perpendiculară pe frontul de lucru (fig. 5.7). După necesităţile de producţie se pot extragesimultan mai multe trepte.

85

Page 86: Exploatari Miniere de Suprafata

5.8. Metoda de exploatare cu fronturi radiale

Se aplică la zăcăminte de dimensiuni reduse şi cu producţie mică.

Cariera se deschide printr-o tranşee principală, situată în mijlocul perimetrului carierei, din care se execută tranşeele de pregătire şi apoi extragerea în direcţii radiale. (fig.5.8).

Productivitatea metodei este mică. Producţia este concentrată în puncte apropiate, iar organizarea transportului se poate face uşor. Metoda oferă condiţii bune de exploatare simultană a mai multor trepte

86

Page 87: Exploatari Miniere de Suprafata

TEMA 6PRINCIPALELE PROCESE

TEHNOLOGICE ÎN CARIERĂPlanul temei

6.1.Extragerea rocilor şi a utilului

în exploatări la zi.

6.2.Procesul de extragere cu

explozivi.

6.3.Extragerea mecanizată.

6.4.Hidromecanizarea.

Scopul temei: analiza proceselor tehnologice în carieră.

6.1. Extragerea rocilor şi a utilului în exploatările la zi

După natura rocilor, tipul utilajelor folosite şi condiţiile în care se desfăşoară lucrările de tăiere, procedeele de extragere diferă de cele folosite în subteran.

Ţinînd seama de caracteristicile exploatării la zi, se pot distinge: procedee de extragere cu explozivi, mecanice şi hidraulice. 6.2. Procedeul de extragere cu explozivi

Se aplică la extragerea substanţelor minerale utile şi a rocilor sterile tari şi foarte tari, ca şi în exploata rea subterană. Extragerea cu explozivi poate fi cu găuri de mină obişnuite, cu găuri de sondă şi cu camere de minare.

La folosirea extragerii cu explozivi trebuie să se aibă în vedere obţinerea unui material cu o anumită granulaţie şi într-un volum care să asigure funcţionarea

87

Page 88: Exploatari Miniere de Suprafata

continuă a utilajelor de încărcare şi transport, iar pe de altă parte, ruperea şi sfărimarea rocii să se producă după anumite direcţii, pe înălţimea şi lăţimea frontului.

Pe baza acestor consideraţii, bucăţile de rocă nu trebuie să depăşească, în două direcţii reciproc perpendiculare, mărimea a :

(6.1.)

În care: E-capacitatea cupei excavatorului folosit pentru încărcare, în m3. Alteori dimensiunile maxime ale bulgărilor se stabilesc ţinînd seama de rezistenţa mijloacelor de transport, în special a transportoarelor cu bandă. La transportul cu vagoane sau autocamioane :

(6.2.)

iar la transportul cu benzi: a = 0,5Bt - 100 [mm] (6.3.)unde :Qv este capacitatea vasului de transport, Qv > 4E B t-lăţimea benzii transportoare, în mm. Dacă masa minieră este supusă şi preparării mecanice atunci trebuie satisfăcută relaţia : (6.4.)în care b– dimensiunea minima a deschiderii concasorului,în m.

E(6.1.)

88

Page 89: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 6.1. Poziţia găurilor de mină în fronturile de extragere din carieră.

• Extragerea cu găuri de mină obişnuite. În cazul obişnuit, cînd există două feţe libere, berma şi taluzul, găurile de mină se pot perfora vertical, orizontal sau la talpă şi înclinate sau intermediare. Folosirea combinată a găurilor de mină sau numai a găurilor de un anumit diametru şi o anumită direcţie depinde de compactitatea rocii şi de înălţimea treptei (fig. 6.1.).

În cazul folosirii numai a găurilor de mină verticale, acestea se plasează în rînduri paralele cu faţa liberă a treptei şi paralele între ele (fig. 6.2). Distanţa D a primului rînd de la faţa liberă depinde de înălţimea treptei h şi se poate determina cu relaţia : D = (0,5...l,0)h [m], (6.5.)iar distanţa dintre găuri b şi dintre rîndurie se stabileşte în funcţie de anticipanta a, ce se urmăreşte a se

89

Page 90: Exploatari Miniere de Suprafata

realiza : b = (0,9...1,6)a [m] ; (6.6.) e = (0,6. . .0,8)a [m]. (6.7)

Lungimea găurii de mină L depinde de înălţimea treptei şi de anticipanta liniară a (fig. 6.3.) ce se urmăreşte a se realiza : L = H + 0,25 a [m], (6.8)

90

Page 91: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 6.2. Plasarea găurilor de mină frontale.

Fig. 6.3 . Adîncimea găurii de mină în

func-ţie de H şi a.

pentru rocile tari şi foarte tari ;

L=(0,8...0,9)H [m] (6.9)pentru rocile moi.

91

Page 92: Exploatari Miniere de Suprafata

Pentru găuri de adîncime L pînă la 6 m, diametrul de perforare a găurii d se determină cu relaţia :

(6.10.)

Pentru găuri cu adîncimi mai mari de 6 m, diametrul florii sfredelului iniţial d1 se determină cu relaţia :

(6.11.)în care :L - adîncimea finală a găurii;

- coeficientul de uzură al sfredelului.Înălţimea încărcăturii cu exploziv a găurii hinc se ia :

hinc = 0,5 L [m]. (6.12)

Anticipanta liniară a se ia :

(6.13.)

Greutatea încărcăturii de exploziv Q se stabileşte cu relaţia

(6.14.)

în care: a -densitate aparentă a explozivului. Extragerea cu găuri de sondă . Extragerea rocilor

sterile şi a substanţelor minerale utile cu explozivi amplasaţi în găuri de sondă se aplică în cazul în care înălţimea treptei este mai mare de 1.0 m şi cînd se impun condiţii de granulometrie pentru materialul derocat şi restricţii în ceea ce priveşte efectul seismic al exploziei.

Prin derocarea cu găuri de sondă se obţin trepte cu taluzuri şi berme de lucru de geometrie regulată, se asigură o granulometrie uniformă a materialului derocat, ceea ce

92

Page 93: Exploatari Miniere de Suprafata

duce la creşterea coeficientului de utilizare a utilajelor de încărcare şi transport, efect seismic redus, în comparaţie cu cel al camerelor de minare şi pericol de accidente tehnice şi de muncă de asemenea mai redus.

Derocarea cu găuri de sondă însă nu este posibilă la orice tip de rocă şi de zăcămint.

În general găurile de sondă se forează vertical sau cu o înclinare corespunzătoare a unghiului de taluz al treptei.

Amplasarea găurilor de sondă de-a lungul frontului se poate face pe un rînd, pe două sau pe mai multe rînduri radial şi în mănunchi sau cuiburi (fig. 6.4).Parametrii amplasării găurilor de sondă pe treaptă sunt : linia de rezistenţă la vatră Wt, distanţa dintre găurile de sondă de pe un rînd a, distanţa între rîndurile găurilor de sondă b, adîncimea găurii de sondă Lg, şi înclinarea α.

Reţeaua de găuri de sondă poate fi pătratică sau triunghiulară.

93

Page 94: Exploatari Miniere de Suprafata

94

Page 95: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 6.4. Amplasarea găurilor de sondă pe treptele de extragere :

a) - pe un rînd ; b) - pe două rînduri ; c) - radial; d) - în mănunchi (cuiburi).

În cazul executării găurilor de sondă verticale pe mai multe rînduri într-un masiv cu două suprafeţe libere, pentru determinarea parametrilor de bază ai amplasării şi împuşcăiii găurilor de sondă se folosesc următoarele relaţii : -linia de rezistentă la vatră Wt (6.15.)

95

Page 96: Exploatari Miniere de Suprafata

(6.16.)

sau (6.17.)

în care :p- capacitatea de încărcare a 1 m gaură de sondă, în kg/m; 0,8-1,6 -distanţa relativă dintre găurile de sondă;. q - consum specific de exploziv, în kg/m3; Lg - lungimea găurii de sondă, în m ;

h - înălţimea treptei, în m.

Distanţa relativă între găurile de sondă se apreciază cu relaţiile : m = a/Wt -pentru primul rînd de găuri de sondă ; m =a / b pentru al doilea şi următoarele rînduri. Distanţa dintre găurile de sondă ale aceluiaşi rînd a:

a = (0,4...2,0) Wt [m]; (6.18)

(6.19.)

(6.20.)

unde :Lutil - adîncimea utilă a găurii de sondă, în m; linc - lungimea încărcăturii de exploziv, în m ; K - 0,8--1,95 — coeficient de putere al explozivului folosit.Distanţa dintre rîndurile de găuri de sondă b :

96

Page 97: Exploatari Miniere de Suprafata

(6.21.)

unde: pi este capacitatea de încărcare a găurilor de sondă din rîndul ,,i", în kg/m ;,

lbur -lungimea burajului, în m. Diametrul găurilor de sondă D :

D = K•Ab [m] ; (6.22)

(6.23.)

(6.24.)

unde : Ab este dimensiunea liniară maximă a bucăţilor de rocă, în m ;

K-(0,1.. .0,3) coeficient de proporţionalitate funcţie de capacitatea de dislocare a rocilor prin împuşcare ;

Kt-(1... 1,2) coeficient care ţine seama de scăderea greutăţii volumetrice a masivului din cauza fisurării ;

∆ - densitatea de încărcare a explozivului, în kg/m 3; a -densitatea aparentă a rocii, în kg/m3;

q -consum specific de exploziv, în kg/m3.Distanţa de la primul rînd de găuri de sondă la muchia treptei c :

c > 3,0 [m].

Adîncimea găurii de sondă L,:

97

Page 98: Exploatari Miniere de Suprafata

Lg = (0,8...0,9) [m]

pentru roci de tărie medie ; Lg = h + l sub [m]

pentru roci de tărie mare şi foarte mare,în care: lsub este lungimea adîncirii, în m. lsub = 0,3 Wt sau lsub = (l2..15)D. Mărimea încărcăturii de exploziv (tabelul 6.1)

(6.26.)

(6.27.)

(6.28.)

(6.29.)

unde : K este coeficient care depinde de natura rocii şi felul încărcăturii (tabelul 6.2);

q - consumul specific de exploziv, în kg/m3;pi -capacitatea de încărcare a găurilor de sondă din rîndul „i", în kg/m.

Tabelul 6.1. Capacitatea de încărcare la 1 m gaură de sondă

Denumirea rociiCapacitatea de încărcare la 1 m gaură de sondă (kg exploziv) pentru un diametru nominal al găurii de :

150 mm 175 mm 200 mm

98

Page 99: Exploatari Miniere de Suprafata

Cărbune Roci moi ladescopertare Roci mai tari (gresii, calcare)

28 20 25

362836

50 36 45

Tabelul 6.2. Valoarea coeficientului k

Natura rocii

Valoarea lui K

Încărcătură normală

încărcătură, de fisurare

Încărcătură camuflată

Cretă Argilă Calcar şi gresie Granit şi gnais Rocile cele mai tari

1,41 1,65 1,86 2,20 3,00

0,47 0,55 0,62 1,05 1,05

0,057 0,066 6,074 0.088 0,150

Fig. 6.5. Masiv (treaptă) cu două feţe libere.

Lungimea barajului lbar: (6.30.)

(6.31.)99

Page 100: Exploatari Miniere de Suprafata

în care: D este diametrul găurii de sondă, în m. . Relaţiile pentru determinarea parametrilor de

amplasare-împuşcare diferă în cazul găurilor de sondă înclinate sau la încărcături de exploziv cu coloană discontinuă.

Extragerea cu camere de minare. Extragerea cu camere de minare este indicată in cazul treptelor cu înălţime de 20-40 m, cînd folosirea altor procedee de derocare nu este posibilă sau conduce la un cost de extragere mult prea mare.

Parametrii la împuşcare cu explozivi amplasaţi în camere de minare executate într-un masiv cu două feţe libere (fig. 6.5) se determină cu relaţiile :

Anticipanta W : W = (0,6...0,9)A [m]. (6.32)

Pentru roci tari şi trepte înalte :

(6.33.)

Distanţa dintre camerele aceluiaşi rînd, a: pentru încărcături de afînare : a= (1,0... 1,5) W / m]. (6.34.)

pentru încărcături de aruncare : a= 0,5 W(n + 1) [m], (6.35.)

unde: n este indicele de aruncare al încărcăturilor explozive. Distanţa dintre rîndurile de camere b :

b = W [m]. Volumul camerelor Vcam :

(6.36)

unde :Vcam este volumul de săpare al camerelor de minare, în m3;

100

Page 101: Exploatari Miniere de Suprafata

K v - 1,1- 1,8 coeficient' ce ţine seama de volumul efectiv al materialului de susţinere, de izolaţie şi de ambalajul explozivului ; Q - greutatea încărcăturii în camera de minare, în t;

a- densitatea aparentă a explozivului folosit, în 't/m3;Volumul masivului dislocat V : cazul unei singure camere de minare :

(6.37.)

cazul a două camere de minare:

(6.38.)

unde:Wv W2, W3- reprezintă anticipantele camerelor de minare ; hx, h2, h3 - înălţimea fronturilor pentru fiecare cameră;

a - distanţa între camerele de minare, în m. Mărimea încărcăturii de exploziv Q :

(6.39.) 'unde: f(n) este funcţia indicelui de aruncare (tabelul 6.3.) ;

W- anticipanta, în m ; d- coeficient care ţine seama de calitatea burajului (tabelul 6.4.) :

- distanţa relativă dintre încărcaturi.

Tabelul 6.3.

Valoarea coeficientnlni f(n) pentru încărcături de afînare

Antici- Val. Coef. f(n) Antici- Val. Coef. f(n)

101

Page 102: Exploatari Miniere de Suprafata

panta W

panta W

N.V.Melnikov

V.E.Filipivici

N.V.Melnikov

V.E.Filipivici

1,00 1,00 1,00 3,50 0,54 0,52 1,10 0,97 0,93 4,00 0,53 0,50 1,20 0,89 0,89 5,00 0,47 0,46 1,30 0,83 0,83 6,00 0,44 0,45 1,40 0,80 0,79 7,00 0,43 0,44 1,50 0,76 0,76 8,00 0,42 0,42 1,60 0,73 0,73 9,00 0,41 0,42 1,80 0,70 0,68 10,00 0,40 0,40 2,00 0,68 0,65 15,00 0,39 0,39 2,25 0,61 0,62 20,00 0,38 0,38 2,50 0,58 0,58 25,00 0,37 0,38 3,00 0,55 0,54 30,00 0,37 0,37

Tabelul 6.4. Valorile coeticientulni de buraj d Felui burajului Valoarea

Coeficientului d

Buraj de nisip consolidat cu ciment

Buraj de argilă cosolidat cu ciment

Buraj din nisip

Buraj din argilă

Buraj din părnint obişnuitFără buraj pentru explozivi rapizi (v≈4 500 m/s)

Fără buraj pentru explozivi mai lenţi (v <4 500 m/s)

1

1,2

1,3

1,4

2,00

3….4

4…..5

Utilaje folosite la perforarea si formarea găurilor. În lucrările la zi, operaţiile de perforare şi forare se execută cu perforatoare pneumatice grele, montate pe coloană sau pe cărucioare speciale rotative, electrice (tabelul 6.5), sau cu sondeze percutante, rotative sau rotopercutante. Cînd forarea găurilor se face cu sondeze,

102

Page 103: Exploatari Miniere de Suprafata

găurile se execută pe o adîncime de 10-30 m şi chiar mai mult. În ultima vreme s-a trecut tot mai mult la forarea găurilor cu ajutorul sondezelor rotative, ceea ce a permis mărirea vitezei de forare de aproape 8-10 ori faţă de forarea percutantă. În afara vitezelor mari de avansare, aceste sondeze dau posibilitatea forării găurii sub orice unghi şi asigură menţinerea direcţiei găurii. Ultimele tipuri de sondeze sunt construite pe principiul forării vibro-rotative, care prezintă avantaje mari din punct de vedere al vitezelor de forare, în special în rocile tari şi foarte tari.

Sistemul roto-percutant de foraj îmbină cele trei mişcări ale uneltei tăietoare : de avans, de percuţie şi de rotaţie continuă pe talpa găurii de sondă. Modul cum variază îmbinarea celor trei mişcări depinde de natura rocilor.

În roci tari silicioase se măreşte intensitatea percuţiei şi forţa de împingere şi se reduce viteza de rotaţie, pe cînd în rocile şistoase se măreşte viteza de rotaţie şi se reduce energia pentru percuţie şi avans.

Pentru forare în roci tari şi foarte tari (f = 10-20), în ultimii ani, s-au introdus pe lîngă sondezele roto-percutante clasice, sondezele cu percutoare pneumatice înecate sau cu perforatoare pe fundul găurii de sondă.

Operaţiile de încărcare şi de împuşcare a găurilor se pot efectua astfel :

- cu încărcătură în coloană continuă sau discontinuă în găuri de sondă de 100 - 300 mm în diametru ; - cu încărcături alungite în găuri de mină de 70 mm diametru.

În cazul folosirii în locul găurilor de mină a camerelor de minare, acestea se plasează în galerii sau puţuri săpate în acest scop. Explozivul se introduce în lăzi, 10% din exploziv fiind de iniţiere. Galeriile sau

103

Page 104: Exploatari Miniere de Suprafata

puţurile de legătură cu camerele de minare se burează pe distanţa de 2/3 din lungimea lor. Aprinderea se face pe cale electrică.

6.3. Extragerea mecanieă Exploatările la zi se caracterizează printr-un volum

mare de excavaţii şi de transport, atît pentru materialul steril cît şi pentru substanţa minerală. Din această cauză, mecanizarea operaţiilor de tăiere şi de transport constituie o condiţie esenţială pentru a putea face exploatarea economică.

În ultima vreme, datorită capacităţilor mari de producţie ce pot fi realizate prin lucrări la zi, au fost construite şi introduse utilaje moderne după specificul fiecărei lucrări.

În lucrările de decopertare, datorită folosirii utilajelor de mare productivitate, limita rentabilităţii economice a exploatărilor la zi a crescut mult, întrucît aceste utilaje permit decopertarea în condiţii economice a unor volume mari de steril, care acoperă straturile productive.

La excavarea rocilor mai afinate, friabile sau semitari, se folosesc excavatoare. Acestea sunt maşini autopropulsate destinate pentru excavarea şi încărcarea rocilor moi sau numai pentru încărcarea rocilor tari, fragmentate în prealabil cu explozivi.

După modul de lucru se utilizează două tipuri de excavatoare: cu acţiune intermitentă şi cu acţiune continuă.

Cele cu acţiune intermitentă au o singură cupă şi după felul de legare al cupei cu braţul de acţionare se deosebesc excavatoare cu legătură rigidă între cupă şi braţ, de tip lopată mecanică şi excavatoare cu legătură flexibilă între cupă şi braţ, de tip draglină.

104

Page 105: Exploatari Miniere de Suprafata

105

Page 106: Exploatari Miniere de Suprafata

, 106

Page 107: Exploatari Miniere de Suprafata

107

Page 108: Exploatari Miniere de Suprafata

Fig. 6.6. Schema constructivă a excavatorului lopată mecanică :

1 - cadrul inferior; 2 - şenile; 3 - coroană dinţată; 4 - platformă rotitoare; 5 - cabină; 6 - braţul excavatorului; 7 - cabluri de susţinere a braţului; 8 - ramă pentru fixarea cablurilor; 9 - braţul cupei; 10 - cremalieră 11 - mecanism de împingere; 12 - cupa;13 - dinţi; 14 - cablu de ridicare a cupei 15 - articulaţie pentru cablul de ridicare; 16 -molete; 17 - troliu de ridicare.

Excavatorul cu o cupă de tipul excavator lopată mecanică este compus din trei subansambluri principale: cadrul inferior cu mecanismul de deplasare, platforma rotitoare cu sistemul de acţionare şi echipamentul de lucru (fig. 6.6). În ultimul timp, excavatoarele tip lopată mecanică, care lucrează în treptele de retragere, au capacitatea cupei pînă la 12,5 m3 şi sunt acţionate hidraulic (tabelul 6.6).

108

Page 109: Exploatari Miniere de Suprafata

Dintre excavatoarele cu o cupă avînd legătura flexibilă între braţ şi cupă, tipul cel mai reprezentativ este draglina. Productivităţile excavatoarelor cu acţiune

intermitentă se calculează cu relaţiile :-productivitatea teoretică :

(6.40.)

-productivitatea tehnică :

(6.41.)

-productivitatea de exploatare:

(6.42.)

unde:q este capacitatea cupei, în m3; n- numărul de cicluri pe oră ;

ηe = 0,55—0,9) coeficient de excavare

ηu = 0,8 — 1,0 coeficient de umplere a cupei excavatorului; Ka = 1,1—1,5 coeficient de afinare a rocii în cupă;

(6.40)

(6.41)

(6.42)

109

Page 110: Exploatari Miniere de Suprafata

ηt— coeficient de folosire a timpului de lucru.Excavatoarele cu acţiune continuă se caracterizează prin aceea că operaţiile de excavare, transport şi descărcare se fac în mod continuu. La folosirea lor trebuie coordonată acţiunea de excavare cu cea de transport, ceea ce se realizează fie prin transportul pe calea ferată sau auto, fie cu benzi de transport de cauciuc, care reprezintă utilajul cel mai modern de transport. Dintre tipurile cele mai răspîndite de excavatoare cu acţiune continuă sunt : -excavatoarele cu rotor sau cu roată port-cupe ; -excavatoarele cu braţ şi mai multe cupe, de tip elindă. Folosirea şi generalizarea excavatoarelor cu funcţionare continuă sunt condiţionate de o serie de factori ca :

-posibilitatea de excavare fără lucrări prealabile de împuşcare; -posibilitatea asigurării unui transport continuu; -necesitatea de a asigura un anumit unghi pentru stabilirea taluzurilor.

Avantajele pe care le prezintă aceste excavatoare sunt următoarele :

110

Page 111: Exploatari Miniere de Suprafata

111

Page 112: Exploatari Miniere de Suprafata

— datorită acţiunii lor continue pot atinge productivităţi mai mari în comparaţie cu cele cu o singură cupă ; - au o supleţe mai mare de lucru, deoarece braţul care poartă cupele se poate mişca atît în plan orizontal cît şi vertical ;

-datorită efortului mic de împingere, nu dau şocuri în reţeaua de alimentare, cum se întîmplă la excavatoarele cu o singură cupă. Dintre excavatoarele cu acţiune continuă, excavatoarele cu rotor sunt cele mai răspîndite deoarece depăşec în simplitate şi productivitate toate tipurile de excavatoare.

Productivităţile acestor excavatoare pot fi determinate cu relaţiile :

-productivitatea teoretică:

(6.43.)

- productivitatea tehnică :

(6.44.)

— productivitatea de exploatare

(6.45.

unde :q este capacitatea cupelor, în litri ;

112

Page 113: Exploatari Miniere de Suprafata

n - numărul de goliri pe minut, n = z ∙ N [goliri/min]unde :z - numărul de cupe pe rotor ; N- numărul de rotaţii ale rotorului :

V — viteza periferică a rotorului, în m/s ;D — diametrul exterior al rotorului, în m.

Celelalte notaţii au aceeaşi semnificaţie. Capacitatea cupelor variază de la 100 la 6 400 litri în

funcţie de mărimea excavatorului, iar diametrul rotorului de la 3-4 la 21,6 m pentru cele mai mari excavatoare cu rotor.

În România se constriuesc excavatoare cu rotor de tip

pentru carierele de lignit. Acestea lucrează în combinaţie cu benzi transportoare şi instalaţii de haldare.

În lucrările de decopertare, în afara excavatoarelor cu cupe de capacitate mare unul dintre utilajele moderne folosite la îndepărtarea decopertei esle screperul tractat, care poate fi folosit pe distanţe pînă la 600 m, avînd o ca -pacitate de 8-25 m3 şi o viteză de 10-30 km/h.

În cazul grosimilor mari ale stratului acoperitor se folosesc excavatoare cu rotor de mare capacitate.

În tabelul 6.7 se dă clasificarea excavatoarelor cu rotor de mare capacitate, iar în tabelul 6.8 caracteristicile excavatoarelor cu rotor şi cupe folosite în România.

113

Page 114: Exploatari Miniere de Suprafata

Tabelul 6.7. Clasificarea excavatoarelor cu rotor de mare capacitate

Clasa. 0 I II III IV

Capacitatea zilnică, Q, în in3 *

20 000 40 000 60 000 110 000 200 000

Diametrul rotorului, B, în m 7,5 11,5 12,3 17,6 21.6

Capacitatea cupei, J, în m3 0,6 1,4 2,0 4,6 6.2

Forţa periferică maximă, U, în kN

220 370 460 700 1460

Braţul rotorului, L1 în m 28,0 36,2 42,4 70,5 70,5

Raza de acţiune a părţii de depunere, L2, în m

27 89 80 110, 119

Înălţimea de tăiere, h t, în m 21 30 32 50 50

Domeniul de tăiere, h2, in m ' 35 57 60 98 98

Lăţimea benzii, B, în m 1,4 1,8 2,0 2,6 3.2

Masa de serviciu, DG, în t 920 1 995 3 100 7 900 13 800

Indicatori de calitate DG∙104

--------- Q ∙ h2

13,44 8,75 8,61 7,32 7,04

DG∙104

Q ∙ H2 ∙ L2

48,7 9,82 10,75 6,65 5,91

Page 115: Exploatari Miniere de Suprafata

Tabelul 6.8. Caracteristicile tehnice ale excavatoarelor cu rotor şi tăietoare folosite în România

Nr.

crt.

Indicatori

T i p u l e x c a v a t o r u l u i

Sch HS

1 400

30/ 7

Germun

ia

Sch

HS 400

12,8/5Germania

sns 2000

30 /7

Germa

nia

SHS

1 300

26 /3,5

Germa

nia

SHS

470

k 15/

3,5

Germa

nia

SRS

470

18/ 1,8

Germa

nia

Sen RS 100

Gennair'a

1 Diametrul rotorului, tn m

11,5 6,2 11,0 8,4 6,3 6,3 4,2

2 Numărul cupelor, în buc. 9 8 9 14 8 8 6

3 Numărul- cuţitelor tăietoare, in bnc.

9 8 9 --- ----- ---- 6

4 Volumul unei cupe, în 1 l 400 400 1 100 700 470 470 160

5 Numărul de deversări, deversări/min

39 46 48-60- 72

91-72 84 67. 60 60 38-45-58 68

6 Viteza de tăiere, h> m/s 2,6 - 3,08

1,95 -2,44--2,96

2,92 -2,24

2,64-2,11

2,47 2,47 1,41 - 1,60 2,12-- 2,47

7 Productivitatea teoretică, IN m3/h

3 280 3 860

1150-1440-1 730

6 000 /4 600 4 500/3 500

3 500--3 800 2 600--2 100

1 300 1 690

1 300 1 090

364--_ 430556 -- 650

8 Înălţimea de excavare, în m

30 .

12,8 30 26 15 18 . 9,5

9 Adincimea de excavare, in rn

7,0 5,0 7 3,5 3,5 1,8 0,4

10 Lungimea braţului portrotor, de la centrul de rotaţie la centrul rotorului, in ni

36,2 17,2 46,6 36,5 23,2 31 9,3

11 Masa de serviciu, în t 1 432 522,06 2 395 2 010 630 637 97

12 Viteza de deplasare, în m/min

6 5 6 6 6 6,0 5,2

13 Viteza benzii de transport, în m/s

3,6 3,5 4,1 4,25 3,55 3,55 3,0

14Puterea instalată a moloarelor, IN kw

2 696 800 3 636 2 540 1 275 1 044 187

15 Presiunea pe sol, in daN 1,1 6 1,1 1,2 1,10 1,08 1,08 0.91

Page 116: Exploatari Miniere de Suprafata

6.4. Hidromecanizarea

Se aplică în lucrările la zi în mod frecvent, la decopertare, cînd straturile acoperitoare nu sunt consistente, precum şi la exploatarea propriu-zisă a stratului productiv, prin dezagregarea acestuia cu ajutorul curentului de apă.

Hidromecanizarea prezintă avantajul că realizează o productivitate ridicată, folosind instalaţii simple, însă are consum mare de energie şi de apă. Condiţiile necesare pentru aplicarea hidromecanizării sunt :

-consistenţa slabă a formaţiilor care permit tăierea cu hidromonitorul la o presiune a jetului de apă de 3-6 bari ;

-sursa de apă în apropiere ;-existenţa unor terenuri propice pentru depozitarea şi decantarea pulpei (amestecului de steril cu apă) ;

- posibilitatea aprovizionării cu energie electrică necesară.

Page 117: Exploatari Miniere de Suprafata

TEMA 7 Transportul în exploatările miniere la zi

Planul temei

7.1.Noţiuni generale.

7.2.Transportul pe cale ferată.

7.3.Transportul cu benzi transportoare.

7.4.Transportul auto.

7.5.Hidrotransportul.

7.6.Transportul combinat.

7.7.Haldarea rocelor sterile.

Scopul temei: analiza felurilor de transport în explotările miniere la zi.

7.1.Noţiuni generale

Transportul în lucrările la zi constituie o problemă fundamentală, dat fiind volumul mare de masă sterilă şi substanţă minerală utilă ce rezultă din exploatarea în carieră.

Transportul în carieră afectează cheltuielile de producţie cu aproximativ 40-50%, iar personalul de la transport şi haldă reprezintă aproximalh 45% din totalul personalului în carieră.

Caracteristicile transportului în carieră constau în faptul că punctele de încărcare, fronturile de lucru, de încărcare şi cele de descărcare îşi schimbă mereu poziţia.

Pe de altă parte, capacitatea de transport trebuie coordonată cu capacitatea utilajelor de extracţie în aşa fel,

Page 118: Exploatari Miniere de Suprafata

încît în fronturile de lucru utilajele să funcţioneze continuu. După natura mijloacelor de transport ce se pot folosi, se deosebeşte:

-transportul pe cale ferată ; -transportul cu benzi transportoare ; -transportul cu autocamioane ; -transportul hidromecanizat ; -transportul cu funiculare.

7.2. Transportul pe cale ferată Transportul pe cale ferată se foloseşte atunci cînd

există condiţii corespunzătoare în carieră privind : profilul căii ferate, razele de curbură, panta căii ferate etc.

În carieră se folosesc căi ferate staţionare montate la suprafaţă, în tranşee şi pe bermele treptelor exploatate şi căi ferate nestaţionare montate în fronturile de lucru.

Ecartamentele folosite sunt cele de la cale ferată normală de 1 435 mm şi de cale ferată îngustă de 760 mm.

Şinele căilor ferate se aleg în funcţie de sarcina pe osie a materialului rulant.

Legăturile între liniile ferate din carieră se fac numai cu schimbătoare de cale cu macazuri.

Cînd condiţiile locale permit, se poate folosi transportul pe cale ferată normală la fronturile de lucru. În această situaţie se asigură transportul continuu şi se elimină operaţiile de încărcare şi descărcare ce intervin în cazul folosirii în carieră a transportului pe cale ferată îngustă şi în exterior pe cale ferată normală.

Panta tranşeelor de acces în carieră, la transpoitul pe cale ferată, nu trebuie să depăşească 15-20% la tracţiunea cu locomotiva cu abur şi 20 - 30% la tracţiunea electrică.

Page 119: Exploatari Miniere de Suprafata

Cu cît panta este mai mică, cu atît se uşurează condiţiile de transport, în schimb se lungeşte traseul tranşeelor şi creşte volumul săpăturilor. Razele de curbură se determină în funcţie de felul tracţiunii şi de ecartamentul liniei. La ecartamentul îngust de 760 mm se ia raza de curbură de 15 - 30 m, iar la ecartfmentul normal, raza cuprinsă între 120 şi 200 m.

Mutarea liniilor ferate nestaţionare din fronturile de lucru şi de la halde se poate face cu desfacerea legăturilor de joantă sau prin şerpuire. În primul caz, pentru mutarea panoului se folosesc macarale care se deplasează pe cale ferată sau mai rar pe panouri sau şenile.

Mutarea prin şerpuire se realizează cu maşini cu caracter de lucru continuu, care pot fi tip pod şi tip consolă. Vasele de transport pot fi vagonete de mică capacitate sau vagonete de mare tonaj, după natura transportului folosit. La rîndul lor, vasele de transport pot fi basculante sau autodescărcătoare.

Vasele de transport folosite în prezent în cariere se pot împărţi în trei grupe: vagoane pentru transportul materialului steril din decopertă la haldă, vagoane pentru transportul substanţei minerale utile şi platforme pentru transportul materialelor şi utilajelor.

Vagoanele pentru decopertă numite dumpcare pot fi cu descărcare laterală pe o parte sau pe ambele părţi.

Vagoanele pentru transportul substanţei minerale utile pot fi cu descărcare prin partea de jos, între şine, numite hoppere cu capacitatea de 25 t şi 60 t, sau cu descărcare laterală în afara şinelor numite gondole cu capacitate de 60 t pînă la 100 t.

Se construiesc vagoane pentru decopertă cu capacitatea cutiei de 25 şi 40 m3 şi vagoane pentru util cu capacitatea cutiei de 30 m3. Condiţia de bază pentru utilizarea la maximum a timpului de lucru a

Page 120: Exploatari Miniere de Suprafata

excavatoarelor este asigurarea continuă a garniturilor de tren lîngă excavator, astfel ca, atunci cînd se termină încărcarea unei garnituri, altă garnitură goală să fie pregătită să-i ia locul.

Locomotivele electrice pot fi : cu contact, cu acumulatoare, cu contact şi cablu, cu contact şi Diesel.

Dintre acestea o utilizare largă o au locomotivele electrice cu contact. Ele au putere specifică mare raportată la greutatea proprie, ceea ce permite porniri cu acceleraţii mari şi transport în rampă pe linii cu declivităţi pînă la 40 -45%, au randament ridicat şi o construcţie simplă.

Cu toate că locomotivele electrice au cele mai bune caracteristici de tracţiune, greutatea trenului ce poate fi tractat scade brusc odată cu creşterea declivătăţii căii ferate.

Organizarea transportului în carieră cu locomotive se face după grafice de mişcare.

Avantajele transportului pe cale ferată în carieră constau în : capacitate mare de transport, practic nelimitată, încărcare uşoară a vagoanelor cu excavatorul,

coeficient mic de rezistenţă la mişcare, cheltuieli de transport reduse pe tona kilometrică.

Ca dezavantaje se menţionează: cheltuieli ridicate de investiţii, cheltuieli mari de întreţinere, declivităţi mici ale căii ferate şi raze mari de curbură, ceea ce lungesc traseul de transport, personal numeros şi un grad redus de utilizare a excavatorului.

Analizînd avantajele şi dezavantajele rezultă că transportul pe cale ferată cu locomotive este indicat în carierele cu producţii medii şi mari, cu distanţe mari de transport şi adîncimi mici ale carierelor.

Page 121: Exploatari Miniere de Suprafata

7.3. Transportul cu benzi transportoareTransportul cu benzi transportoare reprezintă sistemul cel mai modern de transport, ce permite transportul continuu din frontul de lucru pe mai mulţi kilometri. În construirea acestor instalaţii de transport s-au realizat progrese remarcabile. Astăzi, se folosesc în marile cariere benzi transportoare de mare capacitate. De asemenea, se folosesc benzi suspendate pe cablu, care le asigură mişcarea de translaţie, în timp ce banda stă pe loc.

Sistemele de transport cu bandă, în carieră, sunt formate din următoarele categorii de transportoare : transportoare staţionare, semistaţionare, nestaţionare, transportoare cu braţ în consolă, transportoare intermediare şi poduri transbordoare.

•Transportoarele staţionare. Se montează la suprafaţă şi pe tranşee, pe fundaţii de beton deoarece au debite mari care ajung pînă la 15-25 de mii m3/h şi viteze pînă la 7-8 m/s. Lungimea poate ajunge la 2 500-3 000 m şi sunt acţionate la ambele capete.

De obicei aceste benzi sunt cu cabluri interioare sau cu corzi de fibre artificiale.

Pe larg se folosesc benzi cu corzi din fibre artificiale şi cabluri interioare de construcţie indigenă şi străine (Japonia, Germania).

Pentru protecţia lor împotriva intemperiilor, transportoarele staţionare se acoperă.

Benzile transportoare de mare capacitate sunt acţionate de grupuri de acţionare formate din 1, 2 sau 4 motoare cu puteri pînă la 630 kW fiecare.

• Transportoare semistaţionare. Aceste transportoare se lungesc sau se scurtează la anumite intervale, fie de la capul de acţionare sau cel de întoarcere, fie de la ambele capete. Ele se montează pe traverse sau rame din lemn sau metalice. Atunci cînd necesită lungiri de la un capăt şi

Page 122: Exploatari Miniere de Suprafata

scurtări la celălalt, ele se montează pe trenuri cu roţi de cale ferată. Au viteza de maxim 6-7 m/s. Transportoare nestaţionare . Acestea se mută periodic în fronturile de lucru şi de haldă. Au viteze de 2 -5-6 m/s, iar lungimea este limitată de lungimea frontului de lucru. Benzile sunt cu inserţii din ţesătură de fibre sintetice sau naturale. Ele au alimentatoare mobile în care încarcă excavatorul.

Transportoarele nestaţionare folosite la halde se deosebesc de cele folosite în fronturile de lucru prin aceea că au un dispozitiv mobil de descărcare (călăreţ) ceea ce dă posibilitatea descărcării materialului în orice punct.

Mutarea lor se face cu ajutorul utilajelor de ripare. Pentru a reduce operaţiile de mutare se folosesc transbordoare intermediare care reduc cu 2-5 ori numărul mutărilor transportorului nestaţionar din front.

La transportul cu benzi transportoare, materialul trebuie să aibă o anumită granulaţie.

Notînd cu As dimensiunea maximă a unui bulgăre de material, acesta trebuie să satisfacă relaţia :

Ab = 0,5 B - 100 [mm],

în care B este lăţimea benzii de cauciuc,în mm.Rezultă din relaţia de mai sus că lăţimea benzii va fi : B = 2Ab + 200 [mm]. (7.1)Productivitatea transportului cu bandă este determinată de viteza de deplasare şi cantitatea de material încărcat pe unitatea de lungime de bandă. Productivitatea efectivă a transportorului cu bandă este dată de relaţia :

(7.2.)în care :F este suprafaţa secţiunii transversale a materialului pe bandă, în m2;

υ - viteza de deplasare a benzii, în m/s ;

Page 123: Exploatari Miniere de Suprafata

a - densitate aparentă a materialului afinat, în kN/m3;

η i - coeficient de încărcare a benzii.Pentru benzile plane valoarea secţiunii F se calculează cu relaţia :

(7.3)

în care: B este lăţimea benzii, în m ; β - unghiul de taluz al materialului (25° pentru material sortat prin grătar şi 30°-40° pentru materialul extras şi încărcat cu excavatorul. Viteza v de deplasare a benzilor variază de la 1 m/s pînă la 8 m/s în funcţie de lăţimea lor.

Coeficientul de încărcare η t are valoarea de 0,7 -0,8. • Transbordoare cu braţ in consolă pentru

formarea haldelor. Din punct de vedere constructiv se deosebesc: transbordoare cu braţ în consolă de lungime mare pînă la 180-225 m şi transbordoare cu braţ în consolă de lungime mică, care vehiculează pe treptele de haldă şi servesc pentru depozitarea în haldă a sterilului. Lăţimea covorului de cauciuc varifză de la 1 200 mm pînă la 2 500 mm.

Transbordoarele cu braţ în consolă pot avea sisteme de deplasare pe şenile sau cu trenuri de roţi pe cale ferată. Cu ajutorul transbordoarelor cu braţ în consolă, de lungime mare, sterilul din frontul de lucru se transportă direct la haldă pe traseul cel mai scurt, eliminîndu-se astfel numărul mare de transportoare din flux şi operaţiile de mutare ale acestora. Dezavantajul lor principal constă

Page 124: Exploatari Miniere de Suprafata

în faptul că nu pot asigura transportul, la deschideri mari între frontul de lucru şi haldă.

În România se fabrică instalaţii de haldat 1800 IHS ------------×27

50 + 90

Poduri transbordoare

Se folosesc pentru transportul direct al materialului rezultat din descopertă, la halde interioare. Au două puncte de sprijin aşezate la distanţă mare pînă la 200-250 m.

Transportoarele podurilor transbordoare au debite de 3000-9000 m3/h. Benzile au lăţimi de 1400-2250 mm şi viteze de 6,5-8 m/s. Podurile transbordoare se deplasează pe cale ferată. Ele sunt cele mai grele şi cele mai scumpe utilaje ce se folosesc în cariere, însă prin folosirea lor, cheltuielile de transport a sterilului se reduc la jumătate, iar productivitatea poate creşte de două ori faţă de transportul cu locomotive sau cu transportoare aşezate pe teren.

Transportul cu benzi transportoare prezintă avantaje importante în comparaţie cu transportul pe cale ferată. Timpii morţi rezultaţi din aşteptarea încărcării şi descărcării vagoanelor dispar, personalul necesar deservirii benzilor este mai redus, iar productivitatea depăşeşte aproape cu 65% productivitatea transportului pe cale ferată. Cheltuielile de transport sunt, de asemenea, cu 20-25% mai mici în comparaţie cu transportul pe calea ferată.

Dezavantajele principale constau în faptul că nu pot transporta materiale tari şi abrazive sau care se lipesc de bandă şi nici bucăţi mari de material.

Page 125: Exploatari Miniere de Suprafata

7.4 Transportul auto

Transportul auto se foloseşte pe scară tot mai largă în exploatările la zi. Este indicat să se aplice transportul auto atunci cînd frontul avansează rapid, ceea ce impune mutarea liniilor sau benzilor foarte des, dacă transportul s-ar efectua pe cale ferată sau benzi transportoare.

Transportul auto prezintă avantajul că are o mare elasticitate şi nu impune pante mici sau curbe mari ale căii de transport. Se recomandă folosirea autobasculantelor de mare capacitate. În cazul rocilor moi sau argiloase nu se recomandă folosirea transportului auto, întrucît în anumite perioade ale anului poate deveni greoi şi costisitor.

Drumurile din carieră pot fi staţionare cum sunt cele de la suprafaţa reliefului şi de pe tranşee cu partea carosabilă asfaltată, betonată sau pietruită şi nestaţionare cum sunt cele din fronturile de lucru şi halde care se mută o dată cu acestea.

Se recomandă ca delicvitatea drumurilor să nu depăşească 70-80%0.

Autovehiculele folosite în cariere pot fi autobasculante, semiremorci şi remorci tractate de tractoare. Autobasculantele au capacităţi pînă la 150 t.

În carierele din România se folosesc autobasculante „DAC" şi „Roman Diesel" de fabricaţie indigenă cu capacităţi între 16-100t. Descărcarease face frontal prin înclinare. Raportul între capacitatea autobasculantei şi a cupei excavatorului este cuprins între 4- 10 în funcţie de distanţa de transport.

Puterea specifică a autobasculantelor este de 7-10 CP/t (0,525- 0,75 KW/kN).

Tendinţa actuală este de a folosi autobasculante cu capacităţi utile de 60 - 100 t.

Page 126: Exploatari Miniere de Suprafata

Remorcile se folosesc în cazuri mai rare. Semiremorcile au avantajul faţă de remorci, că apasă

cu o parte din greutatea cutiei şi a încărcăturii pe roţile motoare ale tractorului mărind aderenţa şi forţa de tracţiune a acestuia. Ele pot fi cu descărcare pe la fundul benei, lateral sau orizontal.

În cazurile cînd se pot realiza reţele aeriene de curent electric, fără multe ramificaţii se pot folosi troleibuzele care au construcţie simplă, productivităţi cu 20-25% mai mari decît ale autobasculantelor şi cheltuieli de transport cu 25-35% mai reduse.

7.5. Hidrotransportul Hidrotransportul este un mijloc destul de ieftin, însă nu toate rocile se pretează la transport prin hidromecanizare.

Condiţiile care trebuie îndeplinite pentru aplicarea hidrotransportului sunt :

-rocile să fie corespunzătoare din punctul de vedere al structurii şi al mărimii particulelor ;- să fie asigurată alimentarea cu energie electrică ;- să fie asigurată cantitatea necesară de apă la locul de muncă (consum mediu de apă 25 l/s).

În funcţie de mărimea particulelor, de greutatea lor specifică şi de debitul curentului de apă, viteza de transport este de 1-5 m/s. Pentru depunerea materialului în halde este necesar ca viteza să scadă la 0,05-0,01 m/s. Hidrotransportul prezintă avantajul că asigură un transport continuu, necesită investiţii iniţiale mici şi forţe de muncă reduse. Avantajele pe care le prezintă metodele de transport prin hidromecanizare au făcut ca această metodă să , se aplice din ce în ce mai mult.

Page 127: Exploatari Miniere de Suprafata

7.6. Transportul combinat

Acesta are drept scop obţinerea unor indicatori tehnico-econoroici cît mai economici.

Schemele transportului combinat constau de regulă din trei tronsoane pe care se aplică sisteme diferite 1 de transport : primul tronson -- transportul pe orizonturile de lucru, al doilea tronson -- transportul pe marginea (luneta) carierei şi al treilea tronson -- la suprafaţa carierei. Transporturile combinate folosite mai ales în practică sunt: transport auto şi cale ferată; transport autostaţie de concasare şi benzi transportoare; transport auto şi transport cu skip pe plane înclinate.

7.7. Haldarea rocilor sterile

Haldarea sterilului constă în depozitarea rocilor sterile rezultate din decopertă în interiorul cîmpului carierei în zona deja exploatată sau în exteriorul cîmpului carierei.

În primul caz se crează halde interioare, iar în al doilea caz-- halde exterioare.

Haldarea interioară se aplică la zăcămintele orizontale sau cu înclinare mică, iar cea exterioară pentru perioada de punere în exploatare a zăcămintelor cu înclinare mică sau pe toată durata de exploatare pentru cele cu înclinare mare sau la cele cu volum mare de decopertă.

Haldele interioare sunt mult mai economice, mai productive şi mai simple din punct de vedere organizatoric decît haldele exterioare.

În stadiul actual de dezvoltare a tehnicii miniere, lucrările pentru formarea haldelor sunt complet

Page 128: Exploatari Miniere de Suprafata

mecanizate, utilizîndu-se în acest scop plugurile de haldă, buldozerele, excavatoarele cu cupe multiple fixate pe un lanţ fără fine şi transbordoarele cu braţ în consolă pentru construirea haldelor în extensie laterală şi excavatoarele tip lopată mecanică, draglinele şi transbordoarele cu braţ în consolă pentru construirea haldelor în extensie verticală.

Alegerea modului de haldare este influenţat de proprietăţile fizico-mecanice ale rocilor ce se haldează, relieful suprafeţei terenului unde se face depunerea, productivitatea carierei la decopertă şi felul utilajului folosit la decopertare. Pentru asigurarea desfăşurării în condiţii de siguranţă a proceselor tehnologice din carieră trebuie să se acorde o mare atenţie asigurării stabiliţăţii haldelor. Stabilitatea acestora se asigură prin respectarea paramet-rilor geometrici constructivi proiectaţi pentru treptele de haldă şi prin respectarea tehnologiei de haldare.

Pentru reducerea suprafeţelor de teren ocupate de exploatările la zi trebuie să se întreprindă acţiuni în vederea lichidării haldelor şi redării lor în circuitul economic.

Bibliografia1.Aron Popa, Ilie Rotunjeanu,Victor Arad,Ion Găf-Deac. Exploatări miniere. Editura didactică şi pedagogica, Bucureşti –

1993, -635p.

2. Robert Schweighoffer, Dumitru Fodor. Tehnologii pentru valorificarea complexă a rocilor ornamentale. Editura Tehnică.Bucureşti-1986, -327р.

3. Н.Н.Рогатин. Технология и механизация открытых горных работ. Москва, Недра-1992, -273 стр.

Page 129: Exploatari Miniere de Suprafata

Exploatări miniere de suprafaţă

Elaborare: Constantin Tarnovschi, Nina Corlăteanu

Redactor : Elvira Gheorghişteanu––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Bun de tipar 08.05.07. Formatul hârtiei 60x84 1/16. Hârtie ofset. Tipar Riso. Tirajul 75 ex. Coli de tipar 7,5 Comanda nr.72––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

U.T.M., 2004, Chişinău, bd. Ştefan cel Mare, 168.Secţia Redactare şi Editare a U.T.M.2068,Chişinău, str. Studenţilor, 9/9.

Page 130: Exploatari Miniere de Suprafata

Universitatea Tehnică a Moldovei

Exploatări miniere de suprafaţă

CHIŞINĂU2007