СПОСОБ РАЗРАБОТКИ КАРЬЕРА Российский патент 2006 года по МПК E21C41/26 

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

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

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

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

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

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

Поставленная задача достигается тем, что в периферийном способе разработки карьера, включающем нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование наклонного спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта, для осуществления способа используют агрегат непрерывного действия по выемке и эвакуации грунта, причем предварительно в каждом слое по его периферии выполняют траншею на глубину разрабатываемого слоя и формируют с одновременным его укреплением постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ на внешнем откосе траншеи, затем по образованному уступу транспортируют агрегат непрерывного действия по разработке и эвакуации грунта и устанавливают на дно траншеи, а его рабочий орган располагают перед внутренним откосом траншеи, а грунт каждого слоя вынимают при непрерывном движении агрегата от периферии слоя по спирали с постоянным шагом к его центру до полной разработки слоя, при этом эвакуацию грунта осуществляют непрерывно посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения уменьшают в каждом слое по мере уменьшенияя диаметра разрабатываемого слоя, а протяженность транспортера вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют постоянную единую непрерывную спираль.

На фиг.1 схематично изображено направление движения агрегата по разработке карьера.

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

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

На фиг.4 - пример использования агрегата для разработки грунта и транспортера горизонтального перемещения.

На фиг.5 - пример использования транспортера вертикального перемещения.

Способ разработки карьера включает нанесение разметки контура карьера вначале на картах местности, а потом на месте будущего карьера. Предварительные расчеты учитывают количество слоев грунта, которые предстоит разрабатывать. Глубина каждого слоя соответствует высоте разработки грунта рабочими органами агрегата для забора грунта. Затем по периферии 1 карьера выполняют траншею 2 на глубину первого слоя 3 и формируют постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ 4 на внешнем откосе 5 траншеи 2, транспортируют агрегат (не показан) непрерывного действия по разработке и эвакуации грунта и устанавливают на дно траншеи 2, а его рабочий орган 6 располагают перед внутренним откосом 7 траншеи 2. Разработку грунта ведут по откосу 7 по спирали 8, приближаясь к центру карьера до полной разработки слоя. Эвакуацию грунта осуществляют непрерывно посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения грунта увеличивают в каждом слое по мере увеличения диаметра разрабатываемого слоя, а протяженность транспортеров вертикального перемещения грунта увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные заглубляющиеся спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют непрерывную постоянную единую спираль.

После полной разработки грунта в первом слое 3 приступают к разработке следующего слоя. Откос 5 транспортного уступа 4 имеет больший угол α¹ а к линии горизонта 9, чем угол α² откоса 10 карьера, но не превышает расчетного, исключающего сползание грунта в карьер. Откос 5 и транспортный уступ 4 обязательно укрепляются, исходя из расчетного срока эксплуатации транспортного уступа 4. Угол β заглубления наклонной заглубляющейся спирали уступа 4 к линии горизонта 9 выбирается из расчета возможностей техники, которая будет транспортироваться. После того, как полностью разработан первый слой 3, в образованном карьере на дне 11 первого слоя 3 по его периферии выполняется новая траншея и формируется продолжение транспортного уступа 4, а затем весь процесс по разработке и эвакуации грунта повторяется по спиралеобразной траектории от периферии слоя к центру карьера. При этом в каждом последующем слое транспортный уступ 4 является непрерывным продолжением предыдущего. Такой способ выемки грунта дает возможность не прерывать технологический процесс до полной разработки слоя, а в каждом последующем слое технологический процесс повторяется с минимальными затратами на переоборудование и перестановку техники, пока не будет выбран весь грунт до дна 12 карьера.

Для обеспечения непрерывности технологического процесса необходима непрерывная эвакуация грунта из карьера. На фиг.4 и 5 показан пример осуществления способа с помощью агрегата непрерывного действия и транспортеров горизонтального и вертикального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности. Агрегат работает следующим образом. При заборе грунта ковшами 13 рабочего органа 6 агрегата, закрепленными на бесконечной цепи 14, приводимой в действие зубчатым колесом 15, снятый грунт ковшами 13 по лотку 16 подается на транспортер 17 горизонтального перемещения, выполненный с возможностью изменения его протяженности. Рабочий орган 6 непрерывно перемещается вместе с агрегатом по спирали 8, занимая все время рабочее положение по отношению к откосу 7. Транспортер 17 с приводом от валика 18 перемещает грунт к границам карьера. Рабочая ветвь транспортера 17 поддерживается роликами 19, а нерабочая - роликами 20. По мере разработки каждого слоя по спирали 8 расстояние до центра карьера от его периферии 1, куда транспортируется грунт, увеличивается, поэтому протяженность транспортеров 17 горизонтального перемещения увеличивают в каждом слое по мере увеличения расстояния от откоса 7 до периферии 1. Достигается это перестановкой роликов 20 по высоте и по горизонтали, а роликов 19 только по горизонтали. Вначале процесса ролики 19 располагают на минимальном расстоянии друг от друга, а ролики 20 располагают так, чтобы нерабочая ветвь двигалась змейкой между роликами 20, что существенно сокращает протяженность транспортера 17. По мере увеличения расстояния до периферии 1 протяженность транспортера 17 увеличивают, увеличивая расстояние между роликами 19 и роликами 20, при этом ролики 20 по высоте сближаются друг с другом. С боков от лотка 16 расположен шнек 21, предназначенный для сбора просыпанного мимо транспортера 17 грунта.

После того, как весь слой грунта вынут, транспортер 17 демонтируют, а затем перемещают вниз вместе с агрегатом по разработке грунта во вновь сформированную траншею по периферии следующего слоя и монтируют его на дне 11. Легкоразборная конструкция транспортера 17 дает возможность произвести его демонтаж и монтаж очень быстро.

Вертикальное перемещение грунта осуществляют с помощью составного транспортера 22, выполненного с возможностью изменения его протяженности. Метатель 23 направляет грунт на поверхность захватывающего устройства 24, которое подает его к захватывающим ковшам 25 первой ленты 26 составного транспортера 22. Протяженность транспортера 20 вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера. Количество лент 26 зависит от количества выбранных слоев грунта. После того, как предыдущий слой грунта в карьере выбран, к транспортеру 22 добавляется дополнительная лента 26. Транспортер 22 обеспечивает непрерывную вертикальную эвакуацию грунта из карьера.

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

Изобретение относится к области разработки грунта, формирования карьеров, больших котлованов для гидротехнических сооружений или для строительства крупных объектов, может быть использовано при разработке месторождений. Техническим результатом является упрощение и ускорение процесса разработки карьера, удешевление способа выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечение непрерывности технологического цикла. Для этого способ включает нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта, в котором предварительно в каждом слое по его периферии выполняют траншею с одновременным формированием постоянного спиралеобразного транспортного уступа на внешнем откосе траншеи. Затем устанавливают агрегат непрерывного действия по выемке грунта в траншею. Причем грунт каждого слоя вынимают от периферии слоя по спирали к его центру, а эвакуацию грунта осуществляют посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности. При этом протяженность транспортеров горизонтального перемещения увеличивают в каждом слое по мере увеличения диаметра разрабатываемого слоя, а протяженность транспортера вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера. Причем спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют постоянную единую непрерывную спираль. 5 ил.

Способ разработки карьера, включающий нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование наклонного спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта, отличающийся тем, что для осуществления способа используют агрегат непрерывного действия по выемке и эвакуации грунта, причем предварительно в каждом слое по его периферии выполняют траншею на глубину разрабатываемого слоя и формируют с одновременным его укреплением постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ на внешнем откосе траншеи, затем по образованному уступу транспортируют агрегат непрерывного действия по разработке и эвакуации грунта и устанавливают на дно траншеи, а его рабочий орган располагают перед внутренним откосом траншеи, а грунт каждого слоя вынимают при непрерывном движении агрегата от периферии слоя по спирали к его центру до полной разработки слоя, при этом эвакуацию грунта осуществляют непрерывно посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещений, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения увеличивают в каждом слое по мере увеличения диаметра разрабатываемого слоя, а протяженность транспортера вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные заглубляющиеся спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют постоянную единую непрерывную спираль.