Принципы и рекомендации для проектировщиков карьеров

Мы понимаем, что некоторые из участников курса «Проектирование для ОГР на рудных месторождениях», возможно, являются новичками в проектировании карьеров и нуждаются в рекомендациях по вопросам проектирования карьера.

Эта статья была написана с учетом этой потребности и призвана помочь в вопросах компьютерного проектирования карьеров, т.е. содержит руководящие принципы геометрического проектирования. Она не претендует на исчерпывающее изложение общих принципов проектирования и эксплуатации карьера.

Помните, что программное обеспечение — это вспомогательный инструмент для процесса проектирования, а не для самого проекта. Управление проектированием осуществляет инженер, выполняющий его разработку.

Содержимое данного аналитического отчета носит общий справочный характер и предоставляется при том условии, что ни автор, ни Deswik не предоставляют консультаций по горнотехническим, операционным или профессиональным вопросам.  

Проектирование карьера всегда определяется конкретными условиями на участке, включая местные правила и законодательство, а также рекомендации производителей оборудования. Хотя информация, содержащаяся в этом документе, была подготовлена с соблюдением разумной степени осторожности и внимания, ни Deswik, ни автор не несут ответственность за точность и полноту материала, содержащегося в данном документе. Он может быть неполным или неприменимым к вашим конкретным обстоятельствам, условиям, желаемым результатам, типам оборудования или местным правилам безопасности при ведении горных работ. Пользователи должны пользоваться собственными навыками и проявлять осторожность при использовании информации, и в случае, если пользователь не обладает квалификацией, любое использование этой информации должно осуществляться только совместно с квалифицированным и опытным специалистом, который может учесть конкретные потребности и результат, а также все сопутствующие обстоятельства и факторы. Ни Deswik, ни автор не несут никакой ответственности за использование, доверие или действия на основании информации, содержащейся в настоящем техническом документе. Наконец, материалы, содержащиеся в этом документе, могут включать мнения или рекомендации третьих сторон, которые не обязательно отражают точку зрения автора или Deswik.

В вашей компании может быть пособие по проектированию подъездных дорог и карьеров. Используйте его, если оно существует.

Для тех, у кого нет пособия по проектированию или кто располагает лишь ограниченными рекомендациями, эта статья может оказаться полезной при проектировании первого карьера.

Справочные материалы (большинство из них можно скачать из Интернета) приводятся в конце статьи для получения дополнительной информации.

Конечная цель вашего проекта карьера, вероятно, будет следующей:

• Определение запасов руды
• Ввод данных в график для планирования всего срока службы месторождения
• Предоставление рекомендаций по выемке карьера, которые будут детально изложены инженерами-проектировщиками.

Поэтому в вашем проекте необходимо сосредоточить внимание на следующем:

• Эксплуатационная эффективность (грузоперевозки и выемка, а возможно, бурение)
• Минимизация затрат и максимальное повышение ценности (меньше отходов, больше руды)
• Гибкость графика (целесообразно ли планировать и поддерживать производительность)
• Безопасность (не закладывайте угрозы и риски в проект!)

Будьте готовы к тому, что процесс будет повторяться — для создания окончательного варианта проекта может потребоваться несколько попыток. Возможно, потребуется выполнять проектирование снизу вверх, сверху вниз или сочетать оба подхода.

Умение лавировать между множеством противоречивых факторов и создавать хорошие проекты — это целое искусство. Благодаря практике и опыту вы будете работать быстрее и разрабатывать более качественные проекты. Знакомство с процессом и операциями улучшит вашу способность быстро проектировать.

На тему безопасности: хороший проект может способствовать безопасности операций. Неудачный проект может создать ненужные риски для безопасности. При отклонении от стандартных принципов проектирования (например, ширина проезжей части для двухполосного движения в 3,5 раза больше ширины грузовика) будьте готовы отстаивать свои критерии проектирования в горном суде в случае аварии или даже гибели людей в карьере.

Документирование ваших принципов проектирования и аргументов поможет вам и будущим проектировщикам карьеров. Кроме того, ведите заметки на этапах проектирования (это поможет при составлении окончательной документации и зафиксирует шаги, которые сработали и не сработали).

Прежде чем приступить к проектированию карьера, необходимо знать его общие ожидаемые параметры проектирования по типу материала и/или геотехнической области, в частности следующие:

• Ширина бермы
• Ширина и интервалы между защитными бермами (по запросу или по требованию)
• Угол откоса (угол наклона откоса уступа)
• Высота уступа
• Ограничения угла между рампами (IRA)
• Ограничения общего угла наклона (OSA)
• Ширина рампы
• Наклон рампы
• Ширина и уклон разъезда
• Минимальный радиус для кривых
• Остановочные расстояния для грузовиков (груженые и порожние — на максимально допустимых или достижимых скоростях)
• Требования к планировке дренажной системы, включая уклоны дренажных каналов для уступов и берм
• Минимальная ширина выработки — дно карьера, края уступов, ширина отбивки уступов
• Предпочтительная эффективная ширина выемки уступами.
• Требуемые меры безопасности (например, съезды с рамп и т. д.)
• Геотехнические зоны, которых следует избегать при размещении рамп.

Также необходимо знать предположения по оптимизации карьера (Whittle/Pseudoflow):

• Как был определен общий угол наклона (OSA)?
• Был ли в него включен допуск для рампы для карьера? Где в чертеже, какова ширина рампы, сколько значений ширины рамп в одном участке стены? Возможно, что предположения по оптимизации карьера больше не соответствуют проектным параметрам (например, изменение местоположения рампы вследствие OSA). Поэтому следовать такой оболочке оптимизации будет сложно. В зависимости от разницы между оболочкой оптимизации карьера и окончательным проектом, может потребоваться повторить этап оптимизации карьера с использованием новых параметров OSA из недавно завершенного проекта.
• Проверьте все оболочки оптимизации карьера, которые вам были предоставлены в качестве основы для проектирования «вертикальных краев». Это вызвано тем, что процесс оптимизации карьера выполняется на блочной модели, которая не была расширена достаточно, чтобы охватить создаваемую оболочку. (Это случилось! — если заметили, верните оболочку специалисту по оптимизации карьера с вежливой просьбой «исправить и перезапустить»).
• Сравните фактические уклоны заданной оболочки оптимизации карьера с учетом OSA, который использовался в процессе оптимизации. Вероятно, есть разница, называемая «ошибкой наклона». Значения уклона оптимизации, введенные при оптимизации карьера, могут быть недостижимы при использовании размеров блочной модели, поскольку уклоны определяются путем соединения центров, а блоки затем оказываются «внутри» или «снаружи». Большая «ошибка наклона» может сделать невозможным соответствие оболочки параметрам проекта карьера, поскольку сами уклоны оболочки могут быть неправильными. (Если она будет замечена, обсудите со специалистом по оптимизации карьера, возможно, потребуется повторить процесс оптимизации карьера с увеличением «высоты зависимости»; или же можно считать, что можно продолжить работу по проектированию карьера).

Несколько аспектов, которые следует учесть заранее и в процессе проектирования:

• Как правило, проектирование будет начинаться снизу и двигаться вверх.
• Иногда вам, возможно, потребуется выполнить часть проекта сверху вниз и решить, как соединить два проекта. Это почти наверняка произойдет там, где у вас есть предпочтительный пункт выхода из карьера для рампы.
• Посмотрите на предыдущие проекты, чтобы увидеть, что придумали предыдущие проектировщики
• Подумайте, где рампа должна выходить снизу, чтобы обеспечить доступ к более высоким участкам с минимальным количеством отходов.
• Где должен быть выход рампы на вершине карьера?
• Нужно ли использовать несколько рамп для повышения производительности и безопасности (но при каких дополнительных затратах на вскрышу)?
• Можно ли засыпать участок отходами, чтобы не вывозить на поверхностную свалку?
• Можно ли использовать закладку для доступа к определенному участку?
• Можно ли установить рампу в месте или стене, которые будут долговечны и будут использоваться для нескольких уступов/отбивки (например, подножье слоистого месторождения), для которых впоследствии будет целесообразно построить дороги хорошего качества (например, хорошее основание и подстилающий слой)?
• Некоторые рампы могут быть временными (например, для обеспечения доступа к буровым установкам и взрывным машинам или доступа к насосам и инфраструктуре, а не только для откатки)
• Подумайте о последствиях для графика, если будет перекрыт доступ к участку с более поздним проектированием уступа (первый участок должен быть полностью разведан перед перекрытием, что может привести к проблемам с графиком).
• Разрежьте оболочки оптимизации карьера, чтобы иметь контур-ориентир для каждого уступа
• Аналогичным образом, можно получить срез блочной модели руды для каждого уступа с цветовой кодировкой для стоимости или содержания.
• Разрезайте значимые геологические каркасы (сдвиги, разломы, дайки) по уступам для использования в процессе проектирования.
• Возможно, стоит спроектировать «прощальный» разрез внизу («траншея» выемки руды экскаватором без подъездной рампы, с отходом от места выемки и подачей грузовиков к экскаватору).
• Проектируйте карьер и рампу таким образом, чтобы свести к минимуму время пути груженых самосвалов и сократить траты на автотранспорт с точки зрения обслуживания и эксплуатации (и примите это как компромисс для обратных рейсов порожних самосвалов).

• Определите соглашения для цветов и типов линий полилиний при проектировании карьера. Например, различные цвета и типы линий для линий гребня, линий подошвы, линии середины, фактических линий съемок (топография) и линий края рампы. Например, можно использовать пунктирные линии для подошвы склона, сплошные линии для гребней, точечные линии для линий проектирования на средней высоте.

• В больших глубоких карьерах может потребоваться установка прерывистых (например через каждые 6 уступов) защитных берм (сверхшироких берм), шириной, достаточной для доступа к месту разлива стоков для их очистки.

Хочу еще раз подчеркнуть, что в этой статье речь идет о компьютерном проектировании карьеров и включении в проект рампы. В нем не рассматриваются детали строительства, технического обслуживания и эксплуатации рампы, за исключением случаев, когда компьютерное проектирование карьера затрагивает эти аспекты. В этой статье также не рассматриваются вопросы проектирования скоростных наземных дорог. Для получения такой информации рекомендуется ознакомиться со списком источников в конце этой статьи.

Хорошим критерием для проектирования (и технического обслуживания) откаточных путей является то, что оператор может оставить погрузочную площадку и доехать до места свалки, не убирая ноги с педали газа на протяжении всего пути (за исключением случаев, когда необходимо соблюдать установленные ограничения скорости).

Требования к проекту в отношении линии видимости на горизонтальных и вертикальных кривых затрагиваются, но они не рассматриваются в данной статье. Дополнительную информацию об этом см. в USBM IC 8758 и Thompson (2015). Однако следует знать и учитывать тормозной путь грузовиков (груженых в гору и порожних с горы), если стенки проекта карьера препятствуют обзору впереди. Обратите внимание, что «линия прямой видимости» может учитывать лазеры и другие датчики, используемые в навигации автономных грузовиков (в частности, это может быть проблемой на выходе из карьера, и потребуется постепенное изменение уклона рампы карьера на ровный).

Некоторые из перечисленных ниже элементов конструкции изменятся при использовании автоматизированных грузовиков и/или систем с тележками — они не были учтены в приведенном ниже списке рекомендаций.

Общий долгосрочный проект карьера по сравнению с эксплуатационным

• При долгосрочном проектировании карьеров мы, как правило, не заботимся о таких эксплуатационных деталях, как уклон дороги и поперечный уклон, но мы должны убедиться, что эти вопросы могут быть решены в рамках нашего проекта на эксплуатационном уровне.
• Толщина дорожного покрытия. Хотя ее обычно не требуется учитывать при проектировании большинства карьеров, в плохих грунтовых условиях (особенно влажных тропических глубоко выветренных почвах и глинистых грунтах) толщина дорожного покрытия для правильно построенной дороги может достигать 3 м. Это необходимо будет учесть при проектировании геометрии карьера (дорога должна будет проложена ниже, чем построена).

Уклон рампы

• Проверьте наличие законов или нормативных актов, регулирующих допустимые уклоны в местной юрисдикции шахты (штата/провинции/федерального уровня). Например, пункт 3.5 Руководства по аудиту управления трафиком DMIRS Western Australian (DMIRS, 2016) гласит: «Убедитесь, что уклоны дорог, насколько это практически возможно, не превышают 10%».
• Узнайте, какой уклон необходим для выполнения операции.
• » Уклон 10% (1 из 10) — это общепринятый стандарт в Австралии для самосвалов с жестким кузовом. Однако в Северной Америке уклон рампы 8% (1 из 12) является распространенным явлением по причинам эксплуатации и технического обслуживания.

Обычно используемый 10-процентный уклон может привести к значительным непризнанным затратам на техническое обслуживание. Для многих

грузовиков с механическим приводом (например, Cat 793C) уклон 10% и сопротивление к качению 2,5% приведут к тому, что грузовик окажется в положении кривой тягового усилия, при котором даже незначительные отклонения / изменения дорожного покрытия (например, неровность 10 см на колесной базе 5,9 м, приводящая к изменению уклона на 1,9%) или при изменениях нагрузки грузовик будет искать возможность переключения передачи (на 1-ю или 2-ю передачу). При уклоне 8% скорость грузовика находится прямо посередине 2-го диапазона передач и поэтому может лучше справляться с аберрациями дорожного покрытия.

На рампе с уклоном 10%, где происходит «переключение передач», операторы будут обязаны заблокировать грузовик на 1-й передаче, что затем повлияет на общую среднюю скорость движения.

Эта проблема смены передач и возникающие в результате скачки мощности являются вероятной причиной значительной разницы в стоимости компонентов, показанной на рисунке 2. Срок службы дифференциалов и компонентов «колёсной группы» (подшипники,

тормоза, мост и т. д. сокращается вдвое при увеличении уклона рампы с 8% до 10% (что приводит к удвоению затрат и снижению эксплуатационной готовности).

• При использовании грузовика с бесступенчатым электроприводом, то проблема 8% против 10% исчезает.

• Использование уклона 8% вместо 10%, вероятно, приведет к увеличению коэффициента вскрыши (или к использованию другого OSA для оптимизации карьера и, следовательно, к выбору другой проектной оболочки), но эксплуатационные расходы на грузовики для глубокого карьера (и, следовательно, затраты на добычу, вводимые в оптимизацию карьера) при уклоне 8% будут ниже (в основном за счет более низких затрат на техническое обслуживание, так как более высокая скорость на уклоне 8% компенсируется увеличенной длиной пути, что приводит к аналогичной продолжительности цикла). Чтобы определить, какой из них является более экономически эффективным на весь срок эксплуатации месторождения, необходимо провести полный анализ сценариев оптимизации карьера, его проектирования, составления графиков и расчета затрат.

• Таким образом, если вам известен тип используемого грузового автомобиля и сопротивление качению в условиях эксплуатации, запишите скорости переключения передач в кривой тягового усилия грузовика и избегайте устойчивого уклона, который приведет к «зависанию» скорости в районе переключения передач. Избегайте такого уклона для длинных участков рампы при проектировании. Например, на рисунке 3 ниже уклон 10% и сопротивление качению 2,5% обозначены линией «1» (общее сопротивление = 10% + 2,5% = 12,5%), которая находится рядом с точкой переключения передач, тогда как как центр положения 2-й передачи, обозначенный линией «2», находится на уровне около 11%. Таким образом, для дороги с сопротивлением качению 2,5% подъем 8,5% или 9% является хорошим выбором для постоянного подъема для 777D.

Шарнирные шестиколесные самосвалы могут справляться с более высокими уклонами, скажем, 12% (или 1:8).

Перекрестки рамп должны быть ровными с ровными входными участками (длиной в один грузовик). Обратите внимание, что пункт 4.4 Руководства по аудиту управления трафиком DMIRS Western Australian (DMIRS, 2016) гласит: «Следует избегать уклонов более 2–3%» для перекрестков.

Не проектируйте 12% конечные рампы для доступа к уступам в карьерах, где используются жесткие грузовики. Некоторые проектировщики будут проектировать уклон 12% для последних двух уступов в карьере, полагая, что это поможет увеличить объем добычи руды на дне карьера при минимальной неэффективности грузовиков. Однако уклон рампы в 12% приведет к двум нежелательным последствиям:

(a) Небольшая загрузка грузовиков из-за того, что иначе они останавливаются на участках из-за высокого сопротивления качению

качению.

(б) Небольшая загрузка грузовиков из-за увеличения количества камней, выпадающих из задней части кузова при попытке полной погрузки.

Оставьте вариант 12% для работы, а окончательное решение будет принято после тщательного изучения. Не включайте его в долгосрочный проект.

Ширина зависит от самого большого самосвала в автопарке, который будет использоваться, а именно от его ширины.

Рекомендации по проектированию (Holman, 2006; DMIRS, 2016 — point 3.2, Kaufman W.W. и Ault J.C. 1977) для минимальной «ширины полотна» дороги:

• = в 3,5 раза больше ширины самосвала для двухсторонней прямой рампы (см. пример на рисунке 4)
• = в 4 раза больше ширины самосвала для двухсторонних поворотов на рампе.
• = 2–2,5 ширины самосвалов в одном направлении для прямых и поворотов.

— Примечание. Эти рекомендации основаны на циркуляре 8758 Бюро шахтной информации США (Kaufman W.W. и Ault J.C., 1977), первоначально опубликованном в 1977 году.

Добавьте резервное обеспечение для безопасности — минимум половина высоты шины (см. пример на рисунке 4)

Пункт 3.14 руководства по аудиту NB DMIRS (2016): «Любой вал должен определяться путем анализа рисков, но

должен быть не менее половины (50-66%) высоты колес самого крупного транспортного средства, работающего на данной дороге».

Добавьте резерв для дренажа: допустимая ширина будет зависеть от количества осадков. Дренажные системы обычно представляют собой V-образные канавы с боковым уклоном 3H:1V во внутренней части по отношению к обочине дороги и 2H:1V снаружи, с минимальной глубиной 0,3 м (что дает ширину 1,5 м — см. пример на рисунке 6). Однако глубина и ширина зависят от количества осадков и могут потребовать значительного увеличения.

Может потребоваться дополнительное увеличение ширины для следующих условий:

• Постоянно мокрые и скользкие дороги (шахты в тропиках)
• Неопытные водители (рудники с высоким уровнем текучки кадров, нетрадиционные горнодобывающие регионы с местным персоналом)
• Туманные условия
• Эрозия и потенциальное падение
• Возможность добавления серединного вала для разделения транспортных потоков.

Нижние 2–3 уступа часто проектируются по ширине рампы с односторонним движением. В этом случае следует рассмотреть места для парковки и проезда грузовиков, ожидающих доступа к экскаватору (например, на разъездах).

Направление движения / направление спиральных уступов

Там, где это возможно (и не всегда возможно), спроектируйте рампы в карьере по часовой стрелке вверх (при погрузке и транспортировке вверх).

• Это позволяет грузовикам (с рулем слева) двигаться с грузом вверх у стенки карьера (по левой стороне дороги). Кабина водителя на внешней стороне дороги позволяет ему замечать обочину дороги, что особенно важно во время ночной смены. Если груженый грузовик у стенки, это означает, что на края рампы, которые, вероятно, менее устойчивы, приходится меньшая нагрузка. Кроме того, компоненты грузовиков, такие как рулевое управление, колеса, мосты, подшипники и тормоза, с большей вероятностью выходят из строя при полной нагрузке, а удаленность от края карьера обеспечивает большую безопасность в случае неконтролируемых перемещений при таких отказах.
• Очевидно, что разъезды изменят замысел конструкции, но грузовики все равно будут двигаться так, что водитель может легко видеть край дороги. Максимально увеличьте время/расстояние, которое грузовики проходят по часовой стрелке вверх.
• В некоторых карьерах, расположенных в странах, где эксплуатируются автомобили с левосторонним управлением и поэтому передвигаются по правой стороне дороги, операторы предпочитают, чтобы грузовики следовали общим правилам дорожного движения (во избежание путаницы). Но это по-прежнему считается менее безопасным, поскольку левостороннее движение считается более безопасным — поэтому в некоторых странах с правосторонним движением возможен переход на левостороннее движение в открытых карьерах для повышения безопасности.

Геотехнические факторы

Поговорите с инженером-геотехником. Знайте геотехнические риски. Особенно слабые зоны сдвига с высоким риском разрушения, которые лучше всего избегать при строительстве рампы.

Пластовая отдельность в определенной области может означать, что гребни рамп в этой области регулярно теряются, что требует увеличения ширины рампы для обеспечения безопасности.

Разъезды / ширина и уклон кривой

Разъезды должны быть спроектированы с внутренним радиусом наклонной плоскости, обеспечивающим минимальный радиус внутренней траектории колес не менее 150% от минимального радиуса внутреннего поворота колес самосвала, используемого в карьере (Определение см. на рисунке 7).

Предпочтительны плоские разъезды. Но все же проверьте, достаточно ли места для поворота на внутренней полосе. Плоские разъезды обеспечивают наименьшую нагрузку на трансмиссию грузовиков, и в грузовике с механическим приводом, скорее всего, все равно произойдет переключение передач, но, по крайней мере, это произойдет довольно плавно.

Если разъезд спроектирован на склоне, то уклон внутреннего радиуса кривой вала должен быть на 2–3% меньше уклона рампы для компенсации повышенного сопротивления качению на кривой.

• Подумайте, как груженый грузовик будет проходить по внутренней части любого разъезда.
• Геометрия постепенного разъезда все равно приведет к переключению передач, просто потому что невозможно обеспечить постоянный уклон на обоих ведущих колесах.

По возможности проектируйте разъезды, совпадающие с бермой, чтобы увеличить радиус поворота без заметного ухудшения коэффициента отделения отходов.

Ширина разъезда обычно увеличивается на 0,5–1,0 ширины грузовика по сравнению с шириной прямых участков рампы. Это необходимо для предотвращения столкновений нависших частей грузовиков.

На практике эти ровные разъезды будут сооружаться с небольшим уклоном вверх или поперечным уклоном не менее 2% для дренажа.

Кривая с большим радиусом может быть гораздо более эффективной с точки зрения эксплуатации, чем крутой разъезд, особенно для рамп с длительным сроком эксплуатации. Используйте максимально возможный радиус и сохраняйте постоянство и плавность.

Заметьте, что некачественно спроектированные кривые приводят к увеличению времени цикла и повышению общих затрат.

Пример всех элементов проектирования, которые необходимо учесть для разъезда, показан на рисунке 8.

Линия по центру в сравнении с линией вдоль кратчайшего края

По умолчанию — используйте вариант вдоль кратчайшего края при проектировании двухсторонних рамп. Использование вариантов проектирования на основе линии по центру на кривых и разъездах может привести к чрезвычайно большим уклонам на внутренних полосах двухполосных рамп. (см. https://www.linkedin.com/pulse/truck-says-centre-line-gradient-ramp-designs-julian-poniewierski/).

При проектировании однополосной рампы можно использовать вариант с линией по центру (хотя все же лучше рассматривать радиус внутренней траектории колес в качестве проектного уклона).

Прямые дороги / прямые стены

Рампы и стены должны быть прямыми или, по крайней мере, иметь плавные изгибы. При проектировании карьера и оптимизации его оболочек расширенные проекции могут начинать «колебаться» и «изгибаться» — перед продолжением процесса проектирования выпрямите или сгладьте их, как показано на рисунке 9.

Перекресток рампы и бермы

Спроектируйте линии гребня и подошвы для пересечения рампы и уступа, отражающие реальную картину на объекте. Рекомендуется расширить ширину рампы таким образом, чтобы она обеспечивала выход на берму.

Другие соображения безопасности рампы

Ряд вопросов безопасности при проектировании уже обсужден.

«Безопасная система признает, что люди могут ошибаться, что ошибки неизбежны и что в случае их возникновения система дорог для транспортировки полезных ископаемых учитывает эти ошибки, чтобы свести к минимуму уровень опасности, связанный с риском» (Thompson, 2015).

Некоторые дополнительные вопросы безопасности, которые необходимо учитывать при проектировании уклона карьера:

• Расстояния видимости вдоль рампы ВСЕГДА должны быть больше длины тормозного пути (простое и надежное правило: используйте вдвое больше длины тормозного пути). Проблема заключается в наличии препятствий на рампе в той же полосе движения, что и траектория пути грузовика, например, неисправная техника (грузовики, грейдеры, легковые автомобили и т. д.) или крупные обвалы, которые могут вывести из строя отстойник!
• В частности, углы и гребни (см. рисунок 10) должны быть спроектированы таким образом, чтобы операторы машин могли видеть и избегать опасностей при перемещении с нормальной рабочей скоростью.
• Перекрестки должны быть как можно более ровными и не должны строиться на вершине рамп.
• Следует избегать крутых горизонтальных кривых в верхней и нижней частях рамп.
• Для обеспечения максимальной безопасности углы и гребни должны быть спроектированы таким образом, чтобы операторы машин могли видеть и избегать опасностей при перемещении с нормальной рабочей скоростью.

Другие соображения по планированию

Рампа, ведущая к уступу, расположенному на середине ее длины, позволит вести добычу как минимум на двух фронтах в противоположных направлениях, увеличивая скорость добычи на уступе. Если при отбивке есть какие-либо особо крупные уступы, то такое расположение рампы поможет повысить производительность карьера.

• Рядом со свалкой отходов — для сведения к минимуму транспортировки отходов? Тоннаж отходов, вероятно, будет намного выше тоннажа руды.
• Рядом с фабрикой — чтобы свести к минимуму транспортировку руды?
• Два выхода? Один для отходов, а другой для руды?

В холмистой или гористой местности, если рампа расположена в стене на восходящей стороне или ниже самого крутого склона, в проект будет добавлено значительное количество отходов. По возможности рампу располагайте на спуске или под самым низким возвышением рельефа.

Три проблемы для рассмотрения:

• Минимальная ширина дна карьера,
• Минимальная ширина уступа
• Конкретная зона в ширине доступа к уступу — края уступов и т. д.

Геометрия обеспечивает относительное количество и производительность доступных рабочих зон

Каков поворотный радиус грузовика? Каков радиус поворота экскаватора?

• Одна рекомендуемая минимальная ширина выработки (дно карьера) = поворотный радиус грузовика + ширина защитной бермы
• Другая = радиус поворота экскаватора + ширина рампы + ширина защитной бермы
• Рекомендуемая минимальная ширина уступа = радиус поворота экскаватора + радиус поворота грузовика + ширина защитной бермы. Удвоение позволит иметь две рабочие стороны в уступе в отбивке.
• Грузовик должен иметь возможность пройти под погрузчиком при полном ускорении.

Найдется ли место для рабочего пространства и временной объездной рампы? (позволяет выполнять добычу на нескольких уступах в отбивке? Или обозначить его как участок добычи только с одним уступом).

Ограничения ширины ковша/ограничения досягаемости ковша?

Используются ли контурные взрывы и на какой ширине? Возможно, потребуется увеличить ширину рабочего пространства для первичного взрыва на уступе.

Расчет подходящего размера рабочей площади может быть выполнен путем определения и суммирования безопасных и эффективных зон, необходимых для всех связанных видов работ в карьере, как показано на рисунке 11.

Некоторым нравится делать стены в виде прямых секций (примечание: их проще планировать, взрывать и копать).

Некоторым нравятся гладкие изогнутые стены (примечание: это относительно легко сделать с оксидным материалом, но как взорвать изогнутую стену в твердой породе?) Расстояние между взрывными скважинами может составлять 5+ метров, поэтому ваша кривая на самом деле представляет собой набор прямых линий).

Как правило, сначала проектируют финальный карьер, а затем выполняют более ранние этапы. Может потребоваться несколько итераций для понимания синергии возможных этапов.

Проверьте, можно ли использовать части текущей окончательной рампы для каких-либо более ранних этапов.

Можно ли разделить этапы взаимодействия, поочередно проектируя последующие этапы на противоположных сторонах карьера?

Можно ли спроектировать этапную разработку, чтобы обеспечить закладку внутри карьера и при этом не доставлять все отходы на поверхность?

Требуется ли «стартовая площадка» и подземный портал, и на каком этапе добычи понадобится такой доступ?

Избегайте тонких треугольных пересечений или «клиньев» между границей одного уступа и следующего уступа или окончательного карьера (см. рисунок 12). Это может представлять опасность при выемке.

Поговорите с геотехнической командой. Может возникнуть необходимость использовать внутренний уступ для тестирования более агрессивных параметров склона перед началом работы над окончательным проектом. Обратный анализ обвалов на ранней стадии разработки карьера позволит более достоверно понять пределы устойчивости склонов.

Не рекомендуется использовать рабочие рампы под диагональными склонами или бермами, заполненными осыпью, образовавшимися в результате поэтапной отбивки уступов. Существует неотъемлемый риск для безопасности или дополнительные затраты, связанные с использованием небольшого оборудования для очистки берм. Если проблему невозможно устранить путем планирования или проектирования, необходимо разместить крупномасштабные водосборные бермы. Одним из решений является проектирование «толстой» рампы на внутренних уступах, как это используется в Cadia (Mumme и Pothitos, 2006). Цель состоит в том, чтобы спроектировать рампу как комбинацию «улавливающих берм и рампы, чтобы максимально увеличить время использования улавливающей способности, обеспечить гибкость графика и устранить риск доступа к бермам для очистки, предусмотрев непредвиденные обстоятельства (Mumme и Pothitos, 2006).

Убедитесь, что уступы имеют размеры, позволяющие эффективно использовать оборудование.

Достаточно ли широкая площадка для установки временной рампы, которая позволила выполнять добычу на нескольких уступах? В противном случае необходимо будет выработать целый уступ перед тем, как можно будет выработать следующий уступ, что значительно снизит производственные возможности карьера.

Предусмотрены ли какие-либо требования к проекту для создания успешной стратегии осушения карьера?

Изучите карту местности и проект на предмет отвода поверхностных вод от карьера.

В условиях обильных осадков рекомендуется использовать наклонные уступы и наклонные бермы (последние версии программного обеспечения включают эту опцию в инструментах проектирования). Наклон 3% кажется оптимальным (например, в Лихире).

Подумайте, где может потребоваться размещение отстойников и дренажных труб, и нужно ли внести изменения в проект для их установки. Обычно отстойник размещают в конце сливного трубопровода на разъезде, обеспечивая безопасный доступ к нему для технического обслуживания насоса.

Подумайте о том, как можно создать водозабор на начальном этапе разработки карьера.

Раскрасьте треугольники поверхности по наклону (Построение | Каркасы | Разметка элементарных треугольников). Это позволит выделить области, которые могут не соответствовать спецификации. (см. пример на рисунке 13)

Вырежьте набор сближенных контуров, скажем, через каждый 1 м, и проверьте контуры на предмет наличия отклонения от триангуляции (см. пример на рисунке 14), особенно на рампах, где контуры должны быть параллельны на прямых участках и систематически меняться в других местах. (Построение|Каркасы|Разрезы: план/фиксированные интервалы/прирост = 1,0/пределы данных)

Поверните проекты в 3D, чтобы убедиться, что все в порядке.

Сравните тоннаж руды и отходов с оболочкой оптимизации карьера. Сообщите свои замечания специалистам или группе специалистов по оптимизации карьера.

Это предпочтительное расположение, если возможно:

Это наименее предпочтительная схема (но может быть неизбежна из-за разъездов)

Это наименее предпочтительный (наименее безопасный) вариант:

Пример скопления грузовиков на рампе:

Хочу поблагодарить следующих коллег по отрасли за рецензии, конструктивные предложения и полезные объяснения в ходе подготовки этих заметок:

• Стив Франклин, главный консультант, Cement & Aggregate Consulting
• Боб Харрис, независимый технический консультант, Project Definition Pty Ltd.
• Крис Данбар, начальник горного производства, Premier Coal Limited.
• Джереми Стоун, начальник горного производства, Ambatovy JV.
• «Команда Deswik» — мои коллеги-консультанты, которые предоставили ценные дополнения к этим заметкам.

DMIRS, 2016, «Аудит управления транспортом — руководство», Департамент горнодобывающей промышленности, промышленного регулирования и безопасности, правительство Западной Австралии, 27 января 2016 г., 37 pp. доступно для скачивания по адресу:

http://www.dmp.wa.gov.au/Documents/Safety/MSH_AuditGuide_TrafficManagement.pdf

Holman. 2006. «Проектирование и управление откаточными путями Caterpillar», презентация доступна для скачивания с сайта: http://www.directminingservices.com/wp-content/uploads/2010/06/CAT-Haul-Road-Design.pdf

Jordaan, J.T. 2011. Определение мощностей по выемке пустой породы для ОГР в Y Potvin (ред.), сборник материалов четвертого международного семинара по стратегическим и тактическим подходам в горнодобывающей промышленности, Австралийский центр геомеханики, Перт, стр. 339–346. доступно для скачивания по адресу: https://papers.acg.uwa.edu.au/p/1108_27_Jordaan/

Kaufman W.W. и Ault J.C. 1977. Проектирование шахтных откаточных путей для открытых карьеров — руководство. Министерство внутренних дел США, Бюро горных работ, информационный бюллетень 8758. доступно для скачивания по ссылке: https://www.osmre.gov/resources/library/ghm/haulroad.pdf

Mumme, A. и Pothitos, F. 2006 Оптимизация и внедрение отбивки откосов. 2-й Международный семинар «Стратегические и тактические подходы в горнодобывающей промышленности», Перт, секция 23.

Tannant, DD и Regensburg, B. 2001, Руководящие принципы по проектированию шахтного откаточного пути. (Университет Британской Колумбии: Kelowna, B.C. Canada). 115 страниц, доступно для скачивания по ссылке:

https://www.researchgate.net/profile/Dwayne_Tannant/publication/277759950_Guidelines_for_Mine_Haul_Road_Design/links/5584333f08aeb0cdaddbb03d/Guidelines-for-Mine-Haul-Road-Design.pdf

Thompson, 2015. «Принципы проектирования и строительства шахтного откаточного пути», записки к курсу, 156 стр., доступно для скачивания по ссылке:

http://mineravia.com/yahoo_site_admin/assets/docs/Principles_of_mine_haul_road_design_and_construction_v5_Sep_2015_RJTs.28192929.pdf