Рекультивация земель

Площадь снимаемого при ведении  горных работ почвенного слоя за год  определяется по формуле:

F_п.в.=V_ф.в.*L_ф.в. (м²)

где: V_ф._в -подвигание фронта работ верхнего вскрышного уступа,

принимают равным ширине экскаваторной  заходки = 30м;

L_ф._в. - длина фронта горных работ верхнего вскрышного уступа, м;

L_фв=W_в/H_ув*В_в 
где: W_B- годовой объем вскрыши на верхнем вскрышном уступе м ';

Н_УВ - высота верхнего вскрышного уступа, м;

В в - ширина экскаваторнойзаходки на верхнем вскрышном уступе, м.

Lфв = 800000/15*30 =1777,8 м

Fп.в, = 30*1777,8=53334 м²

Объем снимаемого при ведении горных работ почвенного слоя за год  
определяется по формуле:

W_пв = F_п.в.*т_п.в (м³),

W_nB - годовой объем снятия почвы с площади вскрышной заходки, м ;  
m_пв- средняя мощность снимаемого почвенного слоя, м.

Wпв = 53334*0,2=10667 м³

Площадь и объем внешнего породного  соответственно: почвенного слоя, снимаемого при отвала за год, определяются формировании по формулам

где: V_Ф о - годовое продвигание фронта работ первого отвального яруса, м;

L_фо- длина отвального фронта работ первого отвального яруса, м;

W_по- средняя мощность почвенного слоя на площади формирования  
внешних отвалов, м

Годовое продвигание фронта работ первого отвального яруса при  
периферийном бульдозерном отвалообразовании рассчитывают по формуле:

V_фо=W_в^’*к_р/Н_я*L_фо

где: W_B' - годовой объем вскрыши со всех вскрышных уступов, отсыпаемых  
в первый ярус за вычетом объема ПП пород, используемых для рекультивации, м³

к_р - коэффициент разрыхления пород, к р = 1,05 - 1,2;  
Н_я - высота первого яруса, м;

L_фо - длина отвального фронта первого яруса отвала, м.

V_Фо=(800000*1,2)/(37,5*3425)=7,5 м

F_по=7,5 *3425=25687,5 м²

W_по=25687,5 *0,2 =5137,5 м³

 

4.1.2. По технической характеристике  экскаватора, который  
предполагается использовать для погрузки почвы из штабеля в  
автосамосвал, определяют параметры (ширину и высоту) штабеля.

Технологические схемы разработки почвенного слоя с использованием  
бульдозеров можно применять при создании временных складов в границах  
транспортных коммуникаций, карьерных и отвальных полей, независимо от  
мощности разрабатываемого почвенного слоя. Применяются схемы  
поперечного, продольного, комбинированного снятия почвы с созданием  
вала (штабеля) на площадке, с которой надлежит снять почву.

Почвенный слой снимается бульдозером  последовательными заходками с перемещением во временный штабель. Бульдозер, двигаясь по прямой, срезает и перемещает почву к этому штабелю, а затем, возвращается задним ходом в исходное положение. Срезку почвенного слоя осуществляют до появления подпочвенных пород. Ширина бульдозерной заходки устанавливается из расчёта образования штабеля с параметрами,  
обеспечивающими полную загрузку ковша экскаватором за одно черпание. В  
мягких породах (почвах) это условие выполняется при высоте забоя, равной  
2/3 высоты расположения напорного механизма.

Рис. 1. Схема временного складирования  почвенного слоя в штабель 

 

 

 

 

 

Техническая характеристика гидравлических экскаваторов

Таблица 1

 

Экскаватор	Емкость ковша,	Наибольший радиус копания, м	Наибольшая высота
	м3		копания, м
ЭО-6112Б	1,2	11,6	7,3

h_шт = 2*Н_коп.эк. -h_сл= 2*7,З- 0,2= 4,7м

Е₁=h_шт/tgα, м; α=18⁰

Е₁= 4,7/ 0,32 = 14,7 м

Е₂= h_шт / tgβ, м. ; β = 370;

Е₂= 4,7/0,75 = 6,3 м

К=R_ч-Е₁+Е₂=11,6 -14,7-6,3=-9,4 м => поперечное сечение штабеля вырождается в треугольник. Тогда, параметры штабеля  
определяются по формулам:

E(=(R_ч * tgβ)/(tgα + tgβ)=(11,6* 0,75)/(0,32+0,75)=8,13 м

Е₂=R_ч–Е₁ =11,6-8,13=3,47 м

H_шт =Е₂*tgβ =3,47* 0,75 =2,6 м

Удельный  объем штабеля на единицу длины (площадь поперечного  
сечения штабеля).

Для треугольника:

V_уд = R_ч *h_шт/2 =11,6*2,6/2=15,1 м³/ м.

4.1.3. Исходя из условия равенства объема (площади поперечного  
сечения) выемки почвенного слоя бульдозерной заходки и объема  
(площади поперечного сечения) штабеля, определяют необходимую  
ширину бульдозерной заходки.

Техническая характеристика бульдозеров  с неповоротным отвалом         Таблица 2

Параметр	ДЗ-24А
1.БазовыЙ трактор	T-180
2.0твал, мм
длина	3640
высота	1480
3.Рабочие скорости
передвижения, км/ч	2,86
4.Транспортная	4,62
скорость, км/ч
5.Масса	11,36
оборудования с	18255
трактором, кг

 

Ширина бульдозерной заходки определяется по формуле:

В_бз=V_уд/h_сл*к_р=15,1/0,2*1,2=62,9

4.1.4. По полученным параметрам  бульдозерной заходки определяют  
производительность бульдозера и необходимое количество бульдозеров  
ДЛЯ выполнения годового объема работ по снятию почвенного слоя при ведении горных работ и отсыпке внешнего породного отвала.

Q_б = 3600*Т_см*V_п–K_д *К_О–K_п*К_и/(Т_ц*К_р), м^З/см  
где: Т_ем - продолжительность смены, ч. (8);

V_П  - объем почвы (в разрыхленном состоянии), перемещаемый отвалом

бульдозера, м^З .

V_п =0,5*l_от *h_OT *а_п *k_э ,

где l_oт - длина отвала бульдозера, м; (1_от=3,64 м)  
h от - высота отвала бульдозера, м; (h_от= 1,48 м)

ап - ширина призмы волочения, м.;

ап = h_OT / tgβ_п ,

где β_п= 30 – 40^о,угол естественного откоса почвы, град.;

а_п=1,48/tg40⁰=1,76 м

k_э - коэффициент, учитывающий трудность экскавации почвы: для  
супесчаных легких почв k_э = 1; для тяжелых суглинистых неуплотненных  
почв k_э =0,9; для уплотненных почв k э =0,85);

V_n = 0,5*3,64*1,48*1,76*1 =4,74 M³

k_д - коэффициент, учитывающий изменение производительности бульдозера в зависимости от величины уклона на участке работы бульдозера и расстояния перемещения k_о=l,l коэффициент, учитывающий увеличение производительности бульдозера при работе с открылками, т.к. открылок нет, то принимаем k_о=l.

k_п - коэффициент, учитывающий потери породы в процессе её перемещения.  
k_п = 1 -l_т *β; где lт - расстояние транспортирования почвы, м;

β=0,008-:-0,004 (большие значения принимаются  для рыхлых сухих почв);

k_n =1-47,9*0,006=0,71

k_и=0,8 - коэффициент, учитывающий использование бульдозера во времени;  
k_раз=1,2 - коэффициент, учитывающий разрыхление почвы в призме  
волочения;

Т_ц - продолжительность рабочего цикла бульдозера, с

Т_ц=l_p/V_p+l_t/V_t+l_p/V_x+l_t/V_x+t_n+2t_p

где: lp - длина пути резания почвы, м;

V_р- скорость перемещения бульдозера при резании почвы, м/с;  
l_t- длина пути перемещения почвы, м;

V_т -скорость движения бульдозера при перемещении почвы, м/с;  
V_Х - скорость холостого хода, м/с;

t_n - продолжительность переключения скоростей, с. T_n = 9 с.;  
t_p - продолжительность разворота бульдозера, с. t_p= 10 с.

Сменная производительность бульдозера:

Q_б.см=(3600*8*4,74*0,3*1*0,71*0,8)/(76,2*1,2)=254 м³/см

Годовая производительность бульдозера:

Q_год=Q_б.см*n_см*N_р._д=254*1*150=38100 м³/год, 
n_см- количество смен в сутках (1 смена).

Количество бульдозеров:

N_б= V_пв+V_IlО= 10667+5137,5=0,74=>1

Q_го=38100

Количество бульдозеров принимаем  N_б=l при количестве рабочих дней в  
году N_р._д= 135.

4.1.5. Определяют почвенного  слоя экскаватора при погрузке почвенного слоя в автосамосвал и необходимое количество экскаваторов.

Эксплуатационная производительность экскаватора при погрузке  
автотранспорт определяется по выражению:

Q_э=3600*Е*k_н*Т_см *k_и/t_ц *k_p , м³Iсм,

где: Е - вместимость ковша экскаватора, м³; (Е= 1,2 м ³)

k н - коэффициент наполнения ковша экскаватора (k_H =1 ,05);  
Т_ем - продолжительность рабочей смены (Т_см=8 ч.);

k и - коэффициент использования экскаватора во времени (k_и=О,8);  
t ц - продолжительность цикла экскавации (t_u=25, 1 с.);

k_p - коэффициент разрыхления почвы (k р=1 ,2).

Qэ=3600*1,2*1,05*8*0,8/(25,1 *1,2)=964 м³/см

Количество  экскаваторов:

N_э =V_пв+V_по/Q_э*n_см*N_рд=27586/964*1*150=0,19=>1

Количество экскаваторов принимаем N_э=1. Nр.д.факт.=36, но принимаем  
количество рабочих дней в году N_р._д=95, т.к. количество рабочих дней  
автосамосвала - 95.

4.1.6. Определяют параметры  (площадь, высоту) временного отвала  
почвы и местоположение на ситуационном плане местности.

Общий объем почвенного слоя, снятого  с карьера и с отвала за 10 лет  
работы предприятия:

V = (V_пв+V_по)*10=(10667+5137,5)*10=158045 м³

Высоту временного отвала принимаем  h=5 м.  
Площадь временного отвала почвы:

F_вp.oтв=V/h=158045/5=31609 м³=>234,8м*234,8м (стороны отвала)

4.1.7. Определяют производительность  автосамосвалов при перевозке  
почвы с площадей снятия до временного отвала почвы. Определяют  
необходимое количество автосамосвалов.

Снимаемый почвенный слой транспортируется автотранспортом на  
рекультивируемый участок или временный склад.

Самосвал - КАМАЗ 5511

Перевозка почвы из отвала во временный отвал:

Производительность автосамосвалов определяется по выражению:

Q_a=(V_a*k_B*t*k_e)/T_pa*k_р, м³/см;  
где: V_а - вместимость кузова автосамосвала (7,2 м)

k_в - коэффициент использования рабочего времени (0,8);  
t - продолжительность рабочей смены (8 ч).

k_е - коэффициент использования вместимости кузова;

k_е=G/γ*V_а=10/1,3*7,2=1,07

где G - массовая вместимость кузова,т; у - плотность почвы (1,3 т/м³).  При k_e> 1,15  принимается к_е = 1,15.

k_p - коэффициент разрыхления почвы в кузове (1,2)  
Т_ра - время оборота полного рейса автосамосвала,ч.;

Т_ра =t_п+(l /V₁+l/V₂)+t_р +t_m ;

где t_п- время погрузки, ч.

t = 25,1*V_а/E=25,1*7,2/1,2=150,6с=0,04ч

V₁ и V₂ - скорость движения груженой и порожней машины (V₁ =30км/ч,  
V₂ =35 км/ч);

1- расстояние  транспортирования грунта (2,1 км)  
t_p - время разгрузки автосамосвала, ч. (t_p=0,0 17ч.)

t_m - время маневров в ожидании погрузки.(t_m=0,05 ч.).

Т_ра = 0,04+(0,07+0,06)+0,017+0,05=0,24 ч

Сменная производительность автосамосвала:

Q = 7,2*0,8*8*1,07/0,24*1,2=171 м³/см

Перевозка почвы из карьера во временный  отвал:

Производительность  автосамосвалов определяется по выражению:

Q_a=(V_a*k_в*t*k_с)/T_pa*k_р м³/см;  
Т_ра - время оборота полного рейса автосамосвала, ч:

Т_ра =t_n +(1 /V₁ + l/V₂)+t_р +t_m ;

где t_п - время погрузки, ч.

t = 25,1*V_а/Е=25,1*7,2/1,2=150,6с=0,04ч

V₁иV₂ - скорость движения груженой и порожней машины (V₁ =30км/ч,  
V₂ =35 км/ч);

1- расстояние  транспортирования грунта (1,6 км)  
t_p - время разгрузки автосамосвала, ч. (t_p=O,017ч.)

Т_ра = 0,04+(0,053+0,046)+0,017+0,05=0,21 ч

t_m - время маневров в ожидании погрузки, ч. (t_m=O,05 ч.).

Сменная производительность автосамосвала:

Q_а = 7,2*0,8*8*1,07=196 м³/см

021*12

Необходимое количество автосамосвалов:

N_a=(V_пв+V_no)/(Q_cp *П_см *N_рд), шт.,

N_a=10667+5137,5/(183,5*1 *150)=1,02 => 2 шт

Количество автосамосвалов принимаем  N_a=2 при количестве рабочих дней  
в году N_р._д=95.

4.1.8. Выбирают способ  временного складирования почвы  (периферийный,  площадной). Определяют производительность бульдозера при складировании почвы, приемную способность, длину  
отвального фронта и необходимое количество бульдозеров.