Процесс отвалообразования включает возведение первоначальных отвальных насыпей, разгрузку и складирование вскрышных пород, планировку поверхности отвала и перемещение транспортных коммуникаций на отвале.

В зависимости от места расположения отвала по отношению к конечному контуру карьера различают внутренние отвалы, располагаемые в выработанном пространстве, и внешние отвалы, располагаемые за конечным контуром карьера. Использование выработанного пространства карьеров для размещения вскрышных пород позволяет сократить расстояние перемещения вскрыши. В начальный период разработки горизонтальных и пологих залежей, когда создается выработанное пространство карьера, вскрышные породы также вывозятся на внешние отвалы.

При выборе мест расположения внешних отвалов руководствуются следующими положениями. Отвалы должны располагаться по возможности ближе к карьеру, чтобы свести к минимуму затраты на перемещение вскрыши от забоя в карьере до пункта разгрузки на отвале. Подступы к отвалам должны быть удобными и не иметь крутых подъемов и спусков. Под отвалами не должно быть запасов полезного ископаемого, пригодных к разработке открытым способом в ближайшее время. Для складирования пород в первую очередь следует занимать площади непригодные или малопригодные для использования в сельском хозяйстве (болота, овраги и др.). Положение отвалов не должно мешать развитию горных работ на карьере. Приемная способность отвалов должна обеспечивать размещение вскрыши, удаляемой из карьера за весь период его работы.

Применяется бульдозерное отвалообразование. Поверхность бульдозерного отвала должна иметь уклон 4—5° в сторону центра отвала.

Необходимая площадь (м2) под отвал определяется по формуле:

Sо=Vвkр.о/(Hоkо), (38)

где Vв - объем вскрыши, подлежащий размещению в отвале, м ;

kр.о = l,l-1,2 - остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале;

Но - высота отвала, м;

kо - коэффициент, учитывающий использование площади отвала (при одном уступе ko = 0,8-0,9; при двух уступах ko =0,6-0,7).

Sо=13537803,52 ∙ 1,1 / (15 ∙ 0,9) = 12530,3 м2.

Безопасность производства отвальных работ в значительной степени зависит от устойчивости откоса отвальных уступов. Поэтому высота отвального уступа, при которой обеспечивается необходимая устойчивость его откоса, должна устанавливаться индивидуально для каждого карьера и различных типов вскрышных пород и способов механизации отвальных работ. Увеличивать проектную высоту отвального уступа без достаточного обоснования не разрешается.

Существенное влияние на устойчивость отвалов оказывает порядок отсыпки пород. В основание отвала необходимо укладывать наиболее устойчивые и легкодренируемые породы (скальные). При отсутствии таких пород в основание отвалов следует укладывать перфорированные керамические или металлические трубы и обкладывать их ветками, а затем слоем скальных пород.

Во избежание скопления воды на поверхности отвалов (во впадинах) ей следует придавать форму, обеспечивающую хороший сток воды с целью предотвращения образования оползней.

Запрещается спускаться и подниматься по откосам отвальных уступов, а также находиться вблизи их основания.

Формирование отвалов веерное с помощью бульдозеров по транспортной схеме. Транспорт – автомобильный, углы устойчивых откосов принимаются 45°. По всей длине отсыпаемого участка устраивается предохранительная берма не менее 5 м. Так же по всей длине фронта работ на отвалах устраивается породная отсыпка за призмой обрушения высотой не менее 1 м.

Бульдозерное отвалообразование включает в себя разгрузку автосамосвалов на верхней площадке отвального уступа, перемещение пород под откос уступа, планировку поверхности отвала, ремонт и содержание автодорог.

Каждый отвал состоит из трёх участков равной длины по фронту разгрузки. На первом участке ведётся разгрузка, на втором – планировочные работы, третий участок – резервный.

Применяется бульдозер Б-170. Высота отвала 15 м, отвалы одноярусные.

1. Площадь отвала определяется по формуле

So = W·kp / h·ko, (39)

где W – объём пород, подлежащий размещению в отвале за срок его существования, м3, W = 907000 м3;

kp – коэффициент разрыхления пород в отвале (kp = 1,05 – 1,2);

h – высота отвала, м, h = 15 м;

ko – поправочный коэффициент, учитывающий откосы и неравномерность заполнения площади (для одноярусных отвалов ko = 0,8 – 0,9).

So = (907000 ·1,1) / (15·0,85) = 78251 м2

2. Длина отвального участка по условию планировочных работ:

Lo.y = Qб /Wo, (40)

где Qб – производительность бульдозера в смену, м3/смену;

Wo – удельная приёмная способность отвала, м3/м

Определим техническую производительность бульдозера:

; (41)

где V- объем призмы волочения породы, срезаемой отвалом, V=6,5 м3;

Kр- коэффициент разрыхления породы, Kр=1,2;

Kв- коэффициент использования машины во времени, Kв=0,7;

Tц- продолжительность цикла;

(42)

где LH- расстояние набора породы, LH=5м

LП- расстояние на которое перемещается, LП=10м;

VН- средняя скорость при наборе породы,VН=0,7 м/с;

VП- средняя скорость рабочего хода бульдозера, VП=0,85 м/с;

VО- средняя скорость холостого хода бульдозера,VО=1,5 м/с;

tп- время на переключение скоростей,tп=8 сек.

Tц=5/0,7+10/0,85+15/1,5+8=37 сек.

Принимаем продолжительность цикла равную 37 секунд.

м3/час

Производительность в смену Qсм= Qб · Тс = 368,9·8 =2951 м3/смену.

Определим число бульдозеров необходимые для работы:

N = V / Qсм (43)

N = 3488 / 2951 = 1,18

Для нормальной работы карьера необходимо 2 бульдозера Б-170.

Удельная приёмная способность отвала для автосамосвалов КамАЗ-65201, м3/м:

Wo = Va·/ b, (44)

где Va – вместимость кузова автосамосвала, м3, Va = 16 м3;

- коэффициент кратности разгрузки по ширине кузова, =1,2;

b – ширина кузова автосамосвала, м 2,5 м

Wo = 16·1,2 / 2,5 = 7,68 м3/м.

Lo.y = 2951 / 7,68 = 384,2 м.

3. Длина отвального участка по условиям беспрепятственной разгрузки автомашин:

Lo.y = (Na·a·tp.м) / Tp , (39)

где Na – число автомашин, обслуживающих отвальный участок, Na = 3;

a – ширина полосы, занимаемая при маневрировании и разгрузки, м,

a = 25 м;

tp.м – продолжительность разгрузки и манёвра автомашины на отвале, мин., tp.м = 1,5 мин.;

Tp – продолжительность рейса автосамосвала, мин., Tp = 12 мин.

Lo.y = (3·25·1,5) / 12 = 9,37 м

Окончательно принимаем длину отвального участка 385 м.

4. Число рабочих отвальных участков:

No = Wc / (nб·Qб), (40)