Типы месторождений, разрабатываемых открытым способом.

Месторождения:

• газовые (горючие газы углеводородного состава и негорючие газы — гелий, неон, аргон, криптон)
• жидкие (нефть и подземные воды)
• твёрдые (ценные элементы, кристаллы, минералы, горные породы)

полезные ископаемые.

По промышленному использованию месторождения разделяются на

• рудные или металлические (месторождения черных, лекгих, редких, благородных и радиоактивных металлов)
• нерудные или неметаллические (месторождения химического, агрономического, металлургического, технического и строительного сырья)
• горючие (месторождения нефти, горючих газов, углей, горючих сланцев и торфа)
• гидроминеральные (подземные и поверхностные бытовые, технические, бальнеологические и минеральные воды).

Количество минерального сырья, идущего на обработку определяется содержанием в нем ценных и вредных компонентов. Минимальное количество полезного ископаемого и наиболее низкое его качество, при которых, однако, возможна эксплуатация, называется промышленными кондициями. Месторождения подземных вод отличаются от месторождений других полезных ископаемых возобновляемостью запасов.

 

ПЕРИОДЫ ВЕДЕНИЯ ОГР.

Открытые горные работы подразделяются на следующие периоды:

§ подготовительный;

§ горно-капитальный;

§ эксплуатационный;

§ погашения.

Все эти работы начинают в определенной последовательности, а затем ведут одновременно, однако при некотором опережении в пространстве. Подготовительный период включает подготовку поверхности, осушение месторождения и ограждение его от стока поверхностных вод.

Подготовка поверхности связана с удалением искусственных и естественных препятствий, мешающих разработке:

§ необходимо вырубить лес;

§ отвести поверхностные воды и осушить водоемы;

§ снести здания и сооружения на площади карьера;

§ подготовить место для отвалов пустых пород;

§ подвести к карьеру железную и шоссейные дороги;

§ построить производственные, служебные и жилые помещения;

§ обеспечить предприятие электроэнергией и т. д.

Осушение месторождения необходимо для придания большей устойчивости откосам уступов и предотвращения оползней бортов карьеров, создания благоприятных условий для работы'машин и транспортных средств, а также безопасных условий труда. В карьеры вода поступает из водоносных горизонтов месторождения, а также при атмосферных осадках в виде дождя или снега.

Существуют два вида осушения месторождений:

§ предварительное;

§ текущее.

Предварительное осушение производят до начала разработки с целью понижения уровня подземных вод и осушения участков, подлежащих разработке в первую очередь. Текущее осушение проводят одновременно с разработкой месторождения. Применяют поверхностный и подземный способы осушения.

Поверхностный способ используют, когда водоносный горизонт и горизонт грунтовых вод находятся близко от поверхности. Канавы, при помощи которых дренируется вода, располагают так, чтобы они охватывали карьер с трех сторон. Вода собирается п котлован-водосборник и откачивается насосами на поверхность, а при благоприятном рельефе местности сбрасывается самотеком. Если водоносные горизонты залегают глубоко от поверхности, то осушение производят подземным способом: по пласту проводят сеть дренажных штреков и скважин-фильтров. Штреки с поверхностью сообщаются через штольни или стволы. По ним вода сбрасывается за пределы карьера. Для осушения применяют также забивные и сквозные фильтры, водопонизительиые скважины, оборудованные специальными глубинными насосами. Перечисленные выше работы выполняются, как правило, и в период эксплуатации.

Горно-капитальному периоду соответствуют первоначальные работы по удалению покрывающих и вмещающих пород для обеспечения доступа/ к полезному ископаемому. В этот период проводятся капитальные и разрезные траншеи и создается устойчивый фронт добычных и вскрышных работ. Когда горно- капитальные работы выполняются одновременно с эксплуатационными. этот период называют освоением проектной мощности карьера. Основу эксплуатационного периода составляют вскрышные и добычные работы.

Период погашения горных работ связан, как правило, с постепенным завершением горных работ на вскрышных и добычных горизонтах в связи с отработкой запасов, демонтажом горного оборудования и транспортных коммуникации. В этот период производится восстановление поверхности (рекультивация).

Главные параметры карьера характеризуют масштабы открытых горных работ. К ним относятся:

§ запасы полезного ископаемого в карьерном поле, которые определяет возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки;конечная глубина карьера, которая определяет возможную производственную мощность, размеры по поверхности, общин объем извлекаемой горной массы (современные карьеры имеют глубину до 450 м);

§ размеры карьера по простиранию и вкрест простирания по поверхности;

§ определяются размерами залежи и влияют на глубину и размеры дна карьера, углы откоса его бортов;

§ размеры дна карьера, которые устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера;

§ углы откосов борта карьера, определяемые условиями устойчивости пород прибортового массива и размерами транспортных коммуникаций;

§ общий объем горной массы в контурах карьера — показатель, определяющий производственную мощность и срок его службы

 

 

КОЭФФИЦИЕНТ ВСКРЫШИ.

Количество вскрышных пород, приходящихся на единицу полезного ископаемого при открытом способе разработки месторождения. Коэффициент вскрыши носит название весового, если измерение производится в тоннах (т/т) и объемного, если в кубических метрах (м3/м3). Иногда Коэффициент вскрыши измеряют отношением объема вскрышных пород к 1 т полезного ископаемого (м3/т). В проектной практике и исследованиях обычно пользуются объемными показателями Коэффициента вскрыши.

Различают следующие основные виды Коэффициента вскрыши:
граничный (предельный) Коэффициент вскрыши— максимально допустимый по условию экономичности открытых разработок. Его часто называют допустимым, иногда критическим, экономическим, расчетным, экономически допусти-мыми т. д.
По величине граничного Коэффициента вскрыши устанавливают границы открытых горных работ. Обычно он определяется из условия равенства себестоимости добычи полезного ископаемого открытым и подземным способами (применительно к данным условиям);

средний Коэффициент вскрыши — отношение общего объема вскрышных пород в конечных контурах карьера VB или его участка к общему объему полезного ископаемого в этих же контурах Vи или в этом же участке, если эти данные получены по материалам геологоразведочных работ, то средний Коэффициент вскрыши называют геологическим.
В проектной практике рассчитывают действительные значения объемов вскрышных пород в конечных контурах карьера и объемов полезного ископаемого за вычетом потерь; в этом случае средний Коэффициент вскрыши называют также промышленным;

контурный Коэффициент вскрыши — отношение объема вскрышных пород, прирезаемых к карьеру при увеличении глубины его в процессе проектирования на один слой (уступ), к объему полезного ископаемого в этом слое (уступе). При проектировании или исследовании расширение контуров карьера производится обычно слоями, равными или кратными высоте уступа (см. Уступ). В связи с этим контурный Коэффициент вскрыши часто называют также по горизонтальным, поуступным, при-горизонтальным, иногда слоевым, горизонтальным.
Величина контурного Коэффициента вскрыши существенно зависит от глубины карьера, горизонтальной мощности, угла падения и простирания залежи в пределах рассматриваемой глубины, рельефа поверхности карьерного поля. С увеличением глубины она, как правило, возрастает и на предельной (конечной) глубине приравнивается к значению граничного К.в.
Для наклонных и крутых залежей увеличение глубины карьера вызывает расширение его контуров по всем бортам; для горизонтальных и пологих объемы вскрышных пород и полезного ископаемого прирезаются за счет увеличения размеров карьера в плане или только по отдельным бортам;

текущий Коэффициент вскрыши — отношение объема вскрышных пород VB. m фактически перемещаемых из массива в отвалы за определенный период времени (месяц, квартал, полугодие, год), к фактически добываемому за этот период объему полезного ископаемого Vи m; он характеризует принятый порядок развития горных работ на действующем или проектируемом предприятии по месяцам, кварталам и годам, а также служит основанием для планирования производственной себестоимости полезного ископаемого;

слоевой Коэффициент вскрыши — отношение объема вскрышных пород в границах горизонтального слоя карьера VB. c к объему полезного ископаемого в этом же слое Vи.с эксплуатационный Коэффициент вскрыши — расчетное отношение объема вскрышных пород к объему полезного ископаемого за период эксплуатационных работ в карьере или на его участке. Иногда его называют средним эксплуатационным.
Эксплуатационный Коэффициент вскрыши служит критерием для планирования горных работ и расчетов потребного количества горного и транспортного оборудования за период эксплуатации. Величина его резко отличается от значений среднего К.в. только при ограниченных размерах карьера в плане, большой мощности покрывающих пород, а также при сравнительно больших объемах горно-капитальных работ, связанных с применением специального оборудования (например, транспортно-отвальных мостов);

первоначальный Коэффициент вскрыши — отношение объема вскрышных пород, вынимаемых за период строительства карьера VBC (за счет капитальных затрат), к общему объему извлекаемого полезного ископаемого в конечных контурах карьера Vиc;
плановый Коэффициент вскрыши — используется при текущем планировании производственной себестоимости полезного ископаемого.
Плановый Коэффициент вскрыши называют иногда стоимостным или коэффициентом «погашения» вскрыши.

 

УСТУП И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ.

При открытой разработке извлекаемые горные породы разделяют на горизонтальные слои. В процессе разработки горизонтальные слои приобретают уступную форму. Уступ- основной технологический элемент карьера. К элементам карьера также относят: борт, подошву, откос карьера и его верхний и нижние контуры.

В процессе ведения открытых горных работ боковая поверхность(борт) делается ступенчатой. Часть боковой поверхности карьера в форме ступени называется уступом. Поверхности ограничивающие уступ с верху или снизу называются соответственно верхней или нижней площадкой уступа, а также горизонтами. Главный признак уступа- наличие транспортного горизонта.

Высота уступа h-высота слоя, отрабатываемого с одного транспортного горизонта. Поэтому, если транспортный горизонт расположен посередине уступа, то он разделяется на верхний и нижний подуступы. Площадка уступа, на которой размещают добычное оборудование, называется рабочей, и сам уступ называется рабочим. Если на площадке работы не ведут, то её называют бермой.

Бермы могут транспортными(соединительными), если по ним транспортируют грузы или они служат для сообщения между горизонтами, и предохранительными предназначенными для повышения устойчивости бортов карьера и для задержки кусков породы, падающих с верхних уступов. Наклонная боковая поверхность уступа называется откосом, а угол между откосом и горизонтальной плоскостью- углом откоса уступа. Часть уступа, где ведутся добычные работы, называется забоем.

Высота уступа изменяется от 5 до 25 м. Чем крепче и устойчивее руды или породы, тем круче может быть угол откоса и наоборот. Так, в скальных крепких породах угол откоса достигает 80°, а в глинистых не более 40°.

Боковая поверхность карьера, образованная уступами, называется бортом карьера, а его нижняя площадка- подошвой. Линии пересечения борта карьера с дневной поверхностью и подошвой называются соответственно верхним и нижним контурами карьера. Условная плоскость, соединяющая контуры карьера, называется откосом борта карьера.

Глубину карьера измеряют расстоянием по вертикали между его подошвой и средней отметкой дневной поверхности в пределах верхнего контура карьера. Угол откоса борта карьера - угол между горизонтальной плоскостью и откосом борта. Величина этого угла тем меньше, тем слабее породы, слагающие его борт. В очень крепких породах угол откоса борта карьера составляет 55° при глубине 90-300 метров, а в мягких породах не более 40° и менее при тех же глубинах карьера.

Доступ с земной поверхности к рабочим горизонтам карьера обеспечивается путем проведения капитальных траншей, а подготовка отдельных уступов к разработке- разрезных траншей. Траншеи являются открытыми горными выработками. С боков траншеи ограничиваются бортами, а снизу подошвой. Капитальные траншеи проводят с определенным углом, для возможности заезда транспортных средств, а разрезные траншеи проводятся горизонтальными. Путем проведения разрезных траншей на уступах создается первоначальный фронт работ. При дальнейшей разработке отбойку ведут с одного или двух бортов разрезной траншеи; с удалением бортов друг от друга траншея как горная выработка перестает существовать.

КАРЬЕР И ЕГО ПАРАМЕТРЫ.

К главным параметрам карьера относятся: граничный коэффициент вскрыши, конечная глубина карьера, размеры карьера по дну и по верху, объем горной массы в контурах карьера, объем запасов полезного ископаемого, средний коэффициент вскрыши, производственная мощность карьера, срок службы, объем вскрышных пород, объем горной массы. Главные параметры карьера

1. Конечная глубина, которая при разработке наклонных и крутых залежей определяет возможную производственную мощность карьера, размеры его по поверхности, общий объём извлекаемой горной массы. Для горизонтальных и пологих залежей конечная глубина определяется природными условиями и изменяется незначительно за весь период разработки. Конечная глубина устанавливается при проектировании карьера. Проектами предусматривается возможность открытой разработки до глубины 700-900 м.

2. Размеры карьера на поверхности по простиранию и вкрест простирания определяются размерами залежи, дна карьера, глубины и углов откосов его бортов. Они устанавливаются графически или аналитически. Форма дна карьера в плане обычно близка к овальной. Длинна карьера изменяется от сотен метров до 8 километров, а ширина до 4 километров.

3. Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной выемки и погрузки пород на нижнем уступе (ширина не менее 20 м., длинна не менее 50-100 м.)

4. Углы откосов бортов карьера определяются условиями устойчивости пород прибортового массива и размещения транспортных коммуникаций. Их принимают более крутыми для уменьшения объёма вскрышных работ.

5. Общий обьём горной массы в контурах карьера является важнейшим показателем, определяющим производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

Площадь, форма контура и периметр дна карьера в первую очередь зависят от размеров и конфигурации залежи. Дну карьера придается по возможности округленная форма с целью повышения устойчивости бортов и уменьшения объема извлекаемых вскрышных горных пород.

6. Запасы полезного ископаемого в контурах карьераважнейший показатель, определяющий возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки. Запасы в пределах каждого уступа (горизонта) и карьерного поля в целом устанавливаются при разведке месторождения, а затем уточняются и пересчитываются в контурах карьера при проектировании и эксплуатации его в соответствии с установленными и периодически изменяющимися кондициями на полезное ископаемое.