Выбор способа вскрытия карьерного поля

Вскрытие карьерного поля является одной из наиболее сложных задач открытой разработки месторождений, от правильного решения которой в значительной степени зависят технико-экономические показатели работы карьера. При обосновании способа вскрытия руководствуются следующими соображениями: принятый способ должен обеспечивать минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ и рациональное распределение объемов вскрышных работ за весь срок отработки карьерного поля (максимальный объем вскрышных работ должен выполняться, как правило, в более поздние годы). При сопоставлении нескольких вариантов способов вскрытия оптимальный вариант определяется минимумом затрат на строительство карьера и его эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).
Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих горизонтальные и пологие (до 10^о) месторождения является их незначительная глубина и большие размеры в плане. Вскрытие таких карьерных полей может осуществляться системой отдельных, общих и групповых капитальных траншей.
Вскрытие системой отдельных капитальных траншей внешнего заложения применяют при незначительной глубине карьеров (2 – 3 уступа) и целесообразности рассредоточения грузопотоков. Остальные капитальные траншеи небольшой глубины имеют небольшой объем, а возможность рассредоточения грузопотоков обеспечивает простоту организации горных и транспортных работ, высокую производительность карьера в целом.
Вскрытие системой общих капитальных траншей внешнего заложения применяют также при 2 – 3 вскрываемых уступах и отсутствии необходимости и целесообразности рассредоточения грузопотоков (величина грузооборота небольшая, грузопотоки вскрыши и полезного ископаемого на поверхности совпадают по направлению). Основным преимуществом этого способа по сравнению с предыдущим является несколько меньший объем системы капитальных траншей. Этот способ вскрытия применяют и при большей глубине карьера (4 – 8 уступов), однако в этом случае капитальные траншеи имеют внутренне или смешанное заложение (верхние 2 – 3 уступа вскрывают траншеями внешнего заложения).
Вскрытие системой групповых капитальных траншей в основном применяют при 4 – 6 уступах. Одна группа рабочих траншей обычно обслуживает вскрышные уступы, а вторая – добычные уступы, чем создается рассредоточение вскрышного и добычного грузопотоков.
Вскрытие горизонтальных месторождений в основном осуществляется при фланговом или центральном расположении капитальных траншей. Центральное расположение капитальных траншей в сочетании с фланговым применяют при большой длине карьерного поля, что позволяет разделить карьер на два участка и вести работы в них независимо друг от друга.
При использовании технологических схем с перевалкой вскрыши в выработанное пространство широк применяют бестраншейное вскрытие вскрышных уступов. Вскрытие горизонтальных и пологих месторождений осуществляется комбинированным способом (бестраншейное вскрытие вскрышных уступов или их части и траншейное вскрытие обычного уступа).
Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих крутонаклонные и крутые месторождения глубинного типа является значительная конечная глубина (100 – 150 м и более), постепенное увеличение глубины карьера и числа вскрываемых уступов, непостоянство объемов грузопотоков, перемещение горной массы за контуры карьера (вскрыша перемещается на внешние отвалы, а полезное ископаемое – на склады или на фабрику), наличие скальных и полускальных пород, обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило, вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей, а в отдельных случаях подземными выработками.
В зависимости от угла падения месторождения трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является стационарной или нестационарной (скользящей). При разработке наклонных залежей с углом падения, близким к значению угла откоса нерабочего борта карьера, трасса капитальной траншеи закладывается со стороны лежачего бока залежи на нерабочем борту карьера в его конечном положении.

В случае разработки крутых месторождений (угол падения более 35^о) трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как располагается на одном или двух рабочих бортах карьера. После достижения уступами своего конечного положения участки трассы капитальной траншеи в пределах этих уступов становятся стационарными. Использование скользящих трасс (скользящих съездов) обеспечивает минимальные объемы горно-капитальных работ, однако при этом возникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассах величина подъема уменьшается на 35% от величины руководящего подъема. Ширина скользящего съезда устанавливается по условию размещения на нем экскаватора, развала взорванной породы и путей.
При разработке крутых месторождений обычно применяется тупиковая (при железнодорожном транспорте) и петлевая (при автотранспорте) форма трассы. Спиральную форму трассы целесообразно применять при разработке штокообразных глубоких залежей с малыми размерами и округлой формой в плане. Спиральная форма трассы наиболее целесообразна при автотранспорте.
jКрутые капитальные траншеи целесообразно использовать только для вскрытия глубоких горизонтов (более 250 м), располагая их в наиболее устойчивых породах нерабочих бортов или торцов карьера. Форма трассы крутой капитальной траншеи может быть простой (для скиповых подъемников и ленточных конвейеров) и сложной (для ленточных конвейеров). Если угол откоса борта карьера не превышает угла подъема крутой траншеи, то последняя обычно располагается перпендикулярно к борту карьера. В противном случае капитальную траншею необходимо располагать под некоторым углом _к.т к борту карьера
, град. (8.1)

- угол откоса борта карьера, град;bгде

I – допустимый угол подъема крутой траншеи, град.

В случае использования комбинированного транспорта на концентрационных горизонтах сооружаются перегрузочные пункты, оборудованные при необходимости дробильными установками.
Способ вскрытия подземными горными выработками применяется при разработке нагорных или глубинных месторождений, когда проведение подземных выработок и их эксплуатация экономически выгоднее по сравнению с капитальными траншеями (в малоустойчивых породах при большой глубине, на высоком крутом косогоре, пересеченном балками, оврагами, ручьями и др.). В качестве вскрывающих подземных горных выработок могут применяться вертикальные и наклонные стволы, рудоспуски, штольни, квершлаги.
Вскрытие нагорного месторождения, имеющего небольшой угол косогора и ровную поверхность, осуществляется полутраншеями внешнего заложения. В зависимости от вида карьерного транспорта они имеют тупиковую или петлевую форму трассы. Рабочие горизонты вскрываются, как правило, системой отдельных или групповых траншей, что позволяет иметь отдельные отвалы вскрышных пород для каждого уступа в непосредственной близости от карьера (за границами карьерного поля).

 

31.КЛАССИФИКАЦАЯ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ акад.В.В.РЖЕВСКОГО.
Система разработки — это установленный порядок выполнения вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ, обеспечивающий безопасную, экономичную и наиболее полную выемку запасов с соблюдением мер по охране природы.
Системы разработки горизонтальных и пологих залежей в период эксплуатации характеризуются только порядком производства вскрышных и добычных работ и изменениями длины фронта работ или высоты отдельных уступов. Горно-подготовительные работы в этом случае заканчиваются созданием первичного фронта вскрышных и добычных работ. Эти системы разработки называют сплошными, так как для них характерно постоянное положение рабочей зоны.
Характерной особенностью разработки наклонных и крутых залежей является неуклонное, по мере развития горных работ в глубину увеличение высоты рабочей зоны и необходимость в связи с этим производства горно-подготовительных работ в течение всего периода эксплуатации.

Горно-подготовительные работы в период эксплуатации необходимы для вскрытия очередных по глубине горизонтов и для создания устойчивого фронта вскрышных и добычных работ. Такие системы разработки называют углубочными, так как для них характерно переменное положение рабочей зоны.
В основу настоящей классификации систем открытых разработок, предложенной акад. АН СССР В.В.Ржевским, положен принцип генерального развития горных работ по отношению к контурам карьерного поля.
По данному классификационному признаку различают следующие системы разработки:
продольные (одно- и двухбортовые, рис. 7.6) при перемещении фронта вскрышных и добычных работ параллельно длинной оси карьерного поля;
поперечные (одно- и двухбортовые, рис. 7.7) при перемещении фронта вскрышных и добычных работ параллельно короткой оси карьерного поля;
веерные (центральные и рассредоточенные, рис. 7.8) при перемещении фронта вскрышных и добычных работ по вееру с центральным или рассредоточенным поворотным пунктом;
кольцевые (центральные и периферийные, рис. 7.9) при расположении фронта вскрышных и добычных работ по всем бортам карьера и перемещении его от центра к границам карьерного поля или от границ к центру.
В качестве дополнительного классификационного признака принято место расположения отвалов (внешнее, внутреннее, смешанное).
Классификация систем разработки по В.В.Ржевскому приведена в табл. 7.1.
Направление развития горных работ в пределах карьерного поля зависит от конфигурации залежи, способа вскрытия, длины фронта работ, производственной мощности и используемой горной и транспортной техники.
Принятая по горно-геологическим и геометрическим признакам система разработки увязывается со структурой комплексной механизации. Последняя должна обеспечить заданный порядок производства горных работ с наилучшими технико-экономическими показателями.
Кроме предложенной в литературе и на практике известны классификации проф. Е.Ф.Шешко (основной признак — направление перемещения вскрышных пород) и акад. Н.В.Мельникова (основной признак — способ производства вскрышных работ).