§8. Анализ месторождений по средневзвешенному разрезу

Метод предложен профессором Б.П. Юматовым. В основе метода положено построение средневзвешенного разреза по всем геологическим профилям (на рис. 36 I - I, II - II, III - III), для чего на каждом профиле измеряется площадь вскрыши и полезного ископаемого . Находятся величины геологических блоков. Умножением площадей вскрыши и полезного ископаемого на величину блока, а затем их суммированием, получают общие объёмы вскрыши и полезного ископаемого в контурах карьера. Делением объёмов вскрыши и полезного ископаемого на длину карьерного поля находят средневзвешенное значение площадей вскрыши и полезного ископаемого для месторождения в средневзвешенном профиле.

Рисунок 35. Кумулятивные графики объёмов вскрыши и полезного ископаемого

Данный средневзвешенный профиль принимается к анализу с построением суммарного графика. Оптимальный вариант выбирается по изложенным выше критериям в других методах и в результате сравнения с затратами на добычу полезного ископаемого в рассматриваемых контурах подземным способом.

§9. Трансформация графика горно-геометрического анализа в календарный график вскрышных и добычных работ на карьере

Календарный график вскрышных и добычных работ на карьере может быть получен путем преобразования (трансформации) графика принятого в результате геометрического анализа месторождения (рис. 37) или с помощью данных сводной таблицы (табл. 7). На графиках рис. 37 по оси абсцисс показаны этапы разработки месторождения, а по оси ординат - ординаты, показывающие количество полезного ископаемого и вскрыши в каждом этапе.

Рисунок 36 Схема к расчёту средневзвешенного профиля

Для трансформации графика геометрического анализа в календарный сначала находят возможную максимальную производительность карьера по горно-геологическим условиям ( ): для горизонтальных месторождений - умножением минимальной ординаты полезного ископаемого с графика геометрического анализа ( на рис. 37 а) на скорость подвигания фронта работ при принятой технологии отработки карьера ( ),

для крутопадающих месторождений - минимальной ординаты полезного ископаемого на горизонте ( ) из графика геометрического анализа (рис. 37 б) или площади из сводной таблицы на скорость углубления горных работ ( ),

Причём, если минимальное значение ординаты падает на период более 15 - 25 лет эксплуатации карьера, т.е. на период перспективного проектирования, то производительность карьера принимается ступенчато: в начале для периода реального проектирования - по минимальной ординате или запасов горизонта первого периода, а затем - по минимальным значениям перспективного периода.

Необходимая производительность карьера может быть меньше или равна максимальной производительности по горнотехническим условиям

Зятем по принятой производительности карьера по полезному ископаемому определяется время отработки каждого (i-го) этапа (рис. 38) с запасами полезного ископаемого ( ):

Рисунок 37 График геометрического анализа: а) горизонтального пластообразного месторождения, б) крутопадающего пластообразного месторождения.

Рисунок 38 Календарный график вскрышных и добычных работ на карьере

Исходя из времени отработки этапа и объёма вскрыши ( ) в нём определяют необходимую по горно-геологическим условиям годовую производительность карьера по вскрыше в течение времени отработки этапа

или

где - текущий коэффициент вскрыши - того этапа по графику геометрического анализа месторождения.

На основании этих данных строится календарный график. Для этого по оси абсцисс (рис. 38) указываются годы эксплуатации месторождения, ниже в этом же масштабе времени откладывают последовательно продолжительность отработки каждого этапа ( ). По оси ординат в виде горизонтальных линии в каждом этапе откладывают годовую производительность карьера по полезному ископаемому и необходимую по горно-геологическим условиям производительность по вскрыше. График вскрышных работ, вследствие геологических особенностей месторождения, получается ступенчатый и для эффективной работы горного предприятия подлежит усреднению. Целью усреднения является получение стабильной годовой производительности карьера в течение периода не менее срока амортизации основного горнотранспортного оборудования при обеспечении эффективной и безопасной работы карьера.

Рисунок 39. Методы регулирования графика вскрышных работ

В таблице под графиком приводятся численные значения запасов полезного ископаемого и объёмов вскрыши в каждом этапе, а ниже - их значения нарастающим итогом по мере подвигания фронта на горизонтальных месторождениях или углубления на наклонных месторождениях. Делением поэтапных объёмов вскрыши на полезное ископаемое находят значения текущих коэффициентов вскрыши, которые заносят в таблицу (на рис. 38 графа в числителе). Делением значений объёмов вскрыши нарастающим итогом на объёмы отрабатываемых запасов получают и записывают в таблицу значения среднего коэффициента вскрыши ( ) по мере отработки месторождения.

Оптимальный усреднённый график вскрышных работ получают путём регулирования календарного графика вскрышных работ, при этом должны соблюдаться следующие условия:

1. период усреднения должен быть не меньше срока амортизации оборудования.

2. в любой период разработки (за исключением периода затухания работ на месторождении) текущий коэффициент вскрыши должен быть минимальным и меньше, чем в последующем периоде, поэтому производительность карьера по вскрыше в каждом последующем периоде может быть больше, чем в предыдущем.

3. в любой период добыча полезного ископаемого не должна прерываться или уменьшаться, т. е. должна быть постоянной или возрастающей по этапам.

Усреднение графика необходимых годовых объёмов вскрышных работ для обеспечения стабильной и экономичной работы карьера производится изменением угла наклона рабочего борта карьера. Уменьшение угла наклона рабочего борта карьера в какой-то период означает перенос части объёмов вскрышных работ следующего периода в предыдущий (рис. 39 а). Увеличение величины угла наклона рабочего борта карьера означает перенос части объёмов вскрышных работ в последующие периоды (рис. 39 б).

Средствами увеличения угла рабочего борта карьера на практике являются: сокращение величины рабочей площадки, увеличение высоты горизонтов сдваиванием уступов или консервация подвигания фронта работ на верхних горизонтах с переходом к конструкции временно нерабочего борта карьера. Уменьшение угла рабочего борта карьера достигается увеличением ширины рабочей площадки обычно на верхних горизонтах. Варьирование углом откоса рабочего борта карьера достаточно просто при транспортных и комбинированных технологиях разработки месторождения. При бестранспортных технологиях разработки изменение угла откоса рабочего борта карьера затруднительно, поэтому усреднение объёмов вскрышных работ производится варьированием параметрами технологии горных работ и средствами механизации.

«Пиковые» объёмы начального периода разработки могут быть перенесены в строительный период (рис. 39 в) или снижены уменьшением производительности карьера по полезному ископаемому, вследствие чего увеличивается на I время отработки этапа, а следовательно, и производительность по вскрыше (рис. 39 г).

В примере на рис. 38 усреднение графика объёмов вскрышных работ для первого этапа произведено снижением возможной производительности по полезному ископаемому. Для третьего и пятого этапов - переносом части объёмов вскрыши в предшествующие этапы. В результате в период эксплуатации месторождения в течение около десяти лет карьер будет работать стабильно с усреднённым текущим коэффициентом вскрыши (на рис. 38 в графе к, знаменатель - 4,5 м³/м³).