Уступ и его элементы

Обычно разрабатываемые слои горизонтальны (рис.2,а), иногда пологопадающие залежи разрабатывают полностью или частично наклонными слоями (рис. 2, б, в), а крутопа­дающие месторождения — крутыми слоями (рис.2, г).

Рисунок 2 - Типы слоев и уступов

В общем случае слой является более широким понятием, чем уступ. Уступ — это отдельно разрабатываемая часть слоя горных пород, имеющая форму ступени. Наиболее распространены горизонтальные и наклонные слои, когда усту­пы совпадают со слоями, имея ту же высоту (Н_у = Н_с) и размеры в плане. При большой высоте горизонтального слоя (до 50—100 м) его можно разрабатывать и наклонными уступами (рис. 2, д). Крутые спои могут разрабатываться горизонталь­ными уступами (см. рис. 2, г).

Каждый уступ характеризуется высотной отметкой горизонта расположения на нем транспортных коммуникаций. Отметки уступов могут быть абсолютные (относительно уровня моря) или, реже, условные. У горизонтальных уступов отметки постоянные, а у наклонных — переменные.

Горизонтальные или наклонные поверхности уступа, ограничивающие его по высоте, называют н и ж н е й и в е р х н е й площадками (рис. 3), а наклонную поверхность, ограни­чивающую уступ со стороны выработанного пространства, откосом уступа. Угол наклона уступа к горизонтальной плоскости  называется углом откоса у с ту п а, а линии пересечения откоса с верхней и нижней площадками — соответственно в е р х н е й и нижней бровками.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка. На рабочих площадках располагают оборудование, необходимое для разработки уступа.

Рисунок 3 - Элементы уступа:

1, 2 — нижняя и верхняя площадки; 3—фронтальный откос;

4, 5—верхняя и нижняя бровки; 6 – транспортные коммуникации

Часто уступы разделяются на подуступы, которые разрабатываются разным выемочным оборудованием или одним и тем же оборудованием последовательно или од­новременно, но имеют единые для уступа транспортные пути.

Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа, который изме­ряется его протяженностью L_фу (см.рис.3). Фронт работ ус­тупа может быть прямолинейным или криволинейным в пла­не, а протяженность его остается постоянной или изменяется, что зависит в первую очередь от формы и размеров разраба­тываемой залежи. Подготовка фронта заключается, главным образом, в подводе транспортных и энергосиловых коммуникации для обеспечения работы оборудования на уступе.

Выемку мягких, сыпучих и плотных пород обычно произ­водят непосредственно из массива. Выемка разрушенных (взорванных) пород осуществляется из развала или разрых­ленного слоя, образованного в результате взрывания или ме­ханического рыхления скальных, полускальных и иногда плотных пород.

Поверхность горных пород в пределах уступа или развала, являющаяся объектом выемки, называется забоем.

При выемке пород из массива забоем могут быть следующие поверхности уступа или подуступа: торец уступа, т. е. боковой его откос, образованный при выемке части полосы уступа (рис. 4, а, е, ж); верхняя площадка уступа (рис. 4, б); продольный откос уступа (подуступа) (рис. 4, в).

При выемке разрушенных пород забоем является торцо­вый или продольный откосы развала, а иногда и его верхний поверхность (рис. 4, д).

Соответственно объектам выемки забой называется т о р ц о в ы м, п р о д о л ь н ы м или з а б о е м — верхней площадкой.

Продольный и торцовый откосы характеризуют разрабатываемую часть уступа или развала. На практике чаще всего продольный и фронтальный откосы уступа (или развала) совпадают, поэтому продольный забой обычно на­зывают ф р о н т ал ь н ы м забоем.

В результате перемещения забоя любого типа происходит разработка полосы уступа или развала вдоль его продольно­го откоса — з а х о д к и. В результате последовательной отра­ботки одной или ряда заходок происходит выемка пород па­нели—полосы породного массива вдоль фронта работ уступа. Каждая такая полоса массива характеризуется новым положением транспортных коммуникаций вдоль фронта работ уступа. Именно в результате отработки панелей происхо­дит перемещение фронта работ уступа. В пределах последне­го одновременно или последовательно могут разрабатывать­ся одна или несколько панелей. Панель характеризуется вы­сотой уступа, своей длиной и шириной.

Часть панели по ее длине или ширине, разрабатываемая отдельной выемочной машиной, называется выемочным блоком, характеризуется длиной L_вб. Часто выемочный блок называют по виду выемочного оборудования, например, экскаваторный блок и т. д. В пределах панели может быть один или несколько выемочных блоков в зависимости от размеров панели, вида выемочного оборудования и тран­спорта. То же относится и к фронту уступа в целом.

Рисунок 4 - Типы забоев: а, д, е, ж — торцовый; б — забой - верхняя площадка;

в – продольный; г —комбинированный

Мощность однородных слоев породной толщи может быть больше, равна или значительно меньше, чем высота уступа, соответствующая размерам выемочных машин (например, при экскаваторах ЭКГ-4,6: Н_у = 7-15 м). При правильных контактах разнопородных пород уступы стремятся разделить по признаку од­нородности, если мощность слоев достаточна еще для работы выемочных машин (например, не менее 2—3 м при исполь­зовании мехлопат); это характерно для добычных уступов. Если мощность отдельных слоев ископаемого незначительна, уступы включают ряд слоев, выемка которых производится раздельно или вместе. При неправильных контак­тах породных слоев уступы обычно включают разнородные породы. Транспортный горизонт всегда стре­мятся разместить на плотных или хорошо дренированных по­родах.

Залежи весьма малой мощности разрабатываются одним уступом; при таких горизонтальных залежах (m_в2 – 3 м) обычно неэффективна выемка одноковшовыми экскаватора­ми, а при наклонных и крутопадающих залежах (m_r = 20 – 40 м) создание (нарезка) нового уступа связана не только с полной выемкой ископаемого на вышележащем горизонте, по и дополнительным отгоном уступа по вмещающим поро­дам. Выемка полезного ископаемого горизон­тальных залежей малой мощности (m_в = 4 – 20 м) производится одним уступом нормальной высоты, а при наклонных и крутопадающих залежах (m_r = 20 — 70 м) нарезка очеред­ного уступа возможна после полной выемки залежи на выше-расположенном горизонте. Залежи средней мощности (m_в = 15 – 40 м; m_r = 60 –150 м) в одном профиле карьера одновременно разраба­тывают двумя уступами. Мощные залежи (m_в > 20 – 40 м; m_r > 100 – 150 м) разрабатывают тремя и более уступами и подуступами.