Основные параметры системы открытой разработки

Основными параметрами системы открытой разработки полезных ископаемых являются: высота уступа, ширина разрезной траншей (размеры котлована), углы откосов рабочих уступов, ширина заходки, ширина рабочей площадки, длина экскаваторного блока, длина фронта добычных и вскрышных работ на уступе, число рабочих уступов, высота и ширина рабочей зоны, угол откоса рабочего борта карьера, длина фронта по видам работ в рабочей зоне.

После вскрытия очередного горизонта карьера вскрывающей наклонной (капитальной) траншей создаются предпосылки для его отработки. В целях организации первоначального фронта горных работ необходимо проходить подготовительную выработку – разрезную траншею или разрезной котлован – начальный элемент системы разработки. Ширина разрезной траншеи устанавливается из условия максимального использования рабочих параметров принятого выемочно-погрузочного оборудования и обеспечения ее эффективной проходки. Высота разрезной траншеи равняется высоте уступа, а ее протяженность приближается к длине или ширине карьерного поля на уровне этого горизонта за вычетом длины капитальной траншеи или ее части в пределах указанного горизонта.

После разноса одного или двух бортов разрезной траншеи, она вырождается в рабочий уступ. Подготовительная выработка в зависимости от вида разрабатываемых пород переходит в добычную или вскрышную выработку – следующий элемент системы разработки. После необходимого опережения верхнего уступа появляется возможность для вскрытия нижерасположенного горизонта, т.е. для проведения соответствующей подготовительной выработки в его пределах. Во всех случаях разрезная траншея является продолжением вскрывающей выработки. Процесс вскрытия новых горизонтов и их нарезка продолжается до тех пор, пока в эксплуатацию не будет вовлечен самый нижний горизонт карьера.

Рабочие уступы соединяются между собой рабочими площадками. Рабочая площадка на каждом горизонте является необходимой составной частью рабочего уступа, так как без нее рабочий уступ не может функционировать.

Высота уступа. Рабочий уступ является главным элементом системы разработки, а его высота – основополагающим геометрическим параметром системы. Высота уступа непосредственно влияет на ряд общекарьерных показателей: срок строительства карьера, объем горно-капитальных работ, общую протяженность фронта работ и внутрикарьерных путей и дорог, качество добываемого полезного ископаемого, производственную мощность карьера, показатели системы разработки, угол откоса рабочих и нерабочих бортов карьера.

Высота уступа зависит от физико-технических свойств массива пород, геометрических размеров залежей, принятой технологии горных работ и рабочих параметров выемочно-погрузочных машин. Она устанавливается на основе учета совокупного влияния перечисленных факторов. При разработке наклонных и крутопадающих залежей высота уступа определяется в основном показателями технологических процессов, потерь и разубоживания полезного ископаемого, требуемой производственной мощностью карьера.

В связи с тем, что затраты на подготовку пород к выемке и транспортирование взорванных пород, а также на поддержание выработанного пространства снижаются с увеличением высоты уступа стремятся к большему значению h_у. Однако в соответствии с Правилами технической эксплуатации высота уступа в скальных и полускальных породах не должна превышать максимальной высоты черпании экскаватора более чем в 1,5 раза, т.е.

. (1)

Угол откоса рабочего уступа предопределяется физико-техническими свойствами слагающих его пород. На отечественных карьерах он лежит в пределах 55-80⁰.

Ширина панели (заходки). Уступы, как правило, отрабатываются наклонными полосами – панелями (заходками) вдоль фронта работ. По этой причине панель (заходка) является элементом уступа, а не системы разработки. Ширина заходки по целику (В_з) при использовании железнодорожного транспорта в мягких породах принимается максимальной по выемочным возможностям экскаватора и составляет:

(2)

где R_ч.у. – радиус черпания на уровне стояния экскаватора.

При разработке скальных и полускальных пород ширина панели (В_п) равна ширине взрываемого блока (В_в.б), которая должна взаимоувязываться с комплексом буровзрывных, выемочно-погрузочных и путевых работ. Ширина взрываемого блока:

, (3)

где W – линия сопротивления по подошве уступа; а_р – расстояние между рядами скважин; n_р – число рядов скважин в блоке.

Ширина рабочей площадки – расстояние от нижней бровки рассматриваемого уступа до верхней бровки нижерасположенного уступа принимается такой, чтобы была обеспечена производительная работа оборудования при безопасном размещении основных машин и транспортных коммуникаций, силовых и осветительных линий, вспомогатель­ного транспорта и оборудования.

Минимальная ширина рабочей площадки ( ) при разработке скальных и полускальных пород с применением мехлопат складывается из ширины отброшенной части развала взорванной породы (В_о), гарантийного расстояния от нижней бровки развала (l_т) до транспортной полосы (Т), полосы для размещения ЛЭП, автодорог и бурового оборудования (В_z), т.е.:

. (4)

Протяженность фронта работ и экскаваторного блока. Длина фронта горных работ карьера, которая складывается из протяженности фронтов отдельных уступов, должна быть достаточной для обеспечения установленной производственной мощности карьера по полезному ископаемому и по горной массе, а также для подготовки новых горизонтов.

Рисунок 2 - Схема к определению ширины рабочей площадки

Длина экскаваторного блока (L_б) определяется горно-геологическими условиями залегания полезных ископаемых, их геометрическими размерами в плане, высотой уступа, шириной заходки по целику, необходимостью бесперебойного обслуживания выемочно-погрузочного оборудования транспортными средствами. Исходя из обеспеченности экскаватора нужным объемом подготовленной горной массы (Q_г.м) за фиксированный период, искомую величину в общем случае можно определить по формуле:

= , (5)

где n_м – число месяцев, в течение которого экскаватор отрабатывает одну панель, обычно n_м=0,5-1, но может быть и больше; Q_эм – месячная производительность экскаватора.

Показатели системы открытой разработки

Основные показатели системы разработки полезных ископаемых: скорость подвигания забоев, скорость подвигания фронта рабочего уступа, скорость углубки горных работ; объем пород в рабочей зоне, количество вскрытых и готовых к выемке запасов; эксплуатационные потери и разубоживание руды. Дополнительные показатели: продолжительность подготовки нового нижележащего горизонта; производительность карьера с единицы длины рудного, породного фронта работ, единицы площади рабочей зоны и т.д.

Способы вскрытия рабочих горизонтов карьера. Вскрывающие выработки.

Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется для обеспечения сформированных на уступах грузопотоков транспортными коммуникациями, позволяющими перемещать грузы с рабочих горизонтов до пунктов приема на поверхности или на промежуточных горизонтах. Вскрывающие выработки начинаются с поверхности или с уже вскрытого промежуточного рабочего горизонта и заканчиваются на отметке рабочей площадки вскрываемого горизонта.

Способ вскрытия определяется рядом признаков (табл. 2). Первоочередным признаком является вид вскрывающих выработок. В большинстве случаев рабочие горизонты карьера вскрывают капитальными траншеями или полутраншеями. Реже осуществляется вскрытие подземными выработками (наклонными и вертикальными стволами, штольнями, тоннелями), а также комбинированным способом.

По положению относительно контуров карьера вскрывающие выработки различаются внешние, внутренние и смешанные; различают так же вскрытие фланговыми и центральными траншеями (или подземными выработками), вскрытие со стороны лежачего или висячего бока залежи, а также с торца карьера.

Внешние траншеи бывают стационарными или полустационарными. Внутренние траншеи могут быть стационарными (расположены на нерабочих бортах карьера), полустационарными, временными и скользящими. Временные и полустационарные внутренние траншеи на рабочих бортах карьера применяют для уменьшения объемов горно-капитальных работ и при перераспределении во времени объемов вскрышных работ.

Траншеи, предназначенные для движения колесных транспортных средств (железнодорожный и автомобильный транспорт), должны быть наклонными; траншеи, оборудуемые подъемниками,– крутыми.

Таблица 2