1.9. Условия применения открытых горных работ
Месторождения полезных ископаемых, разрабатываемых открытым или любым иным способом, отличаются разнообразными природными условиями залегания. К ним относятся: число и мощность каждой залежи; угол их падения; мощность покрывающих пород; топографические факторы; качественные и количественные показатели месторождения; физико-технические свойства покрывающих и вмещающих пород и полезного ископаемого и др.
Указанные факторы, а также ценность минерального сырья для народного хозяйства, гидрогеология и климат района месторождения, наличие в нем трудовых и материальных ресурсов, транспортных коммуникаций и т. д. влияют на выбор способа разработки месторождения, технические средства и порядок ведения горных работ.
Типы месторождений полезных ископаемых различаются, прежде всего, по характерным геометрическим признакам.
Форма залежи. По этому признаку различают залежи, развитые примерно одинаково во всех направлениях (изометрические), вытянутые в двух направлениях при относительно небольшой мощности (плитообразные), вытянутые в одном направлении (трубообразные) и промежуточные (между указанными формами).
Рельеф поверхности. Различают равнинный рельеф, склон возвышенности, возвышенность и холмистый рельеф.
Положение залежи относительно поверхности. По этому признаку различают поверхностный тип залежи (залежь выходит непосредственно на поверхность или перекрыта наносами мощностью до 20 – 30 м), глубинный тип (мощность покрывающих пород изменяется от 30 до 250 м и более), высотный тип (залежь расположена на возвышенности или склоне горы) и высотно-глубинный тип (залежь расположена выше и ниже господствующей поверхности).
Угол падения залежи. По этому признаку различают пологое (до 8 – 10°), наклонное (от 8 – 10 до 25 – 35°) и крутое падение залежи (свыше 35°).
Мощность залежи. Различают весьма маломощные (для горизонтальных месторождений вертикальной мощностью до 2 – 3 м, для наклонных и крутых месторождений горизонтальной мощностью 20 – 70 м), малой мощности (4 – 20 м и 20 – 70 м), средней мощности (15 – 40 м и 60 – 150 м) и мощные залежи (20 – 40 м и 100 – 150 м).
Строение залежи. По этому признаку различают залежи простые (однородное строение без прослойки и включений), сложные (наряду с кондиционным полезным ископаемым имеются некондиционные сорта и прослойки пустых пород) и рассредоточенные (сложное строение при отсутствии закономерностей распределения кондиционных и некондиционных сортов полезного ископаемого).
Распределение качества полезного ископаемого. Может быть равномерным, когда качество полезного ископаемого одинаково в различных частях залежи, и неравномерным, когда распределение качества неодинаково по высоте и в плане залежи.
1.10. Сущность открытых горных работ
Открытыми горными работами называют комплекс работ, производимых с земной поверхности для добычи разнообразных полезных ископаемых. Совокупность образующихся при этом различных горных выработок носит название карьера.
При разработке горизонтальных или пологих залежей удаляют только покрывающие вскрышные породы (рис. 1.1, а); породы лежачего бока (почвы) не извлекаются.
При разработке наклонных и крутых залежей помимо покрывающих необходимо удалить и часть вмещающих пустых пород для создания транспортного доступа к различным частям залежи по глубине и обеспечения устойчивости массива вмещающих пород после выемки полезного ископаемого. Для этих целей угол откоса породного массива не должен превышать 25 – 35°. При разработке наклонных залежей вскрышные породы удаляются только со стороны висячего бока залежи (рис. 1.1, б). При разработке крутой залежи необходимо удалять породы со стороны висячего и лежачего ее боков (рис. 1.1, в).
Удаление больших масс покрывающих и вмещающих вскрышных пород является главной особенностью открытых разработок. Годовые объемы перемещаемых пород, как правило, значительно превышают объемы добываемых полезных ископаемых.
Основные затраты при открытой разработке приходятся на перемещение пород, покрывающих или вмещающих залежь. Поэтому при разработке горизонтальных и пологих залежей вскрышные породы стремятся перемещать по кратчайшему расстоянию в ранее созданное выработанное пространство. При разработке наклонных и крутых залежей размещение вскрышных пород в выработанном пространстве возможно только в исключительных случаях, их обычно вывозят за пределы карьера,