7.3. Етапи і процеси відкритих гірничих робіт
При відкритих розробках родовищ корисних копалин розрізняють такі етапи робіт:
– підготовка поверхні для проведення подальших гірничих робіт, осушення родовища;
– розкриття родовища капітальними траншеями для забезпечення доступу до корисної копалини (траншея 9, рис. 7.1);
– розкривні роботи – виймання порід, які залягають над корисною копалиною (на рис. 7.1 – верхній уступ);
– видобувні роботи – виймання корисної копалини (на рис. 7.1 – розрізна траншея 10 і нижній уступ);
– рекультивація.
Усі виробничі процеси (роботи) на кар’єрах поділяють на основні та допоміжні. До основних процесів відносять:
– процеси підготовки гірських порід до виймання: осушення масиву порід; подрібнення скельних і напівскельних порід (якщо вони входять до складу масиву порід даного родовища) з використанням буропідривних робіт;
– виймально-навантажувальні процеси;
– процеси переміщення корисної копалини і пустих порід;
– процеси відвалоутворення, складування та рекультивації.
Допоміжні процеси призначені для забезпечення нормального виконання основних. До них відносять зачищення покрівлі корисної копалини, планування траси екскаватора, очищення ковшів екскаваторів від налипання і намерзання гірської маси, ліквідація нависання («козирків») в екскаваторних вибоях, періодичне переміщення кабелів, рейкових колій та ін.
Підготовка ділянки земної поверхні для подальшого розкриття і розробки родовища полягає у відведенні ручаїв, спорудженні дамб, які убезпечать кар'єр від талих та дощових вод, вирубка дерев, зняття і складування родючого шару ґрунту.
7.4. Підготовка гірських порід до виймання
7.4.1. Осушення масиву порід.
При наявності високого рівня ґрунтових вод, в першу чергу для масиву порід, складеного з піщано-глинистих порід, необхідно виконати зниження рівня води нижче робочих горизонтів (осушення). Осушення масиву порід здійснюють шляхом буріння водознижуючих свердловин та шляхом проведення системи підземних дренажних виробок з наступним відкачуванням з цих свердловин і виробок води.
7.4.2. Буропідривні роботи.
Усі гірські породи, які видобувають відкритим способом, можна поділити на п'ять груп: сипучі, м'які, ущільнені, напівскельні і скельні. Сипучі і м'які породи (f<0,5) можна виймати з масиву без попереднього розпушування (подрібнення). Ущільнені породи міцністю f = 0,5…2,0 без попереднього подрібнення можна виймати тільки досить потужними машинами або ж застосовувати попереднє подрібнення.
До скельних порід відносяться такі гірські породи, коефіцієнт міцності яких за Протод'яконовим складає f ≥ 5. Це переважно магматичні і вивержені породи (кварцити, граніти та ін.). Коефіцієнт міцності напівскельних порід (переважно осадкових) становить f = 2…5.
Ущільнені та тріщинуваті напівскельні породи можна розпушувати механічним способом з застосуванням причепних та навісних розпушувачів.
Підготовка ж переважної більшості напівскельних і усіх скельних порід до екскавації проводиться шляхом подрібнення з застосуванням буро-підривних робіт (БПР).
Відносна складність буріння свердловин залежить від фізико-механічних властивостей порід і характеризується коефіцієнтом буримості – Пб, який знаходиться в межах від 1 до 25 (25 категорій порід за буримістю). Свердловини діаметром 90…320 мм вибурюють спеціальними буровими станками. Для порід відносно слабких з показником буріння Пб ≤ 6 використовують станки обертального (шнекового) буріння типу СБР-125, СБР-200; для порід з Пб = 6…17 застосовують шарошкове буріння (станки СБШ-200, …, СБШ-320); для порід з Пб = 4…25 – станки ударно-обертальної дії (СБУ-125, …, СБУ-200); для порід дуже міцних, абразивних, з Пб ≥ 15…20 застосовують термічне (вогневе) буріння.
Ефективність подрібнення порід визначається діаметром (розміром) середнього куска зруйнованої породи, діаметром кондиційного (максимально припустимого) куска в розвалі та відносним виходом негабаритної фракції.
Підривні роботи на кар'єрах виконують із застосуванням масових вибухів системи свердловинних зарядів. Якість подрібнення порід при цьому залежить від правильного вибору типу вибухової речовини (ВР), параметрів розташування свердловинних зарядів на уступі, висоти уступу hу, глибини свердловини lс, її діаметра dс, маси заряду, величини набивки lнаб, величини
Рис. 7.2. Параметри буропідривних робіт при проведенні масових вибухів свердловинними зарядами
перебуру lпер, відстані між свердловинами в ряду а та між рядами свердловин b, лінії опору по підошві W = b (рис. 7.2) та порядку або послідовності підривання рядів зарядів у мілісекундному режимі сповільнень.
Схема розташування свердловин, виймально-навантажувального і транспортного обладнання при навантаженні подрібненої вибухом породи з розвалу в залізничні вагони показана на рис. 7.3.
При наявності в розвалі гірничої маси негабаритних кусків (негабаритів) проводиться їх повторне подрібнення з використанням механічних бутобоїв або з застосуванням підривних робіт. В останньому випадку в негабаритах вибурюють короткі шпури, заряджають ВР і підривають, або ж використовують накладні заряди ВР.
Рис.7.3. Схеми відробки розвалу підірваних порід: а, б – за два проходи (заходки); в – за один прохід екскаватора; 1 – перше положення залізничної колії; 2 – друге положення залізничної колії.