3. Графоаналитическое определение конечной глубины карьера по текущему коэффициенту вскрыши (метод в.В. Ржевского).

Т е к у щ и й к о э ф ф и ц и е н т в с к р ы ш и (К_Т) – о т н о ш е н и е о б ъ е м а в с к р ы ш н ы х п о р о д, ф а к т и ч е с к и п е р е м е щ а е м ы х из м а с с и в а в о т в а л ы за к а к о й-л и б о п е р и о д в р е м е н и (о б ы ч н о г о д ) , к ф а к т и ч е с к и д о б ы в а е м о м у за э т о т же п е р и о д в р е м е н и о б ъ е м у п о л е з н о г о и с к о п а е м о г о.

Графоаналитический метод основан на равенстве граничного и текущего коэффициентов вскрыши. Он применяется при равнинной земной поверхности или некрутом косогоре. Для определения конечной глубины карьера по этому методу на поперечном сечении отстраиваются текущие контуры под углом наклона рабочего борта до тех пор, пока текущий коэффициент вскрыши станет равным граничному. В результате устанавливают точки верхнего контура карьера. Из этих точек под углами погашения бортов проводят линии. Точка пересечения этих линий являются отметкой конечной глубины карьера.

По этому методу, с развитием горных работ, текущий коэффициент вскрыши вначале возрастает, достигая максимума при равенстве его с граничным, затем уменьшается, поскольку верхние горизонты достигли конечных контуров. Практически во все периоды эксплуатации карьер работает с коэффициентом вскрыши ниже предельно допустимого.

Определение конечной глубины карьера по графоаналитическому методу производится в следующей последовательности:

3.1 Выбирается или отстраивается в масштабе типичный геологический разрез. На этом разрезе проводятся горизонтальные линии, расстояние между которыми равно или кратно высоте уступа (рис. 18);

3.2 На каждой горизонтальной линии обозначается местоположение разрезной траншеи относительно полезного ископаемого и ширина ее дна. На крутых месторождениях при горизонтальной мощности полезного ископаемого до 40-50 м разрезная траншея располагается со стороны висячего бока полезного ископаемого. При горизонтальной мощности полезного ископаемого более 50 м – разрезная траншея располагается по центру залежи.

Рис.18. Схема к расчету конечной глубины карьера при равенстве

текущего и граничного коэффициента вскрыши

Ширина разрезной траншеи по дну рассчитывается в зависимости от параметров экскаваторно-транспортного комплекса и технологической схемы проведения траншеи. В настоящем задании ширина разрезной траншеи по дну равна 30 м. На рис. 18 местоположение дна разрезной траншеи и его ширина обозначены точками: а₁в₁ – ширина дна для первого уступа, а₂в₂ – ширина дна для второго уступа, а_iв_i – ширина дна для i-ого уступа;

3.3 Из точек, соответствующих нижним бровками бортов разрезной траншеи, проводят наклонные прямые линии под максимальным углом рабочего борта карьера (при использовании экскаваторно-автомобильных комплексов – 16-20°) до пересечения с дневной поверхностью. На рис. 18 точки пересечения с дневной поверхностью обозначены буквами А₁, В₁, А₂, В₂, А_i, В_i;

3.4 Вычисляются частные от деления величин

где А₁В₁, А₂В₂, А_iВ_i – расстояние соответственно между точками А₁ и

В₁, А₂ и В₂, А_i и В_i - на дневной поверхности, м;

т_г – горизонтальная мощность полезного ископаемого, м;

К_Т1, К_Т2, К_Тi – текущий коэффициент вскрыши для положения гор-

ных работ характеризующимся проведением разрез-

ной траншеи соответственно на 1-м, 2-м и i-м гори-

зонтах карьера, м³/м³;

3.5. Производится сравнение каждого рассчитанного текущего коэффициента вскрыши с граничным коэффициентом вскрыши;

3.6. Определяется текущее положение горных работ, при котором К_Тi = К_гр (расхождение между этими величинами допускается в пределах 5%);

3.7. Из точек на земной поверхности, соответствующих положению горных работ при равенстве текущего и граничного коэффициентов вскрыши (на рис. 18 это точки А_i и В_i) проводят наклонные прямые линии под углами погашения горных работ до их взаимного пересечения а точке О (см. рис. 18). На глубоких карьерах углы откосов бортов карьера, при погашении горных работ, со стороны висячего и лежачего боков залежи полезного ископаемого незначительно отличаются один от другого. В настоящем задании они принимаются равными.

Высотная отметка точки О соответствует конечной глубине карьера.

3.8. При несовпадении отметки точки О отметками уступов, конечная глубина карьера корректируется в сторону уменьшения или увеличения.

Производится построение конечных контуров карьера и замеряется конечная глубина карьера.

На рис. 18 конечные контуры карьера обозначены пунктирной линией.

Пример. Известно: земная поверхность – горизонтальная, мощность наносов 10 м, высота уступа (кроме наносов) 15 м, ширина дна разрезной траншеи 30 м, при разработки месторождения применяется экскаваторно-автомобильный комплекс, вскрышные породы и полезное ископаемое относятся к породам III – IV категорий по трудности экскавации, горизонтальная мощность полезного ископаемого 40 м, угол падения полезного ископаемого 70°, граничный коэффициент вскрыши 11 м³/м³, углы откосов нерабочих бортов со стороны висячего и лежачего боков залежи одинаковы и равны 45°, длина полезного ископаемого и длина дна карьера на момент окончания горных работ 1500 м, угол откоса рабочего борта карьера 20°.

Задание: определить конечную глубину карьера по вышеизложенным трем методам.

Решение:

1.рассчитывается конечная глубина карьера по контурному коэффициенту вскрыши (формула 58)

2.вычисляется конечная глубина карьера для условия равенства среднего и граничного коэффициентов вскрыши (формулы 59)

м,

3.определение конечной глубины карьера графоаналитическим методом;

а) строится в масштабе геологический разрез месторождения и проводятся горизонтальные линии, обозначающие отметки уступов карьера. Наносы отрабатываются отдельным уступом высотой 10 м. Высота уступов по коренным породам 15 м (рис. 19);

Рис.19. Пример расчета конечной глубины карьера

б) отметки уступов обозначаются цифрой. Отметка земной поверхности +300;

в) на каждой горизонтальной линии с помощью засечек обозначается ширина разрезной траншеи. При горизонтальной мощности полезного ископаемого до 40-50 м разрезная траншея проводится со стороны висячего бока залежи,

г) из точек, соответствующих нижним бровкам бортов разрезной траншеи, проводят наклонные линии до пересечения с земной поверхности под углом рабочего борта карьера 20°. Точки пересечения с земной поверхностью обозначаются буквами А и В с индексами номеров горизонтов. Уступ по наносам не обозначается;

д) замеряется расстояние между точками А и В для каждого положения разрезной траншеи (текущего положения горных работ). Результаты замеров с учетом масштаба записываются в таблицу (табл. 16).

Таблица 16

Результаты вычислений текущего коэффициента

вскрыши для рассматриваемого примера

Отрезок на земной поверхности между точками	Длина отрезка, м	Текущий коэффициент вскрыши, м3/м3
А1В1	180	4,6
А2В2	256	6,4
1	2	3
А3В3	344	8,6
А4В4	426	10,6
А5В5	507	12,7
А6В6	605	15,1

е) вычисляется значение текущего коэффициента вскрыши для каждого положения горных работ (частное от деления расстояния между точками А и В на горизонтальную мощность полезного ископаемого). Значения текущего коэффициента вскрыши записываются в табл. 16,

ж) значения текущих коэффициентов вскрыши для каждого положения горных работ сравниваются с граничным коэффициентом вскрыши (11 м³/м³). Выбирается то положение горных работ, при котором значения коэффициентов вскрыши совпадают или близки. В рассматриваемом примере это положение горных работ при вскрытии четвертого уступа (горизонт с отметкой +230, см. рис. 19),

з) из точек А₄ и В₄ проводятся наклонные прямые линии под углом 45° (угол откоса нерабочих бортов карьера) до их пересечения в точке О (рис. 19),

и) отметка точки О не совпадает с отметками горизонтов карьера. Поэтому конечная глубина корректируется до отметки горизонта. В результате конечная глубина карьера равна 220 м. На рис. 19 пунктирной линией показаны конечные контуры карьера.

Результаты расчетов конечной глубины карьера различными методами записываются в таблицу (табл. 17).

Таблица 17

Результаты расчетов конечной глубины карьера

	Метод определения конечной глубины карьера
	КК=Кгр	Кср=Кгр	КТ=Кгр
НК, м	280	450	220

Как видно из примера расчета конечной глубины карьера различными методами, значения ее значительно разнятся. В проекте проектирования карьера применяется каждый их этих методов. Рассмотренные методы имеют свою степень точности и используются в зависимости от тех или иных горно-геологических условий разработки месторождений. При большом сроке отработки карьера, при изменяющихся горнотехнических условий ведении горных работ и при уточнении граничного коэффициента вскрыши конечная глубина карьера может пересматриваться.

Задание: определить конечную глубину карьера по трем методам.

Исходные данные: полезное ископаемое пластообразное, земная поверхность горизонтальная, мощность наносов во всех вариантов 10 м, высота уступов при разработке коренных пород 15 м, углы откосов нерабочих бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков залежи полезного ископаемого одинаковы, комплекс оборудование – экскаваторно-автомобильный, ширина дна разрезной траншеи 25 м. Другие исходные данные по вариантам даны в табл. 18.

Таблица 18

Исходные данные для выполнения задания

Номер варианта	Угол падения полезного ископаемого, градус	Горизонтальная мощность полезного ископаемого, м	Угол откоса нерабочих бортов карьера, градус	Длина полезного ископаемого и дна карьера в плане, м	Граничный коэффициент вскрыши, м3/м3
1	2	3	4	5	6
1	50	40	39	500	10,0
2	55	45	40	550	10,5
3	60	50	41	600	11,0
4	65	35	42	650	11,5

Продолжение таблицы 18

1	2	3	4	5	6
5	70	43	42	700	12,0
6	75	42	44	750	12,5
7	80	41	45	800	13,0
8	82	44	46	850	13,5
9	78	46	44	900	14,0
10	76	47	42	950	14,5
11	73	48	40	1000	15,0
12	68	49	38	1100	14,0
13	64	36	41	1050	13,0
14	62	37	43	1150	12,0
15	58	38	47	1200	11,0
16	54	39	49	1250	10,0
17	56	60	48	1350	12,0
18	61	65	46	1400	12,5
19	63	62	44	1450	13,5
20	67	64	42	1500	13,0
21	72	61	40	1450	14,0
22	74	63	43	1400	14,5
23	77	59	45	1300	15,0
24	81	58	47	1200	11,0
25	79	57	36	1100	11,5
26	71	56	38	1000	10,5
1	2	3	4	5	6
27	65	55	39	900	14,0
28	64	54	37	800	14,5
29	59	52	41	700	14,2
30	52	53	42	600	14,1

СОДЕРЖАНИЕ

	Стр.
ПРЕДИСЛОВИЕ ………………………………………………………...
ЗАДАНИЕ 1. Расчет параметров экскаваторно – отвального технологического комплекса при простой бестранс- портной схеме перевалке вскрышных пород в вырабо- танное пространство карьера……………………………
ЗАДАНИЕ 2. Выбор выемочно-погрузочного комплекса на добыч- ных работах и определение производственной мощ- ности карьера при простой бестранспортной схеме перевалки вскрышных пород………………………….
ЗАДАНИЕ 3. Расчет параметров экскаваторно-отвального техноло- гического комплекса при усложненной райчихинской бестранспортной схеме перевалки вскрышных пород во внутренний отвал карьра……………………………
ЗАДАНИЕ 4. Расчет параметров экскаваторно-отвального техноло- гического комплекса при усложненной украинской бестранспортной схеме перевалки вскрышных пород во внутренний отвал карьера…………………………
ЗАДАНИЕ 5. Определение параметров и скорости проведения на- клонных траншей при подготовке к разработке ново- го горизонта…………………………………………….
ЗАДАНИЕ 6. Определение параметров и скорости проведения раз- резных траншей………………………………………..
ЗАДАНИЕ 7. Расчет производительности карьера по горнотехниче- ским условиям для крутопадающих месторождений полезных ископаемых………………………………….
ЗАДАНИЕ 8. Определение конечной глубины карьера для крутопа- дающих залежей полезного ископаемого…………….
СПИСОК ЛИТЕРАТРЫ………………………………………………..

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арсентьев А.И., Полищук А.К. Развитие методов определения границ карьеров. – Ленинград: Наука, 1967. – 96с.

2. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. – М.: Недра, 1981.- 278 с.

3. Научные основы проектирования карьеров. – М.: Недра, 1971. – 600 с.

4. Открытые горные работы. Справочник./Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Винницкий К.Е. и др. – М.: Горное бюро, 1994.-590 с.

5. Ржевский В.В. Проектирование контуров карьера. М.: ГНТИ литер. по черной и цветной металлургии, 1956. – 231 с.

6. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 2. Технология и комплексная механизация. – М.: Недра, 1985. – 549 с.

7. Репин Н.Я., Репин Л.Н. Выемочно-погрузочные работы. М.: издательство «Горная книга», 2010. – 267 с.

8. Степанов В.А., Птичников Е.В. Методические указания по расчету основных показателей экскаваторно-отвальных технологических комплексов на карьерах строительных горных пород. М.-:МГГУ, 1993. – 52 с.

9. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. - Челябинск: НИИОГР, 1991. – 350 с.

10. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В., Коваленко В.С. Проектирование карьеров. – М.: Высшая школа, 2009. – 694 с.

11. Хохряков В.С. Проектирование карьеров. – М.: Недра, 1992. – 383 с.

12. Ялтанец И.М., Щадов М.И. Практикум по открытым горным работам. - М.: Издательство МГГУ, 2003. – 429 с.