Конспект лекцій

з дисципліни

«Відкриті гірничі роботи»

для студентів спеціалізації

6.090300.00 “Підземна розробка родовищ корисних копалин”

напряму підготовки “Гірництво”

Кривий Ріг

2008

Лекція 1. Особливості відкритого способу розробки. Способи ведення гірничих робіт

Спосіб видобутку – це сукупність спеціальних технічних засобів і безпечних економічно доцільних технологічних процесів по оголенню корисних копалин, відділенню його від масиву гірничих порід і видобуванню на поверхню.

Розрізняють наступні способи видобутку корисних копалин: підземний; відкритий; дражний; підводний (з дна морів і океанів); физико-хімічні (геотехнологічні).

Підземний спосіб розробки корисної копалини відповідає по своєму призначенню веденню гірничих робіт нижче відмітки денної поверхні в спеціально пройдених гірничих виробках, що сполучаються з денною поверхнею за допомогою вертикальних або похилих стволів.

При підземному способі корисні копалини витягуються з надр землі під крівлею налягаючих порід і видаються на поверхню через спеціальні гірські виробки. Глибини видобутку залежать від застосовуваної техніки та потреби в мінеральній сировині. На крупних підприємствах підземного способу видобутку глибина розробки сягає 1 км та більше.

Відкритий спосіб розробки корисної копалини відповідає по своєму призначенню виробництву гірничих робіт безпосередньо під відкритим небом від відмітки денної поверхні і нижче, та видачі пустих порід і корисної копалини на денну поверхню через систему похилих капітальних траншей.

Так як призначенням данного курсу є введення в спеціальність саме гірничих інженерів з відкритого способу розробки, то в подальшому саме цей спосіб й буде докладно розглядатись.

Дражний спосіб свою назву одержав від машини – драги, яка являє собою самоходне або несамоходне судно, що здійснює видобуток гірської маси з дна водоймища та має на борту збагачувальне обладнання. Ефективна при розробці розсипних родовищ.

Спосіб видобутку з дна морів і океанів порівняно молодий, але, враховуючи, що на дні морів і океанів, так само як і в самій морській і океанській воді, зосереджені величезні (та практично незаймані) запаси дуже цінних корисних копалин, він є дуже перспективним.

В основу великої групи физико-хімічних методів (геотехнологічних методів) видобутку корисних копалин закладені різні хімічні, фізичні, физико-хімічні, біохімічні і інші процеси, за допомогою яких корисні копалини відділяються від масиву і витягуються на поверхню (метод фонтанного видобутку нафти, підземна газифікація вугілля, підземна виплавка солі). Вони засновані на переводі корисної копалини у рухомий стан за допомогою здійснення в місці її залягання в надрах теплових, масообмінних, хімічних і гідродинамічних процесів. Ці методи дозволяють здійснити процес виймання та видачі корисної копалини через свердловини без присутності людей під землею.

Сутність відкритих гірничих робіт (вгр)

Відкриті гірничі роботи (ВГР) – гірничі роботи, які проводять безпосередньо із земної поверхні у відкритих гірничих виробках (у траншеях або напівтраншеях).

Основною метою ВГР є розробка родовищ корисної копалини.

Кар’єр – сукупність гірничих виробок, яка призначена для розробки родовищ корисних копалин відкритим способом.

Також кар'єром називається гірниче підприємство, що здійснює видобуток корисних копалин відкритим способом. У практиці відкритої розробки вугільних і розсипних родовищ замість терміну «кар'єр» застосовуються назви «розріз» і «приїск».

При веденні відкритих гірських робіт розрізняють розкривні і добувні роботи.

Під розкривними роботами розуміють сукупність виробничих процесів по вийманню і видаленню пустих порід, що покривають і вміщують корисні копалини.

Добувними роботами називають сукупність виробничих процесів по вилученню корисних копалин з надр Землі.

Родовище або його частина, що розробляється одним кар'єром, називається кар'єрним полем. В процесі ведення відкритих гірських робіт поверхня кар'єрного поля повністю порушується і в товщі земної кори утворюється поверхня виробленого простору, обмежена штучно створеною поверхнею. Сучасні кар'єри мають об'єм виробленого простору сотні мільйонів кубометрів і досягають глибини кількох сотень метрів.

Ділянка земної поверхні, що займається гірничим підприємством, називається земельним відводом. Його площа звичайно у багато разів перевищує площу кар'єрного поля та на крупних кар'єрах досягає кількох тисяч гектарів.

При значних розмірах виробленого простору порушується природна рівновага масиву гірничих порід, що оточують кар'єр. Це може привести до деформацій бокової поверхні кар'єру (оповзні і обвалення), до порушення нормального ведення гірничих робіт і до аварій. Щоб уникнути таких наслідків боковим поверхням кар'єру надають певний нахил, що забезпечує їх стійкість.

У зв'язку з цим виникає необхідність виїмки значних об'ємів пустих гірничих порід покриваючих і вміщаючих корисні копалини, які називаються розкривними або розкривом. Річні об'єми розкриву, переміщувані в сучасних кар'єрах, складають десятки мільйонів кубометрів і часто у багато разів перевищують об'єми корисних копалин, що добувається.

Корисні копалини і розкрив вивозяться з кар'єру на поверхню, причому корисна копалина перевозиться до місця переробки, складування або споживання, а розкривну породу складують успеціально відведеному місці, яке називають відвал. У сприятливих умовах залягання корисних копалин (наприклад при розробці горизонтального покладу КК) розкривні породи, відокремлені від масиву, можуть і не вивозитися з кар'єру, а розміщуватися в його виробленому просторі (внутрішній відвал).

Розробка масиву гірничих порід (розкриву і корисних копалин) у межах кар'єру проводиться горизонтальними або слабкопохилими шарами. Шари звичайно відпрацьовуються паралельно з деяким відставанням робіт в просторі і в часі на нижче лежачому шарі. Таким чином, бокова поверхня кар'єру набуває ступінчастої (уступної) форми.

При відкритій розробці горизонтальних або пологоспадаючих покладів необхідно видаляти лише покриваючі породи, породи лежачого боку не видаляються. Розкривні породи можуть розміщуватись у виробленому просторі кар’єру у внутрішній відвал

При розробці похилих покладів крім покриваючих порід необхідно видалити і частину вміщуючих пустих порід для створення транспортного доступу до різних частин покладу по глибині і забезпечення стійкості масиву вміщаючих порід, причому видаляються тільки розкривні породи висячого боку покладу. Розкривні породи розміщуються у відвали за межами кар’єрного поля.

При розробці крутоспадаючого покладу необхідно видаляти вміщуючі породи як з висячого так і лежачого боків. Об'єм розкривних порід на таких кар'єрах звичайно значно перевищує об'єм видобутку КК (іноді в 10-20 разів).

Видалення значних мас вміщаючих і покриваючих пустих порід є основною технологічною і економічною особливістю відкритих гірничих робіт.