1.10. Составление плана развития горных работ на карьере

В задачи маркшейдера при составлении плана развития горных работ входят сбор и оформление материалов по выполнению плана развития горных работ за прошедший период; подготовка исходных данных для распределения плана горных работ (вскрыши и добычи) по участкам (уступам) на новый плановый период; составление календарного плана развития горных работ; оформление графической части плана развития горных работ.

Основные графические материалы, прилагаемые к производственному плану горных работ, состоят из сводного плана карьера масштаба 1:2000—1:5000 с нанесенным на нем планом развития горных работ; календарных планов по уступам (горизонтам) масштабов 1:500—1:1000; разрезов (профилей) карьера по уступам масштабов 1:500—1:2000; плана развития карьера, нанесенного на топографическом плане масштаба 1:5000; паспортов управления угольными (рудными) и породными уступами и внутренними отвалами породы с указанием расположения экскаваторов на уступах и отвалах. Составленные планы развития горных работ со всеми приложениями представляются в вышестоящую организацию для утверждения.

Проектная длина фронта работ (заходок), обеспечивающая план календарной добычи (год, квартал, месяц), определяется по формуле

, ()

где Q — плановая годовая добыча полезного ископаемого;

П — проектные потери;

В — переходящие запасы отбитого полезного ископаемого на конец планируемого периода;

К — коэффициент выхода угля из горной массы, который определяется делением добытого товарного угля за данный период на объем общей массы угля в целике пласта, отработанной за этот же период;

т — мощность пласта или высота уступа (при мощных пластах) ;

А — ширина заходок.

После определения общей длины линии забоя производят разбивку добычи по кварталам и месяцам, распределяя его по участкам, уступам и механизмам.

Контур планируемых разработок можно определить по площади годовой отработки по формуле ()

где γ — объемный вес угля, т/м³.

Планирование вскрышных работ имеет цель обеспечить план добычи полезного ископаемого вскрытыми запасами с необходимым резервом (переходящими запасами). Необходимое количество вскрытых запасов в этом случае

, ()

где Q_h — количество подлежащих вскрытию запасов за планируемый период; Q_П — планируемая добыча; П — проектные потери; В и В₁ — остатки вскрытых запасов соответственно на конец и начало планируемого периода.

При планировании добычи и вскрыши для контроля подсчитывается их соотношение, т. е. коэффициент вскрыши

,

где V — объем вскрыши за планируемый период.

Определение объема вскрыши производят способом параллельных сечений по профилям (разрезам) или другим способом.

При определении планового объема вскрышных работ предварительно рассчитывают количество уступов и их элементы. При этом особенно точно должна быть определена ширина рабочей площадки уступов, которая выбирается с учетом рационального и безопасного размещения на площадке всего оборудования, необходимого для ведения горных работ.

Ширина рабочей площадки В (рис. 107) складывается из ширины развала породы X при взрыве, зоны безопасной эксплуатации транспортной линии С и охранной бермы уступа Б. Ширина развала горной породы может быть определена опытным путем или по формуле

, ()

где К — коэффициент разрыхления пород; А — ширина заходки экскаватора; Н — высота уступа; β — угол откоса уступа; δ — угол развала породы (между пунктирной и горизонтальной жирной линиями). Величина С принимается равной ширине транспортной линии в зависимости от характера ее и количества линий (одноколейных или двухколейных).

Рисунок 107. Элементы рабочей площадки уступа

Охранную берму уступа рассчитывают по формуле

Б = H(ctgα—ctgβ), ()

где α — угол естественного обрушения пород уступа.

Угол ψ, образуемый горизонтом и линией I—II, соединяющей точку на верхней бровке верхнего уступа карьера и точку нижней кромки нижнего уступа, называется углом погашения борта карьера. Его величина должна соответствовать установленному значению для конкретных условий разработки.

План переэкскавации горной породы составляют при наличии внутренних отвалов, исходя из объемов пустой породы, подлежащей перевалке из нижних породных уступов. Расчет переваливаемых пород производят по разрезам на 1 м угольного забоя. Кроме переэкскавации пород, сваленных с нижних уступов, производят также перевалку оползневых пород на внутренних отвалах и пород от селективной добычи и др. Таким образом, формула определения основных объемов переэкскавации имеет следующий вид:

V = V₁ + V₂+V₃ ()

где V₁ — объем пород основной вскрыши с нижних уступов; V₂ — объем пород от оползней внутренних отвалов; V₃ — объем пород от селективной добычи угля.

При многократной переэкскавации одной и той же породы объем перемещаемой породы с каждым разом уменьшается за счет размещения части породы на экскаваторных площадках. Это необходимо учитывать при планировании.

При определении объема работ по переэкскавации весьма важно установить коэффициент перевалки (переэкскавации) К, который равен отношению суммы объемов переваленной породы в отвал и первоначального объема породы, вынутой из массива. Знание коэффициента перевалки дает возможность правильно планировать и контролировать организацию процесса переэкскавации и размещение породы в выработанном пространстве.

При размещении вскрышных пород на внешнем борту или сбрасывании их в очистное пространство, а затем перемещении на внутренние отвалы маркшейдер на основе проекта и плана этих работ с учетом основных параметров экскаваторов и состояния горных пород на плане (масштаба 1:1000—1:2000) намечает направление хода экскаватора и графически определяет координаты точек поворота хода. Затем, решая обратную задачу, маркшейдер вычисляет дирекционные углы и расстояния прямолинейных участков (отрезков) трассы экскаваторов.

Разбивку в натуре линий трассы и точек ее поворота производят от пунктов съемочной основы. В конце каждого месяца и на дату прекращения работы экскаваторов на данной заходке маркшейдер производит съемку навалов, например тахеометрическую, на основе которой составляют профили, пополняют планы и подсчитывают объемы работ, выполненные каждым экскаватором на каждой заходке.

Учет объема работ может производиться автоматически при помощи специальных счетчиков, установленных на экскаваторах.

1. 11. МАРКШЕЙДЕРСКИЕ РАБОТЫ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ

Под рекультивацией земель понимают приведение нарушенных промышленностью земель в состояние, пригодное для народно-хозяйственного использования. Рекультивация земель является важнейшей проблемой современности, неотъемлемой частью комплекса мер по охране природы и воспроизводству природных ресурсов.

Назначение рекультивированных земель различно: сельскохозяйственное — восстановление пашни, сенокоса, пастбища и многолетних насаждений; лесохозяйственное — насаждение леса различных пород и различного назначения (промышленное, лесопарковое, зеленых зон отдыха и охоты); водохозяйственное — создание водоемов многоцелевого назначения (рыбоводства, хозяйственно-питьевых, коммунально-бытовых, технических, для лечебно-гигиенических нужд); строительное — создание площадок для промышленного, гражданского и прочего строительства, оборудование мест для отвалов промышленного строительства и бытового мусора, а также отходов обогащения.

Основными задачами маркшейдерской службы при проведении рекультивационных работ являются:

1) подготовка планово-графической документации, необходимой для разработки проекта рекультивации;

2) выполнение съемочно-замерных работ в период осуществления проекта горнотехнических работ при рекультивации и определение их объемов; производство контрольных съемок;

3) организация наблюдений за оседанием пород и составление комплекта графической документации на рекультивированные участки земли, необходимого для передачи участков для использования в народном хозяйстве.

На первом (подготовительном) этапе маркшейдерская служба подготавливает исходную графическую документацию (планы и вертикальные разрезы), предназначенную для составления проекта рекультивации и последующего контроля за его осуществлением. Масштаб планов и высота сечения рельефа должны быть следующими: для сельскохозяйственного и строительного направления — 1:1000 и 1:2000 с высотой сечения рельефа 0,5 и 1 м; для лесохозяйственного, водохозяйственного и других направлений — 1:2000 или 1:5000 с высотой сечения рельефа 1 или 2 м.

Маркшейдерские работы на последующих технологических этапах рекультивации связаны с замерами и определением вида и последовательности проведения горнотехнических работ.

На всех этапах разработки залежи полезного ископаемого открытым способом при вскрыше, формировании отвалов породы, добыче и рекультивации, строгому маркшейдерскому контролю подлежит полнота съема (зачистка) и качество складирования плодородного слоя с определением его объема, так как от него, в основном, зависит плодородие рекультивируемых земель.

В соответствии с установленными нормами вскрышные породы по степени их пригодности (плодородности) для биологической рекультивации классифицируются следующим образом.

1. Пригодные: плодородные — гумосовые слои, пригодные под пашни; потенциально плодородные — лёссы, лёссовидные суглинки и другие пригодные под сенокосно-пастбищные угодья и садоводство.

2. Малопригодные — тяжелые суглинки, пески и другие, пригодные для лесонасаждений.

3. Непригодные (фитотоксичные) — богатые сульфидами, солончаки, скальные породы, конгломераты и другие.

Подготовительным этапом текущего маркшейдерского обслуживания мероприятий по рекультивации является трассировка подъездных путей, дорог, дренажных канав, электролиний и др.

В зависимости от вида дальнейшего хозяйственного освоения планировка рекультивируемой территории может быть сплошной или частичной. Выравнивание поверхности (рис. 108) должно удовлетворять примерно нулевому балансу земляных работ, который маркшейдер определяет по планово-графической документации.

Рисунок 108. Схема засыпки отработанных карьеров:

а — горизонтальными слоями; б — комбинированная; 1, 2, 3 — последовательность засыпки

Планируемые участки должны иметь правильные геометрические контуры площадью не менее 10 га, ширину примерно 200 м. Планировку поверхности отвалов следует проводить в два этапа: сначала — общую; через один-два года после осадки — окончательную.

При сплошной планировке с подсыпкой плодородного и потенциально плодородного слоев на участках, предназначенных для возделывания сельскохозяйственных культур, уклон не должен превышать 1—2°.

При уклоне 3—4° участки могут использоваться для полеводства (покосы, сады) при выполнении специальных противоэрозионных работ.

Участки отвалов, предназначенные для лесохозяйственного пользования, могут иметь продольный уклон площади, равный 10°, а поперечный — не более 4°. При рекультивации отвалов террасами (рис. 108, б) их обратный уклон в сторону вышележащей террасы допускается до 2°. Параллельно с планировкой поверхности отвала производится выполаживание откосов для их использования в хозяйственных целях. Так, при облесении угол откоса отвала не должен превышать 18°, а при посадке садов — 10—11°. Откосы скальных пород выполаживать часто нецелесообразно.

Для соблюдения перечисленных выше требований, а также определения объемов перемещенных земляных масс и в целях контроля за планировкой и мощностью насыпки плодородных слоев мощностью более 1,5 м выполняют тахеометрическую съемку (тригонометрическое нивелирование). При слоях подсыпки мощностью менее 1,5 м следует осуществлять нивелирование площади, руководствуясь требованиями Инструкции по производству маркшейдерских работ. При этом необходимо учитывать следующее: если вскрышные породы в отвале нетоксичны и рекультивация проводится под пашню, то на планируемую его поверхность вначале насыпается слой потенциально плодородных пород мощностью не менее 1 м, а затем она покрывается плодородным слоем не менее 0,4—0,5 м после усадки (укатывание). Если же основание токсично, то вначале наносится экранирующий (изоляционный) слой в виде нетоксичной глины мощностью не менее 0,4 м с обязательным прокатыванием (рис. 109). Затем отсыпают потенциально плодородные породы мощностью до 1,5 м и сверху почвенный слой не менее 0,4— 0,5 м. При использовании земель под покосы наносится только слой потенциально плодородных пород мощностью 0,8—1,4 м.

Во всех случаях после отсыпки слоев производится нивелирование площади, пополняется план, определяется объем перемещенной горной массы и обязательные контрольные наблюдения за осадкой пород.

Рисунок 109. Разрез рекультивированного отвала:

1 — плодородный слой почвы; 2 — четвертичные суглинки; 3 — меловые, песчаные, песчано-глинистые отложения; 4 — сланцы и кварциты

После завершения горнотехнической рекультивации должны быть составлены исполнительные планы в масштабах 1:1000 или 1:2000, а также послойные (структурные) разрезы. Они могут быть составлены по результатам поэтапной (планировка, подсыпка слоев и др.) съемки или полной съемки. Эти графические документы прикладываются к актам передачи организациям, принимающим рекультивированные участки.

42