4.3. Условия применения углубочных систем разработки

Форма и строение залежей. Пласты, пластообразные залежи и свиты пластов характерны для угольных (Кузбасс, Урал, Экибастуз, Приморский край), железорудных (Кривбасс, Сарбайское, Качарское, Коршуновское), апатитовых и фосфоритовых (Хибины, Каратау), меднорудных (Удокан, Джезказган) и других месторождений.

Изометрические залежи, в основном массивного и штокверкового типов, характерны для многих месторождений руд цветных металлов, железистых кварцитов бассейна КМА, хризотил-асбеста и др. Трубообразные залежи характерны для алмазных месторождений. Разрабатываются также залежи переходных форм.

Большинство пластообразных залежей имеют четкие контакты, но неравномерное качество как го отдельным залежам, так и в пределах одной залежи по глубине и в плане. Многие месторождения, в первую очередь штокверкового типа (руды цветных металлов, хризотил-асбест, ряд руд химического сырья и т. д.), являются сложноструктурными, характеризуясь отсутствием четких контактов залежей, многочисленными включени­ями пустых пород, наличием нескольких (до десятка и более) рудных тел сложной формы, неравномерным качеством руды на участках, расстояние между которыми измеряется несколькими метрами, и т. д. Б целом для наклонных и крутых месторождений характерны многочисленные геологические нарушения, обусловливающие изменение пространственного положения, формы и размеров залежей, а также качества полезных ископаемых.

Преобладающие типы и мощность пород. Па всех наклонных и крутых месторождениях вскрышные породы — это в первую очередь покрывающие залежи наносы, вмещающие породы, прослои и включения. На угольных месторождениях вмещающие породы обычно полускальные и скальные (первого и второго классов по трудности разработки), а сам уголь является плотной или полускалыюй породой. Для многих рудных месторождений характерны метаморфизованные, осадочные и изверженные скальные вмещающие породы и полезные ископаемые с широким диапазоном изменения показателя трудности разработки пород (П_тр изменяется от 4—5 до 20 и более). Промерзшие полускальные и скальные (многолетнемерзлыс) вмещающие породы и полезные ископаемые типичны для месторождений северных и северо-восточных районов.

Обычная мощность угольных пластов изменяется от нескольких до десятков метров; такой диапазон мощности характерен и для пластообразных залежей руд цветных металлов, мине­рального химического сырья, хризотил-асбеста и др. Мощность железорудных залежей изменяется от десятков до сотен метров. Характерным является: одновременная разработка пород с различными показателями П_тр, отличающимися на 3—5 категорий и более; повышение трудности разработки пород с углублением карьера вследствие увеличения прочности и уменьшения трещиноватости пород даже одного минералогического состава.

Мощность покрывающих пород (в основном четвертичных отложений) обычно невелика (от нескольких метров до 30— 40 м). В то же время во все большем масштабе в разработку открытым способом вовлекаются месторождения с мощностью покрывающих пород до 100 и даже 150 м. Покрывающие породы на таких месторождениях мягкие, плотные, разнородные и полускальные.

Обводненность и температурный режим. Месторождения глубинного и высотно-глубннного типов, как правило, обводнены (от одного до шести водоносных горизонтов). Отрицательный температурный режим многолетнемерзлых мягких, плотных и полускальных пород с глинистым скелетом небла­гоприятно сказывается на выполнении технологических процессов и обеспечении устойчивости откосов отдельных уступов в летний период.

Рельеф поверхности. На выбор технологических решений (в основном по вскрытию, компоновке генплана) существенно влияет холмистый рельеф и особенно — сложный рельеф поверхности высокогорных месторождений. При этом он влияет на селе- и лавиноопасность и устойчивость отвалов, от него зависит местоположение обогатительных фабрик и отвалов, а следовательно, и расстояние транспортирования полезного ископаемого и вскрышных пород, а также является исходным фактором при выборе порядка разработки нагорных месторождений, комплексов вскрышного и добычного оборудования, расположения приемных пунктов горной массы.

По мере развития горных работ на нагорных карьерах изменяется и рельеф поверхности, что определяет целесообразность в ряде случаев изменения вскрышного и добычного технологического комплексов.

Форма и размеры карьеров. Конечные форма и размеры в плане карьера глубинного вида определяются его глубиной Я_к, углами заложения нерабочих бортов γ_и и размерами залежи на уровне дна. Размеры карьерного поля могут ограничиваться: наличием участков, где мощность залежи меньше допустимой, либо участков с непромышленным содержанием полезных компонентов; наличием природных или искусственных преград; большим расстоянием между отдельными залежами месторождения.

Форма поверхностного контура глубоких карьеров обычно округлая, независимо от формы залежи в плане. В то же время форма и размеры контура каждого горизонта и карьера в целом в начальный период отработки месторождения определяются формой и размерами залежи и применяемой системой разработки (рис. 4.4) и в меньшей степени — размерами и формой конечных контуров отдельных горизонтов и карьерного поля в целом.

С углублением карьера возрастает трудность разработки пород, увеличивается высота подъема горной массы и расстояние перевозок вскрышных пород. Уменьшение размеров нижних горизонтов обусловливает стесненные условия работы комплексов оборудования, в первую очередь транспорта. Усложняется также управление качеством добытого полезного ископаемого, возрастает водоприток. Условия производства горных работ особенно усложняются при достижении карьером глубины 150—200 м и более.

Обеспечение плановых объемов добычи полезного ископаемого достигается:

1) выбором добычных и вскрышных технологических комплексов, в наибольшей мере соответствующих природным и организационным условиям каждого этапа разработки и обеспечивающих преемственную связь между комплексами на смежных этапах и в период реконструкции карьера;

2) изменением схем вскрывающих трасс и способа вскрытия как с каждым новым этапом разработки (обычно при реконструкции карьера), так и в пределах одного этапа, соблюдая в целом принятую систему вскрывающих трасс;

3) регулированием параметров системы разработки с целью управления текущими объемами вскрышных работ как по этапам, так и в пределах этапов разработки.