4.4. Варианты развития горных работ

В общем случае при разработке наклонного или крутого месторождения с параллельным подвиганием фронта в карьере возможны семь вариантов начального положения и направления развития горных работ (рис. 4.5): варианты 1 и 2 характеризуют применение поперечной однобортовой системы разработки, 3 и 4 —продольной двухбортовой, 5 и 6 —продольной однобортовой, 7—поперечной двухбортовой систем разработки. Для каждого варианта характерны определенные способы вскрытия и режим горных работ.

Варианты 1 и 2 в простейших условиях разработки равноценны по объему вскрышных работ и способу вскрытия. В обоих случаях вскрывающие выработки и соответствующие транспортные коммуникации являются стационарными.

При вариантах 3 и 4 объемы горно-капитальных работ небольшие, но условия эксплуатации транспорта сложные, так как вскрывающие выработки являются нестационарными, по крайней мере для группы нижних рабочих горизонтов. Разрезную траншею можно проводить по вмещающим породам со стороны висячего или лежачего бока залежи или по залежи. В первом случае облегчается раздельная разработка полезного ископаемого, уменьшаются его потери и разубоживание; проведение таких траншей обязательно при продольных системах разработки маломощных (до 30—40 м) залежей. При разработке мощных залежей (200 м и более) чаще проводят разрезные траншеи по залежи вблизи ее лежачего бока для достижения более равномерного режима вскрышных работ и ускорения перевода временных съездов в постоянные.

Развитие горных работ по варианту 5 связано с выполнением от контура карьера со стороны висячего бока залежи больших объемов горно-строительных работ, а следовательно, и с большими капитальными затратами и продолжительным сроком строительства карьера.

При углах падения залежи β до 30—35° при варианте 6 развития работ непосредственно от лежачего бока залежи стационарные съезды можно устраивать на нерабочем борту карьера (с углом γ_н) без дополнительного его разноса (γ_н ≤β).

При наклонных вытянутых залежах горные работы развиваются чаще всего по варианту 6 — от лежачего бока залежи с использованием продольной однобортовой системы разработки.

С увеличением угла падения залежи (β>γ_н) объем вскрышных (горно-капитальных) работ в начальный период разра­ботки по варианту 6 увеличивается (см. рис. 4.5). Поэтому на крутых месторождениях горные работы развивают от середины карьерного поля к висячему и лежачему бокам залежи по вариантам 3 и 4 с использованием продольной двухбортовой системы разработки. Отработку вскрышных пород со стороны ее висячего бока можно вести равномерно при меньшем числе экскаваторов или форсированно для ускоренного ввода стационарных вскрывающих выработок.

Рис.4.5 – Схемы вариантов начального положения и развития горных работ

При весьма вытянутых карьерных полях и применении автотранспорта, а также скиповых подъемников иметь излишний фронт горных работ невыгодно из-за больших объемов горно-капитальных работ и протяженности транспортных коммуникаций. В этом случае возможно применение вариантов поперечных систем разработки. При поперечном расположении и двустороннем развитии фронта (вариант 7) характерны относительно небольшие объемы горно-капитальных работ и расстояния транспортирования по горизонтам — соответственно на 20— 40 и 30—40 % меньше, чем при продольной однобортовой системе разработки. Однако при применении поперечной двух-бортовой системы разработки необходимо обеспечить высокие скорости подвигания и углубления горных работ, иметь повышенные уклоны внутрикарьерных дорог и иногда сооружать крутые траншеи, оборудованные наклонными подъемниками. При использовании автотранспорта возможна поперечно-продольная система разработки.

Мульдообразиые залежи в большинстве случаев начинают разрабатывать с крыльев залежи с подвиганием фронта вкрест простирания (рис. 4.6, а), что позволяет уменьшить в начальный период объемы вскрышных работ. Система разработки в этом случае продольная двухбортовая. При разработке мульд возможно также подвигаиие фронта работ по простиранию (рис. 4.6, б), что улучшает условия устойчивости бортов и иногда допускает частичное размещение пород во внутренних отвалах (принято, например, в варианте проекта Нерюнгринского угольного разреза).

При разработке относительно коротких рудных тел, когда карьер с самого начала имеет округлую форму в плане, а также многих месторождений строительных горных пород возможно радиально-круговое развитие горных работ на каждом горизонте от середины во все стороны; подготовка горизонтов осуществляется котлованами. Круговое развитие горных работ на горизонтах целесообразно также при разработке залежей, приуроченных к куполообразной возвышенности, при этом направление развития горных работ — от границ карьерного поля к центру.

Рис.4.6 – продольная двухбортовая (а) и поперечная однобортовая (б) системы разработки мульдообразных залежей

Применение кольцевой центральной и поперечно-продольной систем разработки позволяет в короткие сроки добиться высокого темпа углубления горных работ, при минимальном объеме горно-капитальных работ достичь залежи и начать добычные работы, уменьшить объемы вскрышных работ в первый эксплуатационный период разработки.

При крутых и относительно коротких в плане залежах принципиально возможно веерное развитие горных работ на рабочих горизонтах с использованием веерно-рассредоточенной системы разработки. При этом, как правило, трасса вскрывающих выработок является стационарной или полустационарной и имеет спиральную форму. Ось веера для каждого горизонта располагается в пункте примыкания горизонтального участка трассы к вскрывающей траншее. Веерная рассредото­ченная система разработки характеризуется специфическими особенностями.

Во многих случаях при рациональной разработке месторождений в сложных условиях необходимо применять на различных участках разные системы или отдельные варианты систем в зависимости от изменений горно-геологических условий и масштаба горных работ. Довольно часто по мере развития горных работ на карьере оказывается целесообразным последовательное (реже одновременное) применение различных систем разработки.