6.5. Определение области возможного регулирования графика режима горных

Первоначальные календарные графики, построенные для определенного варианта вскрытия карьерного поля, технологии и порядка развития горных работ и соответствующих им углов наклона бортов карьера, положений дна разрезной траншеи по этапам, выражают зависимость V=f(T), соответствующую только этим технологическим решениям. Любое регулирование этих графиков неизбежно сопряжено с необходимостью внесения соответствующих изменений в первоначальные условия, в первую очередь это касается размеров и положений дна разрезной траншеи по этапам, углов откосов рабочих бортов, т.е. вариантов вскрытия, развития работ и технологических схем отработки уступов. Характер и объем регулирования графиков могут существенно отличаться в зависимости от различий между первоначальным и искомым рациональным календарными графиками и не всегда могут быть определены по субъективным соображениям.

Профессор А.И. Арсентьев предложил устанавливать диапазон регулирования календарных графиков объемов вскрышных работ и продолжительность этапов работ (для принятого варианта вскрытия, направления развития работ и технологии разработки) по графикам V=f(P) построенным на основании исследования двух крайних случаев отработки карьера с максимальным (α_{р max}) и минимальным (α_р →0) углами наклона рабочего борта.

При а_р = а_{р max} вскрышные и добычные работы осуществляют на максимальном числе рабочих уступов с сохранением рабочих площадок минимальной ширины (рис. 6.8). Угол откоса рабочего борта постоянен и равен максимально допустимому:

где Ш_р.п.min — минимально допустимая в данных условиях ширина рабочей площадки, м.

Вариант развития работ с а_р→0, по существу, представляет собой слоевую разработку, когда уступы отрабатывают поочередно один за другим до границ карьера. Рабочие площадки в этом случае максимальны (см. рис. 6.8), а угол откоса рабочего борта будет близок к нулю.

Порядок построения графиков V =f(Р) следующий.

Рис. 6.8 – Крайние случаи развития работ:

а – при α_Р=α _{р max} ; б – при α_Р→0

1. Эскизно намечают основные технологические решения открытой разработки месторождения (глубину карьера, вариант вскрытия, направление развития работ, технологию и механизацию работ) и определяют соответствующие параметры: ширину и положение дна траншей на каждом горизонте, минимальную ширину рабочей площадки, высоту уступа, углы наклона бортов карьера: рабочего, нерабочего, на момент погашения.

2. На поперечный геологический разрез наносят конечные контуры карьера, линии горизонтов, положения дна разрезной траншеи и рабочих бортов карьера при α_Р=α_max и α_Р→0 на каждом горизонте.

3. Измеряют площади вскрышных пород и полезного ископаемого по этапам намеченного развития горных работ раздельно для случаев работы с α_Р=α _{р max} и α_Р→0.

Подсчитывают поэтапно извлекаемые объемы вскрышных породи полезного ископаемого путем умножения соответствующих площадей (измеренных по геологическому разрезу, этап 3) на расстояние по перпендикуляру, проведенному к плоскости геологического разреза до встречи с торцевой поверхностью карьера.

4. Делением суммарных, с начала разработки, объемов вскрышных пород на объемы полезного ископаемого находят значения средних ко­эффициентов вскрыши.

5. Полученные результаты заносят в табл. 10.

По полученным значениям строят графики V=f(Р) при α_Р=α _{р max} и α_Р→0. (рис, 6.9). Для этого для каждого этапа откладывают нарастающим итогом объемы: по оси ординат — вскрыши, а по оси абсцисс — полезного ископаемого, например, для этапа 3:

при α_Р=α _{р max} V_З=82 млн м³; Р₃= 9,9 млн м³ (точка 3 на графике рис. 6.9);

при α_Р→0 V_З=148 млн м³ , Р₃ =12,2 млн м³ ( точка 3^/ на графике рис. 6.9)

Таблица 10

Горизонт разработки

Площадь вскрыши, м2

Площадь полезного ископаемого, м2

Расстояние до торцевой поверхности карьера, м

Суммарные объёмы вскрыши, м3

Суммарные объёмы полезного ископаемого, м3

Значения средних коэффициентов вскрыши

Соединением соответствующих точек получают кривые V=f(Р) при α_Р=α _{р max} и α_Р→0 (см. рис. 6.9)

Эти графики ограничивают область возможных соотношений объемов вскрышных и добычных работ при разработке карьера с различными углами наклона бортов, т.е. с различными значениями ширины рабочей площадки, которые могут быть установлены при проектировании.

Следует отметить, что кривая V=f(Р) для α_Р=α _{р max} действительна только для одного варианта развития работ, который был принят при ее построении. При анализе других вариантов вскрытия и развития работ необходимо строить соответствующие им кривые V=f(Р).

По полученным графикам можно определять коэффициент вскрыши. Он соответствует тангенсу угла наклона касательной к кривой V=f(Р) в данной точке. Работу с постоянным коэффициентом вскрыши отражает прямая линия, находящаяся в пределах зоны, ограниченной кривыми.

По графику V=f(Р) (см. рис. 6.9) могут быть проанализированы различные варианты осуществления работ, и в частности:

1. Работа со средним коэффициентом вскрыши. В этом случае

Прямая ОМ, соответствующая К_СР, располагается ниже кривой V=f(Р) при α_Р=α _{р max}. Это означает, что угол наклона рабочего борта превышает допустимую величину α _{р max}. Следовательно, работа со средним коэффициентом вскрыши требует уменьшения принятого минимального размера рабочих площадок.

Кроме того, для рассматриваемых условий работа с К_СР вообще невозможна, так как до начала добычи необходимо выполнить вскрышные работы в объеме V₀, (см. рис. 6.9).

2. Робота со среднеэксплуатационным коэффициентом вскрыши. В этом случае

Прямая LM, соответствующая К_СР.Э. до третьего этапа работ лежит выше кривой V=f(Р), что подтверждает возможность осуществления работ с таким коэффициентом вскрыши. Далее эта прямая располагается ниже кривой V=f(P), показывая невозможность отработки карьера с сохранением рабочих площадок минимальной ширины, начиная с четвертого этапа.

Периоды работы с постоянным эксплуатационным коэффициентом вскрыши выражаются прямыми, лежащими выше кривой V =f(P) при α_Р=α _{р max} .

Наименьшее значение постоянного эксплуатационного коэффициента вскрыши, с которым можно работать длительное время, отображено прямой LК, касательной к кривой V= f(P) при α_Р=α _{р max}. В этом случае

Очевидно, что при работе с этим коэффициентом вскрыши угол откоса рабочего борта на протяжении периода разработки не будет постоянным, но никогда не будет меньше минимально допустимой величины, т.е. ширина рабочих площадок будет не меньше минимально допустимого размера.

На графике (см. рис. 6.10) прямая LK пересекает кривую V^/=f'^/(P) при α_Р→0. Это означает, что когда горные работы, осуществляемые с К_Э, (n₁=tg δ₁), достигнут шестого этапа, угол откоса рабочего борта станет близким к нулю.

Дальнейшее продолжение работы с таким соотношением вскрышных и добычных работ возможно только путем изменения начальных условий, т.е. применения другого варианта развития работ. Во многих случаях это нецелесообразно, а иногда и невозможно. Поэтому прямые, характеризующие работу с постоянным эксплуатационным коэффициентом вскрыши, должны располагаться выше кривой V'=f'(P) при α_Р→0.

Начиная с этапа 5 (см. рис. 6.9) целесообразно снизить эксплуатационный коэффициент вскрыши до значения К_Э2 (прямая АЕ):

В этом случае вскрышные работы будут закончены с минимальным опережением.

Однако к концу отработки карьера не всегда удается усреднить коэффициент вскрыши и работать с его постоянным значением.

Рис. 6.10 – Четыре варианта развития горных работ (по Пэн Ши-Зи)

Определение возможных соотношений объемов вскрышных пород и полезного ископаемого, числа и продолжительности периодов, когда работу ведут с постоянным эксплуатационным коэффициентом вскрыши, осуществляется проведением ломаной линии в пределах области, ограниченной кривыми V= f(P) при α_Р=α _{р max} и V'=f'(P) при α_Р→0. Ес­тественно, что в пределах этой области может быть проведена целая серия таких ломаных линий. Выбор той или иной из них нельзя осуществлять произвольно, он должен опираться на глубокий анализ всех факторов, определяющих эффективность отработки месторождения.

Вместе с тем, из-за разнообразия условий залегания месторождения и возможности применения при их разработке большого числа вариантов вскрытия, направления развития и технологии ведения работ кривые V= f(P), построенные для случаев α_Р=α _{р max} и α_Р→0, не всегда по­зволяют точно установить возможную область изменения соотношений объемов вскрыши и полезного ископаемого.