книги из ГПНТБ / Ходинов, А. С. Открытая разработка месторождений горно-химического сырья

Вскрытие временными съездами по одному из кон­ тактов пласта и вмещающих пород создает двухсторон­ нее развитие горных работ, и один из бортов достигает своего конечного положения раньше другого. В этом

Рис. 13. Варианты вскрытия рабочих горизонтов на месторождениях Каратау:

случае в момент равенства текущего коэффициента вскрыши допустимой величине ширина карьера на по­ верхности по породам будет в Ф раз больше КтМ.

В практике разработки месторождений бассейна воз­ можны случаи вскрытия как со стороны висячего, так и лежачего боков пласта. Вариант, обеспечивающий наибольшее значение коэффициента Ф, можно опреде­ лить зависимостью

Когда неравенство (21) больше единицы, то целесо­ образно производить вскрытие по висячему контакту пласта. Элементы залегания месторождений Каратау и свойства пород бортов определяют экономическую целе­ сообразность вскрытия рабочих горизонтов со стороны висячего бока, как предусмотрено проектами Гипрорѵды и Госгорхимпроекта, но наибольшее значение коэффи­

+ sin (а — ул) sin (а — фл) sin (ув — фп)]

где <рв — угол рабочего борта со стороны висячего бока залежи; <рл — то же, лежачего бока.

60

Аналогичные формулы при вскрытии со стороны ви­ сячего и лежачего боков можно получить при анализе развития горных работ в конкретном профиле карьера.

Особенности технологии и усреднения объемов горных работ

Малая мощность и большая вытянутость фосфорит­ ных пластов создают специфические условия проектиро­ вания и эксплуатации месторождений бассейна. Из-за малой мощности добычные работы в каждом конкрет­ ном профиле карьера возможны только одним уступом. Для обеспечения годовой производительности по полез­ ному ископаемому необходима выемка рудного пласта на большом простирании. В таких условиях разработка с разрезной траншеей на всю длину карьерного поля весьма затруднительна, а существующие методы рас­ пределения вскрышных работ по этапам малоэффек­ тивны. Эти методы применимы при большом числе вскрышных и добычных уступов. На карьерах «Каратау» в каждом конкретном профиле в одновременной отработке будет находиться не более трех-четырех уступов.

Проектная схема разработки месторождения Аксай предусматривала вскрытие рабочих горизонтов разрез­ ными траншеями на всю длину. При ширине разрезной траншеи 14 м и работе тупиковым забоем потребова­ лось бы вынуть 9260 тыс. м3 пород, или 19,8% от общего объема вскрыши в контурах карьера.

Схема развития горных работ на карьере «Аксай» показана на рис. 14.

На практике в карьере «Аксай» разрезные траншеи шириной 27—30 м развиваются от временных съездов по висячему контакту пласта одновременно в несколь­ ких местах.

Годовая производительность карьера 2000 тыс. т (730 тыс. м3) руды обеспечивается выемкой фосфо­ ритного пласта на простирании 4300 м. Скоростная проходка разрезной траншеи экскаватором ЭКГ-4,6 при автотранспорте может обеспечить 1100— 1200 м выра­ ботки на забой. Это потребует на траншейных работах четырех экскаваторов.

Последнее обстоятельство говорит о целесообразно-

61

Рис. 14. Схема развития горных работ на карьере «Аксай»:

выездные траншеи по проекту; 2 — вариант оптимального вскрытия; 100—600 — маркшейдерские разрезы

сти р а з д е л е н и я карьерного поля н а у ч а с т к и , численно соответствующие числу экскаваторов на проходке раз­ резных траншей. Это обеспечит своевременную подго­ товку и выемку рудного пласта большим числом забоев на значительном простирании и будет способствовать усреднению качества добываемой руды, которое изме­ няется по простиранию от 27—28% на юго-востоке до 22—23% на северо-западе.

На карьере «Аксай» добыча руды осуществляется двумя экскаваторами. Наличие в карьере большого числа участков затрудняет организацию добычных ра­ бот и увеличивает объемы проходки наклонных съездов. Эти недостатки устраняются, если на каждом участке работу экскаваторов организовать широким породно­ рудным смешанным забоем и работы по проходке раз­ резной траншеи чередовать с добычными, что успешно применяется на карьерах Каратау.

Объемы работ по проходке съездов можно сократить, если на смежных блок-участках создать разность вер­ тикальных отметок добычных забоев в один уступ и более. Такая схема горных работ способствует равно­ мерному распределению вскрыши по этапам отработки карьера.

Производительность добычного экскаватора Qv по руде на каждом блок-участке составляет долю его пол­ ной производительности Q и определяется отношением мощности пласта М к ширине смешанного забоя Ь

MQ

(23)

Ь

Число блок-участков t, на которое необходимо раз­ делить карьерное поле для обеспечения плановой произ­ водительности по руде, определяется формулой

первого блок-участка ширина смешанного забоя экска­ ватора складывается из мощности рудного пласта и части пород, прирезаемых со стороны висячего бока.

63

Добычные работы на втором горизонте возможны только в том случае, если на первом горизонте расши­ рена первоначальная заходка до требуемых размеров. Объем работ по ее расширению зависит от угловых параметров карьера, которые рекомендуется учитывать коэффициентом симметричности развития горных работ С

» sin (а + Ѵ в)

где ■&— коэффициент, учитывающий влияние способа вскрытия на глубину открытых работ.

При разности вертикальных отметок между смеж­ ными блок-участками Z —1 в период подготовки первого горизонта t-ro блок-участка добычные работы первого опустятся на ^-ый горизонт, и тогда

Когда £-ый блок-участок достигает контуров карьера вкрест простирания рудного пласга, па первом блокучастке добычные работы ведутся на (2t — 1)-ом гори­ зонте. Суммарный линейный размер поперечных заходок по породам в профиле первого блок-участка для этого горизонта определим по формуле

Все t блок-участки находятся в одновременной раз­ работке. Суммарная величина заходок по породам вы­ числяется по формулам арифметической прогрессии

При разработке вытянутых месторождений блокучастками с разностью вертикальных отметок в один уступ текущий коэффициент вскрыши определяется как

отношение заходок по вскрышным породам ^ B t к мощ-

ности полезного и с к о п а е м о г о на всех блок-участках 1

64

карьера, когда угол падения пласта совпадает с бортом погашения и нет разделения на блок-участки

гЛр

Усреднение режима горных работ при смещении смежных блок-участков на z уступов по вертикали про­ верялось по следующей методике.

На средневзвешенном разрезе рудное тело делится от дна карьера на слои, равные высоте уступа, а слон вкрест простирания — на «поперечные заходки». Разрез­ ная траншея наносится в соответствии с принятой схе­ мой вскрытия рабочих горизонтов (рис. 15). Для под­ счета объемов строится таблица, построчные номера которой соответствуют номеру горизонта.

Заходки получают номер того горизонта, па котором необходимо их отработать при добыче руды. Линейные размеры заходок, имеющих одинаковый номер, сумми­ руются и записываются в первую колонку таблицы в строчку, соответствующую номеру горизонта. Во вторую, колонку записываются линейные размеры рудных тел, извлекаемых при разработке данного горизонта. Про­ слои пород суммируются с породами. В третью колонку записываются текущие коэффициенты вскрыши, получен­ ные в результате деления суммы заходок по породам (колонки 1) на мощность рудных тел на горизонте (ко­ лонка 2). Влияние объемов торцов карьера большой длины карьерного поля не учитывается.

При подсчете текущих объемов суммарные линей­ ные размеры «поперечных заходок» умножаются на высоту уступа и средневзвешенную длину карьерного поля.

Подсчитанные объемы для каждого добычного гори­ зонта делятся на число блок-участков. Результаты де­ ления записываются в соответствующие столбцы и строки таблицы. Сглаживание достигается путем сме­ щения записи объемов руды и вскрыши блок-участков (последующих столбцов) на столько строк вниз, на сколько уступов предполагается разность отметок между смежными блок-участками. Построчным суммированием определяется характер изменения текущих объемов

66

руды и вскрыши при разделении карьерного поля на блок-участки и разности вертикальных отметок добыч­ ных забоев на смежных блок-участках в п уступов.

Расчеты «сглаженных» объемов и коэффициентов вскрыши на карьере «Аксай» осуществлялись по изло­ женной методике. Число блок-участков рассчитывалось по формуле (24).

Ѵ,мпн.м?

Рис. 16. Дифференциальные кривые «сглаженных» объемов вскрыши:

По данным проектного задания Ар = 730 тыс. м3, Q= = 500 тыс. м3, 6= 41 м, М= 17 м. Расчетное число t = 3,52 округлено до 4. Величина смещения блок-участков по вертикали принималась от 0 до 4 горизонтов.

Плавное изменение текущего коэффициента вскрыши наблюдается при смещении блок-участков на один уступ (кривая 1, рис. 16). Максимальный «сглаженный» коэф­ фициент вскрыши 7,15 м3/м3 на 1,85 м3/м3 меньше, чем при разработке карьерного поля без разделения на блокучастки, и перенесен на более поздний период.

68