книги из ГПНТБ / Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник

В. С. ХОХРЯКОВ

ОТКРЫТАЯ

РАЗРАБОТКА

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ

Издание третье, переработанное и дополненное

Допущено Министерством высшего п среднего

специального образования СССР

в качестве учебника для горных техникумов

ИЗДАТЕЛЬСТВО «И Е Д Р А»

Москва 1974

1

УДК [622.271.3 + 622.271.45/.48 + 621.879] (075)

Гос. публичная

ОХНііЧОСИЛЯ

. ___ Г'Г-ПО

Хохряков В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. Изд. 3-е, пѳрераб. и дои. М., «Недра», 1974. 264 с.

В книге приведены общие сведения об открытых горных рабо­ тах, освещены выемочно-погрузочные и отвальные работы с приме­ нением одноковшовых и миогочерпаковых экскаваторов и земле­ ройно-транспортных машин, технологические методы выполнения указанных работ. Рассмотрены способы вскрытия и системы откры­ той разработки, особенности комбинированной разработки место­ рождений и открытой разработки нерудных месторождений. Приведены краткие сведения об организации и методах проектиро­ вания карьеров. В книге освещены также новые вопросы, приоб­ ретающие в настоящее _время все большее значение в практике открытой разработки, такие, как рекультивация нарушенных площадей и отвалов, усреднение руд и перегрузка горной массы, новые варианты транспортных схем разработки, оценка экономи­ ческой эффективности с учетом фактора времени и др.

Книга написана по программе курса «Горное дело» для специ­ альности «Открытая разработка месторождений полезных ископа­ емых» и предназначена в качестве учебника для учащихся горных техникумов.

Таблиц 24, иллюстраций 123, список литературы — 32 назв.

© Издательство «Недра», 1974

ВВЕДЕН И Е

Горная промышленность является сырьевой и топливной базой современной индустрии. Она обеспечивает топливом .энергетику и другие отрасли народного хозяйства, рудой — чернунУи цветную металлургию, сырьем — химическую промышленность, удобрени­ ями — сельское хозяйство, строительными материалами — строи­ тельную индустрию.

Добыча полезных ископаемых осуществляется двумя спосо­ бами — открытым и подземным.

Открытый способ разработки но сравнению с подземным во много раз производительнее, экономичнее и безопаснее. Произ­ водительность труда на открытых работах в 5—8 раз выше, а се­ бестоимость в 2—4 раза ниже, чем на шахтах. Поэтому в настоящее время открытый способ ведения горных работ получает все большее распространение.- Так, например, если в 1950 г. добыча угля от­ крытым способом составляла 11%, то к 1970 г. она увеличилась до 27%, а в 1975 г. составит 30%, за тот же период добыча железной руды открытым способом возросла с 44 до 78%, а в 1975 г. достиг­ нет 80%. К 1975 г. открытым способом будет добываться 70% руд цветных металлов, 75% горнохимического сырья и 80% марганце­ вой руды.

ности превысил 260 млн. т, при добыче руд цветных металлов— 300 млн. м3, в промышленности строительных материалов — 500 млн. З.м Общий годовой объем открытых горных работ составляет свыше 5млрд. м3.

У нас в стране есть все условия для быстрого развития открытого способа разработки: большое количество пригодных для этого запасов полезных ископаемых, мощное отечественное горное машино­ строение и квалифицированные кадры — рабочие, инженеры и техники.

К 1975 г. добыча угля открытым способом достигнет 210 млн. т, сырой железной руды 400 млн. т, нерудных строительных материалов 90Ö млн. м3. Годовые объемы вскрышных работ составят более 900 млн. м3 в угольной промышленности, около 400 млн. м3 в железо­ рудной промышленности, свыше 300 млн. м3 при добыче строитель-

1*

ных материалов. Общий объем горной массы, добываемой на карье­ рах, достигнет 6 млрд. м3.

Открытый способ разработки применялся еще в древнейшее время, когда извлекались только те полезные ископаемые, которые залегали наиболее близко к земной поверхности. По мере увеличе­ ния глубины работ способ этот становился невыгодным, так как удаление увеличивающегося с глубиной объема пустых пород посред­ ством мускульного труда было слишком дорогим. Поэтому открытые работы на длительное время были в основном вытеснены подзем­ ными, при которых не требовалась выемка пустых пород.

Лишь с конца прошлого века в связи с внедрением горных машин открытые работы начали получать широкое распространение. С этого времени, а особенно в последнее двадцатилетие, применение откры­ того способа разработки непрерывно расширяется во всем мире.

ВСССР наиболее старыми являются уральские железорудные карьеры. Горные работы на них ведутся с XVIII в. (на Высоко­ горском с 1721 г., на Гороблагодатском с 1735 г.). Однако техни­ ческая оснащенность карьеров дореволюционной России была низ­

ко й — преобладали ручная погрузка и гужевой транспорт. Горное машиностроение было развито слабо. Путиловский завод — един­ ственный в России, изготовлявший экскаваторы, выпустил до револю­ ции всего 25 экскаваторов. Это были громоздкие и малопроизводи­ тельные машины с паровым приводом н на железнодорожном ходу.

Впериод первых пятилеток в СССР были введены такие крупные карьеры, как Магнитогорский железорудный (1930 г.), Коунрадский меднорудный (1934 г.), Богословский угольный (1936 г.) и др.

На многих карьерах были применены электрические экскаваторы, буровые станки, паровозный и электровозный транспорт широкой колеи, но в целом техническая вооруженность открытых работ оставалась низкой.

Наиболее быстрое развитие открытых работ в СССР началось после Великой Отечественной войны, чему способствовал массовый выпуск современного карьерного горнотранспортного оборудования. В период 1947—1950 гг. на карьеры начали поступать экскаваторы СЭ-3, шагающие драглайны ЭШ-1 (ЭПІ-4/40) и ЭШ-14/65, 5- и 10тонные автосамосвалы, 50-тонные думпкары, 150-тонные электровозы

идругая современная техника. Внедрение этой техники позволило значительно улучшить технико-экономические показатели открытого способа разработки.

Впоследние годы для разработки рыхлых пород и добычи угля все шире.применяются роторные экскаваторы в комплексе с кон­ вейерным транспортом, а также мощные шагающие драглайны. Для разработки крепких скальных пород созданы новые буровые станки — пневмоударного, шарошечного и огневого бурения, меха­ нические лопаты с ковшами емкостью от 2 до 10 м3, думпкары грузо­ подъемность 100—120 т, автосамосвалы грузоподъемностью 27 и 45 т

идругая техника.

Свнедрением новой техники совершенствовались технология

4

ведения горных работ и параметры карьеров. Так, еслн в довоен­ ный период проектная глубина карьеров редко превышала 200 м, то сейчас проектируются карьеры глубиной до 700 м. За этот же период высота уступов увеличилась с 7—10 до 15—20 м. Широкое применение получили наиболее экономичные бестранспортные и транспортно-отвальные технологические схемы, значительно повыси­ лась интенсивность отработки (углубка карьеров достигает 15—20 м в год), увеличилась концентрация горных работ и значительно возросла производственная мощность карьеров.

Добыча полезных ископаемых открытым способом осуществляется почти во всех районах Советского Союза. К числу наиболее круп­ ных карьеров, представляющих интерес при изучении техники и технологии открытой разработки, относятся:

на Урале — Коркинский, Богословский, Волчанские и Башкир­ ские угольные, Качканарский, Магнитогорский, Высокогорский, Гороблагодатский и Бакальские железорудные, Сибайский, Гай­ ский, Учалинский меднорудные, Баженовские асбестовые, Коелгииский мраморный, Верхне-Камские фосфоритовые; '

вСибири и на Дальнем Востоке — Черемховские, КанскоАчинские, Райчихинские, Кузбасские (Томусинский, Бачатский, Кедровский и др.) угольные разрезы, Коршуновский железорудный, Норильский («Медвежий ручей») медно-никелиевый, Сорский мо­ либденовый, Актовракский асбестовый, Удоканский меднорудный, Якутские алмазные;

вКазахстане — Иртышские угольные, Соколовский, Сарбайский, Атасуйский железорудные, Коунрддский, Николавский, Зыря-

иовский, Златоуст-Беловский карьеры руд цветных металлов, фос­ форитные карьеры Кара-Тау, Тургоякские бокситовые;

в Средней Азии — Ангренский угольный, Алтын-Топканский полиметаллический, ряд свинцово-цинковых карьеров, Гаурдакский серный;

на Кавказе — Тырнаузский, Каджаранский карьеры руд цвет­ ных металлов, Дашкесанский железорудный;

в Центральной России — Подмосковные угольные (Кимовский, Ушаковский) разрезы, железорудные карьеры КМА (Михайлов­ ский, Лебединский, Стойленский), Подмосковные фосфоритовые;

на Кольском полуострове — Ковдорский, Оленегорский железо­ рудные, карьеры комбината «Печенганикель», карьеры комбината «Апатит»;

на Украине — угольные разрезы Приднепровского угольного бассейна (Бандуровский, Семеновско-Головковский) Морозовский), железорудные карьеры Криворожского бассейна, Керченский же­ лезорудный, карьеры комбината «Орджоникидземарганец», серные карьеры Предкарпатья, Каракубский и Балаклавский флюсовые карьеры, Домбровский карьер по добыче калийных солей;

в Прибалтике — Эстонские сланцевые карьеры.

Наиболее глубокими в Советском Союзе являются: Коркинский угольный разрез (380 м), Сибайский меднорудный карьер (250 м),

5

Ч А С Т Ь П Е Р В А Я

ОСНОВЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

t

Г л а в а I

ОБЪЕКТЫ II УСЛОВИЯ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ

§ 1. Отличительные признаки открытых горных работ

Полезные ископаемые добывают из недр земли двумя способами — открытым и подземным, а со дна водоемов и морей — подводным. Преобладающим является открытый способ, посредством которого добывается более 75% руд, около 100% природных строительных матерпалов и нерудных полезных ископаемых.

Рис. 1. Общий вид карьера

Открытая разработка ведется непосредственно с земной поверх­ ности и включает два основных вида работ — вскрышные и соб­ ственно добычные.

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, вме­ щающих полезное ископаемое. Они должны обеспечить доступ к по­ лезному ископаемому и создать условия для его безопасной добычи.

В результате вскрышных и добычных работ образуется карьер. Карьером называется комплекс открытых горных выработок, пред­ назначенных и оборудованных для открытой разработки месторо­ ждений полезных ископаемых. Открытые горные выработки при­ мыкают непосредственно к земной поверхности (рис. 1).

8

Вскрышные и добычные работы ведутся на месторождении совме­ стно, с некоторым опережением во времени и пространстве вскрышиыми работами добычных. На рис. 2 показаны последовательные этапы развития открытой разработки пологих и крутых месторожде­ ний. Контур открытых выработок непрерывно перемещается, зани­ мая ежегодно положения, показанные на поперечных сечениях.

Подземная разработка в отличие от открытой осуществляется под земной поверхностью и связана с ней посредством подземных горных выработок — шахтных стволов и примыкающих к ним кверш­ лагов, штреков и др. Подземная разработка состоит в основном из

Рис. 2. Схема открытой разработки месторождений:

3 — конечный контур карьера

двух видов работ: проведения и крепления подготовительных выра­ боток и собственно добычных работ.

Подготовительные выработки предназначены для того, чтобы обеспечить доступ к полезному ископаемому и создать условия для его безопасной добычи. Выработки служат для перемещения людей, по иим производится транспортирование добытого полезного иско­ паемого, материалов нт. п., а также подается свежая струя воздуха для проветривания и движется исходящая струя. Подземные горные выработки при длине в несколько сотен и тысяч метров имеют не­ значительные размеры поперечного сечения — высота и ширина их находится, как правило, в пределах 2—3 м. Часть подземных выра­ боток (капитальные горные выработки — стволы, квершлаги и др.) проводится до начала добычных работ, другая часть — одновре­ менно с добычными работами, но с некоторым опережением во вре­ мени и пространстве.

При подземной разработке необходимы крепление горных выра­ боток, постоянная вентиляция и освещение.

9