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

полей — в пределах 50—800 га, а площадь земельного отвода под отдельное горное предприятие составляет несколько тысяч гектаров.

Технология разработки характеризуется применением способов вскрытия с внешними траншеями, бестранспортных технологических схем, комплексов поточной технологии, мощных драглайнов и авто­ мобильного транспорта.

§ 2. Вскрытие и горно-капитальные работы

Вскрытием называют работы по созданию комплекса капитальных

ивременных траншей и съездов, а также других горных выработок

исооружений, обеспечивающих грузотранспортную связь между рабочими горизонтами в карьере и приемными пунктами на поверх­

ности. ' ' Рабочими горизонтами в карьере являются рабочие площадки

уступов, на которых производится добыча полезного ископаемого или выемка вскрышных пород. Приемными устройствами на поверх­ ности являются обогатительные фабрики, перегрузочные бункера или станции, на которых принимается полезное ископаемое, выда­ ваемое из карьера, а также отвалы, в которых размещаются пустые породы.

Горные выработки, используемые для вскрытия, — траншеи, съезды, стволы и др. — оборудуют средствами транспорта, создавая в комплексе систему транспортных коммуникаций, которая должна быть безопасной, должна обеспечивать плановую производительность и быть наиболее экономичной.

Карьер как комплекс горных выработок по мере отработки место­ рождения изменяет своп размеры и форму. Вследствие этого изме­ няется размещение и взаимное расположение капитальных траншей и съездов. Развитие работ по вскрытию должно быть предусмотрено в проекте если не на весь период отработки, то по крайней мере на 15—20 лет.

При выборе способа вскрытия руководствуются следующими требованиями: он должен обеспечить наименьшую дальность транс­ портирования пустых пород и руды, минимальные срок строитель­ ства и объем горно-капитальных работ и такое распределение вскрышных работ по годам, при котором наибольшие объемы вскрыши вынимаются в более отдаленные периоды (последнее требо­ вание относится только к транспортной системе разработки).

Способ вскрытия может быть оценен по величине капитальных затрат на строительство карьера и эксплуатационных затрат за пер­ вый период (10—15 лет) эксплуатации. При оптимальном варианте эти затраты, будучи приведенными к одному году, должны быть наименыпими.

На выбор способа вскрытия влияют многие факторы: условия залегания месторождения; рельеф местности, а также место рас­ положения приемных устройств; виды горного оборудования, при­ нятого для разработки месторождения; система разработки; произ­

142

водственная мощность карьера. Значительное влияние на выбор способа вскрытия оказывает принятый вид транспорта, так как. от него зависят уклоны капитальных траншей, их длина и форма трассы.

Вскрытие месторождения и горно-строительные работы ведутся в несколько этапов (рис. 70), к числу которых обычно относятся проведение одной или двух внешних капитальных, траншей, раз-

Рцс. 70.- Этапы вскрытия н горно-строптельных работ при разработке гори- . зонтальпых месторождений:

1 — капитальная вскрышная траншея; г — капитальная добычная траншея; 3 — раз­ резная вскрышная траншея; 4 — разрезная добычная траншея; 5 — капитальная вскрыша

резных траншей по вскрыше и по залежи, а также первоначальная выемка капитальной вскрыши.

На пологих и горизонтальных месторождениях характерным 4 является вскрытие внешними, а не внутренними траншеями, разви­ тие горных работ от одной из границ карьерного поля, выполнение основного объема работ по вскрытию в период строительства.

После проведения ■разрезной траншеи отрабатывают две-три вскрышные заходкп и создают тем самым необходимое опережение вскрышных работ для проведения разрезной траншеи по залежи.

Обычно разрезные траншеи проводят по простиранию залежи на участках, где залежь полезного ископаемого ближе всего выходит к поверхности. Пологие месторождения обычно разрабатывают по падению. При разработке пластов и залежей сложного строения направление развития работ должно обеспечивать возможность, раздельной выемки полезного ископаемого и пустых пород. В некото­ рых случаях, особенно при использовании роторных экскаваторов,

143

существенное значение имеет ориентирование фронта работ с уче­ том климатических условий с тем, чтобы обеспечить меньшую нромерзаемость уступов. Капитальные траншеи должны быть напра­ влены в сторону расположения отвалов пустых пород или пунктов приема полезного ископаемого.

При разработке вскрыши одним мощным комплексом,' например транспортно-отвальным мостом, шагающим драглайном, жела­ тельно, чтобы календарным графиком предусматривались постоян­ ные годовые объемы вскрышных работ, при транспортной системе разработки более рациональным является график с возрастающими объемами вскрышных работ.

§3. Классификация вскрывающих выработок

Испособов вскрытия

Вскрывающие горные выработки подразделяются:

по расположению относительно земной поверхности — на от­ крытые (траншеи, полутраншеи, съезды, насыпи) и подземные (стволы, туннели, штольни);

по расположению относительно контура карьера — на внешние и внутренние;

по стационарности — на капитальные (стационарные), временные и скользящие;

по числу обслуживаемых уступов — на отдельные, групповые и общие;

по углу наклона — па наклонные (пологие) п крутые; по расположению относительно центра карьера — иа централь­

ные и фланговые; по форме трассы — на простые (прямые) и сложные (петлевые,

тупиковые, спиральные); до назначению — па парные и одинарные.

Внешними называются траншеи, расположенные за контуром дарьера, внутренними, или съездами, — траншеи, расположенные днутри контура карьера.

Капитальными (стационарными) называются траншеи или съезды, имеющие длительный (более 5—7 лет) срок службы, временными — траншеи или съезды с небольшим сроком службы (2—5 лет), сколь­ зящими — траншеи или съезды, расположенные на рабочих уступах И периодически передвигающиеся совместно с перемещением фронта

работ.

К стационарным обычно относятся внешние траншеи, располо­ женные на нерабочем борту.

Временные траншеи и съезды часто применяют при использовании автомобильного транспорта. Такими траншеями обычно вскрывают верхние горизонты или труднодоступные участки карьера. Сколь­ зящие съезды обычно используют при железнодорожном транспорте.

Отдельной называется капитальная траншея, вскрывающая один уступ, групповой — капитальная траншея, вскрывающая несколько

144

уступов, общей т- капитальная траншея, вскрывающая все уступы карьера.

Пологими называются траншеи или съезды с небольшим уклоном трассы (до 3—5°), предназначенные для железнодорожного или авто­ мобильного транспорта, крутыми — траншеи со значительным наклоном трассы (более 10—15°), предназначенные для конвейерных и скиповых подъемников.

Трасса капитальных траншей считается простой, если она имеет одно направление по всей своей длине, и сложной, если она состоит из двух или нескольких участков разного направления. В последнем случае отдельные участки трассы соединены между собой петлями, кривыми или тупиками, а траншеи соответственно получают наимено­ вание петлевых, спиральных или тупиковых.

Одинарной называется траншея, которая служит для проезда одновременно груженых и порожних транспортных средств. В оди­ нарных траншеях движение груза и порожняка встречное.

Парными называются две траншеи, из которых одна служит для проезда груженых транспортных средств, а другая — для порож­ няка.

Способы вскрытия классифицируются по расположению вырабо­ ток (траншей, съездов, стволов и др.) относительно контура карьера, по форме трассы в плане, по стационарности выработки, числу обслу­ живаемых уступов, месту расположения и числу выработок. В зависимости от условий залегания месторождений, глубины карь­ ера и его размеров, рельефа местности и других факторов наименова­ ние способа вскрытия для конкретных условий состоит из названия выработок с последовательным перечислением в порядке значимости основных классификационных признаков (табл. 16). Например: вскрытие двумя внешними капитальными фланговыми групповыми траншеями; вскрытие одной внешней тупиковой полутраншеей, расположенной на восточном фланге карьера; вскрытие петлевыми капитальными съездами, расположенными на нерабочем борту карьера; вскрытие тупиковыми скользящими съездами и т. д.

§ 4. Вскрытие внешними траншеями

При разработке горизонтальных и пологих месторождений глу­ бина карьеров сравнительно невелика, а их размеры в плане значи­ тельны.

Для вскрытия таких карьеров обычно применяют внешние капитальные траншеи — отдельные, групповые или общие, которые располагают на одном или двух флангах карьерного поля и реже — в центре.

Число траншей и их расположение обычно определяют с таким расчетом, чтобы сократить дальность транспортирования, рассредо­ точить грузопотоки по величине и направлению и обеспечить наи­ меньший объем работ по строительству траншей.

При одной и той же длине карьерного поля (рис. 71) вскрытие двумя фланговыми одинарными траншеями вдвое сокращает даль­ ность транспортирования I внутри карьера по сравнению с вариан­ том вскрытия одной фланговой траншеей. Однако при этом вдвое увеличивается объем горно-капитальных работ, так как необходимо проводить не одну, а две траншеи и прокладывать транспортные пути в двух траншеях. Рациональный вариант в этом случае может быть выбран путем сопоставления дополнительных капитальных затрат на создание второго транспортного выхода и экономии, получаемой благодаря сокращению дальности транспортирования. Если допол­ нительные капиталовложения окупятся за допустимый срок (7— 8 лет), то целесообразно применять вскрытие двумя траншеями.

Рис. 71. Дальность транспортироватш при расположении капитальных траншеи:

а — на обоих флангах; б — на одном фланге; в— в центре карьерного поля

Ежегодная экономия будет равна

Э = ICQ, руб.,

где I — сокращение дальности транспортирования (в нашем при­ мере I —j)\ С — себестоимость транспортирования 1 ткм, руб.;

Q — годовой объем перевозок, т.

П р л м е р. Если годовой объем перевозок по одной траншее 2 млн. т, стоимость транспортирования при автомобильном транспорте равна 0,8 руб/ткм, а расстояние перевозки при втором варианте сокращается на 1,1 км, то годовая экономия составит

Э =1, 1 - 0, 8 - 2 000 000= 176 тыс. руб.

В этом случае вскрытпе двумя траишеямп рационально, если строительство второй траншеи будет стоить не дороже 1,2—1,3 млн. руб. Прп больших допол­ нительных капитальных затратах срок их окупаемости превысит -нормативный (7—8 лет). Поэтому прп затратах свыше 1,3 млн. руб. следует применить вскры­ тпе одной траншеей.

Расположение траншей па обоих флангах широко распростра­ нено в практике открытых горных работ. Оно применяется как при парных, так и при одинарных траншеях.

148

При вскрытии двумя фланговыми парными траншеями (рис. 72) создается поточность движения, благодаря чему возрастает пропуск­ ная способность транспортных коммуникаций и улучшается обеспе­ ченность забоя порожняком. Вскрытие парными траншеями обычно применяют при большом числе экскаваторов на уступе и при относительно небольшой длине карьера.

Вскрытие одинарными фланговыми траншеями (рис. 73) обычно применяют в следующих случаях:

1) при большой длине карьерного поля, которое для уменьшения дальности транспортирования необходимо разделить па два крыла. Каждое крыло вскрывают самостоятельными траншеями. При этом, как показано выше, средняя дальность транспортирования меньше на четверть длины карьер­ ного поля, чем при одной фланговой траншее;

2) когда целесообразно вывозить вскрышные по­ роды и полезное ископаемое в разных направлениях: пустые породы направлять через траншею, располо­ женную вблизи, к отвалам, а полезное ископаемое — через другую траншею к местам выгрузки;

3) когда траншеи нахо­ дятся в эксплуатации по­

Расположение траншеи на одном фланге карьера целесообразно

вследующих случаях:

1)при разработке месторождений с небольшими запасами, когда

затраты на проведение двух траншей экономически не оправды­ ваются;

2) при небольшой производственной мощности, карьера, когда

вдвух траншеях нет необходимости;

3)при значительной глубине залегания пласта, когда объем работ по проведению двух траншей слишком велик.

Вскрытие одной фланговой траншеей (групповой или общей)

распространено при разработке мощных угольных пластов и пластообразных залежей, когда вскрыша вывозится во внутренние отвалы или размещается в них при помощи траиспортно-отвальных

мостов.

Центральное расположение траншеи, как видно пз рис. 71, также позволяет сократить дальность транспортирования. Однако этот

149

вариант применяется реже, так как при нем затруднено вскрытие нескольких горизонтов. Если при фланговом расположении траншей транспортные коммуникации в карьере располагаются па его бортах, то при центральном они должны размещаться в выработанном пространстве, где необходимо для этого оставлять целики, что ве­ дет к потерям полезного ископаемого.

Рис. 73. Вскрытие двумя фланговыми одшіарпымп траншеями

Рис. 74. Вскрытие внешними траншеями:

а — отдельными; б — общей

Поэтому вскрытие центральной траншеей применяют редко, главным образом при пологих и горизонтальных пластах малой мощности с небольшой глубиной залегания.

150

При большой длине карьера применяют вскрытие центральной траншеей в комбинации с фланговыми. Это позволяет разделить карьер на два участка и обеспечивает независимую работу на каждом нз них при перевалке породы в выработанное пространство.

На двух флангах располагают обычно (Отдельные и групповые траншеи, а на одном фланге и в центре — общие траншеи.

Отдельные внешние траншеи (рис. 74, а) применяют для вскрытия неглубоких горизонтальных и пологих залежей. Отдельные траншеи обеспечивают уступ независимым транспортом, что позволяет рас­ средоточить грузопотоки породы и полезного ископаемого, создает

Групповые внешние траншеи применяют для вскрытия глубоких горизонтальных и пологих месторождений большой мощности, кото­ рые разрабатывают значительным числом (четыре - шесть) уступов. При этом грузопотоки породы и полезного ископаемого обычно рассредоточены, так как одна группа траншей вскрывает только добычные уступы, а другая — вскрышные.

Общие внешние траншеи (рис. 74, б) применяют для вскрытия пологих II наклонных месторождений, разрабатываемых небольшим числом (два-три) уступов. Преимуществом внешней общей траншеи является меньший ее объем по сравнению с объемом групповых внешних траншей, вскрывающих такое же число уступов.

Г л а в а III

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ

IIПОЛОГИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§1. Классификация и краткая, характеристика систем открытой разработки

Системой открытой разработки называется определенный порядок выполнения во времени и в пространстве подготовительных, вскрыш­ ных и добычных работ, обеспечивающий экономичную и безопасную разработку при рациональном использовании запасов месторо­ ждения.

Правильный выбор системы разработки обеспечивает эффектив­ ность горных работ.

Существует несколько классификаций систем открытой раз­ работки. Все они могут быть разделены на две основные группы:

. 1) классификации, в которых системы открытой разработки различаются по способу производства вскрышных работ и по спо­ собу перемещения пустых пород в отвалы;

151