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

При железнодорожном транспорте ширину призмы обрушения принимают равной (0,4 -f- 0,5)hy и располагают на ней опоры кон­ тактной сети.

При определении ширины рабочей площадки с учетом указанных выше факторов предусматривают ее увеличение на 5—6 м для размещения дополнительного оборудования и проезда вспомога­ тельного транспорта. Ширина рабочих площадок на карьерах со­ ставляет 60—100 м, в некоторых случаях она снижается до 40—

45м.

Длина фронта работ карьера, представляющая собой суммар­

ную протяженность фронтов работ отдельных уступов, зависит от

Рис. 105. Схема к определению минимальной ширины рабочей площадки

Обычно на уступах в зависимости от их длины и вида приме­ няемого транспорта располагают несколько экскаваторов. Число блоков (экскаваторных забоев) на одном уступе при железнодорож­ ном транспорте по условиям транспортно-обменных операций не превышает трех, при автомобильном оно может достигать пяти­ шести. Минимальная длина экскаваторного блока при железнодо­ рожном транспорте 400—500 м, при автотранспорте 150—250 м.

Число одновременно разрабатываемых уступов в карьере

Подготовленные для разработки блоки составляют суммарный фронт работ уступа, неподготовленные — являются резервной частью фронта работ. Подготовленность фронта работ определяется нали­ чием транспортных и энергетических коммуникаций, необходимых для нормальной работы горнотранспортного оборудования.

При разработке крутых месторождений в различные периоды эксплуатации карьера протяженность фронта работ может изме­ няться в широких пределах и достигать значительной величины

205

(например, по ЮГОКу она составляет свыше 13 км, из них по руде — около 6 км).

Интенсивность горных работ в карьере при разработке наклон­ ных и крутых месторождений определяется прежде всего скоростью понижения работ.

Максимально возможная производственная мощность карьера по полезному ископаемому зависит от годового понижения работ. Требуемая скорость углубки карьера ѵуг по условию его произ­ водственной мощности должна обеспечиваться необходимой ско­ ростью горизонтального подвигания фронта работ уф, между ко­ торыми существует зависпмость:

при однобортовой системе разработки

yi = yyr(ctgß + ctgcr), м/год;

при двухбортовой системе разработки

yj = 2yyrctg(p,

где р, ф — соответственно угол откоса нерабочего (30-(-45о) и ра­ бочего (14 18°) бортов карьера.

Взяв отношение

находим, что при указанных значениях углов ß и ф А = 1,4 -г 1,5, т. е. скорость подвигания фронта работ по горизонтали при двух­ бортовой системе должна быть на 40—50% выше, чем при однобор­ товой.

Максимально возможная скорость подвигания фронта на рабочем уступе достигается при минимальной длине экскаваторного блока.

Скорость углубки карьера составляет в среднем при железно­ дорожном транспорте 6—15 м/год, при автомобильном 10—20 м/год. В период строительства карьеров скорость углубки по рыхлым и полускальным породам можёт достигать 30—35 м и более (Сарбайский и Михайловский карьеры).

В результате горно-капитальных работ при строительстве карьера создаются вскрытые и готовые к выемке запасы полезного иско­ паемого. По мере их выемки они воссоздаются в результате вскрыш­ ных и подготовительных работ.

Вскрытыми называются запасы, освобожденные от покрывающих пород и находящиеся на горизонтах, к которым обеспечен доступ транспорта. Вскрытые запасы подразделяются на подготовленные

кзачистке, готовые к выемке и запасы во временных целиках. Запасы, подготовленные к зачистке, находятся на подготовлен­

ном горизонте, они свободны от транспортных коммуникаций и доступны для зачистки. Подготовленным считается горизонт, на котором проведена разрезная траншея и проведены транспортные коммуникации, ЛЭП и созданы все условия для безопасной работы. Для выемки подготовленных запасов не требуется проведение раз­

206

резных траншей и вскрышных работ. При этом должно соблюдаться требование сохранения к концу выемки этих запасов минимальных рабочих площадок, чтобы обеспечить возможность нормальной последующей работы.

Готовые к выемке запасы находятся на подготовленном гори­ зонте и могут быть вынуты без проведения горных работ на выше­ лежащем горизонте. Обычно это те запасы, которые находятся в отрабатываемых или подготовленных к отработке экскаваторных блоках. К готовым к выемке относятся также запасы, отбитые от массива, разбуренные скважинами и другие, выемка которых воз­ можна без проведения вскрышных работ и работ по зачистке.

К концу выемки вскрытых запасов должна сохраниться мини­ мальная рабочая площадка, чтобы обеспечивалась возможность нормальной последующей работы.

Каждый карьер должен иметь определенное количество подго­ товленных к зачистке и готовых к выемке запасов полезного иско­ паемого в соответствии с годовым планом добычи. Согласно ПТЭ, запасы контролируются по состоянию на 1 апреля и 1 октября каждого года.

Нормативы по запасам в различных отраслях различные. На­ пример, в угольной промышленности на 1 октября каждого года требуется иметь вскрытых запасов на 12 месяцев, пз них подгото­ вленных к зачистке — на 6, готовых к выемке — на 3 месяца.

На некоторых рудных карьерах норматив по вскрытым и под­ готовленным запасам достигает 1,5—3 лет, а по запасам, готовым к выемке, обычно составляет несколько месяцев.

§ 3. Системы разработки с применением железнодорожного транспорта

Железнодорожный транспорт применяют при разработке место­ рождений большой длины по простиранию и при больших объемах перевозки. Глубина карьеров может достигать 300 м и более (Кор­ кинский буроугольный разрез).

При железнодорожном транспорте на рабочих и нерабочих бортах карьера необходимо размещать большое количество тран­ спортных коммуникаций. Общая протяженность железнодорожных путей в карьере достигает 10—15 км при глубине его 100 м и 30— 40 км при глубине 300 м и более. Для сокращения расходов на содержание транспортных коммуникаций и на путепередвижные работы целесообразно высоту уступа принимать максимально воз­ можной.

Форма трассы капитальных траншей обычно тупиковая и реже — петлевая, спиральная и комбинированная.

При железнодорожном транспорте наиболее эффективна про­ дольная однобортовая система разработки. В некоторых случаях целесообразно применять продольную двухбортовую систему при вскрытии скользящими съездами (см. рис. 96).

207

Фронт работ каждого уступа обычно заканчивается тупиком, для отработки которого укладывают второй путь на длину поезда Іп (рис. 106, а) II расформировывают поезд для повагонной по­ грузки. Если позволяет конфигурация карьерного поля, в конце фронта работ устраивают тупик с закруглением (рис. 106, б), что позволяет подавать поезда под погрузку без переформирования. Криволинейный тупик отрабатывается с постепенным уменьшением

бует большого объема путепередвижных работ, для сокращения которых величину междупутья принимают равной ширине экска­ ваторной заходки по целику (14—20 м). При этом существенное значение имеет ширина развала пород после взрыва, в зависимости от которой выбирают схему выемочно-погрузочных работ. При использовании ’ железнодорожного транспорта наиболее распро­ странены две схемы (рис. 107).

1. Взорванную горную породу убирают за один проход экска­ ватора. Взрывание производится без' предварительной разборки путей. Это достигается при условии

В0,8 (7?ч_у+ 7?р)—с, м,

где с — безопасное расстояние от подошвы развала до оси железно­ дорожного пути (с = 2,5 -f- 3 м).

2. Взорванную породу отгружают за два прохода экскаватора. После первого прохода экскаватора пути передвигают в новое по­ ложение. При этом ширина развала должна быть

В ^ 0,8 (і?Чв у -В7?р) -|- А —с, м.

208

В обонх случаях шаг передвижки пути должен быть равен ши­

Рис. 107. Схема к определению допустимой шнрппы развала породы:

а — при уборке породы за один проход экскаватора; б — за дпа прохода экскаватора

§4. Системы разработки с применением автомобильного транспорта

Внастоящее время автомобильный транспорт широко приме­ няется при открытой разработке месторождений, особенно на карье­ рах цветных металлов, что объясняется его преимуществами при сложных условиях разработки перед железнодорожным транспор­ том. Особенно очевидны эти преимущества при ведении горных работ в сложных топографических условиях, при разработке круто­ падающих щтокообразных залежей, при ограниченных размерах карьера в плане и значительной его глубине, а также в случаях раздельной выемки запасов месторождения.

Использование автомобильного транспорта может сочетаться с любой системой разработки, входящей в группу К (по классифи­ кации В. В. Ржевского). Эффективность применения выбранной системы разработки определяется правильным сочетанпем ее ос­ новных элементов: высоты уступа, ширины заходки и рабочих пло­ щадок, протяженности действующего фронта работ и длины экска­ ваторных блоков.

Высота уступа при валовой выемке составляет, как и при же­ лезнодорожном транспорте, 1,5 высоты черпания экскаватора. При разработке сложных забоев, в которых требуется раздельная вы­ емка, высота уступа определяется природными условиями и обычно составляет 10—12 м.

Ширина заходки зависит от рабочих размеров экскаваторов и схем установки автосамосвалов под погрузку (для экскаваторов ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8И она составляет от 14 до 20 м). Для повышения эффективности совместного использования экскаваторов и авто­ самосвалов время, затрачиваемое на маневры при установке авто­ самосвалов под погрузку, необходимо сокращать до минимума.

Минимальная ширина рабочей площадки определяется пара­ метрами погрузочно-транспортного оборудования и буровзрывных

работ. При разработке мйгких пород и петлевом развороте авто­ самосвалов ширина площадки составляет 25—30 м, при разработке скальных пород — 35—40 м. Принципиальная схема петлевого подъезда к экскаватору показана на рис. 108.

Рациональная длина фронта работ и экскаваторного блока определяется экономическими и организационно-техническими фак­ торами. Экономически выгодная длина фронта работ, по данным Центрогипрошахта, составляет:

Длина экскаваторного блока на отечественных карьерах со­ ставляет 150—250 м. Минимальная его длина на нижнем горизонте по транспортным условиям

должна быть

1000Л

2R, м,

При разработке с применением автомобильного транспорта появляется возможность концентрации выемочно-погрузочных работ за счет сокращения длины экскаваторных блоков в 2—3 раза по сравнению с их длиной при железнодорожном транспорте, увели­ чивается на 20—25% производительность экскаваторов вследствие уменьшения простоев по транспортным условиям, в 1,5—2 раза сокращается, ширина рабочей площадки. Все это позволяет довести скорость углубки карьера до 20—30 м/год и обеспечить интенсивную разработку месторождений с минимальными значениями коэффи­ циента вскрыши.

210

Г л а в а VI

ТЕХНОЛОГИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§ 1. Сущность н основные вопросы комбинированной разработки месторождении

Комбинированной называется разработка, при которой на одном месторождении используется два способа — открытый и подземный.

В зависимости от времени использования способов разработки различают:

комбинированную совместную разработку, когда на одном место­ рождении открытые и подземные горные работы ведутся одновре­ менно;

комбинированную последовательную разработку, когда подзем­ ный способ попользуется для доработки месторождения после окон­ чания открытых работ;

комбинированную повторную разработку, когда после частичной отработки месторождения подземным способом переходят на откры­ тые работы, посредством которых дорабатывают месторождение, а также отрабатывают запасы, потерянные при подземной разра­ ботке.

Несмотря на многие технические сложности, комбинированная разработка получила довольно широкое распространение, особенно на рудных месторождениях. В Советском Союзе комбинированным способом отрабатывается более 50 месторождений. Наблюдающаяся тенденция к расширению применения этого способа объясняется главным образом следующими его достоинствами.

При совместном ведении открытых и подземных горных работ существенно увеличивается интенсивность разработки, вследствие чего повышается производственная мощность горного предприятия. Этот фактор имеет особенно большое значение при выемке высоко­ ценных руд (полиметаллических, медных, ртутных и т. д.). Кроме того, прн совместной открытой и подземной разработке становится возможным использовать многие сооружения одновременно для карьера и шахты, что снижает капитальные затраты на строитель­ ство. В Советском Союзе комбинированная совместная разработка ведется на Гайском меднорудном, Нпкитовском ртутном, Горобла­ годатском железорудном и других месторождениях.

При последовательной комбинированной разработке использо­ вание подземного способа позволяет отработать те участки место­ рождения, открытая разработка которых нерациональна из-за высокого коэффициента вскрыши. Кроме того, применение подзем­ ного способа позволяет продлить срок эксплуатации рудника и более рационально использовать многие его сооружения (обогатительные фабрики, ремонтные цехи, жилую площадь и др.).

Основное достоинство комбинированной повторной разработки состоит в том, что она способствует существенному улучшению

212

использования недр, открытым способом разрабатываются запасы, потерянные в целиках при подземной разработке. Повторная раз­ работка велась на Блявинском меднорудном месторождении, Хайдарканском ртутном, Златоуст-Беловском меднорудном, Каджаранском вольфрамо-молибденовом и других.

Безопасное и экономически эффективное применение комбини­ рованной разработки требует решения сложных технических и эко­ номических задач, многие из которых рассмотрены в трудах совет­ ских ученых Б. П. Юматова, В. В. Куликова, А. К. Полищука, В. А. Щелканова и др.

Сложными вопросами комбинированной разработки являются: 1) установление размещения и подсчет количества руд, потерянных при подземной разработке; 2) безопасное и экономичное ведение открытых горных работ при отработке междукамерных и между­ этажных целиков и в зоне обрушения подземных рудников; 3) ра­ циональное использование подземных выработок для нужд карьера

ишахты и совместное использование других сооружений и обору­ дования; 4) расчет карьерной потолочины, т. е. целика между карьерным и шахтным полем; 5) обоснование границ карьера, производственной мощности карьера и шахты, а также времени ведения открытых и подземных работ.

§2. Открытая разработка междукамерных

имеждуэтажных целиков

Размещение и количество руд, потерянных при подземной раз­ работке, зависят от формы рудного тела, физико-механических свойств руды и вмещающих пород, а также от системы разработки.

Например, при разработке Криворожских железорудных место­ рождений системами с обрушением потери составляют 10—30%. При этом теряемая руда располагается главным образом в лежачем

30 м. Часть руды теряется в охранном целике шахты. Например, на шахте «Гигант» рудника им. Дзержинского таким образом было потеряно 4 млн. т.

При других системах значительные потери приходятся на экс­ плуатационные междукамерные целики. Подземная разработка этих целиков связана с большими трудностями, так как большинство из них оказывается разрушенным горным давлением.

Основная сложность комбинированной разработки заключается в том, что необходимо проведение комплекса специальных меро­ приятий для создания безопасных условий в карьере и шахте.

В результате подземных работ на погашенном руднике обра­ зуется воронка обрушения, в зоне которой открытую разработку можно вести лишь после того, как прекратится сдвижение горных пород. Кроме того, до начала горных работ должны быть погашены пустоты, образующиеся при подземной разработке. '

213: