В.Ф. Колесников Определение основных параметров карьера

9

Текущий коэффициент определится отношением объема вскрыши, вынутого за период отработки рассматриваемого горизонта, к запасам данного горизонта, добытым за этот же период времени.

Так, текущий коэффициент вскрыши при отработке запасов первого периода определится отношением объемов вскрыши, находящихся между линиями рабочих бортов карьера 0'-0" и 1'-1", к запасам этого горизонта, вынутым за этот же период времени (I). Эти запасы находятся между линиями 0'-0 и 1'-1. Тогда

вскрыши будет равен граничному, соответствует максимально допустимому разносу борта карьера по поверхности. Этот максимальный разнос определяет точку пересечения нерабочего борта карьера со стороны висячего бока (3''), а значит и ширину карьера по поверхности Bк

(вторая точка ширины карьера 0"' определилась нерабочим бортом карьера).

Для определения величины максимально допустимой глубины карьера необходимо из точки 3" провести линию под углом нерабочего борта карьера до пересечения ее с пластом (точка 4' в нашем случае).

Горизонтальная линия, проведенная от точки пересечения с пластом в висячем боку 4' до точки пересечения в лежачем боку 4, определит глубину карьера от поверхности Нк и будет шириной дна карьера

Вд.

Таким образом, границами карьера со стороны лежачего бока пласта будут линии лежачего бока пласта (4-3-2-1-0) и нерабочего борта в рыхлых отложениях (0-0"'), а со стороны висячего бока пласта − линия нерабочего борта карьера 3"-4'.

10

3.2.2. Границы карьера на наклонной залежи

На действующих предприятиях, разрабатывающих наклонные залежи, берем значения Сn , Сд и Св для определения величины конкрет-

ного граничного коэффициента вскрыши

Выбираем один характерный геологический профиль рассматриваемого месторождения с соответствующими данными: ho – мощность рыхлых отложений, м; αп – угол падения пласта, град; m – нормальная

мощность пласта, м.

Для определения границ карьера по контурному и текущему коэффициентам вскрыши заготавливаем два экземпляра профиля.

Графо-аналитический метод расчета контурного коэффициента вскрыши заключается так же, как и при пологом падении, в делении месторождения на профиле горизонтальными линиями по падению пласта через некоторое расстояние, которое может быть равным высоте уступа ( h1 , h2 , h3 , …).

Из точек пересечения горизонтальных линий с пластом со стороны висячего бока (0', 1', 2', 3', ...) проводим линии под углом нерабочего борта карьера (γнб) до пересечения с поверхностью в точках 0'', 1",

2", ... (рис. 3.4).

Между полученными контурами 0-0'-0'' и 1-1'-1"; 1-1'-1" и 2-2'-2"; 2-2'-2" и 3-3'-3'' и т.д. определяем объемы вскрыши и запасы полезного ископаемого, а затем рассчитываем контурные коэффициенты вскрыши в том же порядке, как это проводилось для пологой залежи.

Результаты расчетов заносим в таблицу и находим горизонт, на котором Ккj = Кгрmax .

На рис. 3.4 равенство коэффициентов достигнуто на гор. 7, расстояние от которого до поверхности определит величину глубины карьера. Расстояние от точки 7" до точки 0''' будет шириной карьера поверху Вк . Линия между точками 7''-7' явится границей карьера по

глубине и определит ширину дна карьера Bд.

Границей карьера со стороны висячего бока будет линия нерабочего борта 7''-7', а со стороны лежачего бока − линия нерабочего борта

7-6-5-4-3-2-1-0-0'''.

11

Рис. 3.4. Определение границ карьера при разработке наклонной залежи:

а– расчет контурных коэффициентов вскрыши;

б– определение основных параметров карьера

Графо-аналитический метод расчета текущего коэффициента вскрыши заключается в делении профиля с пластом наклонного падения горизонтальными линиями (ниже рыхлых отложений) на слои с равными этапами отработки (1, 2, 3, 4) (рис. 3.5).

12

Рис. 3.5. Определение границ карьера при разработке наклонной залежи:

а– расчет текущих коэффициентов вскрыши;

б– определение основных параметров карьера

Из точек пересечения этих линий с кровлей пласта (0', 1', 2', ...) проводим наклонные линии под углом рабочего борта карьера (γ рб )

до пересечения с поверхностью (точки 0", 1", 2", ...).

13

По такому же принципу, как это изложено при пологом залегании, рассчитываем текущие объемы вскрыли (Vтекj ), запасы полезного ис-

копаемого (Qтекj ) и коэффициенты вскрыши ( Kтекj ).

Полученные расчеты заносим в таблицу, сравниваем с граничным коэффициентом для наклонной залежи ( Kгрнак), находим тот период,

при котором Kтекj = Kгрнак.

На рис. 3.5 таким периодом оказался период 3. Положение рабочего борта карьера 3"-3' определит в точке 3" максимально допустимый разнос борта карьера по поверхности.

Расстояние от точки 3" до точки 0" определит ширину карьера по поверхности Вк .

Наклонная линия, проведенная под углом нерабочего борта карьера (γнб) из точки 3'' до пересечения с пластом, обозначит границу карьера

со стороны висячего бока (линия 3''-а).

Горизонтальная линия, проведенная из точки а до пересечения с почвой пласта (точка б), определит границу карьера по глубине и ширину дна карьера Вд.

Расстояние от линии а - б до поверхности определит глубину карь-

ера Нк.

Линия лежачего бока пласта б-3-2-1-0-0''' определит границу карьера со стороны лежачего бока.

3.2.3. Границы карьера на крутой залежи

На действующих предприятиях, разрабатывающих крутопадающие месторождения, берем значения Сn , Сд и Св для определения величи-

ны граничного коэффициента вскрыши:

Выбираем один характерный геологический профиль рассматриваемого месторождения с пластом крутого падения (αn ), имеющим

нормальную мощность m и перекрытым рыхлыми отложениями мощностью ho .

Для определения границ карьера и его параметров по контурному и текущему коэффициентам вскрыши необходимо иметь два экземпляра геологического профиля.

14

Графо-аналитический метод расчета контурных коэффициентов вскрыши включает в себя деление залежи на профиле горизонтальными линиями по падению пласта (ниже рыхлых отложений) через некоторые расстояния ( h1 , h2 , h3 , …), которые могут быть равными высоте

уступа.

Из точек пересечения горизонтальных линий с кровлей и почвой пласта (1' и 1, 2' и 2, 3' и 3, ...) проводим наклонные линии под соответствующими углами откоса нерабочих бортов висячего (γнбв) и лежаче-

го (γнбл) боков до пересечения этих линий с поверхностью (точки 0'' и

0'", 1'' и 1''', 2" и 2''', ...) (рис. 3.6).

Между полученными контурами 0''-0'-0-0'' и 1''-l'-1-l"; 1''-1'-1-1'' и 2''-2'-2-2''; 2''-2'-2-2'' и 3''-3'-3-3'' и т.д. определяются объемы вскрыши и запасы полезного ископаемого, а затем рассчитываются контурные коэффициенты вскрыши как отношение объемов вскрыши к запасам полезного ископаемого. Так, для первого горизонта

где Sвв1 , Sвл1 − соответственно сечения породы между контурами первого горизонта со стороны висячего и лежачего боков, м2; Sпи − сечение полезного ископаемого, м2.

ют величины Kкj с найденным значением Kгркр. На том горизонте, где Kкj будет равен Kгркр, следует прекращать открытые горные работы и

переходить к подземным. Этот горизонт определит конечную глубину карьера.

На рис. 3.6 горизонт 6 дает значение Kк6 ≈ Kгркр. В этом случае расстояние от гор.6 до поверхности будет глубиной карьера Нк. Линия

15

6 -6' будет границей карьера по глубине и определит ширину дна карьера Вд.

Рис. 3.6. Определение границ карьера при разработке крутой залежи:

а– расчет контурных коэффициентов вскрыши;

б– определение основных параметров карьера

Линии нерабочих бортов карьера 6''-6' и 6'''-6 определят границы карьера со стороны висячего и лежачего боков, а расстояние между

17

Из точек пересечения этих линий с кровлей и почвой пласта (точки 0' и 0, 1' и 1, 2' и 2, 3' и 3, ...) проводим наклонные линии с висячей и лежачей сторон под углом рабочего борта карьера (γ рб ) до пересече-

ния их с поверхностью (точки 0'' и 0''', 1'' и 1''', 2'' и 2''', 3'' и 3''', …).

Рассчитываем текущие коэффициенты вскрыши для каждого периода отработки.

Так, текущий коэффициент вскрыши при отработке запасов первого периода (Qтек1 ) определится отношением удаленных за этот период

объемов вскрыши (Vтек ) к данным запасам.

значения текущих коэффициентов сравниваем с величиной граничного коэффициента вскрыши ( Kгркрj ).

Период отработки, при котором текущий коэффициент будет равен граничному, соответствует максимально допустимому разносу бортов карьера. Этот максимальный разнос бортов определяет точки на поверхности, через которые должны проходить нерабочие борта карьера висячего и лежачего боков залежи (точки 3'' и 3''' ). Через эти точки 3'' и 3''' проводим линии нерабочих бортов под углом γнб до пересечения их

с пластом с висячей и лежачей сторон (в точках а и б).

18

В связи с тем, что нерабочие борта отмечают различные уровни глубины открытой разработки (а-а' и б-б'), следует выбрать среднее положение этого уровня − линию в-в'. Из точек пересечения этого уровня с кровлей и почвой пласта (точки в и в') проводим линию нерабочего борта в-в'' под углом γнб и линию нерабочего борта в'-в"' под

углом γнбл до пересечения их с поверхностью соответственно в точках

в" и в'".

Таким образом, линия в"-в будет границей карьера со стороны висячего бока, линия в'-в''' будет границей карьера со стороны лежачего бока, линия в-в' будет границей по глубине и определит ширину дна карьера Вд.

Расстояние от линии в-в' до поверхности определит глубину карье-

ра Нк.

Расстояние между точками в" и в'" будет шириной карьера по поверхности Вк .

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Тема лабораторной работы: "Расчет запасов полезного ископаемого

иобъемов вскрыши в границах карьера. Определение производственной мощности карьера".

Вустановленных границах карьера необходимо определить, какое количество запасов полезного ископаемого заключено в этих границах

икакие объемы вскрыши необходимо удалить из карьера, чтобы добыть эти запасы.

Объемы вскрыши (Vв) и геологические запасы полезного ископае-

мого определяются основными параметрами карьерного поля и зависят от условий залегания месторождения.

При горизонтальном залегании полезного ископаемого основные параметры карьерного поля представлены на рис. 4.1.

Объем вскрыши карьера на горизонтальной залежи определится из выражения

верху, м; γнб − угол откоса нерабочего борта (торца) карьера