Лекция №1. Сущность и элементы открытых горных работ

Способы разработки месторождений полезных ископаемых

Открытые горные работы – совокупность работ, проводимых с земной поверхности с целью добывания разнообразных горных пород и создания различных выемок и котлованов.

При открытой разработке месторождений горные работы подразделяются на вскрышные (выемка, перемещение и размещение вскрышных пород) и добычные (выемка, перемещение и складирование или разгрузка полезного ископаемого). В соответствии с целями и особенностями производства выделяются отдельно горно-подготовительные работы, объединяющие проведение вскрывающих и подготовительных выработок (капитальных траншей и полутраншей, разрезных траншей и полутраншей и других выработок, например подземных, и т. д.). Целью горно-подготовительных работ является создание транспортного доступа к забоям и начального фронта горных работ.

Порядок и последовательность выполнения открытых горных работ в пределах карьерного поля или его участка называется системой разработки.

Под вскрытием (системой вскрытия) понимается совокупность долговременных горных выработок (траншей и подземных выработок), обеспечивающих транспортный доступ с земной поверхности к рабочим горизонтам карьера и забоям с целью доставки вскрышных пород на отвалы, полезных ископаемых – к пунктам их приема на поверхности, а с поверхности к рабочим горизонтам – материалов, оборудования и людей.

Технология разработки месторождения – это совокупность способов и приемов механизированного осуществления взаимосвязанных процессов горных работ, основанная на фундаментальных знаниях закономерностей разработки и возможностей технических средств.

Соответственно весь комплекс работ можно разделить на связанные между собой производственные (технологические) процессы.

Основные производственные процессы:

1. подготовка пород к выемке;

2. выемочно-погрузочные работы;

3. транспортирование горной массы;

4. отвалообразование пустых пород и разгрузка или складирование полезных ископаемых.

Вспомогательные производственные процессы:

1. электроснабжение;

2. вентиляция;

3. водоотлив;

4. опробование п.и.;

5. ремонт оборудования.

Понятие о карьере

В результате производства открытых горных работ на земной поверхности образуются большие выемки, совокупность которых называют карьером. Контур поперечного сечения этих выемок является незамкнутым.

Рис. 1. Принципиальные схемы открытой разработки залежей: а - горизонтальных; б - наклонных; в - крутопадающих; 1 - выработанное пространство; 2 и 3 - внутренние и внешние отвалы; 4 и 5—рабочий и нерабочий борта; 6 - конечный контур карьера; 7 - бермы; I, II, III, IV - последовательность развития работ на уступах; Н_р.з - высота рабочей зоны; Н_к - конечная глубина карьера; γ _р - угол откоса рабочего борта; γ _н - угол откоса нерабочего борта; γ _н.л - угол откоса нерабочего борта по лежачему боку; γ _н.в - угол откоса нерабочего борта по висячему боку.

Выемка полезного ископаемого, покрывающих и вмещающих пород производится слоями с опережением верхними нижних; в результате разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов. Между смежными слоями (уступами) оставляют площадки для размещения экскаваторов, транспортных коммуникаций и других производственных целей. В результате выемки полезного ископаемого и вскрышных пород в земной коре образуется ступенчатая поверхность уже выработанного пространства.

Насыпи пустых пород и некондиционных полезных ископаемых, извлекаемых и удаляемых при открытой разработке месторождения, называют отвалами. Отвалы, размещаемые в выработанном пространстве карьера, называют внутренними (см. рис. 1, а), а вне контуров карьера – внешним (см. рис. 1, б и в).

Месторождение или часть его, разрабатываемую одним карьером, называют карьерным полем. Карьерное поле является объемной геометрической фигурой, характеризуемой размерами в плане и глубиной; оно входит в состав земельного отвода карьера, в пределах которого размещаются также удаленные из карьера вскрышные породы, промышленная площадка и другие производственные сооружения.

Рис.2 . Элементы уступа: 1 и 2 - нижняя и верхняя площадки соответственно; 3 - фронтальный откос уступа; 4 и 5 - верхняя и нижняя бровки соответственно; 6 - места сооружения транспортных коммуникаций; L_ф.у1 и L_ф.у2 - длина фронта работ соответственно первого и второго уступов; Н_у1 и Н_у2 - высота первого и второго уступов соответственно.

Уступ - это отдельно разрабатываемая часть слоя горных пород, имеющая форму ступени.

Характеристика уступа – высотная отметка, соответствующей горизонту расположения на нем транспортных коммуникаций. Отметки уступов могут быть абсолютные (относительно уровня моря) или, реже условные (относительно постоянного пункта на поверхности).

Горизонтальные или наклонные поверхности уступа, ограничивающие его по высоте, называют нижней и верхней площадками (рис. 2), а наклонную поверхность, ограничивающую уступ со стороны выработанного пространства, — откосом уступа. Углом откоса уступа называется угол, образованный поверхностью откоса уступа и горизонтальной плоскостью, а линии пересечения откоса с верхней и нижней площадками — соответственно верхней и нижней бровками.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка вскрышных пород или полезного ископаемого. Если на площадке располагается оборудование, необходимое для разработки уступа, она называется рабочей площадкой.

Рис. 3. Схемы разработки подуступов одновременно разными экскаваторами; Н_у - высота уступа; Н_пу1 и Н_пу2 - высота соответственно первого и второго подуступов.

Часто уступы разделяются на подуступы (рис. 3), которые разрабатываются разным выемочным оборудованием или одним и тем же оборудованием последовательно или одновременно, но имеют единые для уступа транспортные пути.

Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа, который измеряется его протяженностью L_ф.у. Фронт работ уступа может быть прямолинейным или криволинейным в плане, а протяженность его остается постоянной или изменяется, что зависит в первую очередь от формы и размеров разрабатываемой залежи.

В результате выемки пород происходит отработка уступа. В подавляющем большинстве случаев в карьере одновременно разрабатывается несколько уступов, происходит их подвигание, а часто и создание новых уступов по глубине карьера. Ступенчатые боковые поверхности, образованные откосами и площадками уступов и ограничивающие выработанное пространство, называются бортами карьера (см. рис. 1).

Борт, представленный рабочими уступами, называют рабочим бортом карьера. Линия, ограничивающая карьер на уровне земной поверхности, является верхним контуром карьера, а линия, ограничивающая дно (подошву) карьера, его нижним контуром. При производстве горных работ положение рабочего борта, верхнего и нижнего контуров карьера меняется в пространстве. Постепенно отдельные уступы, начиная сверху, достигают конечных контуров (границ) карьера. К моменту погашения (окончания) открытых работ им соответствуют конечная глубина и конечные размеры карьера в плане (см. рис. 1). Откосы уступов нерабочих бортов карьера, на которых горные работы не проводятся, разделяются бермами (площадками); транспортными и предохранительными.

Угол между линией, нормальной к простиранию борта и соединяющей верхний и нижний контуры, и горизонталью называется углом откоса борта карьера (рабочего или нерабочего). Величина его зависит от высоты уступов и ширины их площадок и находится обычно в пределах: рабочего борта 7—17° (иногда до 23—27°), нерабочего борта 25—53°.

Совокупность уступов, находящихся в одновременной разработке, называется рабочей зоной карьера. Положение рабочей зоны определяют отметками нижних площадок верхнего и нижнего (на данный момент времени) рабочих уступов карьера (см. рис. 1). Длина фронта горных работ карьера представляет собой суммарную протяженность фронтов горных работ всех рабочих уступов.

Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной выемки и погрузки пород на нижнем уступе (по ширине не менее 20м, по длине не менее 50 - 100м.).

Общий объем горной массы в контурах карьера является важнейшим показателем, определяющим производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

При равнинном рельефе поверхности достаточно точно общий объем горной массы в карьере (м³) можно определить по выражению

V = S_д Н_к + 1/2 Р_дН²_к сtg γ _ср + π /3 Н³_к сtg² γ _ср,

где S_д — площадь дна карьера, м²; Н_к— глубина карьера, м, Р_д— периметр дна карьера, м; γ _ср — усредненный угол откоса бортов, градус.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒