Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Января 2013 в 17:02, лекция
Основной целью открытых горных работ является разработка месторождений полезных ископаемых. Способ разработки месторождений полезных ископаемых с применением открытых горных работ называется открытым способом.
Рис. 1.8. Схема к выбору положения дна карьера
Балансовыми называются запасы, удовлетворяющие требованиям кондиций. Их разработка в данное время экономически целесообразна.
Забалансовыми называются запасы, разработка которых в данное время экономически нецелесообразна вследствие малого количества, малой мощности залежи, сложных условий эксплуатации и др.
Промышленные запасы - это часть балансовых запасов, подлежащая извлечению из недр за время существования карьера. Промышленные запасы карьера определяются путем исключения проектных потерь из балансовых запасов.
Проектные потери - это часть балансовых запасов, проектируемая к безвозвратному оставлению в недрах. На карьерах потери составляют 3-10%. Часть промышленных запасов, извлеченная из недр в период строительства карьера, называется попутной добычей, а разность между промышленными запасами и попутной добычей - эксплуатационными запасами.
Уступом называется слой горных пород, имеющий форму ступени, (рис. 1.12).
Верхней и нижней площадкой уступа называется поверхность, ограничивающая уступ сверху и снизу.
Высотой уступа называется вертикальное расстояние между верхней и нижней площадками.
Транспортным горизонтом уступа является площадка уступа, на которой расположены транспортные пути.
Рис. 1.12. Схема уступа: 1 - верхняя площадка уступа; 2 - нижняя площадка уступа; 3 - откос уступа; 4 - верхняя бровка уступа; 5 -• нижняя бровка уступа; 6 - забой уступа; a - угол откоса уступа
При делении толщи разрабатываемого массива на уступы необходимо учитывать как рабочие параметры горного оборудования, так и физико-технические характеристики слагающих пород, условия их залегания, горно-геологические и климатические условия месторождения. Определяющим признаком рабочего уступа является положение транспортного горизонта. Каждый уступ имеет один транспортный горизонт. При расположении транспортного горизонта в середине уступа последний разделяется на два подуступа - верхний и нижний (см. рис. 1.13).
Рабочей площадкой уступа называется площадка уступа, на которой располагается основное оборудование для его отработки. Ширина рабочей площадки в 2-4 раза превышает высоту уступа.
Бермой называется площадка небольшой ширины, на которой работы не производятся. В зависимости от назначения различают предохранительные и транспортные (соединительные) бермы. Предохранительные бермы оставляются на нерабочем борту в период строительства карьера или прекращения горных работ на уступе. Ширина берм принимается не менее одной трети расстояния по вертикали между смежными бермами. Бермы должны оставляться не более, чем через каждые три уступа. Ширина берм во всех случаях должна обеспечивать их механическую очистку. Для очистки таких берм используются бульдозеры, небольшие экскаваторы, погрузчики. Транспортные бермы предназначены для расположения транспортных коммуникаций карьера. Ширина транспортных берм зависит от типа транспортных средств и интенсивности их движения.
Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.
Верхней и нижней бровками называются соответственно линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками.
Углом откоса уступа называется угол, образуемый откосом уступа и горизонтальной плоскостью. В зависимости от угла откоса уступа откос может иметь устойчивое или неустойчивое положение.
Если плоскости напластования
расположены под некоторым
Выбор технологии и организации открытых горных работ определяются рельефом поверхности месторождения, положением залежи относительно земной поверхности, углом падения, мощностью, формой и строением залежи, климатическими и гидрогеологическими условиями района месторождения и др. Рельеф поверхности месторождения может быть равниной, склоном, возвышенностью, холмистой и водной поверхностью. Он оказывает влияние на выбор направления развития горных работ, типа выемочно-погрузочного и транспортного оборудования, способа вскрытия, места складирования вскрышных пород и др.
В зависимости от положения залежей относительно земной поверхности они могут быть поверхностными (мощность покрывающих пород до 20-30м), глубинными (мощность покрывающих пород более 40м), высотными (выше господствующего уровня местности) и глубинно-высотными.
По углу падения различают залежи пологие, наклонные и крутые. Пологими называются залежи с углом падения 0—10°. При разработке таких залежей имеется возможность использования выработанного пространства для складирования вскрышных пород .
Рис. Схемы поперечного сечения карьера: а, б, в - соответственно при разработке пологой, наклонной и крутой залежи
Наклонными называются залежи с углом падения 8 —30°. При разработке таких залежей после выемки полезного ископаемого борт карьера со стороны лежачего бока сохраняет устойчивое равновесие без выполаживания (разрабатываются только породы висячего бока). Выработанное пространство, как правило, не используется для складирования вскрышных пород из-за их неустойчивого положения на наклонной поверхности.
Крутыми называются залежи с углом падения более 30°. При разработке таких залежей разрабатываются породы лежачего и висячего боков с целью придания бортам карьера устойчивого угла наклона. Выработанное пространство для складирования вскрышных пород, как правило, не используется.
Мощностью залежи определяется способ ее выемки. Различают залежи большой, средней, малой и весьма малой мощности. Пологие залежи характеризуются вертикальной мощностью, а наклонные и крутые - горизонтальной мощностью.
Пологие залежи весьма малой мощности (2-3м) целесообразно разрабатывать погрузчиками, шнекобуровыми машинами и др. Пологие залежи малой мощности (4-20м) разрабатываются одним уступом, залежи средней мощности (15-40м) - двумя уступами и залежи большой мощности (более 40м) - тремя уступами и более.
При разработке наклонных и крутых залежей весьма малой (10-20м) и малой мощности (20-70м) начинать выемку очередного слоя залежи возможно только после полной выемки лежащего выше слоя (рис. 1.16). Для залежей средней мощности (60-100м) начинать выемку очередного слоя возможно и при неполной выемке лежащего выше слоя. При большой мощности залежи (100-150м) одновременно можно вынимать несколько слоев.
Рис. 1.16. Схемы выемки наклонных и крутых залежей весьма малой и малой (а), средней (б) и большой (в) мощности: мГ - горизонтальная мощность залежи
По форме различают изометричес
Изометрические залежи имеют примерно одинаковые размеры во всех направлениях (массивные залежи, штоки и др.).
Плитообразные залежи - вытянутые преимущественно в двух направлениях пласты и пластообразные залежи относительно небольшой мощности.
Трубообразные залежи вытянуты, как правило, в одном направлении.
Форма залежей существенно влияет на форму карьерных полей. По форме и размерам различают обширные, вытянутые и округлые карьерные поля.
Обширные карьерные поля характеризуются небольшой глубиной (до 100м) при больших размерах в плане (площадь карьера в плане достигает 40км). Обширные карьерные поля характерны для поверхностные залежей. Отношение длины карьера к его ширине составляет 2:1.
Вытянутые карьерные поля имеют большие размеры по простиранию (L до 3-5 км) и значительно меньшие вкрест простирания. Такие карьеры характерны для наклонных и крутых пластообразных залежей. Глубина карьеров до 300м и более.
Округлые карьерные поля имеют небольшую площадь дна и значительную глубину (до 800 м).
По строению различают простые, сложные и рассредоточенные залежи.
Простые залежи имеют однородное строение (не содержат значительных прослоек пустой породы и некондиционных включений), что позволяет разрабатывать залежь на всю мощность наиболее простым валовым способом.
Сложные залежи содержат прослойки пустых пород и некондиционные включения. Такие залежи целесообразно разрабатывать селективным (раздельным) способом.
Рассредоточенные залежи содержат полезное ископаемое в виде тел, распределенных в массиве вмещающих пород без определенной закономерности и четко выраженных контактов. Для разработки этих залежей применяются специальные методы и ведется тщательная эксплуатационная разведка.
На производство открытых горных работ существенное влияние оказывают климатические факторы (осадки, ветер). Обильные снегопады (для северных районов страны продолжительность снежного покрова сохраняется в течение 230-250 дней в году) в значительной степени затрудняют работу карьерного транспорта. Наличие снега в транспортируемой горной массе приводит к примерзанию ее к стенкам транспортных средств, что затрудняет разгрузку и ведет к недоиспользованию их вместимости. При низких температурах металлические конструкции горных машин становятся хрупкими. Это вызывает рост аварий и простоев горного оборудования. Сильные ветры затрудняют ведение горных работ и передачу энергии, снижают устойчивость оборудования и усложняют осуществление связи. Сочетание низких температур и сильного ветра вызывает повышение жесткости погоды, что неблагоприятно сказывается на работоспособности человека. Жесткость погодных условий оценивается показателем жесткости
Ж=t+2vв, баллы
где t – абсолютное значение температуры, оС;
vв- скорость ветра, м/с.
Жесткостью погоды определяется режим работы карьера. При жесткости погоды от 10 до 30 баллов через каждый час работы целесообразно организовывать 10-минутный перерыв для обогрева рабочих. В случае жесткости погоды от 30 до 40 баллов помимо периодического обогрева рабочих продолжительность рабочего дня сокращается на 1 час. При жесткости погоды >40 баллов продолжительность работ, связанных с пребыванием человека на открытом воздухе, уменьшается до минимума.
Наличие подземных водоносных горизонтов в пределах карьерного поля оказывает существенное влияние на выбор технологии и механизации открытых горных работ. Месторождения с незначительной обводненностыо более благоприятны для разработки открытым способом. Однако при современном уровне технической оснащенности карьеров обводненность месторождения не является препятствием для организации открытой разработки, а при гидравлическом способе обводненность является даже положительным фактором. Обводненность месторождения
характеризуется коэффициентом водообильности (м3/т), определяемым по формуле
kвод =Vвод/Qи
где Vвод - объем воды, откачиваемый из карьера за время t, м3;
Qи – добыча полезного ископаемого за то же время, т.
Коэффициент водообильности показывает, какое количество откачиваемой из карьера воды приходится на единицу добытого полезного ископаемого. Для сильнообводненных месторождений со слабыми вмещающими породами, характеризуемыми большим коэффициентом фильтрации, он достигает 10м3/т. Для обеспечения устойчивости бортов карьера в таких условиях осуществляют специальные мероприятия.
Разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом включает четыре периода.
В первом периоде, называемом подготовительным, создаются благоприятные условия для безаварийной и высокопроизводительной работы горного и транспортного оборудования в последующих периодах.
Задачами этого периода являются подготовка поверхности месторождения, осушение месторождения и ограждение его от вод поверхностного стока. Подготовка поверхности месторождения заключается в вырубке леса и кустарника, удалении слоя торфа (задерживающего воду), корчевке пней, осушении болот и озер, отводе в новые русла рек и ручьев (пересекающих карьерное поле или протекающих в непосредственной близости от него), переноске дорог, силовых и осветительных линий, сносе зданий, сооружений и др.
Во втором периоде, который называется строительным, создается начальный фронт добычных и вскрышных работ, обеспечивающий планомерную отработку месторождения и безопасность ведения горных работ. В задачи этого периода входит проведение специальных горных выработок, удаление определенного объема горной массы из карьера и строительство транспортных коммуникаций, обеспечивающих доступ к рабочим горизонтам.
В третьем периоде - осуществляется эксплуатация карьера. Горные работы этого периода подразделяются на вскрышные работы, обеспечивающие систематическое удаление вскрышных пород с целью создания доступа к полезному ископаемому и требуемой длины фронта работ (по назначению вскрышные работы являются подготовительными), и добычные работы, заключающиеся в извлечении полезного ископаемого в соответствии с планом по объему и качеству (по назначению добычные работы являются очистными).
В четвертом периоде осуществляется рекультивация (восстановление) земель, нарушенных горными работами.
Подготовка горных пород к выемке осуществляется с целью создания технической возможности и наилучших условий для выполнения последующих процессов выемки и погрузки горной массы, транспортирования, отвалообразования и переработки. В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемке может в основном осуществляться следующими способами: предохранением от промерзания, оттаиванием мерзлых пород, гидравлическим ослаблением или разупрочнением, механическим или взрывным рыхлением.