8.3. Кар’єр, його елементи і періоди гірничих робіт

Родовище або частина його, призначене для розробки одним кар’єром, називається кар’єрним полем. Кар’єрне поле являє собою об’ємну геометричну фігуру, обмежену зверху денною поверхнею, а знизу – підошвою. Бокова поверхня, що обмежує кар’єр, називається

бортом. Лінії перетину борта кар’єру з денною поверхнею і підошвою утворюють, відповідно, верхній і нижній контури кар’єру. Вертикальну відстань між денною поверхнею і підошвою називають глибиною кар’єру. Кут між укосом борта кар'єру і горизонтальною площиною, що проходить через його підошву, називається кутом укосу борта кар’єру.

До головних параметрів кар’єру відносяться: кінцева глибина, яка встановлена при проектуванні, розміри кар’єру на рівні денної поверхні і розміри дна кар’єру, кути укосів бортів кар’єру, запаси корисної копалини в кар’єрному полі, загальний обсяг гірської маси в контурах кар’єру. Сучасні кар'єри мають глибину від декількох метрів до 400 м i бiльше.

Довжина кар’єрних полів змінюється від сотень метрів до 5 км, а ширина залежно від типу покладу і виду відкритих розробок досягає 4 км.

Обсяги гірської маси, як в період будівництва, так і в процесі експлуатації, залежать від форми, розмірів кар’єрного поля в плані і його глибини. Важливим показником, що визначає виробничу потужність підприємства, термін його існування і ін., є загальний об’єм гірської маси в контурах кар’єрного поля, який при рівному рельєфі можна визначити за формулою (В. В. Ржевського):

де S Д – площа дна кар’єру, м 2 ; Н К – кінцева глибина кар’єру, м; Р Д –периметр дна, м; сtg CP – середній кут укосу бортів, градусів.

Для забезпечення доступу до корисної копалини і забезпечення перевезення гірської маси виконується розкриття покладу капітальною траншеєю 1 (рис. 8.2). Ця траншея, переважно, похила,

вона з’єднує відмітку нового горизонту з відмітками уже діючих горизонтів і денною поверхнею. Горизонтальна (інколи з невеликим ухилом) виробка (2), що прилягає до капітальної траншеї, має значну довжину, використовується для створення початкового фронту робіт на розкривному і видобувному уступах, називається розрізною траншеєю.

Виймання гірських порід у кар’єрі ведуть горизонтальними шарами з випередженням у плані нижніх шарів верхніми. Іноді розробку полого- чи крутопадаючих покладів ведуть похилими і крутими шарами. Частина шару, що має форму сходини і оснащена окремим видом устаткування, називається уступом. Розрізняють робочі і не робочі уступи. Виймання розкривних порід корисної копалини проводиться на робочих уступах. Борт, представлений робочими уступами, називають робочим бортом кар’єру. Положення робочого борту кар’єру в часі і у просторі змінюється внаслідок виймання розкривних порід і корисної копалини. Розкривні (порожні)

породи і некондиційні корисні копалини, що виймаються, при відкритій розробці родовищ, розміщують на спеціальних площадках, які називають відвалами. Відвали бувають внутрішніми(розміщеними у відпрацьованому просторі) і зовнішніми (розміщеними поза контуром кар’єру).

Кількісною характеристикою відносного обсягу розкривних порід у межах кар'єрного поля є коефіцієнт розкриття. Він показує, скільки одиниць породи необхідно перемістити для видобутку одиниці корисної копалини. Наприклад, значення К В = 5,1 м 3 /м 3 означає, що для видобутку 1 м 3 корисної копалини потрібно перемістити 5,1 м 3 розкривних порід. При відпрацьовуванні горизонтальних чи слабонахилених покладів коефіцієнт розкриття в часі змінюється мало, а при відпрацьовуванні положистих чи крутоспадних покладів зі збільшенням глибини – зростає. За його величиною встановлюють межу переходу відкритих робіт на підземні. Граничне значення

коефіцієнта розкриття визначається з умови:

де К В.Т – поточний коефіцієнт розкриття – визначається відношенням об’єму розкриття, переміщеного за певний проміжок часу (рік, квартал, місяць), до об’єму корисної копалини, добутого за той же період; С П – витрати на видобуток одиниці корисної копалини підземним способом, грн.; С Д – витрати на видобуток одиниці корисної копалини відкритим способом без врахування витрат на розкривні роботи, грн.; С В – витрати на розробку розкривних порід, грн.; при К В.Т < К В.ГР економічно доцільно відпрацьовувати родовище відкритим способом, при К В.Т > К В.ГР – підземним.

Різноманітні природні умови, фізико-механічні властивості корисної копалини і вміщуючих порід визначають види гірничих робіт при підготовці та експлуатації родовищ корисних копалин. При освоєнні родовища можна виділити кілька основних періодів, протягом яких виконуються визначені види гірничих робіт: період будівництва кар’єру, період освоєння проектної потужності, період роботи кар’єру з проектною продуктивністю і період “загасання” (погашення) гірничих робіт.

У початковий період (період будівництва кар’єру) здійснюється підготовка поверхні до гірничих робіт, осушення кар'єрного поля або окремих його ділянок і виконуються гірничо-капітальні роботи.

Гірничо-капітальні роботи виконуються після підготовки поверхні й осушення родовища. Вони включають роботи з спорудження капітальних і розрізних траншей, з видалення покривних порід, роботи із створення первинних відвальних насипів, роботи із спорудження транспортних комунікацій, а також попутний видобуток корисної копалини. Гірничо-капітальні роботи, виконувані в період будівництва кар’єру до здачі його в експлуатацію, називають гірничо-будівельними роботами. Внаслідок виконання цих робіт повинні бути підготовлені до розробки і розкриті запаси корисної копалини, а сам кар’єр – зданим до експлуатації. У деяких випадках після здачі кар’єру до експлуатації з неповною проектною потужністю поряд з експлуатаційними роботами на окремих ділянках кар’єрного поля виконуються гірничо-капітальні роботи. Період, протягом якого продовжуються гірничо-капітальні та починаються експлуатаційні роботи до досягнення кар’єром запланованої продуктивності, називають періодом освоєння проектної потужності кар’єру.

В основний (експлуатаційний) період роботи кар’єру з проектною продуктивністю виконуються експлуатаційні гірничі роботи, що підрозділяються на розкривні та добувні. Розкривні роботи включають виймання і переміщення у відвал порожніх порід. Основною метою розкривних робіт є підготовка до виймання розкритих запасів корисної 195 копалини. При добувних роботах здійснюють регулярне виймання корисної копалини, після чого її за допомогою транспорту доставляють споживачу або на проміжний склад.

Останнім періодом, яким закінчується експлуатація родовища, є період “загасання”(погашення) гірничих робіт. Він відноситься або до моменту вичерпання запасів корисної копалини, або до моменту переходу на підземний спосіб добування, якщо відкрита розробка родовища стає економічно недоцільною.