8.4. Соразмерность развития горных работ в карьере. Показатели интенсивности разработки
Развитие горных работ в пространстве и времени подчинено определенным закономерностям. Так, работы по вскрытию месторождения и отдельных горизонтов должны пространственно опережать работы по подготовке выемочных блоков, а последние – добычные работы [4].
При развитии рабочей зоны карьера на горизонтальных и пологих месторождениях каждый рабочий уступ опережает нижележащий на величину не менее ширины минимальной (расчетной) площадки:
, (8.10)
где Угi и Уг(i+1) – соответственно годовые подвигания фронта работ i-гo и нижележащего (i +l)-гo уступов, м; Поi и Пi – минимальная (расчетная) и фактическая ширина рабочей площадки i-гo уступа в начале рассматриваемого периода, м; t – продолжительность рассматриваемого периода, годы.
П
а
б
Рис. 8.3. Схема
формирования рабочей зоны карьера (а)
и взаимосвязь скоростей ее перемещения
(б)
(по А.И. Арсентьеву)
Въездные и разрезные траншеи на смежных уступах в процессе понижения горных работ располагают в определенном положении. Если соединить между собой нижние бровки разрезных траншей на всех уступах, то получим линию ОД, характеризующую направление углубки. Угол ρ называют углом углубки карьера (схема а).
Между скоростью горизонтального подвигания уступа и скоростью углубки существует определенная взаимосвязь [4]. Предположим, что подготовку новых горизонтов осуществляют в породах лежачего бока и углубка карьера идет под углом ρ со скоростью OD. Откосы рабочего борта ОМ и ОК через год занимают положение DL и DN при сохранении постоянных углов откоса рабочего борта φ и φ1. Для поддержания необходимой ширины рабочих площадок и обеспечения подготовки очередного горизонта рабочие уступы должны быть отодвинуты в горизонтальном направлении по линиям ОА и ОВ. Для удобства принято оперировать не истинными скоростями понижения работ, а их проекциями на вертикальную плоскость. Если новый горизонт подготавливают за год, тогда (схема б)
, (8.11)
, (8.12)
где ho – годовое понижение горных работ, м; Угв и Угл – годовое подвигание фронта работ в сторону, соответственно, висячего и лежачего боков, м; ρ – угол направления углубки, град.
Для других направлений углубки можно использовать зависимости, предложенные А.И. Арсентьевым [4].
Годовое понижение горных работ и годовое подвигание фронта называют показателями интенсивности разработки месторождения, определяющими возможную производительность карьера. Для принятого варианта подготовки горизонтов
. (8.13)
Подвигание фронта работ в пределах экскаваторного блока
. (8.14)
При увеличении высоты уступа резко возрастают объем траншей и работ по разносу их бортов и падает интенсивность отработки месторождения. То же самое наблюдается и при увеличении ширины рабочих площадок и длины блоков. Так как угол откоса рабочего борта φ связан со значениями П и h, то можно сделать вывод о том, что с увеличением φ интенсивность отработки возрастает, и наоборот. Горные работы в карьерах развиваются циклично, проходя определенные стадии. Циклы можно различать в технологических процессах и при формировании рабочей зоны карьера как геометрического объекта. В последнем случае выделяют: цикличность процесса проведения траншей; повторяемость перемещения заходок в пределах экскаваторного блока; повторяемость работ по вскрытию и подготовке горизонтов; отработку все новых и новых уступов до конечных контуров [33].
Цикличность – этот повторяемость явлений, которая дает возможность многократного их наблюдения, обобщения и предвидения.
Наличие в процессе эксплуатации карьера четко фиксированных периодов подготовки нижележащих горизонтов при отработке крутопадающих месторождений отражается на величине эксплуатационного коэффициента вскрыши, производительности экскаваторов и объемах горных работ. Так, при вскрытии и подготовке нового горизонта основное внимание уделяют проведению траншей, а после сдачи горизонта в эксплуатацию – добычным и вскрышным работам на уступах, а интенсивность траншейных работ в это время снижается [33].
Наличие закономерностей, определяющих соразмерность и цикличность в развитии горных работ, ведет к следующим важнейшим последствиям:
- при отработке уступов необходимо следить за изменением ширины рабочих площадок и своевременным подвиганием верхних уступов, так как сужение площадок приводит к нарушению работы карьера и снижению его производительности;
- для поддержания работоспособности карьера нужно постоянно возобновлять объемы взорванной горной массы, резервы готовых к выемке запасов, фронт добычных и вскрышных работ и др. [4].