13.2 Вскрытие, подготовка и системы разработки при выемке полезных ископаемых открытым способом

Вскрытие месторождений и подготовка карьерных полей

Вскрытием карьерного поля называются горные работы по созданию комплекса капитальных и временных траншей и съез­дов, обеспечивающих грузотранспортную связь между рабочими горизонтами в карьере и приемными пунктами на поверхности.

Рабочими горизонтами в карьере являются рабочие площад­ки уступов. Приемные устройства на поверхности - обогати­тельные фабрики, перегрузочные бункеры, склады, отвалы или станции. Траншеи и съезды оборудуются средствами транспорта.

Совокупность всех вскрывающих выработок называется схемой вскрытия. Вскрытие рабочих горизонтов карьеров осу­ществляется при помощи горных выработок — капитальными наклонными или крутыми траншеями и горизонтальными - разрезными, которые являются продолжением капитальных траншей и служат для подготовки месторождения к выемке, со­здавая начальный фронт работ на вскрытом уступе.

Капитальные траншеи могут быть внешними и внутренни­ми. Внутренние траншеи располагают внутри контура карьера; внешние - за пределами его контура. Вскрывающие траншеи имеют трапециевидное поперечное сечение. При разработке не­глубоких горизонтальных или пологих месторождений при числе уступов не более трех применяют внешние траншеи.

Вскрытие горизонтальных и пологих месторождений

Этапы вскрытия при разработке горизонтальных и пологих месторождений включают обычно проведение одной или двух внешних капитальных траншей, разрезных траншей по вскрыш­ным породам и по полезному ископаемому. После проходки разрезной траншеи по вскрышным породам отрабатывают две-три заходки и создают тем самым необходимое опережение вскрышных работ для проходки разрезной траншеи по полез­ному ископаемому. Последовательность развития работ при вскрытии горизонтального пласта показана на рисунке 106. Снача­ла (рисунок 106, а) с поверхности до кровли пласта проводят наклон­ную капитальную траншею 1. Затем горизонтальную разрез­ную траншею 2. Далее один борт траншеи разносят (рисунок 106, б), освобождая рабочую площадку 3 (рисунок 106, в), ширина которой должна обеспечить размещение оборудования и возможность проведения разрезной траншеи по пласту. После проведения второй капитальной траншеи 4, которая опускается на почву пласта, проводят разрезную траншею 5 по пласту, в результате создается фронт вскрышных и добычных работ.

Вскрытие наклонных и крутых месторождений

Вскрытие обычно осуществляется внутренними траншеями со сложной формой трассы, расположенной на нерабочих бор­тах траншеи.

Работы по вскрытию ведутся в течение всего времени раз­работки: на каждом горизонте проводят подготовительные вы­работки (разрезные траншеи), удлиняют и совершенствуют сис­тему капитальных и временных съездов.

Если при разработке горизонтальных месторождений вскры­вают сразу все горизонты и работы по вскрытию заканчи­ваются в период строительства карьера, то в данном случае они продолжаются до конца разработки месторождения. При кру­том залегании пласта необходим разнос не одного, а обоих бортов разрезной траншеи. Вскрытие и подготовка очередного горизонта карьера с крутым залеганием пласта осуществляются следующим образом (рисунок 107). Вначале с вышележащего гори­зонта проводятся наклонная капитальная траншея 1 и разрез­ная траншея 2 (рисунок 107, а). Затем разрезную траншею проводят в обратном направлении (рисунок 107, б), при этом капитальная траншея переходит в съезд 3 длиной L, то есть один ее борт сра­батывается (рисунок 107, в). При последующем расширении тран­шеи на новом горизонте образуется площадка, достаточная для размещения рабочего оборудования (рисунок 107, г).

Рисунок 106 - Развитие горных работ при вскрытии горизонтальной залежи

Рисунок 107 - Вскрытие крутонаклонной залежи

В зависимости от конкретных условий применяют различные спо­собы проведения траншей: транс­портный - с перевозкой породы в отвал, бестранспортный - с разме­щением породы на бортах траншеи и комбинированный.

Например, драглайн разрабатывает одну часть с размещени­ем породы на один из бортов траншеи, а мехлопата - другую, с погрузкой в средства транспорта.

Системы открытой разработки

Системой открытой разработки называется определенный порядок выполнения во времени и пространстве подготови­тельных, вскрышных и добычных работ на уступах рабочих го­ризонтов. Существующие классификации систем разработки можно разделить на две группы:

• по способу производства вскрышных работ и по способу перемещения пород в отвалы;

• в зависимости от порядка ведения вскрышных и добыч­ных работ, направления подвигания забоя и способа вскрытия.

Наиболее простой и распространенной является классифи­кация первой группы, предложенная профессором Е.Ф. Шешко и академиком Н.В. Мельниковым. Главным классификацион­ным признаком здесь послужил способ перемещения пустых по­род. По этому признаку все системы разделяются на бестранс­портные, транспортные и комбинированные.

Бестранспортные системы разработки

Эти системы характеризуются тем, что породы вскрыши перемещаются экскаваторами или отвалообразователями во внутренние отвалы (рисунок 108). При системе разработки с непо­средственной экскаваторной перевалкой вскрыши (рисунок 108, а) перемещение породы из забоя до отвала производится вскрыш­ными экскаваторами, мехлопатами или драглайнами, которые одновременно являются также и отвальными экскаваторами.

При системе разработки с кратной экскаваторной перевал­кой вскрыши (рисунок 108, б) перемещение породы из забоя до от­вала производится вскрышными и отвальными экскаваторами, работающими совместно.

Рисунок 108 - Бестранспортные си­стемы разработки

При системе разработки с перевалкой вскрыши отвалообразователями (рисунок 108, в) перемещение породы из за­боя до отвала производит­ся консольными отвалообразователями и транспортно-отвальными мостами.

При всех бестранспортных системах порода перемещается поперек фронта работ, то есть по кратчайшему расстоянию. Поэ­тому эти системы просты и экономичны. Область применения - при пологих углах падения пластов (до 12°) и не слишком боль­шой мощности. Для этих систем характерна жесткая связь меж­ду вскрышными и добычными работами, так как количество вскрываемых запасов ограничивается рабочими параметрами и мощностью вскрышных и отвальных машин.

Транспортные системы разработки

Эти системы характеризуются перевозкой вскрышных по­род при помощи транспортных средств (рисунок 109).

При системе разработки с перевозкой во внутренние отва­лы (рисунок 109, а) порода перемещается на сравнительно корот­кое расстояние по пути с благоприятным профилем, обычно без подъема в грузовом направлении. Система с перевозкой поро­ды на внешние отвалы (рисунок 109, б) характеризуется перемеще­нием вскрыши на значительные расстояния: 2-4 км для авто­транспорта и до 10 км для железнодорожного транспорта.

Рисунок 109 - Транспортные системы разработки

Порода перемещается на пути с подъемом в грузовом на­правлении. Система с перевозкой

породы частично на внутрен­ние и частично на внешние отвалы (рисунок 109, в) имеет признаки первых двух систем этой группы.

Транспортные системы сложнее бестранспортных и менее экономичны. Они могут применяться при любых условиях за­легания месторождения, поэтому получили широкое распро­странение. Здесь связь между подвиганием вскрышного и добычного фронта работ менее жесткая, в зависимости от потреб­ностей можно вскрыть необходимое количество запасов.

Комбинированные системы разработки

Эти системы сочетают признаки бестранспортных и транс­портных систем разработки (рисунок 110). По признаку относи­тельного преобладания перевалки или перевозки выделяют сис­тему с частичной перевозкой пустых пород во внутренние или внешние отвалы (рисунок 110, а) и систему с частичной перевалкой пород во внутренние отвалы (рисунок 110, б). Достоинства этой си­стемы в том, что благодаря частичной перевозке породы, обыч­но с верхних уступов, расширяется возможность использования преимуществ бестранспортных систем разработки. Частичное применение перевалки породы во внутренние отвалы, обычно с нижних уступов карьера, позволяет улучшить показатели транс портных систем разработки, так как транспорт с нижних уступов наиболее трудный.

Рисунок 110 - Комбинированные системы разработки

Относительная сложность и экономичность комбиниро­ванных систем разработки зависят от доли участия перевозки и перевалки. Чем больше объем породы будет разрабатываться по бестранспортной системе, тем экономичнее комбинирован­ная система разработки.

Список литературы

1. Алшанов Р.А. Казахстан на мировом минерально-сырьевом рынке: проблемы и их решение.- Алматы, 2004,-220с.

2. Пучков Л.А. Россия в горнодобывающем мире//Горный журнал. – 2005, № 9-10. С.9-13.

3. Ракишев Б.Р. Системы и технологии открытой разработки. Алматы: НИЦ «Ғылым», 2003

4. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 1980,-631с.

5. Я.Э. Некрасовский, О.В. Колоколов. Основы технологии горного производства. М., Недра, 1981,-200с.

6. А.П. Килячков, Технология горного производства. М., Недра, 1992,-415с.

7. Егоров П.В., Бобров Е.А., Кузнецов Ю.Н., Косьминов Ю.Н., Решетов С.Е., Красюк Н.Н. Основы горного дела. М.: Издательство Московского горного университета, 2006,-408с.

8. Васючков В.Ф. Горное дело. – М.: Недра, 1990,-512с.

9. Жигалов М.Н., Ярунин С.А. Технология и механизация подземных горных работ.- М.: Недра, 1990,-356с.

10. Горное дело: Терминологический словарь/Г.Д. Лидин, Л.Д. Воронина, Д.Р. Каплунов и др. – М.: Недра, 1990.-694с.

Подписано в печать 28.05.2007 г.

Формат А 4. Объем 10.75 п.л.

Печать RISO. Заказ № 8. Тираж 50 экз.

Печатно-множительный участок ЗЦ ДОС ВКГТУ