1 Краткое содержание лекций

1.1 История развития открытых горных работ. Терминология открытых горных работ и задачи, решаемые маркшейдерской службой

План лекции:

1 Краткая история развития открытых горных работ;

2 Вопросы, решаемые маркшейдерской службой на открытых разработках;

3 Терминология открытых горных работ;

4 Объекты съемок маркшейдерской службой.

1.1.1 Под открытыми горными работами понимают разработку месторождений полезных ископаемых ( МПИ) непосредственно с дневной поверхности.

К ним относят карьерные разработки с применением экскаваторов, бульдозеров и гидромониторов и подводные разработки дна различных водоемов, морей и океанов с применением драг, земснарядов и грейферов.

Открытым способом добывается свыше 75% общего объема твердого минерального сырья и доля его неизменно растет. Преимущество открытого способа разработки объясняется тем, что он по сравнению с подземным способом во много раз производительнее, экономичнее и безопаснее. Производительность труда при открытом способе в 5-8 раз выше, а себестоимость в 2-4 раза ниже чем при подземном и этот разрыв за последние 30-40 лет продолжает увеличиваться.

Открытые горные работы известны с эпохи палеолита. Первые крупные карьеры появились в связи со строительством в Древнем Египте пирамид, позднее в античном мире в карьерах добывался мрамор. В нашей стране развитие открытых разработок началось на Урале – на Гороблагодатском железорудном карьере в 1835 г., на Высокогорном руднике с 1881 г., на Богославском буроугольном месторождении с 1911 г. В настоящее время, для разработки рыхлых пород применяют роторные экскаваторы в комплексе с конвейерным транспортом, а также мощные шагающие экскаваторы – драглайны. Для разработки крепких скальных пород созданы новые буровые станки – шарошечного и пневмоударного бурения, карьерные экскаваторы типа механической лопаты с ковшами емкостью до 20 м³, думпкары грузоподъемностью 90-180 т., автосамосвалы емкостью до 180 т., мощные бульдозеры и др. техника. Масштабы добычи в карьерах достигают десятков млн.т в год : разрез «Богатырь» (каменный уголь) – 52 млн. т. в год, «.Лебединский» ( железная руда)-33,4, « Сарбайский» ( железная руда)- 21,5, «Фортуна» (ФРГ, бурый уголь) – 42,6, «Маунт-Райт» (Канада, железная руд Развитие открытого способа разработок в ближайшие годы будет определятся не только возрастающими потребностями общества в минеральном сырье и преимуществами этого способа перед подземным, но и увеличивающимися экологическими ограничениями. Поэтому число первоочередных задач совершенствования технологии открытого способа входят в задачи по снижению вредного воздействия открытых разработок на окружающую среду. Маркшейдерская служба на карьерах является важнейшей и неотъемлемой частью в работе каждого предприятия.

1.1.2 Маркшейдерские работы на открытых разработках решают следующие основные вопросы:

1. В развитие опорной и съемочной сети на карьерах и разрезах.

2. Составление и исполнение маркшейдерских планов, разрезов и профилей, отражающих работу предприятия на любой отрезок времени.

3. Планирование горных работ.

4. Наблюдение за своевременной подготовкой запасов и за их движением.

5. Контроль за правильным и безопасным ведением горных работ.

6. Контроль за полнотой выемки полезного ископаемого. Учет добычи, вскрыши, потерь и разубоживания.

7. Геометризация формы и свойств полезного ископаемого.

8. Наблюдения за устойчивостью уступов бортов карьеров и отвалов.

9. Решение различных оперативно-производственных задач и обслуживание транспортного, отвального хозяйства, буровзрывного хозяйства и т.д.

Виды маркшейдерских работ зависят от способа ведения открытых разработок (дражная, гидравлическая добыча и т.д.)

1.1.3 Траншея – открытая горная выработка значительной длины при относительно небольших поперечных размерах. По назначению они делятся на капитальные и разрезные. Капитальные обеспечивают доступ от поверхности земли к месторождению, а разрезные создают фронт работ для выемки полезного ископаемого или вскрышных пород.

Часть толщи горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта называется уступом.

Наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства называется откосом.

Линия пересечения откоса с верхними и нижними площадками называется верхней и нижней бровкой.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, ограничивающие его по высоте, называются верхней и нижней площадками. Площадки называются горизонтами, горизонты имеют отметки.

Угол откоса рабочего уступа 65-80⁰, а нерабочих уступов 45-60⁰. Площадки, на которых расположено оборудование, предназначены для разработки (буровые станки, экскаватор, транспортные средства) называются рабочей площадкой. Ширина рабочей площадки В = 40-70 м.

Уступ разрабатывается последовательными параллельными полосами – заходками. Ширина заходки А=10-20 м и более. Торец заходки называется забоем. В забое осуществляется выемка пород и полезного ископаемого, в результате чего забой перемещается.

Различают рабочий и нерабочий борт карьера. Угол между линией, соединяющей верхнюю бровку рабочего уступа и нижнюю бровку нижнего уступа и горизонтальной плоскостью, называется углом откоса борта. Угол откоса рабочего борта 7-15⁰, нерабочего-35-45⁰.

Уступы, составляющие нерабочий борт разделяются транспортными и предохранительными бермами (Б). Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, связывающих рабочие площадки в карьере с поверхностью. Ширина транспортной бермы составляет 10-25 м. Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и задержания кусков породы обрушивающихся при выветривании уступов. Ширина предохранительных берм 3-5 м, но не менее 1/3 расстояния по вертикали между смежными площадками.

Насыпь горных пород, удаленных при разработке месторождения, называется породным отвалом. Отвал, располагаемый в выработанном пространстве, называется внутренним, а на поверхности вне контура карьера – внешним.

1.1.4 Основными объектами маркшейдерской съемки в карьере являются:

а) рельеф и ситуация земной поверхности на участке разработки месторождения;

б) верхние и нижние бровки уступов;

в) внешние и внутренние отвалы вскрышных пород;

г) дренажные и водоотливные поверхностные сооружения и подземные горные выработки;

д) буровзрывные скважины и минные горные выработки;

е) очаги пожаров на угольных уступах;

ж) геологоразведочные выработки;

з) транспортные пути карьера и внешних отвалов;

и) положение основных механизмов (экскаваторы, отвальные мосты и т.д.)

к) сооружения и здания (эстакады, обогатительные фабрики, ЛЭП, водопроводы и т.д.);

л) оползни и водные источники;

м) геологические элементы уступа: контакты пород и руд, границы разных сортов руд или зольности угля, тектонические нарушения, места взятия проб, замеры мощности и т.д.;

Периодичность съемки определяется условиями работы карьера.

Виды маркшейдерских работ в зависимости от характера открытых разработках.

1) На карьерах – съемка уступов, путей, отвалов, съемка и документация БВР, экскаваторных работ, проведение траншей, учет объемов вскрыши и добычи.

2) При разработке месторождений транспортно – отвальными мостами – разбивка и перенесение проекта в натуру, а также наблюдения, связанные с работой транспортно – отвальных мостов (расширение и сужение путей, радиуса разворота, высота путей).

3) При дражной и гидравлической разработках месторождений – топографическая съемка участка при его разведке с отметками дна ям (эксплуатационные планы в масштабе 1:2000), составление проекта размещения плотин, определение объема промытой горной массы. Геодезические изыскания при строительстве гидравлических сооружений.

4) При гидравлическом способе разработки – план гидравлических сооружений, определение объема горной массы канавы.

Рекомендуемая литература

1.стр.86-88 [1]

2.стр.89-93[1]

3.стр.401-405[1]

4.стр.211-219 [6]

Контрольные задания для СРС (темы 1) [1, 2, 3,4,5,11]

1. Знать порядок полевых и вычислительных работ при создании сетей ГГС

2. Знать основные принципы создания ГСС