В практике горного дела применяют очень большое число вариантов вскрытия карьерных полей. В качестве примера приведена одна из наиболее простых классификаций, предложенная проф. Е. Ф. Шешко (табл. 7.3) [34].
Обычно для вскрытия крупных и сложных карьерных полей проходят различные горные выработки в самом разнообразном их сочетании. Поэтому в практике проектирования используют понятие: схема вскрытия, под которой понимают совокупность горных выработок и сооружений с транспортными коммуникациями, обеспечивающими грузотранспортную связь рабочих горизонтов с пунктами приема и перегрузки горной массы в карьере и на поверхности. Кроме того, к схеме вскрытия относят системы горных выработок с расположенными в них транспортными коммуникациями, связывающими горизонты карьера с промышленной площадкой, для хозяйственных и пассажирских перевозок. Определенная схема вскрытия функционирует в течение некоторого периода эксплуатации карьера [20].
Таблица 7.3. Классификация способов вскрытия (по Е. Ф. Шешко)
| Способ вскрытия | Сущность способа вскрытия | Условия применения |
| Отдельными траншеями (рис. 7.10) | Каждый уступ вскрывают независимой полутраншеей (траншеей) | Горизонтальные и пологие месторождения обычно при двух-трех уступах |
| Групповыми траншеями (рис. 7.11) | Группу уступов вскрывают системой зависимых траншей (полутраншей); разные группы уступов вскрыты независимо друг от друга | Глубокие горизонтальные и пологие месторождения при четырех-шести уступах. Верхние горизонты наклонных и крутопадающих месторождений |
| Общими траншеями (рис. 7.9, а, б, в) | Все уступы вскрывают одной общей системой траншей (полутраншей) | Глубокие месторождения любых типов. Форма трассы, как правило, сложная |
| Парными траншеями (рис. 7.1, в, г) | Каждый уступ, их группы или все уступы вскрыты двумя траншеями (полутраншеями) | Значительная мощность карьера, когда провозная способность одной траншеи не обеспечивает грузооборот карьера |
| Бестраншейный | Уступы вскрыты без проведения капитальных траншей (полутраншей) | Месторождения строительных материалов при использовании кабельных экскаваторов и кранов различных типов. Россыпные месторождения с драгами и гидравликами |
| Подземными выработками (рис. 10.4) | Уступы вскрыты подземными выработками | Глубокие карьеры |
| Комбинированный | Вскрытие осуществлено несколькими основными способами | Глубокие карьеры большой производительности с комбинированным транспортом |
На выбор и формирование способа и схемы вскрытия карьерного поля, прежде всего, влияют природные факторы: рельеф поверхности карьера и прилегающей зоны, а также размеры, глубина, угол падения, форма залежи полезного ископаемого. В свою очередь, решения по вскрытию карьерных полей оказывают влияние на конструкцию конечных бортов, границы карьера и его параметры, порядок развития горных работ и график развития добычи; объем, стоимость горно-капитальных работ и продолжительность периода строительства карьера; эксплуатационные затраты на транспортирование и др. [20]. Поэтому в процессе оптимизации вариантов вскрытия месторождений необходима взаимоувязка многих вопросов. Это классическая динамическая горно-экономическая задача с использованием соответствующих критериев оценки.
16) Трассы вскрывающих выработок
Трасса траншеи или другой выработки — это линия, положение которой в пространстве определяют план и профиль земляного полотна транспортного пути. Горизонтальная проекция трассы являетсяпланомпути, а вертикальная ее проекция —продольнымпрофилемпути.Путь в плане состоит из прямолинейных и криволинейных участков, а в профиле —из горизонтальных и наклонных участков, а также сопрягающих участков между ними, обеспечивающих необходимую плавность переходов.
Различают три вида примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам карьера (рис. 7. 8): примыкание на руководящем подъеме (схема а), на смягченном подъеме (схема б) и на горизонтальных площадках (схема в).
Примыкание на руководящем подъеме, когда незначительное смягчение подъема допускают лишь в местах пересечения путей, размещения стрелок и на кривых, обеспечивает наименьшую протяженность и минимальный горно-строительный объем системы траншей. Однако для движения поездов на таком продольном профиле необходимо увеличение мощности локомотивов на 10–15 %, так как при трогании с места после остановки на подъеме необходимо преодолевать дополнительное сопротивление движению. Для облегчения трогания и разгона составов, полезная масса которых определена из условия равномерного движения на руководящем подъеме, предусматривают уменьшение подъема капитальной траншеи до (0,60–0,65)·ipпри подходе к лежащему выше рабочему горизонту. Длина смягченного участка трассы lсмсоставляет 200–250 м. Общая длина трассы (м) в этом случае больше на величину
, (7.10)
где n – число смягченных участков; iсм– смягченный подъем, %.
Наиболее распространено примыкание на горизонтальных площадках: оно просто в конструктивном отношении, удобно при эксплуатации и подготовке новых горизонтов. Длина горизонтальной площадки lг(м) зависит от конструкции раздельных пунктов. При этом объем системы траншей остается тем же, что и в случае примыкания на руководящем подъеме, но возрастает длина трассы на величину ΔLп = n·lг, происходит выполаживание борта карьера и увеличивается объем вскрыши в его контурах.
Трассирование заключается в установлении на плане и в профиле оси транспортного пути. Пункты, через которые должна проходить трасса, определяются совокупностью топографических, геологических, строительных и других факторов.
По положению трассы относительно контура карьера различают соответственно выработкам внешние, внутренние и смешанные трассы. По сроку службы различают стационарные, полустационарные и скользящие (временные) трассы; первые располагаются на нерабочих бортах карьера, вторые — на временно законсервированных участках рабочих бортов карьера, скользящие (временные) —на разрабатываемых участках рабочих бортов карьера.
Основанием для трассирования капитальных траншей является промежуточное или конечное положение бортов карьера, изображаемых на плане изолиниями одинаковых высотных отметок с интервалом, равным высоте уступа. Трасса внешних траншей проводится с поверхности до горизонтали, определяющей положение вскрываемого уступа; трасса' внутренних траншей проходит по борту и пересекает горизонтали, ограничивающие уступы (рис. 2.6).
Обычно трассу вводят в контур карьера с его торца в пониженных местах рельефа поверхности, что упрощает трассирование внутри контуров карьерного поля и сокращает объем горно-строительных работ. При выборе положения трассы учитывают также необходимость обеспечения устойчивости тех участков бортов, где размещаются капитальные траншеи, возможность увеличения их срока службы, удобство размещения станций и отвалов на поверхности и подходов к отвалам, протяженность путей на поверхности, а также соединительных путей между траншеями и забойными путями в карьере и т. д.
Основными параметрами трассы являются величина руководящего подъема, разность высотных отметок начала и концатрассы, радиусы криволинейных участков, теоретическая и действительная длины трассы, число и конструкция пунктов примыкания горизонтальных путей к наклонным.
Теоретическая длина трассы LT (м) определяется разностью высотных отметок Но и Нх, через которые она проходит, и углом I наклона трассы к горизонту (градус):
где iР — руководящий подъем (уклон) трассы.
Действительная длина трассы LД (м) больше теоретической вследствие ее удлинения, вызываемого уменьшением угла наклона трассы на криволинейных участках и на участках примыкания траншей к рабочим горизонтам. Поэтому LД=КУ·LТ, где Ку – коэффициент удлинения трассы.
На криволинейных участках трассы при применении колесного транспорта сопротивление движению возрастает на величину ωк (Н/т) и необходимо смягчение подъема траншей до величины 
.
Величина ωк зависит от радиуса кривой R. Наименьший радиус кривой Rmin устанавливаетсяв зависимости от конструктивной проходимости подвижного состава. Величина Rmin влияет на объем разноса бортов карьера, необходимый для укладки кривых, вследствие чего целесообразно в общем случае применять подвижной состав, допускающий наименьшие радиусы кривых.
При железнодорожном транспорте наименьшая длина элемента профиля (отрезка пути с неизменной величиной подъема) определяется из условия безопасного движения поездов. Постоянное движение обеспечивается, если поезд в любой момент времени проходит не более одного перелома профиляпути. Поэтому длина одного элемента профиля должна быть не меньше длины поезда.