Этапную отработку карьера применяют, когда глубина его составляет 300 м и более. Опыт проектирования показал, что при глубине разработки крутопадающего месторождения до 500 м целесообразно применять отработку карьера в 2 этапа, свыше 500 м - в 3 этапа. Глубины же этапов соответственно колеблются от 100 м до 250 м (Нэ).
Расчетная схема этапной отработки глубокого карьера приведена на рис. 8. условные обозначения на рисунке приняты следующими:
βк – угол откоса борта конечного контура карьера, град.; (βк = βэ = 49°);
βэ – угол откоса борта промежуточного (этапа) контура карьера, град.;
Шэ – ширина зоны разноса при этапной разработке месторождения, м;
Rк – радиус карьера по дневной поверхности (конечный контур), м;
Rэ – радиус карьера по дневной поверхности промежуточного этапа, м;
Hэ – глубина этапа отработки карьера, м;
d – диаметр рудного тела, м
Выбираем глубину 1-ого этапа 200 м и вычисляем объемы вскрышных пород и руды на 1-ом и 2-ом этапе отработки карьера.
где Q1, V1 – объемы добычи руды и вскрыши первого этапа отработки карьера, м3;
Н1 – глубина первого этапа отработки 200 м;
Rэ – радиус дневной поверхности карьера по первому этапу отработки м;
r – радиус кимберлитовой трубки 50 м.
м3
м3
= 
ctg49°+50=222
где Q2, V2 – объемы добычи руды и вскрыши второго этапа отработки карьера, м3;
Нк – конечная глубина отработки 475 м.
м3
= 
ctg49°+50=458
м3
Объемы добычи за весь период существования карьера составляют:
Объем карьера по вскрыше: Vк = V1 + V2 = 12827999 + 101579403 = 114407401 м3;
Объем карьера по добыче: QK = Q1 + Q2 = 1570000+ 2158750 = 3728750 м3;
Режим горных работ карьера
Расчет режима горных работ преследует цели установления предельных значений колебания объемов работ при отработке карьера с максимальными (bmax) и минимальными (bmin) углами погашения в пределах его конечного контура. В первом варианте в отработке находится максимальное количество рабочих уступов, во - втором – постоянно отрабатывается один уступ, который перемещается до конечного контура карьера. Лишь после достижения уступом конечного контура начинается зарезка нижележащего уступа и т.д.
Для построения графиков режима горных работ необходимо вычислить объемы горных работ с шагом углубки, равным высоте уступа погащения Нуп 40 м.
где Нуп = 40 м;
a - угол откоса рабочего уступа 750;
Шmin – минимальный размер рабочей площадки 50 м.
Минимальный угол погашения определяется из выражения:
где: Rк = 463 м – радиус карьера;
r = 50 м – радиус дна карьера;
тогда,
βmin= 5°;
Найдем объемы извлекаемые из карьера при отработке карьера с минимальным углом погашения, т.е. когда βmin= 5°;
1) Глубина 40 м R=459
2) Глубина 80 м R=422
3) Глубина 120 м R=384
4) Глубина 160 м R=346
5) Глубина 200 м R=309
6) Глубина 240 м R=271
7) Глубина 280 м R=233
8) Глубина 320 м R=196
9) Глубина 360 м R=158
10) Глубина 400 м R=121
11) Глубина 440 м R=83
А теперь найдем объемы извлекаемые из карьера при отработке карьера с максимальным углом погашения, т.е. когда βmах= 15°:
1) Глубина 40 R=199
2) Глубина 80 м R=349
3) Глубина 120 м R=453
4) Глубина 160 м R=407 Для того чтобы найти четвертый объем делаем следующее:
5) Глубина 200 м R=362
6) Глубина 240 м R=319
7) Глубина 280 м R=271
8) Глубина 320 м R=226
9) Глубина 360 м R=180
10) Глубина 400 м R=135
11) Глубина 440 м R=90
Нарастающие объемы вскрышных работ по глубине при отработке карьера с βmax и βmin углами рабочего борта
Таблица 4.
| № п/п | Горизонты карьера, м | Нарастающие объемы вскрыши, м3 | |
| Vmin | Vmax | ||
8. Календарный план горных работ
В отличие от режима горных работ V=f(H), разработка календарного плана преследует цели получения графиков V=f(Т), т. е. распределения объемов вскрышных работ во времени. По сути, календарный план получается в результате трансформации графика режима горных работ.
Исходными данными для расчета календарного плана являются промежуточные и конечные контуры карьера, в пределах которых производится распределение объемов по годам отработки.
Скорость углубки карьера в контуре 1 равен 20 м/год, в контуре 2 – 40 м/год. Первый этап разработки достигнет глубины 200 м за 10 лет, второй этап достигнет 400 м за 10 лет, карьер будет существовать около 15 лет.
Расчеты отработки по годам (по горизонтам).
I Горизонт:
1 год- глубина 20 м
2 год - глубина 40 м
3 год - глубина 60 м
4 год - глубина 80 м
5 год - глубина 100 м
6 год - глубина 120 м
7 год - глубина 140 м
8 год - глубина 160 м
9 год - глубина 180 м
10 год - глубина 200 м
II Горизонт
1 год - глубина 40 м
2 год - глубина 80 м
3 год - глубина 120 м
4 год - глубина 160 м
5 год - глубина 200 м
6 год - глубина 240 м
7 год - глубина 280 м
8 год - глубина 320 м
9 год - глубина 360 м
10 год - глубина 400 м
11 год - глубина 440 м
Календарный план вскрышных работ карьера
Таблица 5.
| Годы эксплуа- тации | Горизонты карьера | Объемы производства вскрышных работ, м3 | Всего | |
| Промежуточный контур | Конечный контур | |||
| 1г | 
|
| ||
| 2г | 
|
| ||
| 3г | 
|
| ||
| 4г | 
|
| ||
| 5г | 
|
| ||
| 6г |
| |||
| 7г |
| |||
| 8г |
| |||
| 9г |
| |||
| 10г | 
| |||
| 11г | ||||
| 12г | ||||
| 13г | ||||
| 14г | ||||
| 15г | ||||
| 16г | ||||
| Итого | 18 984 116,9 | 102 267 004 | 121 251 118 |
Календарный график вскрышных работ нагляднее всего строить по пятилеткам, для чего нужно вычислить средние значения объемов за каждые 5 лет.
