Элементы карьера, расчет их параметров и основные горнотехнические понятия.
Комплекс открытых горных выработок (траншей, котлованов и др.), проводимых для разработки месторождения полезных ископаемых и рассматриваемых как технологическое явление, называют карьером.
В административно-хозяйственном значении карьером называют горное предприятие, осуществляющее разработку месторождения полезного ископаемого открытым способом.
В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений, вместо термина карьер применяют названия разрез и прииск.
Совокупность горных выработок, именуемых в целом карьером, ограничена верхним контуром и нижним контуром.
Карьерное поле, или поле разреза – это разрабатываемое открытым способом месторождение (или его часть, разрабатываемая этим способом).
Борта карьера – это боковые поверхности выработанного пространства
Траншея - это открытая горная выработка трапецеидального сечения, проведенная с поверхности к месторождению, а также к его отдельным отрабатываемым слоям.
Уступ - это каждый отдельный слой ПИ (или покрывающих и вмещающих пород), рабочая поверхность которого имеет форму ступени и разрабатывается самостоятельными средствами отбойки, погрузки и транспортирования. По высоте уступ иногда разделяют на подуступы, являющиеся его частями, разрабатываемыми самостоятельными средствами выемки, но обслуживаемыми транспортом, общим для всего уступа.
Рис. Разработка уступа по фронту:
а) общая схема; б) основные элементы уступа.
Различают следующие элементы уступа (рис. б): 1 - нижняя площадка (берма); 2 - нижняя бровка; 3 - верхняя бровка; 4 - верхняя площадка; 3-2 - откос; α - угол откоса; h - высота.
Подошва уступа - нижняя площадка (берма).
Откос уступа - наклонная плоскость уступа, ограничивающая его со стороны выработанного пространства.
Верхняя и нижняя бровки - это линии пересечения верхней и нижней площадок (берм) с откосом уступа.
Угол откоса уступа зависит от применяемого способа выемки и составляет обычно 60 -80°.
Различают площадки (бермы) рабочие, нерабочие и предохранительные.
Рабочая площадка (берма) — площадка, на которой размещают буровые станки, экскаваторы, транспортные средства и другое горнотранспортное оборудование. Ее ширина бывает от 30 до 70 м и зависит от типа оборудования, схемы его размещения и от высоты уступа.
Нерабочая площадка (берма) — площадка, на которой не размещается ни горное, ни транспортное оборудование и не ведутся работы.
Предохранительная площадка (берма) образуется в результате недоработки нижнего уступа по отношению к верхнему. Ее назначение — предохранение карьера от обрушения (сползания) отработанных уступов, а главным образом - от падения с уступов отдельных отслаивающихся кусков породы. Минимальная ширина этих площадок по правилам безопасности должна быть не менее 0,2 высоты уступов, непосредственно прилегающих к ним; через каждые 30 м необходимо оставлять площадки шириной не менее 6 м.
Зависимость размеров уступа.
1. Размеры применяемых машин и оборудования.
2. Способ ведения горных работ.
3. Водоносность пород.
4. Климатические условия.
Большие угол откоса и высота уступа допустимы при плотных, сухих породах.
Высота уступа в рыхлых породах, выемка которых производится экскаваторами без взрывных работ, не должна превышать максимальной высоты черпания ковша экскаватора. При добыче с применением взрывных работ и экскаваторной погрузке в плотных и крепких породах высота уступа зависит от рабочих размеров экскаватора, условий транспортирования и от залегания полезного ископаемого.
Разработку уступа ведут заходками — последовательными параллельными полосами шириной в среднем 10-20 м. Выемка полезного ископаемого или породы производится в торцовой части заходки — забое.
Забоем называют горную выработку, ограничиваемую поверхностью, перемещающейся в процессе горных работ. В зависимости от направления забои бывают тупиковыми, торцовыми и фронтальными. Прилегающая непосредственно к забою часть выработанного пространства — призабойное пространство предназначено для размещения оборудования и работающих.
Для откатки породы или полезного ископаемого из карьера на поверхность на нерабочем борту карьера оставляют транспортные площадки (бермы).
На устойчивость бортов карьера отрицательное влияние оказывает водоносность пород, затрудняя также ведение буровзрывных работ, снижая производительность экскаваторов, усложняя работу транспорта, особенно безрельсового. Поэтому обводненное месторождение необходимо предварительно осушать: бурить скважины, устанавливать забивные фильтры, проходить специальные горные выработки. Один или несколько рядов скважин обычно надежно ограждают карьер от поступления в него подземных вод. Установленные в скважинах всасывающие насосы поднимают воду на поверхность даже с большой глубины. Когда горизонт подземных вод расположен недалеко от поверхности, проводят осушительные канавы, траншеи. При значительном притоке воды применяют водоотливные установки.
По длине заходки ее делят на блоки. Каждый блок разрабатывается самостоятельным оборудованием. Блоки, к которым проложены транспортные пути и подведена электроэнергия, т. е. совокупность блоков, подготовленных к разработке, называют фронтом работ уступа.
Борт карьера, где ведутся горные работы, называют рабочим бортом, а тот борт, контуры которого являются частью конечного контура карьера — нерабочим бортом и соответственно составляющие, его уступы — нерабочими.
Угол откоса рабочего или нерабочего борта карьера определяют с таким расчетом, чтобы не происходило самопроизвольное обрушение и оползание уступов. Он зависит от крепости и трещиноватости пород, гидрогеологических и атмосферных условий. Угол откоса рабочего борта бывает в пределах 7-15°, а нерабочего борта 35-45°.
Одним из основных показателей экономичности открытой разработки является коэффициент вскрыши — относительный объем пустых пород, приходящихся на 1 т или 1 м3 добываемого полезного ископаемого,
Промышленный коэффициент вскрыши — отношение объема пустых пород к промышленным запасам полезного ископаемого.