Что такое открытый способ разработки

ОТКРЫ́ТАЯ РАЗРАБО́ТКА МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ

В книжной версии

Том 24. Москва, 2014, стр. 653

Скопировать библиографическую ссылку:

• 
• 
• 
• 
• 

ОТКРЫ́ТАЯ РАЗРАБО́ ТКА МЕСТОРОЖ­Д Е́НИЙ, спо­соб до­бы­чи по­лез­ных ис­ко­пае­мых, при ко­то­ром про­цес­сы вы­ем­ки осу­ще­ст­в­ля­ют­ся на по­верх­но­сти Зем­ли (в от­кры­тых гор­ных вы­ра­бот­ках – карь­е­рах ). Ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вы­со­кой сте­пенью из­вле­че­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых из недр, воз­мож­но­стью дос­ти­же­ния бoль­шей (по срав­не­нию с шахт­ной до­бы­чей) про­из­водств. мощ­но­сти пред­при­ятия. Гл. тре­бо­ва­ния к О. р. м. – ком­плекс­ное ос­вое­ние всех ре­сур­сов ме­сто­ро­ж­де­ния и ох­ра­на ок­ру­жаю­щей сре­ды. По по­ло­же­нию за­ле­жи по­лез­но­го ис­ко­пае­мо­го от­но­си­тель­но зем­ной по­верх­но­сти раз­ли­ча­ют ме­сто­ро­ж­де­ния по­верх­но­ст­но­го (рас­по­ло­жен­ные на по­верх­но­сти или по­кры­тые не­боль­ши­ми на­но­са­ми), глу­бин­но­го (зна­чи­тель­но ни­же гос­под­ствую­ще­го уров­ня по­верх­но­сти), на­гор­но­го (на воз­вы­шен­но­сти или скло­не го­ры) и на­гор­но-глу­бин­но­го (час­тич­но рас­по­ло­жен­ные на го­ре или гор­ном скло­не) ти­пов. Осн. гор­ные вы­ра­бот­ки О. р. м. – ка­пи­таль­ные тран­шеи, обес­пе­чи­ваю­щие до­ступ к по­лез­но­му ис­ко­пае­мо­му, и раз­рез­ные тран­шеи, под­го­тав­ли­ваю­щие карь­ер­ное по­ле к вскрыш­ным и до­быч­ным ра­бо­там.

Источник

Системы разработки открытым способом

Под системой открытой разработки месторождений понимается установленный порядок выполнения вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ на уступах рабочих горизонтов. Применяемая система разработки считается эффективной, если она обеспечивает плановую производственную мощность карьера, минимальные потерн угля, низкую его себестоимость, высокую производительность оборудования и труда, безопасные условия работ.

Системы разработки горизонтальных и пологих залежей в период эксплуатации характеризуются только порядком производства вскрышных и добычных работ, изменениями длины фронта работ или высоты уступов. Горно-подготовительные работы в этом случае заканчиваются созданием первичного фронта вскрышных и добычных работ и сдачей карьера в эксплуатацию.

Эти системы разработки называются сплошными, для них характерно постоянное положение рабочей зоны. Особенность разработки наклонных и крутых залежей — неизбежное по мере развития горных работ в глубину увеличение высоты рабочей зоны и необходимость производства горно-подготовительных работ в течение всего периода эксплуатации для вскрытия очередных горизонтов, последнее обеспечивает создание устойчивого фронта вскрышных и добычных работ.

Такие системы разработки называются углубочными; для них характерно переменное положение рабочей зоны. Положив в основу принцип генерального развития горных работ по отношению к контурам карьерного поля, акад. В. В. Ржевский предложил классификацию систем открытых разработок. Принятая по горно-геологическим и геометрическим признакам система разработки увязывается со структурой комплексной механизации, которую составляет комплект машин и механизмов, обеспечивающих полный цикл производственных процессов на данном карьерном грузопотоке.

По степени взаимной зависимости вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ различают системы разработки: зависимые, полузависимые и независимые от времени и пространства при выполнении перечисленных работ. В этой связи выделяют системы разработки сплошные, углубочные и смешанные, которые характеризуются постоянным или переменным положением рабочей зоны.

Системы открытой разработки органически связаны с развитием горных работ по отношению к контуру карьерного поля. В этой связи по направлению перемещения фронта вскрышных и добычных работ в плане различают следующие системы разработки: продольные, поперечные, веерные и кольцевые. Основными параметрами систем разработки являются:

• высота уступа,
• ширина заходки и забоя,
• длина блока,
• ширина рабочей площадки,
• фронт работы,
• годовое подвигание,
• годовое понижение горных работ.

Высоту уступа обычно устанавливают в соответствии с рабочими размерами экскаватора. Однако при этом следует стремиться к тому, чтобы каждый уступ был нарезан в толще однородных пород. По породе уступы обычно имеют высоту от 10 до 15 м. Высота уступа по углю зависит от мощности пласта и может составлять от 3 до 30 м.

Отрабатывают уступы отдельными полосами или заходками. Длина заходки равна длине уступа; ширина заходки — ширине забоя. Ширина забоя при использовании механических лопат равна радиусу их черпания, а при работе драглайна определяется принятым углом поворота стрелы. Заходка может разделяться на/части, которые носят название блоков. Длина блока принимается в пределах от 300 до 500 метров.

Каждый блок разрабатывается своим экскаватором, бурильным станком и др. Это обеспечивает быструю отработку заходки, увеличивает фронт работ и производственную мощность карьера. Рабочая площадка предназначена для размещения горно-транспортного оборудования. Ширина ее изменяется от 25 до 100—130 м. Меньшие размеры принимаются при разработке скальных пород с использованием автомобильного и конвейерного транспорта.

В результате ведения горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом происходит нарушение земной поверхности. Кроме котлована, большие площади земли оказываются под отвалами. Чтобы вернуть их в сельскохозяйственный оборот, необходимо произвести рекультивацию.

Рекультивация земель — комплекс горнотехнических, инженерно-строительных, мелиоративных, сельскохозяйственных и лесных работ, направленных на полное восстановление поверхности, нарушенной открытыми горными работами, ранее используемой в народном хозяйстве. Комплекс работ по рекультивации осуществляется в два этапа: горнотехнический и биологический.

Горнотехнический этап заключается в планировке отвалов и выполаживании откосов, устройство дренажной сети для предотвращения заболачивания восстанавливаемой территории; химической мелиорации грунтов (известкование, гипсование) перед покрытием и покрытие их почвенным плодородным слоем; создание ложа и берегов водоемов. Биологическая рекультивация заключается в проведении мероприятий по восстановлению плодородия земель, подготовленных горнотехнической рекультивацией (посев трав, внесение минеральных удобрений), производство сельско- и лесохозяйственных работ, а также работ по освоению водоемов.

Если в технологическом процессе горных работ было заранее предусмотрено магазинирование почв, равномерная отсыпка пород вскрытия и другие мероприятия, направленные на создание культурного ландшафта, то рекультивация земель заметно облегчается.

Источник

Общие понятия об открытых горных работах

Чтобы добыть уголь открытым способом, требуется производство следующих работ:

• подготовка поверхности и коммуникаций,
• осушение месторождения,
• вскрытие (горно – капитальные работы в период строительства карьера),
• эксплуатация (производство вскрышных и добычных работ),
• доработка и восстановление поверхности.

Подготовка поверхности: удаление естественных и искусственных препятствий – вырубка деревьев; отвод рек, ручьев; снос зданий и сооружений и т.д. Строительство дорог, ЛЭП, связь, ОФ, склады, погрузка, АБК, жилые дома и пр.

Осушение месторождения осуществляется: поверхностным, подземным или комбинированным способами.

• Поверхностный способ — дренажные канавы, скважины, ограждения от поверхностных вод и пр.
• Подземный – дренажные стволы, подземные выработки с насосами.
• Комбинированный – система скважин с поверхности и дренажных штреков.

Вскрытие месторождения – проведение горно – капитальных работ по строительству капитальных траншей, которые создают доступ транспорту с поверхности к месторождению.

Эксплуатация месторождения – это производство вскрышных и добычных работ. В результате вскрышных работ удаляются пустые породы, покрывающие полезное ископаемое, вследствие чего обеспечивается доступ к нему. Вскрышные работы по своему назначению являются горноподготовительными.

Добычные работы – это извлечение полезного ископаемого. Возможна комплексная разработка месторождения – когда наряду с добычей основного полезного ископаемого предусматривается и добыча попутных полезных ископаемых. (Это песок, глина, щебень, балласт, различные сопутствующие п.и. – например редкие металлы).

Доработка месторождения – характеризуется снижением добычи в результате уменьшения запасов, а также с увеличением глубины разработки (с уменьшением запасов, годных для открытой добычи).

Открытые горные работы – такие работы, при которых добыча полезного ископаемого производится непосредственно с дневной поверхности. Образующаяся в результате этих работ на поверхности земли выемка называется карьером.

Карьером называется также горное предприятие, ведущее разработку месторождения открытым способом.

Карьер, как горное предприятие – это совокупность горных выработок и поверхностных сооружений, оборудованных для добычи полезного ископаемого открытым способом. В угольной промышленности карьеры принято называть разрезами.

Карьерное поле – месторождение полезного ископаемого или его часть с массивом покрывающих и вмещающих пустых пород, отведенная для разработки одним карьером.

В процессе работ по извлечению полезного ископаемого образуется открытое выработанное пространство.

На поверхности земли выработанное пространство ограничивается границами карьерного поля, по глубине – дном карьера.

Разработка горных пород внутри карьерного поля производится, как правило, горизонтальными слоями, вследствие чего профиль карьера имеет ступенчатую форму.

Отдельный слой, который разрабатывается самостоятельными средствами рыхления, выемки и перемещения, называется уступом. Его высота устанавливается с учетом безопасности работ и зависит от рабочих параметров выемочного оборудования и свойств массива.

Часть уступа (по его высоте ), разрабатываемая самостоятельными средствами выемки (отбойки и погрузки), но обслуживаемая транспортом, общим для всего уступа, называется подступом. Два подступа, обслуживаемых общим транспортом, составляют один уступ

Элементы уступа: площадка, откос, бровка.
Нижняя горизонтальная поверхность рабочего уступа а) называется нижней площадкой уступа или почвой уступа.
Верхняя горизонтальная поверхность рабочего уступа б) называется верхней площадкой уступа или кровлей уступа.
Кратчайшее расстояние между почвой и кровлей уступа называется высотой уступа.
Высота уступа для одноковшовых экскаваторов составляет от 10 30-40м. Для многоковшовых 40-50 и более метров.

Площадки уступов, в зависимости от назначения , делятся на рабочие, предохранительные и транспортные.

Рабочие площадки уступов служат для размещения выемочно – погрузочного и транспортного оборудования.
Минимальная ширина для отработки одноковшовыми экскаваторами с погрузкой в ж.д. транспорт составляет 30-40м, для многоковшовых – 60-100м.

Предохранительные площадки – служат для повышения устойчивости бортов карьера и обеспечения безопасности работы. Они создаются в результате недоработки нижнего уступа относительно верхнего.
Ширина предохранительной площадки зависит от высоты уступа и свойств слагающих его пород. Её минимальная ширина должна составлять не менее 0,2 высоты уступа через каждые 15 м по вертикали в мягких породах и через3 0м в крепких породах.

Транспортные (соединительные) площадки – служат для расположения на них ж.д. или автомобильных дорог, соединяющих забойные пути с путями капитальной траншеи. Также могут быть оборудованы конвейерами.
Ширина транспортной площадки устанавливается в зависимости от применяемого транспортного оборудования.

Рабочим горизонтом – наз. площадка уступа, на которой расположено горное и транспортное оборудование. Число рабочих горизонтов равно числу действующих уступов.

Наклонная плоскость в) ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства наз. откосом уступа.

Углом откоса уступа – наз. угол, образованный откосом уступа с горизонтальной плоскостью.

Бровка уступа – линия пересечения откоса уступа в с его верхней площадкой б и нижней площадкой а соответственно – верхняя д и нижняя е бровки.

Уступ разрабатывается последовательными полосами, которые наз. заходками.
Заходка — части уступа, на который последний делят по ширине.

Часть заходки по длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, наз. блоком.
Блоки, подготовленные для разработки, составляют рабочий фронт уступа, а не подготовленные – запасной фронт.

Фронтом работ карьера – является суммарная протяженность фронтов всех уступов карьера. Подвигание фронта вскрышных и добычных работ может быть параллельным, веерным и смешанным.

А). Веерное подвигание фронта работ — применяют при отработке уступов заходками переменной ширины многоковшовыми экскаваторами.

Б). Параллельное подвигание фронта работ применяют при отработке уступов заходками постоянной ширины, отрабатываемых одноковшовыми экскаваторами.

В). Смешанное подвигание фронта работ представляет собой сочетание двух первых способов.

В результате разработки месторождения или его части образуется выработанное пространство – пространство, освобожденное от пород или полезного ископаемого. Оно может быть использовано для размещения в нем пород вскрыши.

Боковые поверхности карьера, ограничивающие выработанное пространство, называют бортом карьера.
Борт, на котором производятся горные работы, называется рабочим бортом.
Борт, на котором не производятся горные работы — называется нерабочим бортом.
Нижняя поверхность карьера называется подошвой или его дном.

Линия пересечения бортов карьера с земной поверхностью называется верхним контуром, а линия пересечения бортов карьера с его подошвой – нижним контуром карьера.
Границы карьера – это положение его верхнего и нижнего контуров.
Производственная мощность карьера – количество полезного ископаемого, добываемого в единицу времени. (Обычно за год, за сутки)
Коэффициент вскрыши – объем пустых пород, приходящихся на единицу полезного ископаемого.(т\т; м3\т; м3\ м3).
При коэффициенте вскрыш 15 и более – рассматривается целесообразность перехода на подземную добычу. ( Себестоимость открытых работ может превысить себестоимость добычи подземным способом). Зависит от многих факторов.

Источник