Способы вскрытия карьерного поля
Вскрытие карьеров.
Под вскрытием понимают – проведение выработок или создание устройств обеспечивающих грузо-транспортную связь рабочих горизонтов карьера с пунктами приема карьерных грузов на поверхности.
Вскрытие карьеров осуществляют проведением капитальных, обычно наклонных траншей, дальнейшая подготовка уступа к эксплуатации состоит в проведении разрезных, обычно горизонтальных траншей.
Выбор рационального способа вскрытия карьера, сочетание с определенным видом транспорта – одна из наиболее сложных и ответственных инженерных задач, от правильного решения которой зависят производственные и экономические показатели работы горного предприятия.
На выбор способа вскрытия влияют следующие факторы:
1. Рельеф поверхности.
2. Элементы залегания месторождений и размеры карьерного поля.
3. Расположение отвалов и перерабатывающего комплекса (ДОФ, ДСЗ).
4. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия разработки.
5. Производственная мощность карьера и тип горно-транспортного оборудования.
6. Система разработки и режим горных работ.
При разработке горизонтальных и пологих месторождений, работы по вскрытию и нарезке всех уступов, обычно заканчиваются уже в строительный период. В этих условиях понятия устройство и строительство карьера в определенном смысле совпадают.
В случае наклонных и крутопадающих месторождений вскрытие уступов осуществляется последовательно по мере выполнения необходимых объемов горных работ на выше лежащих уступах.
Вскрывающие выработки здесь проходят и в строительные и в эксплуатационные периоды до момента достижения карьеров конечной глубины.
Совокупность капитальных траншей обеспечивающих вскрытие всех уступов карьера до конечной глубины называют системой капитальных траншей.
Капитальные траншеи различают по следующим признакам:
— по расположению относительно конечного контура карьера;
— по числу уступов обслуживаемых системой траншей;
— по основному назначению;
Вскрытие карьерных полей внешними наклонными траншеями производят на расположенных, на относительно небольшой глубине горизонтальных и пологих месторождениях, а также при разработке верхних горизонтов наклонных и крутых пластов месторождений.
Отдельные траншеи закладывают вкрест простирания и реже по простиранию.
При этом способе вскрытия каждый уступ обеспечен транспортом независимо. Грузопотоки горной породы с каждого уступа полностью рассредоточены и имеют независимый один от другого выход на поверхность.
В условиях равнинной местности отдельными внешними траншеями вскрывают не более трех-четырех уступов.
Вскрытие групповыми внешними траншеями применяется на месторождениях с горизонтальным, пологим залеганием пласта, или с мощными рудными телами.
Внешние групповые траншеи обычно закладывают на флангах карьерного поля по простиранию или вкрест простирания.
Вскрытие общими внешними траншеями применяют при разработке горизонтальных, пологих и наклонных месторождений значительной мощности, а также верхних горизонтов мощных залежей любой формы и размеров.
Внешнее заложение общих траншей осуществляют при разработке месторождений на глубине не более 40 – 60 м. Траншеи при внешнем заложении обычно располагают на флангах карьерного поля, реже в центре, разделяя карьерное поле на два крыла.
При этом учитывается способ примыкания путей транспортных берм с рабочих горизонтов к траншее. Транспортные бермы внешних траншей при двухпутном железнодорожном и двухстороннем автомобильном транспорте могут обеспечивать независимое обслуживание грузопотоков с рабочих горизонтов.
Вскрытие месторождений внешними парными траншеями применяют с целью создания поточного движения транспорта в условиях отдельных, групповых и общих внешних траншей при большом грузообороте карьера.
Вскрытие месторождений с косогорным рельефом поверхности осуществляется полутраншеями. Каждый уступ или группа породных уступов при этом имеет внешние независимые отвалы, которые возводят в непосредственной близости от уступов.
Вскрытие карьерных поле отдельными наклонными бермами (внутренними траншеями) позволяет рассредоточить грузопотоки горной породы с каждого горизонта с обособленным их выходом на поверхность. Взаимная независимость траншей создает условия для лучшей организации эксплуатационных работ.
Вскрытие групповыми наклонными бермами применяют для глубоких горизонтальных и пологих пластовых месторождений большой мощности, разрабатываемых значительным числом уступов.
Вскрытие общими внутренними транспортными бермами применяют для наклонных и крутых месторождений, распространяющихся на большую глубину, а также для месторождений расположенных в гористой местности. При вскрытии общими внутренними бермами грузопотоки породы и полезного ископаемого сосредоточены по направлению.
Разделение капитальных траншей по классификации проф. Е.Ф. Шешко
Источник
Системы капитальных траншей
Вскрытие карьерных полей
Способы вскрытия карьерного поля
Вскрытием карьерного поля называется проведение горных выработок для грузо-транспортной связи рабочих площадок на горизонтах в карьере с пунктами приема грузов на поверхности (бункеры, склады, отвалы). Различают способы вскрытия:
— открытый способ вскрытия с помощью открытых горных выработок: траншей, полутраншей, съездов;
— подземный способ вскрытия с помощью подземных горных выработок: стволов, уклонов, штолен;
— специальный с помощью оборудования;
— открыто-подземный (комбинированный) способ вскрытия с использованием открытых и подземных горных выработок.
Вскрывающие горные выработки оборудуются транспортными путями, коммуникациями.
Совокупность всех вскрывающих выработок на определенный момент времени называется схемой вскрытия карьера.
Вскрывающие выработки по месту своего расположения бывают внешними (вне контура карьера), внутренними (в контуре карьера) и комбинированными.
Вскрытие горизонтальных и пологих месторождений обычно производится в период строительства карьера и схема вскрытия остается в дальнейшем постоянной.
Вскрытие наклонных и крутых месторождений обычно производится внутренними траншеями или полутраншеями, съездами на рабочих и нерабочих бортах карьера и продолжается по мере углубления горных работ до конца разработки. В этом случае схемы вскрытия со временем претерпевают изменения и формируется система вскрытия карьера. Параметры траншей, полутраншей, съездов (длина, ширина по низу и по верху, уклон углы откоса бортов, объем) зависят от назначения, вида транспорта, свойств пород, глубины вскрываемого горизонта.
Системы капитальных траншей
Схема вскрытия карьера при открытом способе вскрытия состоит из системы отдельных капитальных траншей на каждый горизонт карьера или групповых (общих) траншей вскрывающих несколько горизонтов.
Рис. 1. Вскрытие общей внешней траншеей
Способ вскрытия определяется рядом признаков, в первую очередь, видом вскрывающих выработок.
В большинстве случаев рабочие горизонты карьера вскрывают открытыми выработками — капитальными траншеями и полутраншеями. Реже подземными выработками (тоннелями, стволами и т.д.), а также комбинированным способом.
Капитальные траншеи и полутраншеи различаются по:
— расположению относительно конечного контура карьера на поверхности;
— величине уклона вскрывающих выработок;
— числу уступов, обслуживаемых траншеями, имеющими общую трассу;
— основному назначению траншей;
— сроку службы вскрывающих выработок или стационарности.
Траншеи, предназначенные для автомобильного и железнодорожного транспорта (колесного) являются наклонными, а оборудуемые подъемниками (конвейерными, скиповыми) — крутыми.
В зависимости от числа уступов, обслуживаемых траншеей с общей трассой (один, группа, все уступы), различают соответственно отдельные, групповые и общие траншеи.
По расположению относительно контура карьера траншеи могут быть внешними (располагаться вне контура) и внутренними (в контуре). Внешние траншеи могут быть стационарными и полустационарными. Внутренние траншеи могут быть стационарными (располагаться на нерабочем борту карьера), полустационарными и временными (при перераспределении во времени объемов вскрышных работ для уменьшения объемов горно-строительных работ).
Рабочий горизонт, вскрытый одной (одинарной) траншеей обеспечивает маятниковое (возвратное) движение транспорта. Если рабочий горизонт вскрывается двумя траншеями (порожняковой и грузовой), то обеспечивается сквозное движение транспортных средств и, тем самым, повышение степени использования горного оборудования. Такие траншеи называют парными,они могут иметь внешнее или внутреннее заложение и
состоять из пары отдельных, групповых или общих траншей.
По расположению вскрывающих выработок относительно карьерного поля различают вскрытие фланговыми и центральными траншеями (или подземными выработками). Различают также вскрытие со стороны лежачего или висячего бока залежи, с торца карьера.
По отношению к фронту работ уступов вскрывающие выработки могут иметь фланговое или центральное заложение.
Рис. 2. Заложение траншей
Рис. 3. Вскрытие карьерных полей капитальными выработками:
I – наклонными транспортными бермами (съездами); II – наклонными траншеями; а – отдельными; б – групповыми; в – общими; в — парными
Рис.4. Схема вскрытия нагорного месторождения полутраншеями
Рис.5 Схема вскрытия нагорного (а) и глубинного (б) месторождений
подземными горными выработками:
1 — рудоспуск; 2— штольня; 3— квершлаги; 4— стволы;
Рис.6 Доставка полезного ископаемого из рабочей зоны карьера
специальными грузоподъемными средствами
Траншеи могут производиться бестранспортным способом или транспортным с применением автомобильного или железнодорожного транспорта, скреперами, с применением способа гидромеханизации, буровзрывных работ.
Рис. 7. Схемы работы мехлопаты в траншейном забое с погрузкой породы в средства транспорта: а – на горизонте установки экскаватора; б – выше горизонта установки экскаватора; в – с разгрузкой на борт выработки
Источник
Выбор способа вскрытия карьерного поля
Вскрытие карьерного поля является одной из наиболее сложных задач открытой разработки месторождений, от правильного решения которой в значительной степени зависят технико-экономические показатели работы карьера. При обосновании способа вскрытия руководствуются следующими соображениями: принятый способ должен обеспечивать минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ и рациональное распределение объемов вскрышных работ за весь срок отработки карьерного поля (максимальный объем вскрышных работ должен выполняться, как правило, в более поздние годы). При сопоставлении нескольких вариантов способов вскрытия оптимальный вариант определяется минимумом затрат на строительство карьера и его эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).
Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих горизонтальные и пологие (до 10 о ) месторождения является их незначительная глубина и большие размеры в плане. Вскрытие таких карьерных полей может осуществляться системой отдельных, общих и групповых капитальных траншей.
Вскрытие системой отдельных капитальных траншей внешнего заложения применяют при незначительной глубине карьеров (2 – 3 уступа) и целесообразности рассредоточения грузопотоков. Остальные капитальные траншеи небольшой глубины имеют небольшой объем, а возможность рассредоточения грузопотоков обеспечивает простоту организации горных и транспортных работ, высокую производительность карьера в целом.
Вскрытие системой общих капитальных траншей внешнего заложения применяют также при 2 – 3 вскрываемых уступах и отсутствии необходимости и целесообразности рассредоточения грузопотоков (величина грузооборота небольшая, грузопотоки вскрыши и полезного ископаемого на поверхности совпадают по направлению). Основным преимуществом этого способа по сравнению с предыдущим является несколько меньший объем системы капитальных траншей. Этот способ вскрытия применяют и при большей глубине карьера (4 – 8 уступов), однако в этом случае капитальные траншеи имеют внутренне или смешанное заложение (верхние 2 – 3 уступа вскрывают траншеями внешнего заложения).
Вскрытие системой групповых капитальных траншей в основном применяют при 4 – 6 уступах. Одна группа рабочих траншей обычно обслуживает вскрышные уступы, а вторая – добычные уступы, чем создается рассредоточение вскрышного и добычного грузопотоков.
Вскрытие горизонтальных месторождений в основном осуществляется при фланговом или центральном расположении капитальных траншей. Центральное расположение капитальных траншей в сочетании с фланговым применяют при большой длине карьерного поля, что позволяет разделить карьер на два участка и вести работы в них независимо друг от друга.
При использовании технологических схем с перевалкой вскрыши в выработанное пространство широк применяют бестраншейное вскрытие вскрышных уступов. Вскрытие горизонтальных и пологих месторождений осуществляется комбинированным способом (бестраншейное вскрытие вскрышных уступов или их части и траншейное вскрытие обычного уступа).
Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих крутонаклонные и крутые месторождения глубинного типа является значительная конечная глубина (100 – 150 м и более), постепенное увеличение глубины карьера и числа вскрываемых уступов, непостоянство объемов грузопотоков, перемещение горной массы за контуры карьера (вскрыша перемещается на внешние отвалы, а полезное ископаемое – на склады или на фабрику), наличие скальных и полускальных пород, обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило, вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей, а в отдельных случаях подземными выработками.
В зависимости от угла падения месторождения трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является стационарной или нестационарной (скользящей). При разработке наклонных залежей с углом падения, близким к значению угла откоса нерабочего борта карьера, трасса капитальной траншеи закладывается со стороны лежачего бока залежи на нерабочем борту карьера в его конечном положении.
В случае разработки крутых месторождений (угол падения более 35 о ) трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как располагается на одном или двух рабочих бортах карьера. После достижения уступами своего конечного положения участки трассы капитальной траншеи в пределах этих уступов становятся стационарными. Использование скользящих трасс (скользящих съездов) обеспечивает минимальные объемы горно-капитальных работ, однако при этом возникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассах величина подъема уменьшается на 35% от величины руководящего подъема. Ширина скользящего съезда устанавливается по условию размещения на нем экскаватора, развала взорванной породы и путей.
При разработке крутых месторождений обычно применяется тупиковая (при железнодорожном транспорте) и петлевая (при автотранспорте) форма трассы. Спиральную форму трассы целесообразно применять при разработке штокообразных глубоких залежей с малыми размерами и округлой формой в плане. Спиральная форма трассы наиболее целесообразна при автотранспорте.
Крутые капитальные траншеи целесообразно использовать только для вскрытия глубоких горизонтов (более 250 м), располагая их в наиболее устойчивых породах нерабочих бортов или торцов карьера. Форма трассы крутой капитальной траншеи может быть простой (для скиповых подъемников и ленточных конвейеров) и сложной (для ленточных конвейеров). Если угол откоса борта карьера не превышает угла подъема крутой траншеи, то последняя обычно располагается перпендикулярно к борту карьера. В противном случае капитальную траншею необходимо располагать под некоторым углом jк.т к борту карьера
, град. (8.1)
где b — угол откоса борта карьера, град;
I – допустимый угол подъема крутой траншеи, град.
В случае использования комбинированного транспорта на концентрационных горизонтах сооружаются перегрузочные пункты, оборудованные при необходимости дробильными установками.
Способ вскрытия подземными горными выработками применяется при разработке нагорных или глубинных месторождений, когда проведение подземных выработок и их эксплуатация экономически выгоднее по сравнению с капитальными траншеями ( в малоустойчивых породах при большой глубине, на высоком крутом косогоре, пересеченном балками, оврагами, ручьями и др.). В качестве вскрывающих подземных горных выработок могут применяться вертикальные и наклонные стволы, рудоспуски, штольни, квершлаги.
Вскрытие нагорного месторождения, имеющего небольшой угол косогора и ровную поверхность, осуществляется полутраншеями внешнего заложения. В зависимости от вида карьерного транспорта они имеют тупиковую или петлевую форму трассы. Рабочие горизонты вскрываются, как правило, системой отдельных или групповых траншей, что позволяет иметь отдельные отвалы вскрышных пород для каждого уступа в непосредственной близости от карьера (за границами карьерного поля).
Лекция №9
СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Под системой открытой разработки месторождений полезных ископаемых понимается определенный порядок выполнения горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ. В условиях данного карьера принятая система разработки должна обеспечивать безопасную, экономичную и наиболее полную выемку кондиционных запасов полезного ископаемого при соблюдении мер по охране окружающей среды.
Комплекс горного, транспортного и дробильно-сортировального и вспомогательного оборудования, обеспечивающий планомерную выемку горной массы в забоях и перемещение вскрыши на отвалы, а полезного ископаемого на склады и потребителям, составляет структуру комплексной механизации. Система разработки месторождения и структура комплексной механизации данного карьера тесно взаимосвязаны. если система разработки определяет объемы и порядок воспроизводства горных работ, то структура комплексной механизации определяет виды, мощность и расстановку оборудования, обеспечивающего выполнение этих работ.
Источник
