Элементы системы разработки и их параметры. Системы открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Лекция №9

Системы открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Общие сведения

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.

Элементы системы разработки и их параметры

К элементам системы разработки относят уступы, фронт работ уступа и карьера, рабочую зону карьера, рабочие площадки, транспортные и предохранительные бермы. Опыт разработки месторождений простого строения показывает, что рациональная высота уступа находится в пределах 11-14 и 16-19 м соответственно для экскаваторов с ковшом емкостью 3-5 и 8-12,5 м³ соответственно. В конкретных условиях высота уступа может отклоняться от указанных выше значений. Угол откоса уступа зависит от физико-технических свойств горных пород, применяемого оборудования и времени.

Рабочие площадки уступов. Минимально достижимая ширина рабочих площадок уступов зависит от размеров выемочно-погрузочных машин, вида карьерного транспорта, схемы движения транспортных средств, крепости пород. Минимальная ширина Ш_р.п рабочей площадки при разработке скальных пород с использованием мехлопат и колесного транспорта складывается из ширины х развала взорванной породы, безопасного расстояния от оси нижней бровки до транспортной полосы, ширины Т транспортной полосы, ширины П_в площадки для вспомогательного оборудования и ширины z бермы безопасности. При разработке мягких пород вместо ширины развала принимается ширина А заходки по целику. Ширина х развала зависит от свойств пород, методов взрывания, величины и типа зарядов ВВ, из расположения на уступе, высоты уступа, порядка взрывания скважин. Для учебных расчетов можно принимать следующую ширину развала: в легковзрываемых породах x=1.2h_y, в средневзрываемых x=2.3h_y, в трудновзрываемых x=3h_y. Ширина транспортной полосы зависит от типа транспортных средств и схемы их движения. Величину С принимают равной 2,5 – 3,5 м. Ширина бермы безопасности определяется величиной призмы возможного обрушения.

При использовании мехлопат ЭКГ-5 и ЭКГ-8 и железнодорожного транспорта ширина рабочей площадки составляет соответственно 26-31 и 29-33 м в мягких породах, 39-52 и 45-60 м в скальных. В случае использования автотранспорта ширина рабочей площадки составляет 23-30 и 37-52 м соответственно в мягких и скальных породах.

Фронт работ уступа – часть уступа по длине, подготовленная к производству горных работ. Подготовка фронта работ уступа заключается в создании на уступе рабочей площадки необходимой ширины и в подводе транспортных и энергетических коммуникаций для обеспечения работы горного и транспортного оборудования. Суммарная протяженность фронтов работ составляет фронт работы карьера, который подразделяется на вскрышной, измеряемый длиной фронтов работ вскрышных уступов, и добычной, измеряемый длиной фронтов работ добычных уступов.

Создание первоначального фронта работ уступа и его перемещение в процессе работ не могут осуществляться произвольно. Нарезку уступов (путем проведения разрезных траншей) и перемещение фронта работ производят таким образом, чтобы в процессе разработки обеспечить заданное число вскрышных и добычных забоев.

Фронт работ уступа может перемещаться параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от одной его границы до другой (однобортовая выемка), параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от промежуточного положения к границам (двухбортовая выемка) радиально от центра выемочного слоя к его границам или от периферийных участков к центру, по вееру с поворотным пунктом, расположенным на границе карьерного поля или вблизи нее. Длина L_ф.у фронта горных работ на уступе и скорость v_ф его подвигания должны обеспечить работу экскаваторов с годовой эксплуатационной производительностью

, м³ (9.1)

где N_э.у – число экскаваторов на данном уступе.

При работе на уступе двух экскаваторов и более фронт работ уступа делится на отдельные экскаваторные блоки, длина которых для экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 составляет 500-600 и 1000-1400 м соответственно при использовании автомобильного и железнодорожного транспорта.

Рабочая зона карьера – это зона, в которой осуществляются вскрыша и добыча полезного ископаемого. Она характеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов, одновременно находящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметками рабочих уступов и длиной фронта их работ. Рабочая зона представляет собой перемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которой осуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. При разработке горизонтальных и пологих месторождений высотное положение рабочей зоны изменяется незначительно (в основном вследствие изменения рельефа поверхности или погружения полезного ископаемого) и ее размеры в плане изменяются лишь частично за счет изменения конфигурации карьерного поля. Горно-подготовительные работы в период эксплуатации таких месторождений отсутствуют. Поэтому в данном случае рабочую зону можно назвать сплошной. При равнинном рельефе и разработке обоих бортов карьера площадь рабочей зоны

S_р.з=(h_р.з(ctgb_в+ ctgb_л)+Ш_д) , м² (9.2)

где h_р.з – высота рабочей зоны, м; b_в, b_л – угол откоса рабочих бортов со стороны висячего и лежачего бока залежи, град; Ш_д – ширина дна карьера, м; - усредненная длина фронта работ уступов, м.

Число экскаваторных блоков, которое разместится в рабочей зоне карьера

(9.3)

где К_о =0,85-0,93 – коэффициент, учитывающий наличие откосов уступов в рабочей зоне; f =0,7-0,8 коэффициент, учитывающий наличие резервных (нерабочих) блоков.