Фактора влияния на способ вскрытия

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 обеспечить минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ и рациональное распределение объемов вскрышных пород 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 на его эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).

Применительно к способам вскрытия, приведенным в табл. 2.1, ниже рассмотрены типичные условия их применения при разработке горизонтальных, пологих, наклонных и крутых месторождений.

Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих горизонтальные и пологие месторождения (угол падения залежи ≤10۫), является их небольшая глубина и значительные размеры в плане. Во многих случаях такие месторождения разрабатываются с перевалкой всей вскрыши в выработанное пространство либо только ее части (нижние вскрышные горизонты). Вскрытие таких карьерных полей осуществляется комбинированным способом - бестраншейное вскрытие вскрышных уступов (отрабатываемых с перевалкой) и вскрытие добычных горизонтов с применением капитальных траншей (одной фланговой капитальной траншеей, двумя фланговыми, центральной или сочетанием центральной и фланговыми). При разработке горизонтальных месторождений с перемещением вскрыши на внешние отвалы вскрытие карьерных полей в этом случае может осуществляться системой отдельных, общих и групповых капитальных траншей.

Вскрытие системой отдельных капитальных траншей внешнего заложения (см. рис. 2.6.) применяется при незначительной глубине карьеров (2-3 уступа) и целесообразности рассредоточения грузопотоков. Отдельные капитальные траншеи небольшой глубины имеют незначительный объем, возможность рассредоточения грузопотоков обеспечивает простую организацию работ и высокую производительность карьера.

Вскрытие системой общих капитальных траншей внешнего заложения (см. рис. 2.5.) применяется также при 2-3 вскрываемых уступах и отсутствии необходимости 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 применяется и при большей глубине карьеров (4-8 уступов), однако в этом случае капитальные траншеи имеют внутреннее и смешанное заложение (верхние 2-3 уступа вскрываются траншеями внешнего заложения). Вскрытие системой групповых капитальных траншей применяется при 4-6 уступах. Одна группа траншей обычно обслуживает вскрышные уступы, а вторая - добычные, 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 применяется при большой длине карьерного поля, что позволяет разделить карьер на два участка и вести работы в них независимо друг от друга.

Особенностями карьеров, разрабатывающих наклонные и крутые месторождения глубинного типа, являются значительная конечная глубина (100-150 м и более), постепенное (по мере развития горных работ) 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 фабрики), наличие скальных и полускальных пород, обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило, вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей внутреннего или смешанного заложения, а в отдельных случаях - подземными выработками. В зависимости от угла падения залежи трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является стационарной или нестационарной (скользящей). При разработке наклонных залежей с углом падения, близким к значениям угла откоса нерабочего борта карьера, трасса капитальной траншеи обычно закладывается со стороны лежачего бока залежи на нерабочем борту карьера в его конечном положении и является стационарной. В случае разработки крутых залежей (угол падения >35°) трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как она 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 горнокапитальных работ, однако при этом возникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассах величина подъема уменьшается на 35 % по сравнению с руководящим подъемом. Ширина скользящего съезда устанавливается из условия расположения на нем экскаватора, развала взорванной породы и путей.

При разработке крутых залежей обычно применяются тупиковая (при железнодорожном транспорте) и петлевая (при автотранспорте) формы 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 применяются при использовании в карьере конвейерного транспорта, клетевых и скиповых подъемников (особенно для глубоких горизонтов). Они располагаются в наиболее устойчивых породах нерабочих бортов 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 к борту карьера, который определяется по формуле

I_к.т.=arcsin (tgα_кр.т./tgβ)

где: α_кр.т. - допустимый угол подъема крутой траншеи, градусы;

β - угол откоса борта карьера, градусы.

Крутые капитальные траншеи проводятся с поверхности до отметки первого концентрационного горизонта (до глубины 100-150 м), оборудованного перегрузочным устройством. По мере углубления карьера крутые капитальные траншеи удлиняются (через 45-60 м по глубине). Доставка горной массы от забоев до перегрузочного устройства осуществляется автосамосвалами.

Способ вскрытия подземными горными выработками применяется при разработке нагорных и 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, при разработке нагорных месторождений). В качестве вскрывающих выработок могут применяться вертикальные и наклонные стволы, рудоспуски, штольни, квершлаги и др. Вскрытие нагорного месторождения, имеющего небольшой угол косогора и ровную поверхность, осуществляется полутраншеями внешнего заложения. Рабочие горизонты вскрываются, как правило, системой отдельных или групповых полутраншей, что позволяет иметь отдельные отвалы вскрышных пород для каждого уступа в непосредственной близости от карьера (за границами карьерного поля). В зависимости от вида карьерного транспорта полутраншеи имеют тупиковую или петлевую форму трассы.