Системы разработки, основные элементы и параметры

Углубочные системы разработки характеризуются переменными положением и размерами рабочий зоны. Это вызывается постоянным углублением горных работ и изменением размеров карьера в плане. Размеры карьера в плане вначале увеличиваются до конечных контуров, а затем по мере погашения работ на вышележащих горизонтах сокращаются.

При производстве горных работ на наклонных и крутых залежах возможны следующие варианты углубочных систем разработки: поперечные одно- и двухбортовые; продольные одно- и двух-бортовые; веерные, кольцевые.

Поперечные однобортовые углубочные системы предполагают начальное положение вскрывающих выработок на одном из флангов залежи (рис. 9.7, а) и в зависимости от этого в последующем одно из двух направлений развития горных работ (1 или 2). Предпочтение обычно отдается тому варианту, в котором меньшая мощность вскрышных пород и короче расстояния их транспортирования до отвалов, это обеспечит получение лучших технико-экономических показателей в период строительства карьера и в первые годы эксплуатации.

Достоинством поперечных одно-бортовых систем разработки является возможность стационарного расположения вскрывающих выработок и транспортных коммуникаций. Их особенностью является короткий фронт вскрышных и особенно добычных работ и высокие скорости его подвигания. В случае, если при направлении развития горных работ 1 или 2 по горнотехническим условиям не обеспечивается потребный уровень добычи полезного ископаемого, целесообразно применение поперечной двухбортовой углубочной системы разработки, при которой начальное положение фронта горных работ приурочивается к середине залежи. В последующем горные работы развиваются в направлении 3 и 4 к флангам залежи (рис. 9.7, б). Этот вариант системы разработки характеризуется относительно небольшими объемами горно-капитальных работ, малыми расстояниями транспортирования и высокими скоростями подвигания фронта горных работ. Интенсивная в плане и по глубине отработка карьерного поля связана с использованием мобильного вида транспорта, применением повышенных уклонов карьерных дорог, проведением в отдельных случаях в качестве вскрывающих выработок крутых траншей, оборудованных подъемными установками и расположенных на одном или двух нерабочих бортах карьера.

Продольная двухбортовая углубочная система разработки характеризуется большими объемами горно-капитальных работ при расположении первоначального, фронта по контакту с залежью полезного ископаемого и последующим развитием горных работ в направлениях 5 и 6 (рис. 9.7, в). Существенным недостатком этой системы являются: тяжелые условия эксплуатации транспорта из-за нестационарности расположения вскрывающих выработок. Протяженность фронта работ обычно соответствует размеру залежи по простиранию (или части ее, разрабатываемой одним карьером). Разрезная траншея проводится, как правило, со стороны висячего бока по контакту с залежью. Это обеспечивает необходимую чистоту извлечения полезного ископаемого.

Продольные однобортовые углубочные системы разработки (рис. 9.7, г) характеризуются направлениями развития горных работ 7 и 8 от конечных контуров карьера. Объем горно-капитальных работ в том и другом случае значительный, однако достоинством такого порядка развития горных работ является стационарность расположения вскрывающих выработок и транспортных коммуникаций. В зависимости от угла падения залежи будет изменяться и объем горно-капитальных работ по направлениям 7 и 8. Он будет равным по этим направлениям при спокойном рельефе и вертикальном падении залежи.

Кольцевая центральная углубочная система применяется для разработки относительно коротких в плане залежей полезного ископаемого (рис. 9.8, а). Карьер в этом случае имеет в плане округлую форму, так как на каждом горизонте происходит круговое развитие горных работ от середины во все стороны. Для этой системы разработки характерен минимальный объем горно-капитальных работ.

Возможно также круговое развитие горных работ при их направлении от границ карьерного поля к центру — кольцевая периферийная углубочная система разработки (рис. 9.8, б). Такой порядок развития горных работ возможен тогда, когда залежь полезного ископаемого имеет форму опрокинутого купола.

В ряде случаев, например, на карьерах цветных металлов, относительно короткие в плане залежи (свита залежей) могут отрабатываться с использованием веерной рассредоточенной системы разработки (см. рис. 7.8, а). Их применение, связанное с определенной конфигурацией залежи (свиты залежей), целесообразно для поддержания относительно устойчивого по длине фронта добычных работ. При этом, как правило, трасса капитальных траншей имеет спиральную форму, а развитие фронта работ по вееру на каждом горизонте происходит вокруг пунктов примыкания горизонтальных участков трассы к вскрывающей траншее.

Основными элементами рассмотренных систем разработки являются высота уступа, размер берм (транспортных, предохранительных и очистки), интенсивность развития горных работ в плане (скорость подвигания фронта) и по глубине (темп углубления горных работ), протяженность фронта, размер и число экскаваторных блоков на нем, ширина заходки в пределах выемочного блока и ширина рабочей площадки.

При разработке наклонных и крутых залежей установленная высота уступа влияет на темп углубления горных работ, который в свою очередь зависит от производственной мощности карьера.

При разработке участков, на которых необходимо вести раздельную выемку горной массы, высота уступов обычно уменьшается до 10 – 12 м.

Транспортные и предохранительные бермы, а также бермы очистки устраиваются на нерабочем борту или в торце карьера. Транспортные бермы служат для соединения капитальных траншей с рабочими горизонтами. Их минимальный размер (в м) (рис. 9.9):

Размер транспортной полосы зависит от числа железнодорожных путей или от числа полос движения автотранспорта и составляет при одном или двух железнодорожных путях соответственно 6,5 и 10,6 м; при одностороннем или двустороннем движении самосвалов соответственно 3,5 и 7,5.

Предохранительные бермы сооружаются для предохранения погашаемого борта карьера от сползания и для задержания осыпающихся и обрушающихся с верхних уступов кусков породы.

Их ширина должна быть не менее 0,2∙Н_у. Предохранительные бермы устраиваются через 15 м по вертикали в мягких породах и через 30 м — в скальных. На практике размер предохранительных берм принимается в интервале от 2 до 6 м.

Бермы очистки устраиваются через каждые три уступа и служат для механизированной очистки бортов карьера от осыпей и навалов; их ширина составляет от 6 до 10 м.

Темп углубления горных работ и скорость подвигания фронта характеризуют интенсивность разработки наклонных и крутых залежей. Для вскрытия очередного по глубине горизонта на вышележащем горизонте должен быть выполнен объем работ V (в м³), слагающийся из объема по проведению наклонной и разрезной траншей.