Особенности вскрытия наклонных и крутых залежей

Одной из особенностей при разработке наклонных и крутых залежей является смешанное вскрытие рабочих горизонтов, при котором верхняя часть уступов вскрывается внешними капитальными траншеями, а нижняя — внутренними капитальными траншеями.

При вскрытии горизонтов внешними капитальными траншеями обеспечиваются стационарность расположения транспортных коммуникаций и разделение грузопотоков. Однако проведение этих траншей связано с выполнением значительных объемов горных работ за пределами границ карьерного поля. При проведении внутренних капитальных траншей объем горных работ входит в общий объем вскрышных работ карьера, в связи с чем снижаются общие затраты на производство вскрышных работ. К числу достоинств при сооружении внутренних траншей относят возможность их расположения на бортах карьера в конечном (стационарные трассы) или в любом промежуточном положении (полустационарные трассы, временные съезды). При этом объем горных работ при проведении внутренних траншей меньше объема работ при проведении внешних.

При проектировании карьера необходимо установить конечную глубину заложения внешних капитальных траншей, после чего целесообразен переход на вскрытие горизонтов внутренними капитальными траншеями.

Кроме аналитического метода глубина заложения внешних траншей может быть установлена технико-экономическими расчетами. Обычно глубина заложения внешней траншеи в зависимости от объемов грузопотоков составляет от 15 до 30 м. В отдельных случаях она может достигать 50 – 60 м.

При разработке наклонных и крутых залежей система капитальных траншей, вскрывающих рабочие горизонты, может занимать такое пространственное положение, при котором ось транспортных коммуникаций на внутрикарьерных дорогах будет иметь в своем составе тупики (тупиковая трасса), петли (петлевая трасса), спирали (спиральная трасса) или их комбинации.

Выбор формы трассы капитальных траншей зависит от протяженности борта карьера, формы залежи полезного ископаемого в плане, вида применяемого транспорта, глубины карьера и т. д. В зависимости от срока их эксплуатации без переноса в новое положение трассы могут быть стационарными, полустационарными и скользящими.

Тупиковые трассы устраивают, как правило, на одном борту карьера для смены направления движения железнодорожного транспорта в тех случаях, когда длина залежи по простиранию не позволяет вскрывать нижележащие горизонты без смены направления движения транспорта (рис. 9.12, а). Они надежны в эксплуатации и позволяют одновременно производить работы на нескольких горизонтах. Вместе с тем устройство тупиковых трасс ведет к увеличению объема вскрышных работ из-за-широких транспортных берм и снижению производительности транспорта в связи с необходимостью изменения направления движения поездов в тупиках и уменьшением пропускной способности трассы. Ширина и длина маневровой тупиковой площадки зависят от числа укладываемых путей, габарита подвижного состава, длины локомотиво-составов, грузооборота карьера и т. д.

При проведении наклонных капитальных и разрезных траншей по контакту с залежью полезного ископаемого (со стороны висячего или лежачего бока) или по залежи (при продольных двухбортовых системах разработки) используются так называемые скользящие (нестационарные) съезды (рис. 9.13). В процессе развития горных работ в плане скользящий съезд, вскрывающий горизонт, перемещается к конечному контуру карьера и занимает стационарное положение. Вскрытие скользящими съездами позволяет ускорить срок ввода карьера в эксплуатацию за счет уменьшения объема горно-капитальных работ. Однако при этом ухудшаются условия эксплуатации транспорта (особенно железнодорожного), увеличивается объем буровых и путепереукладочных работ, выполаживаются рабочие борта карьера.

Петлевые трассы являются разновидностью тупиковых трасс. При их применении площадка для проведения маневров оборудуется соединительным транспортным звеном в виде петли (рис. 9.12, б), позволяющей сохранить пропускную способность трассы и непрерывность движения транспортных средств. Размер площадки для сооружения петли должен быть таким, чтобы обеспечить укладку железнодорожного пути радиусом 120 – 200 м или участка автодороги радиусом 16 – 30 м.

Устройство петлевого соединения при железнодорожном транспорте связано с выполнением значительного объема горных работ по сооружению петлевой площадки. Их целесообразно устраивать при такой конфигурации залежи, при отработке которой на флангах создаются выположенные участки бортов. При автомобильном транспорте устройство петлевых соединений связано с незначительными дополнительными объемами горных работ.

При эксплуатации автомобильного транспорта обычно применяют не скользящие, а временные съезды. Они служат короткий срок и при необходимости через 50 – 200 м переносятся в новое положение. Особенно эффективны временные съезды при разработке коротких в плане крутых залежей полезного ископаемого.

При разработке крутых залежей с ограниченными в плане размерами широко применяются спиральные трассы (рис. 9.13, б). Они огибают все борта карьера и имеют вид пространственной спирали. Спиральная трасса позволяет обеспечить непрерывное движение транспорта. Она наиболее распространена на карьерах руд цветных металлов при работе автомобильного транспорта. Протяженность спиральной трассы (в м) зависит от длины ее участка l (в м), вскрывающей один уступ, и их числа n.

При разнообразных размерах и конфигурациях залежей полезных ископаемых иногда целесообразно вскрытие рабочих горизонтов комбинированными трассами. Это такое вскрытие, когда в процессе разработки месторождения в зависимости от конкретных условий его залегания и порядка производства горных работ используются одновременно две или более форм трасс.

На практике встречаются комбинации внешней простой трассы для верхних горизонтов и внутренней тупиковой или спиральной трассы для нижних горизонтов, а также спиральной (для верхних горизонтов) и тупиковой (для нижних горизонтов) трасс или наоборот.

К особенностям вскрытия наклонных и крутых залежей следует отнести использование в качестве вскрывающих выработок крутых траншей, угол наклона которых превышает допустимые углы наклона траншей при использовании колесного транспорта. Угол наклона крутых траншей зависит от типа подъемника и составляет: для скиповых и клетевых подъемников 45 – 60°, для конвейерных — от 18 до 40°, для автомобильных — до 25°.

Крутыми траншеями (рис. 9.14) вскрывают, как правило, нижние горизонты глубоких карьеров, так как при этом обеспечиваются высокие темпы углубления горных работ (20 и более м/год) при ограниченных размерах дна карьера и резко сокращается расстояние транспортирования горной массы. Верхние горизонты глубоких карьеров отрабатываются, как правило, с применением колесных видов транспорта. Крутые траншеи оборудуются в устойчивых породах, обеспечивающих длительный срок их эксплуатации.

Вскрытие нижних горизонтов крутыми траншеями по мере углубления горных работ сопровождается переносом перегрузочных пунктов.