ОСНОВНЫЕ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

Открытым способом разрабатываются месторождения полезных ископаемых любой формы, залегающих в разнообразных природных условиях.

По положению залежи относительно земной поверхности различают место­рождения: поверхностного типа, расположенные на поверхности или покрытые наносами небольшой мощности; глубинного типа, расположенные значительно ниже господствующего уровня поверхности; нагорного типа, расположенные на возвышенности или склоне горы; высотно-глубинного типа, частично располо­женные на горе или на горном склоне.

По углу наклона к горизонту различают следующие залежи: горизонтальные или слабонаклонные — до 10—15°; наклонные — от 10 до 30°; крутые — более 30°.

По структурному строению и распределению качества: залежи простые одно- компонентные с однородным строением и равномерным распределением качест­венных признаков; сложноструктурные многосортные и многокомпонентные.

По преобладающим типам пород: скальные вскрышные породы и крепкие руды; мягкие и плотные покрывающие породы; полускальные вскрышные поро­ды и полезные ископаемые; мягкие вскрышные породы и мягкие или плотные по­лезные ископаемые.

Тип пород определяет в основном выбор способов их подготовки к выемке, технологической схемы и видов основного выемочного и транспортного обору­дования.

Карьер в хозяйственном значении — это горное предприятие, осуществляю­щее открытую разработку месторождения, а в техническом значении — это со­вокупность открытых горных выработок, служащих для разработки месторожде­ния. Угольные карьеры обычно называют разрезами.

Часть месторождения, отводимая для разработки карьером, называется ка­рьерным полем. Площадь карьерного поля обычно составляет от 0,5 до 4 тыс. га. Участок, занимаемый основными объектами карьера, называется земельным от­водом. Площадь земельного отвода во много раз превышает площадь карьерного поля. На рис. 5.1 (см. вкл.) представлен общий вид карьера.

Месторождение при открытой разработке делят на горизонтальные или на­клонные слои, которые отрабатывают с опережением верхними слоями нижних. Поэтому борта карьера, т. е. его боковые поверхности, имеют ступенчатую, или уступную, форму.

Уступом называется часть толщи пород, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, по­грузки и транспорта. Обычно высота уступа принимается не менее высоты черпа­ния экскаватора и на большинстве карьеров составляет 10— 15 м, а иногда дости­гает 20-40 м (рис. 5.2).

6 IJ 12

Рис. 5.2. Основные элементы уступа:

1,2 — соответственно нижняя и верхняя площадки уступа; 3, 4, 5, 6 — заходки; 1 — откос уступа; 8 — нижняя бровка уступа; 9 — верхняя бровка уступа; 10, 11 — соответственно

забои угольного и породного уступов; 12 — направление перемещения фронта работ; 13 — направление перемещения забоя заходки; 14 — развал породы после взрыва; а — угол

откоса уступа; 15 — погрузка породы экскаватором в железнодорожный состав; 16 — подготовка заходки к взрыву, бурение и заряжание скважины; А — рабочая площадка;

Б — нерабочая площадка

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет нижнюю и верх­нюю площадки, откос и бровки.

Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства. Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называются соответственно верхней и нижней бровками.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, ограничивающие его по высо­те, называют нижней и верх-ней площадками. Площадка, на которой расположе­но оборудование для разработки, называется рабочей площадкой. Ширина рабо­чих площадок составляет 40 — 70 м и более. Если площадка свободна, ее называют нерабочей.

Угол наклона уступа а к горизонтальной плоскости называется утлом откоса уступа. Угол откоса рабочих уступов обычно равен 65 — 80°, а нерабочих — 45 — 60°.

Основные элементы уступа и технологии ведения вскрышных и добычных ра­бот показаны на рис. 5.2.

Уступ разрабатывают последовательными параллельными полосами — заход- ками шириной 10 — 20 м с применением или без применения буровзрывных работ. Торец заходки называется забоем. Часть заходки по ее длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа.

Подготовка фронта работ заключается в подводке транспортных путей (же­лезных дорог или автодорог) и линии электропередачи. Обычно в работе находят­ся несколько уступов. Боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выра­ботанное пространство, называют бортами карьера.

Вскрышные работы — это работы по удалению пустых пород, покрывающих и вмещающих полезное ископаемое. В этой связи количественная оценка пере­мещаемых вскрышных пород производится с помощью специального показате­ля — коэффициента вскрыши.

В общем виде коэффициент вскры­ши показывает отношение объема пу­стых пород к объему или весу добывае­мого полезного ископаемого (м3/м3 или м3/т).

Различают следующие коэффици- бор г карьера енты вскрыши (рис. 5.3):

рис. 5.3. К понятию о коэффициенте вскрыши

запасам полезного ископаемого в тех же грани­цах

контурный (граничный) — отношение объема пустых пород, которые необходи­мо удалить для добычи руды на том или ином горизонте, к запасам руды на этом горизонте:С увеличением глубины разработки величина контурного коэффициента вскрыши возрастает.

Контурный коэффициент вскрыши для расчетного предельного горизонта ка­рьера называется граничным (предельным). Практически он составляет:

Текущий (Кт) — отношение объема вскрышных пород, фактически перемеща­емых в течение месяца, квартала, полугодия, года, к фактически добываемому за этот период объему полезного ископаемого.

Эксплуатационный (KJ — расчетное отношение объема вскрышных пород к объему полезного ископае-мого за период эксплуатационных работ в карьере. Иногда его называют средним эксплуатационным. Он служит критерием для гор­ных работ и расчетов по-требного количества горного и транспортного оборудо­вания за период эксплуатации.

Коэффициент вскрыши изменяется в широких пределах — от 0,9 до 15 м3/т и более.

Открытыми работами месторождение разрабатывают до такой глубины, на которой полная себестоимость 1 т полезного ископаемого (с учетом вскрыш­ных работ) будет равна расчетной себестоимости руды при подземной добы­че. Исходя из этого условия, предельный коэффициент вскрыши определяют по формуле

где Сп — себестоимость 1 м3 руды из подземных работ; С0 — себестоимость добы­чи 1 м3 руды из открытых работ (без учета вскрышных работ); Св — стоимость уда­ления 1 м3 пустых пород (вскрыши).

Различные методы определения предельной глубины карьера (графический, аналитический и графоаналитический) состоят в отыскании горизонта, для кото­рого коэффициент вскрыши равен предельному. Иногда, учитывая достоинства и недостатки открытых работ, глубину карьера принимают больше или меньше рас­четной. Так, при подземной разработке серноколчеданных месторождений неред­ко возникают подземные пожары, осложняющие разработку. В этом случае целе­сообразно увеличение глубины карьера по сравнению с расчетной. В условиях се­лективной выемки или при добыче ценных руд открытые работы также предпо­чтительнее и могут вестись ниже границы, определенной расчетом. В районах с суровым климатом и значительным выпадением снега, напротив, уменьшение глу­бины карьера может быть целесообразно.

Глубина современных карьеров уже превышает 500 м с перспективой увели­чения до 700 и более метров.

Степень экономической эффективности открытых горных работ характери­зуется величиной технико-экономических показателей, к основным из которых относятся прибыль, рентабельность, себестоимость.

Под прибылью понимается разница между ценно-стью реализуемой товарной продукции и затратами на ее производство.

Рентабельность — это отношение прибыли, полученной в течение года, к об­щей величине средств (основных и оборотных фондов), находящихся на карьере.

Себестоимость — затраты, приходящиеся на 1т добычи полезного ископаемо­го, складываются из затрат на собственно добычу и вскрышу