Общие сведения об оконтуривании карьеров

К главным параметрам карьера относят: конечную глубину, размеры по дну и на поверхности, углы откоса бортов, общий объем горной массы и запасы полезного ископаемого в его контурах. Процесс установления границ карьера на плане и геологических сечениях называют оконтуриванием карьеров. Методы определения конечных контуров карьеров детально разработаны в трудах акад. В. В. Ржевского, профессоров А.И. Арсентьева, П. И. Городецкого, А. С. Фиделева, П. Э. Зуркова и др.

Наиболее универсальным является метод технико-экономического сравнения вариантов (метод вариантов). В этом случае задают несколько значений глубины карьера, под углом погашения бортов отстраивают контуры карьера, подсчитывают запасы полезного ископаемого в контуре. Выбирают технологическую схему и схему вскрытия. Определяют высоту уступов, ширину рабочих площадок, длину блоков. Рассчитывают объемы горнокапитальных работ и размеры инвестиций. Производят необходимые экономические расчеты, устанавливая себестоимость полезного ископаемого и вскрыши, а также другие технико-экономические показатели.

Используя динамические критерии оценки (п. 2.5.), выбирают наиболее предпочтительный вариант.

В проектной практике, для упрощения расчетов, зачастую границы карьера устанавливают, сопоставляя граничный коэффициент вскрыши со средним, текущим или контурным коэффициентами вскрыши. Наиболее универсальным является при этом метод вариантов. Рассмотрим в качестве примера общий порядок установления конечных контуров карьеров с использованием принципа К_ср ≤ К_гр.

При разработке горизонтальных и пологих залежей оконтуривание карьера сводят к определению его размеров в плане по дну и на поверхности, так как глубина его соответствует разнице абсолютных отметок поверхности и почвы пласта полезного ископаемого. Определение границ карьера лучше всего производить на поперечных геологических разрезах. При этом отстраивают несколько положений бортов под углами их погашения (рис. 2.6, а).

Длину карьера по дну принимают равной длине залежи по простиранию, ширину b_д (м) для каждого варианта измеряют на разрезе.

Рассчитывают запасы полезного ископаемого и объем горной массы в каждом контуре (м³):

(2.18)

(2.19)

где Р_i– запасы полезного ископаемого в i-м контуре карьера, м³; h_i– средняя вертикальная мощность пласта полезного ископаемого в i-м контуре карьера, м.; L_p – длина рудного тела по простиранию, м.; d_дi – ширина карьера по дну в i-м контуре карьера, м.; V_ri – объем горной массы в i-м контуре карьера, м³.; H_i – средняя мощность вскрыши в i-м контуре, м; γ_cp - средний угол откоса бортов карьера, град.

а б

Рис. 2.6. Схемы к установлению границ карьера: а – при разработке горизонтальных и пологих залежей; б – при разработке наклонных и крутопадаюших залежей

Вычисляют средний коэффициент вскрыши и сравнивают с граничным:

К_ср = (V_гi – Р_i) / Р_i ≤ К_гр. (2.20)

Оптимальным будет контур карьера, для которого К_ср ≈ К_гр.

При отработке наклонных и крутопадающих месторождений можно использовать этот же принцип, задавая различную глубину открытых разработок (рис. 2.6, б). Ширина карьера по дну в этих условиях, как правило, равна горизонтальной мощности залежи, а длина – ее длине по простиранию. Минимальные размеры дна карьера (важные для залежей весьма малой мощности) определяют по условиям безопасной выемки и погрузки горной массы (ширина должна быть не менее 20 м, длина – не менее 50–100 м). Для каждого варианта глубины карьера отстраивают конечные положения бортов со стороны висячего и лежачего боков под углами, обеспечивающими их устойчивость

Вычисляют запасы полезного ископаемого и объем горной массы в i-м контуре, используя формулы (м³):

(2.21)

(2.22)

где m_ri– средняя горизонтальная мощность залежи в i-м контуре, м; m_ni – средняя мощность породных прослойков в пределах i-гo контура, м; H_ki – глубина карьера в i-м варианте; h_н – мощность наносов, м.

Величину γ_срможно найти как среднее арифметическое из углов откоса бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков залежи.

Окончательный вариант глубины выбирают, используя формулу (2.20). В простых горногеологических условиях для установления Н_к (м) можно рекомендовать формулу акад. В. В. Ржевского [1]:

(2.23)

здесь γ_ви γ_л– углы откоса бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков залежи, град.

Длина L_в (м) и ширина В_в (м) по верхнему контуру при установленной его глубине:

L_в= L_р + H_к·(ctg γ_в +ctg γ_л); (2.24)

В_в= m_г + H_к·(ctg γ_в +ctg γ_л), (2.25)