Елементи систем розробки та їх параметри

Основними елементами системи розробки є: висота уступу, ширина робочої площадки, довжина блоку та фронту робіт, інтенсивність гірничих робіт.

Висоту уступу проектують з урахуванням безпеки ведення гірничих робіт, фізико-механічних властивостей порід, які розробляються, типу гірничого та транспортного обладнання, потрібної виробничої потужності кар’єру та інших факторів.

Оптимальна висота уступу забезпечує мінімальні витрати на розробку родовища при безпечному веденні гірничих робіт.

Висоту уступу у залежності від робочих розмірів екскаватора та характеру вибухових робіт приблизно визначають по формулі М.В.Мельникова:

де – ширина розвалу породи після вибуху, м; та – радіуси черпання та розвантаження екскаватора, м; – кут укосу уступу, градус; – кут укосу розвалу подрібненої вибухом породи, градус; k_p – коефіцієнт розпушення породи; – відношення лінії найменшого опору першого ряду свердловин до висоти уступу (0,55 – 0,70); – відношення відстані між рядами свердловин до лінії найменшого опору (0,75 – 0,85).

Розповсюджена висота уступів на кар’єрах при застосуванні механічних лопат складає 10 - 17 м (ЕКГ-8, ЕКГ-10), драглайнів – 10 - 25, рідше 40 м, багатоковшевих екскаваторів верхнього черпання – 10-20, рідше 30 м, нижнього черпання 10-30, рідше 40 м.

Збільшення висоти уступу дозволяє:

1. Скоротити число горизонтів у кар'єрі, завдяки чому зменшується сумарна довжина шляхів, а отже, знижується вартість їх будівництва та утримання.

2. Підвищити продуктивність екскаваторів через зменшення їх пересування у вибої.

3. Застосувати більш потужне і високопродуктивне гірничо-транспортне обладнання.

4. Покращити техніко-економічні показники бурових робіт збільшенням чистого часу буріння свердловини і скороченням частки перебуру в загальній довжині свердловини.

Одночасно з цим велика висота уступу призводить:

- до збільшення ширини робочих площадок за рахунок більшої ширини розвалу;

- до збільшення ймовірності обвалу або зсуву верхньої частини уступу та підвищення небезпеки ведення гірничих робіт;

- до зниження інтенсивності поглиблення кар'єра;

- до зменшення довжини фронту гірничих робіт.

Зазвичай максимальна висота уступу для сипких і добре зруйнованих гірських порід регламентується за умовою: .

При розробці м'яких або зв’язнозруйнованих скельних порід висота уступу не має перевищувати максимальну висоту черпання екскаватора, тобто . Одночасно з цим бажано, щоб висота уступу становила не менше 2/3 висоти розташування напірного валу екскаватора, так як при меншій висоті уступу знижується продуктивність екскаватора, внаслідок гіршого заповнення ковша при черпанні.

Ширина робочої площадки визначає об’єми розкривних порід та корисних копалин, показники буровибухових робіт та інше. З метою зменшення поточних обсягів розкривних порід ширину робочої площадки намагаються запроектувати якнайменших розмірів.

Мінімальна ширина робочої площадки, яка забезпечує безпечну працю гірничого обладнання, визначається в основному розмірами прийнятих екскаваторів, видом кар’єрного транспорту та параметрами буровибухових робіт.

При розробці скельних порід з застосуванням залізничного транспорту мінімальна ширина робочої площадки дорівнює:

де Z – ширина смуги безпеки, яка встановлюється згідно розмірів призми обвалення, м; В_доп – ширина площадки для допоміжного обладнання (3-5 м); Т – ширина транспортної смуги, м; С – відстань між бровкою розвалу та транспортною смугою, м; X – величина розвалу породи після вибуху, м.

Ширина призми можливого обвалення, на якій не можна розташовувати гірничо-транспортне обладнання:

де Н_у – висота уступу, м; a_у - кут укосу робочого уступу (60-80°); g - кут стійкого укосу уступу (35 - 60°).

Ширина транспортної смуги при одноколійному рейковому шляху складає 3-5 м, при двоколійному – 7,5-15 м у залежності від ширини між коліями. При використанні автомобільного транспорту ширина транспортної смуги визначається у залежності від кількості та ширини стрічок руху, звичайно вона дорівнює 3-8 м.

Ширина розвалу Х у більшості випадків визначається дослідницьким шляхом; вона залежить від висоти уступу, фізико-механічних властивостей порід, параметрів буровибухових робіт та інших чинників. При висоті уступу 10-15 м величина розвалу звичайно складає 20 -25 м.

Мінімальна ширина робочих площадок складає в скельних породах 40-50 м.

Нормальна ширина робочої площадки добувного уступу повинна забезпечувати заданий резерв запасів готових до виймання і може бути визначена по формулі:

де - нормальна ширина робочої площадки, м; - мінімальна ширина робочої площадки, м; - продуктивність кар'єру по відповідним видам порід, м³/рік; - довжина фронту робіт по цих породах, м; - висота уступу, м; - нормативний коефіцієнт готових до виймання запасів гірської маси.

Забезпеченість кар'єру запасами руди й обсягами розкривних порід, готовими до виймання, вимірюється в місяцях або частках року, виходячи з планованої продуктивності його в черговому році. При цілодобовому режимі роботи і застосуванні колісних видів транспорту забезпеченість кар'єра повинна складати:

– готовими до виймання запасами руди та скельних розкривних порід – не менш 2,5 місяці ( = 0,21);

– готовими до виймання обсягами м`яких розкривних порід – не менше 1,8 місяця
( = 0,15).

Нормальна ширина робочих площадок скельних уступів при залізничному транспорті складає 60 – 80 м.

Ширина робочих площадок на добувних уступах повинна бути у середньому нормальною, а на всіх інших уступах – не менше мінімальної.

Довжина блокуможе визначається за інтенсивністю розробки, висотою уступу, можливістю безперебійного забезпечення вибоїв транспортом або за умови забезпечення екскаватора достатнім обсягом підірваних гірських порід. Наприклад, за останнім чинником довжина блоку визначається з умови:

м,

де К– коефіцієнт резерву, місяців; Q – продуктивність екскаватора, м³; Ну – висота уступу, м; D – ширина цілика, що підривається, м;

D = W + (n-1)∙a ,м,

де W – лінія опору по підошві уступу, м; n – кількість рядів свердловин; а – відстань між рядами свердловин, м.

При максимальній інтенсивності розробки можна зменшувати довжину блоку з метою введення у роботу великої кількості екскаваторів. Довжину блоку при застосуванні залізничного транспорту приймають в м’яких породах не менше 300 м, в скельних – не менше 400 м, при автомобільному транспорті довжина блоку може бути 100 – 250 м або меншою.

Інтенсивність гірничих робітхарактеризується швидкістю посування фронту гірничих робіт та їх заглибленням. Швидкість посування фронту на сучасних кар’єрах змінюється від 60 до 500 м на рік.

Швидкість горизонтального посування фронту гірничих робіт визначають по формулі:

де А – продуктивність кар’єру по гірничій масі, м³/рік; L_ф – довжина фронту гірничих робіт у кар’єрі, м.

Швидкість заглиблення гірничих робіт вказує на скільки метрів вони понижуються за одиницю часу, звичайно за рік.

,

де φ – кут відкосу робочого борту кар’єра, градус; γ – напрямок поглиблення кар’єру, градус.

Величина заглиблення гірничих робіт на сучасних кар’єрах складає 7-20 м/рік.

ЛЕКЦІЯ 12