Вскрытие карьерного поля.

Вскрытием называется комплекс мероприятий по проведению горных выработок, обеспечивающих транспортную связь горизонтов карьера между собой и с поверхностью и служащих для создания первоначального фронта работ уступов с земной поверхностью.

Вскрытие карьерных полей может осуществляться: - траншейным и бестраншейным способами.При траншейном вскрытии основными вскрывающими выработками являются наклонные (капитальные) траншеи, по дну которых сооружаются дороги, служащие для перевозки вскрышных пород и добытого полезного ископаемого на земную поверхность. Капитальные траншеи на какой либо горизонт создают возможность проведения разрезных траншей, обеспечивающих создание первоначального фронта работ в уступе.

Капитальные и разрезные траншеи проводят в период строительства карьера и при вскрытии новых горизонтов выполняют на открытых разработках функции горно-подготовительных выработок (в период эксплуатации), с помощью которых производят подготовку уступов к разработке.

Капитальные траншеи—наклонные горные выработки. Разрезные траншеи являются продолжением капитальных траншей—горизонтальные выработки, проходят на каждом рабочем горизонте.

Вскрытие равнинных месторождений и смежных горизонтов карьера ведут траншеями полного трапециевидного профиля (рис. 2). Высотные месторождения вскрывают полутраншеями (рис. 2, б).

В соответствии с вариантом индивидуального задания и выбранного горно-транспортного оборудования дать описание способа вскрытия рабочих горизонтов карьера по классификации проф. Е.Ф.Шешко [2, табл. 7.1 и 7.3].

Если траншеи, вскрывающие каждый уступ, связаны в единую транспортную сеть, что встречается наиболее часто, то они представляют собой систему траншей. Основные параметры траншей и полутраншей: глубина заложение (H_т), продольный уклон (i_р), углы откоса бортов (α), ширина по нижнему основанию (b_т), длина в плане L_т и горно-строительный объем (V_т).

Глубина заложения траншей равна разности заложения ее устья и вскрываемого рабочего горизонта. При вскрытии одного горизонта, глубина траншеи равна высоте уступа. Продольный уклон капитальных траншей (скользящего съезда) устанавливается в зависимости от вида карьерного транспорта (табл. 8).

Угол откоса бортов капитальных траншей устанавливается от в зависимости от срока ее службы и физико-технических свойств горных пород. В мягких и полускальных породах составляет 34-45⁰. В скальных породах его значение принимается в пределах 60-80⁰.

 

Таблица 8. Продольный уклон вскрывающих выработок

Траншея	Вид транспорта	Продольный уклон траншей %
при подъеме	при спуске
Наклонные	Железнодорожный Автомобильный	2,5÷6 6÷10	2,5÷6 8÷12
Крутые	Конвейерный Скиповой	25÷33 55÷100	- -

Длина наклонной траншеи в плане связано с ее глубиной и продольным уклоном:

, (9)

где i_р- руководящий (продольный) уклон, %.

Длина разрезной траншеи находят в зависимости от размеров подготовительного горизонта и принятой системы разработки.

В соответствии с заданным видом транспорта по таблицам 9, 10 и 11 выбрать ширину траншеи по дну.

Таблица 9. Ширина нижнего основания капитальных траншей

для железнодорожного транспорта, м

Породы	Один путь	Два пути
Электровозная тяга	Тепловозная тяга	Электровозная тяга	Тепловозная тяга
Мягкие Скальные

Таблица 10. Ширина нижнего основания капитальных траншей

при двухполосном движении автотранспорта, м

Породы	Грузоподъемность автосамосвала, т.
27-40	75-120	120-180
Мягкие Скальные	25-26 20-21	30-35 27-32	35-37 32-37

Таблица 11. Ширина нижнего основания разрезных траншей

в скальных породах (м)

Высота уступа, м.	Автомобильный транспорт	Железнодорожный транспорт
Грузоподъемность, т.	Один путь	Два пути
25-40	75-100	Электровозная тяга	Тепловозная тяга	Электровозная тяга	Тепловозная тяга

Провести проверку ширины основания траншее по условиям ее проведения (табл. 12)

Сравнить табличные значения ширины нижнего основания траншеи и принять наибольшее из них.

Вычислить объем капитальной наклонной траншеи (м³)

. (10)

Строительный объем разрезной траншеи (м³)

V_рт = h·L_рт·(b_рт + h·ctgα), (11)

где L_рт – длина разрезной траншеи, м; b_рт – ширина нижнего основания разрезной траншеи (табл. 11), м.

Таблица 12. Ширина нижнего основания капитальной траншеи

в зависимости от типа экскаватора применяемого для ее проходки, м

Угол откоса борта траншеи, град.	Тип экскаватор
ЭКГ-4,6 (ЭКГ-5А)	ЭКГ-8и (ЭКГ-10)

Выполнить графическое изображение вскрывающей траншеи и указанием основных ее параметров.

Построить поперечный разрез карьера по образцу рис. 1 и план карьера в виде горизонталей, показывающих положение нижних бровок соответствующих уступов (рис. 3). Минимальные радиусы закругления в торцах принимать равными 120м при железнодорожном транспорте и 20м при автомобильном и конвейерном транспорте.

Выбрать вид примыкания капитальных траншей к горизонту [2, с.234-235].

Определить длину трассы, необходимой для вскрытия одного горизонта (м)

, (12)

где h – высота уступа, м; l_п – длина горизонтальной площадки примыкания (при автомобильном транспорте l_п = 40-50м, при железнодорожном транспорте l_п = 200-250м),м; l_к – увеличение длины трассы за счет криволинейных участков (учитывается при спиральной форме трассы), м; l_с – приращение длины трассы за счет смягчения уклона (l_с составляет 200-250м, учитывается только в случае примыкания на смягченном уклоне, при этом l_п = 0),м.

С учетом формы залежи выбрать форму трассы внутренних траншей [2, с.235-236].

На построенном плана карьера (рис. 3) спроектировать трассу вскрывающих траншей (рис. 4). Построение трассы простой формы ведут при фиксированном положении точки А (начала трассы). При трассирование траншей тупиковой или петлевой формы допускается вскрывать несколько горизонтов без изменения направления трассы. В избежания значительного выполаживания бортов карьера разворотные площадки при петлевых съездах целесообразно размещать в торцах и сдвигать смежные петли по фронту, не допуская расположения их на одной линии.

Построение системы траншей со спиральной формой трассы производят с учетом увеличения длины трассы за счет криволинейных участков.

 

Система разработки.

В соответствии с вариантом индивидуального задания дать описания принятой системы разработки на основе классификации акад. В.В.Ржевского [2, стр.262] и акад. Н.В. Мельникова [2, стр.259].

Выполнить расчет основных параметров системы разработки.

С учетом рабочих параметров карьерных мехлопаты определить высоту уступа: высота уступа по ЕПБ при разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом не должна превышать:

-максимальную высоту черпанья экскаватора при разработки горных пород одноковшовыми экскаваторами типа «механическая лопата» без применения буро- взрывных работ (БВР);

-более чем 1.5 раза высоту черпанья экскаваторов типа «механическая лопата» при разработки скальных пород с применением БВР.

С учетом изложенного определить высоту уступа по формуле:

, (13)

где h – высота уступа, м; H_ч.max – максимальная высота черпанья принятого экскаватора (прил. 1), м.

Минимальное значение высоты уступа соответствует разработки экскаватором наносов, а максимальная – коренных пород. Округлить расчетное значение высоты уступа до ближайшего значения из ряда: 10, 12, 15, 20 м.

Установить (табл.13) угол откоса рабочего уступа.

Таблица 13. Угол откоса уступа и ширина призмы обрушения

(по «Гипроруде»), м

Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова	Угол откоса, град.	Высота уступа
устойчивого уступа	рабочего уступа
2-6						8,5
7-10					3,5	4,5
10-14
15-20

Ширина рабочей площадки П (м) рассчитывается по следующим формулам (рис. 5):

-при разработке мягких пород (наносов) без БВР (рис. 5, а):

П = А + С₁ + Т + m + d_в + Л +d_п; (14)

-при использовании буровзрывных работ (рис 5,б):

П = В + С₁ + Т + m + d_в + Л +d_п; (15)

где А – ширина экскаваторной заходки, м; C₁=2,5÷3,5 – расстояние от нижней бровки уступа или развала до транспортной полосы, м; Т – ширина транспортной полосы, м; m=3,5 – расстояние от линии электропередачи до кромки транспортной полосы, м; d_в=6÷7 – ширина полосы для движения вспомогательного транспорта (при использовании автотранспорта d_в=0), м; Л – ширина полосы готовых к выемке запасов, м; d_п – ширина призмы возможного обрушения (табл. 13),м; В – ширина развала взорванной горной массы, м.

Ширина транспортной полосы зависит от типа транспортных средств и числа путей (полос движения). При использовании железнодорожного транспорта на однопутных линиях она составляет 6,5 м, при двух смежных путях равна 10,9 м; для автотранспорта при однополосном движении изменяется от 5,5 м (автосамосвалы грузоподъемностью 27 т) до 9 м (автосамосвалы 160-180т), а при двухполосном движении – от 10 до 20 м.

Ширина резервной полосы запасов, необходимой для бесперебойной работы на смежных уступах:

, (16)

где μ – норматив обеспеченности запасами полезного ископаемого, мес. (табл.14); А_р – годовая производительность карьера по полезному ископаемому, т; L_р.у – длина добычного фронта на уступе, м (L_р.у = L_р); n_о – количество добычных уступов.

Таблица 14. Норматив обеспеченности готовыми к выемки запасами, мес. (по «Гипроруде»)

Производительность карьера по горной массе, млн. т/год	Автомобильный транспорт	Железнодорожный транспорт
До 30 От 30 до 60 Свыше 60	1,5 2,5 4,0	2,0 3,0 4,5

Количество одновременно разрабатываемых добычных уступов для продольных систем разработки в условиях наклонных и крутопадающих залежей рассчитывается по формуле Э.К. Граудина [1]:

, (17)

где b_рт – ширина разрезной траншее (ее учитывают, если подготовка горизонтов ведется по залежи), м; δ – угол падения залежи, град.

Знак «плюс» в знаменателе принимают при развитии работ от лежачего бока к висячему, знак «минус» - при развитии от висячего бока к лежачему.

Для поперечных систем разработок [1]:

, (18)

где b_рк – ширина разрезного котлована (b_рк = 40÷100м.) в скальных породах; П_п – ширина рабочей площадки по простиранию, м:

П_п = П_min + μ·Q_э.г·n_б/12·m_г·h, (19)

где П_min – минимальная ширина рабочей площадки (обычно П_min = 60÷80 м), м; Q_э.г – годовая производительность экскаватора, м³; n_б – количество добычных экскаваторов работающих на одном уступе, ед.

Количество добычных экскаваторов работающих на одном уступе определяется с учетом рекомендуемой длины фронта работ на экскаватор при использовании железнодорожного транспорта или исходя минимальной длины активного фронта работ на один экскаватор (табл. 15 и табл. 16).

Таблица 15. Рекомендуемая длина (м) фронта работ.

Условия эксплуатации	Наклонные и крутые залежи
Первый этап	Последующие этапы
Конечная глубина карьера, м: 100÷150 150÷200 250÷300	1,2÷2,2 1,2÷2,2 1,2÷2,2	1,2÷2,2 2,5÷3,0 3,0÷4,5

Таблица 16. Минимальная длина (м) активного фронта работ

на один экскаватор.

Вместимость ковша экскаватора, м3	Железнодорожный транспорт	Автомобильный транспорт
4,6÷5,0 6,0÷8,0 10,0÷12,5

Угол откоса бортов карьера представляет собой линию, соединяющую верхнюю бровку карьера с нижней.

Угол откоса рабочего борта карьера φ отстраивается внутри рабочей зоны и рассчитывается по формуле:

. (20)

Длину добычного фронта работ находят, умножив длину фронта работ уступа L_р.у на величину n_о.

Выполнить в масштабе схему забоя экскаватора (рис. 6).

На выполненном плане карьера и поперечном разрезе (рис. 3) с учетом принятой трассы вскрывающих траншей (рис. 4) нанести положение горных работ на момент пуска карьера в эксплуатацию (рис. 7).

Определены:

Расчеты карьера.

Вскрыша:

Параметры уступа:

Самосвал: БелАЗ-7509

Вскрышной экскаватор: ЭКГ-8И

Высота уступа

- вскрышной уступ

- добычной уступ

Углы откосов вскрышных уступов:

Углы откосов добычных уступов:

Ширина заходки экскаватора:

Ширина рабочей площадки: