Виды и размеры карьерных полей Исполнитель

Цель занятия: дать общие понятия о карьерном поле, его размерах и видах.

План:

1. Форма и размеры карьерного поля.
2. Виды карьерных полей.

{spoiler=Продолжать Читать}

Месторождение или часть его, разрабатываемую одним карьером, называют карьерным полем. Карьерное поле является объемной геометрической фигурой, характеризуемой размерами в плане, глубиной и углами откосов бортов; оно входит в состав земельного отвода карьера, в пределах которого размещаются также отвалы, промышленная площадка и другие производственные сооружения.

Размеры карьерного поля определяют общие объемы гор­ных работ и возможную производственную мощность карьера.

Конечная глубина(Н_к)разработок поверхностного вида определяется природными условиями и изменяется незначительно за весь период ведения работ. При разработках глубин­ного, нагорного и смешанного ви­дов эта глубина устанавливается при проектировании карьера. Со­временные карьеры имеют глу­бину от нескольких метров до 450 м. Проектами предусматри­вается возможность открытой разработки до глубины 800 м.

Размеры    дна   карьера (l_д и b_д) устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой ча­сти залежи на отметке конечной глубины карьера   (рис. 3.1). Минимальные его размеры опреде­ляются условиями безопасной выемки и погрузки пород на ниж­нем уступе (по ширине b_д≥30 м, по длине l_д ≥100 м).

Углы откосов бортов карьера(γ)определяются условиями устойчивости пород прибортового массива, а при устойчивых породах - размещением транспортных коммуника­ций - транспортных берм и наклонных траншей. Эти углы стре­мятся принимать более крутыми, чтобы уменьшить общий объем вскрышных работ.

Размеры карьера по простиранию и вкрест простирания залежи по поверхности (L_к и В_к,см. рис. 1.6) определяются размерами залежи и дна карьера, глубиной и углами откосов бортов, топографическими и гидро­графическими условиями. Устанавливают размеры карьера, как правило, графически, иногда, в простых условиях, аналитиче­ски. На очень крупных месторождениях L_Kи В_копределяются условиями вскрытия рабочих горизонтов и разделением залежей на отдельные карьерные поля. Параметры карьера должны обеспечивать эффективное ис­пользование горного и транспортного оборудования. Например, протяженность вытянутого карьерного поля должна соответст­вовать установленной мощности карьера, т.е. суммарной протя­женности потребных экскаваторных фронтов.

Рис. 3.1. Схема к определению размеров карьерного поля.

Если разрабатывается один борт карьера, то

(L_k+l_д)/2=fN_эL_ф.э/n_р.у,

где f - коэффициент резерва забоев; N_э - число рабочих экскаваторов; L_ф.э - длина одного экскаваторного фронта, м; n_p.y - число рабочих уступов.

Увеличение длины  карьерного  поля обусловливает:

рост запасов полезного ископаемого в пределах карьерного поля и возможность увеличения мощности карьера;

снижение   среднего   и   текущего   коэффициентов   вскрыши в результате уменьшения влияния объема разноса торцов карьера; при равнинном рельефе объемы разноса продольных V_n(м³) и торцовых V_Т(м³)бортов карьера составляют (см. рис. 3.1):

где γ_ср — усредненный угол откоса бортов, градус;

уменьшение общекарьерных расходов на тонну запасов и затрат на добычу полезного ископаемого при увеличении мощ­ности карьера и уменьшении текущих коэффициентов вскрыши.

Недостатками большой длины карьерного поля, особенно при применении железнодорожного транспорта, являются:

увеличение пробега транспортных средств по рабочим пло­щадкам и бермам, продолжительности рейса и транспортных расходов;

ухудшение условий обмена поездов на уступах, в связи с чем необходимо повышать полезную массу поезда и содер­жать дополнительные стрелочные переводы;

увеличение объема горно-подготовительных работ для обес­печения роста производственной мощности карьера путем уве­личения длины разрезных траншей, числа наклонных траншей и т. п.

Таким образом, увеличение или уменьшение длины карьер­ного поля, а следовательно, и фронта горных работ связано с ухудшением технико-экономических показателей работы карьера.

Длина карьерных полей изменяется от сотен метров до 6 км, а ширина в зависимости от типа залежи и вида открытых разработок составляет до 5 км. На крупных карьерах L_к = 2÷2,5 км.

Общий объем горной массы в контурах карь­ерного поля (V_к) определяет производственную мощность предприятия, срок его существования и др. При равнинном рельефе поверхности V_кдостаточно точно можно определить по выражению

где S_д — площадь дна карьера, м²; Р_д — периметр дна, м.

Площадь карьерного поля по поверхности (м²) прибли­женно составляет

S_k=kL_kB_k,

где k- коэффициент, учитывающий форму карьерного поля (обычно k = 0,8÷0,9).

По форме и размерам различают обширные, вытянутые и округлые карьерные поля (рис. 3.2).

Обширные карьерные поля, соответствующие в ос­новном   поверхностному   виду   открытых   разработок,   обычно характеризуются относительно небольшой глубиной (Н_к до 100 м) при большой площади карьера в плане (до 10—40 км²) и сравнительно мало отличающихся параметрах L_к и В_к.

Вытянутые карьерные поля имеют большие раз­меры по простиранию (L_кдо 3—5 км), в несколько раз превы­шающие размеры вкрест простирания залежи В_к.Такие карь­еры характерны для глубинного вида открытых разработок при Н_к до 150—200 м и при поверхностном виде разработок узких вытянутых залежей.

Рис. 3.2. Схемы карьер­ных полей по форме и размерам:

а — обширные; б — вытяну­тые; в — округлые; 1 — дно карьера; 2 и 2' — торцовые части карьера соответст­венно вытянутой и округ­лой формы

Округлые карьерные поля характерны при любой глубине разработки штокообразных залежей и большой глу­бине (200—800 м) разработки залежей любой формы в плане; разнос уступов по периметру карьера такой глубины предопре­деляет округленную или овальную форму поля в плане неза­висимо от формы дна карьера; обычно оно также имеет оваль­ную форму.

Подразделение карьерных полей по форме в плане на вытя­нутые и округлые принимается в зависимости от соотношения объемов карьера в целом V_ки его торцовых частей V_Т: карь­ерные поля относятся к вытянутым, если V_Тсоставляет не бо­лее (0,15÷0,20)V_к. Для приближенных расчетов общих объемов горных работ карьерное поле можно считать вытянутым, если L_к: В_k≥4 : 1.

В процессе разработки у карьеров поверхностного вида из­меняются размеры в плане, а у карьеров глубинного вида - одновременно глубина и размеры в плане; при этом обычно ширина карьера увеличивается быстрее его длины, отношение L_к:В_куменьшается и карьерное поле постепенно становится округлым даже при разработке пластообразных залежей.

По соотношению размеров карьерных полей и месторожде­ния и последовательности вовлечения последнего в разработку различают следующие виды карьерных полей.

Карьерное поле охватывает все месторождение (рис. 3.3, а); размеры и форма поля в плане опреде­ляются размерами и формой залежи, а также условиями разноса бортов.

Карьерное поле охватывает только часть месторождения,   отведенную   для   первоочередной   разработки (рис. 3.3, б); размеры поля определяются производствен­ной мощностью карьера и сроком его существования.

Рис.  3.3.  Схемы карьерных полей:

1 — контур залежи или отдельного карьерного поля; 2 — контур карьер­ного поля (месторождения); 3 — кон­тур забалансовых запасов.

Карьерное поле входит в систему (группу) одновременно эксплуатируемых полей, на ко­торые разделено данное месторождение (рис. 3.3, в). Такие карьерные поля возможны при больших размерах месторожде­ния, когда создание одного карьера большой мощности невоз­можно или нецелесообразно; система карьерных полей обычно имеет единую схему транспортных коммуникаций на поверхно­сти и отвалах.

Карьерное поле состоит из отдельных, не­зависимых по горным работам участков (рис. 3.3, г); такие случаи встречаются при разработке расчле­ненных на независимые части месторождений. Расчлененные участки одного карьерного поля могут рассматриваться как независимые карьерные поля небольшого размера.

Виды карьерных полей по их размерам в плане, конечной глубине или высоте рабочей зоны (на косогорах) приведены в   табл.   3.1.

При проектировании определяют размеры карьера, при ко­торых общая сумма всех затрат, приходящихся на 1 т добычи, будет минимальной (с учетом времени вложения средств). При этом в затраты на 1 т добычи включают текущие (эксплуата­ционные) расходы и капитальные затраты (произведенные од­новременно или разновременно), приведенные к расчетному году.

Таблица   1.1. Виды карьерных полей

Опорные слова: карьерное поле, конечная глубина, размеры дна карьера, углы откосов борта карьера, объем горной массы, обширные, вытянутые, округлые, весьма малые, малые, средние, большие, весьма большие.

Контрольные вопросы:

1. Что называется карьерным полем?
2. Чем определяется конечная глубина разработок?
3. Какие существуют карьерные поля?
4. Назовите виды карьерных полей.
5. При какой глубине разработки характерны округлые карьерные поля?

Литература:

1. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., «Недра», 1982.

2. Открытые горные работы. Справочник. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е. и др./М., Горное бюро, 1994, 590 с.

3. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., «Недра», 1980, 631 с.

4. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Технология и комплексная механизация. М., «НЕДРА», 1985.

5. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Изд. 2. М., «НЕДРА», 1975.

{/spoilers}