Лекции по "Геологии"

2. Плотные  породы 

Отделяются  от целика горными машинами без предварительного рыхления при достаточных усилиях  копания (не менее 0,4 Мпа) либо с предварительным  рыхлением. К этой категории пород относятся твердые глины, мел, бурые и каменные угли, глинистые руды и другие. Они способны сохранять в массиве углы откоса до 70 градусов при высоте уступа до 20 м.

3. Полускальные  породы

При разработке требуется предварительное  рыхление взрывным способом, либо специальные горные машины (комбайны, струги и т. п.).

К полускальным породам относятся выветрелые изверженные  и метаморфические породы, а также  большинство осадочных пород (глинистые сланцы и песчаники). Руды гематитовые, мергели, известняк-ракушечник, аргиллиты, алевролиты, гипс, каменная соль, каменные и прочие бурые угли и др.)._

4. Скальные  породы

По  классификации проф. В.В. Ржевского  они подразделяются на легкоразрушаемые скальные, скальные породы средней  трудности разрушения, трудноразрушаемые скальные породы и весьма трудноразрушаемые скальные породы.

К скальным относится большинство изверженных  и метаморфических пород (граниты, кварциты, базальты, габбро, сиениты, колчеданы), а также некоторые осадочные породы ( песчаники, прочные известняки, кремнистые конгломераты и др.).

Трудность разрушения скальных и полускальных пород существенно зависит от трещиноватости пород.

Различают породы монолитные, малотрещиноватые, среднетрещиноватые, сильнотрещиноватые и слоистые.

У монолитных пород трещины практически отсутствуют, у малотрещиноватых расстояние между трещинами 100 – 150 см, у среднетрещиноватых – 50 – 100 см, у сильнотрещиноватых – 10 – 50 см. Породы, имеющие отдельности размером около 10 см являются чрезвычайно трещиноватыми. Слоистые породы характеризуются выраженным напластованием маломощных, сравнительно однородных пластов.

Разрушенные горные породы различаются по степени связности, кусковатости и прочности в куске.

По  степени связности различают  сыпучие разрушенные породы с коэффициентом разрыхления 1,4 – 1,65  и более, связно-сыпучие разрушенные породы с коэффициентом разрыхления 1,2 – 1,3, связно – разрушенные породы с коэффициентом разрыхления 1,03 – 1,05, сохраняющие в насыпи крутой откос.

Кусковатость  горных пород определяют по среднему линейному размеру куска d_ср.

 

Условия залегания месторождений, разрабатываемых  открытым способом

 

Открытым способом возможна разработка месторождений полезных ископаемых любой формы, залегающих в разнообразных природных условиях. Тем не мене выбор открытого способа разработки обосновывается возможностью получения более высоких технико-экономических показателей по сравнению с показателями при подземной разработке. А основное влияние на выбор технологии и механизации горных работ и на общие технико-экономические показатели оказывают условия залегания месторождений

Скопления минерального сырья в земной коре имеют разнообразные  условия залегания и всевозможные формы. Тем не менее, накопленный опыт в горной науке позволил сформировать основные формы залегания полезных ископаемых по наиболее отличительным признакам.

1. По  форме месторождения

2. По  положению залежи относительно  дневной поверхности

3. По  углу наклона к горизонту залежи

4. По  мощности залежи

5. По структурному строению и распределению качества полезных ископаемых

6. По  преобладающим типам пород месторождения

Основные  формы залегания приведены на рис. 2.

 

 

1. По форме месторождения:

- пласты и пластообразные  залежи, имеющие относительно выдержанную  мощность и более или менее  четкие плоскости кровли и почвы (угольные, известняковые, доломитовые, сланцевые, глиняные месторождения и.т.д.);

- залежи сложной формы  (штоки, дайки, линзы, гнезда), свиты тектонически нарушенных пластов и.т.п..

2. По положению залежи  относительно земной поверхности (рис2):

- поверхностный тип, имеющий расположение залежи на поверхности или покрытый наносами небольшой мощности (а);

- глубинный тип, имеющий  расположение залежи значительно ниже господствующего уровня земной поверхности (б, в, г, д, е, ж, з. к, м);

- нагорный тип, имеющий  расположение залежи на возвышенности  или на склоне горы выше  господствующего уровня земной  поверхности (д);

- высотно-глубинный тип,  имеющий расположение залежи  частично на горе или на  горном склоне (и, л).

3. По углу наклона  к горизонту:

- горизонтальные или  слабонаклонные (пологие) с углом  наклона до 15 градусов; (возможно размещение вскрышных пород в выработанном пространстве и не требуется разноска бортов карьера для вскрытия лежачего бока);

- наклонные с углом  наклона от 15 до 30 градусов (разноса бортов для отработки лежачего бока не требуется, складирование в выработанном пространстве вскрышных пород невозможно);

- крутопадающие с углом  наклона более 30 градусов (требуется  разноска всех бортов по мере  углубки карьера).

4. По мощности залежи:

- тонкие, с мощностью залежи до 3 метров (выемка мощными одноковшовыми экскаваторами не эффективна);

- малой мощности с мощностью до 10 – 20 м;

- средней мощности с мощностью до 30 м;

- большой мощности  с мощностью более 30 м.

5. По структурному строению и распределению качества:

- простые однокомпонентные  с однородным строением и равномерным  распределением качественных признаков  залежи;

- сложно-структурные  многосортные с неравномерным  распределением типов и сортов  руд в плане залежи и по ее глубине (разработка таких месторождений требует четкого планирования с использованием ЭВМ).

6. По преобладающим  типам пород месторождения:

- скальные породы вскрыши  и крепкие сорта железных и цветных руд;

- мягкие и плотные  покрывающие породы, скальные вмещающие породы и крепкие руды;

- полускальные породы  вскрыши и полезного ископаемого  (угольные месторождения);

- мягкие и плотные  породы вскрыши полезного ископаемого  (марганцеворудные и буроугольные  месторождения).

Тип пород в основном определяет выбор технологической схемы и моделей основного выемочного и транспортного оборудования.

 

Достоинства и недостатки открытой разработки

 

Преимущества  открытых горных работ по сравнению  с подземными состоят в следующем.

1. На  карьерах обеспечивается более  высокая безопасность труда и лучшие производственные условия.

2. Производительность  труда на карьерах, как правило,  в 5 – 8 раз выше, а себестоимость  в 2 – 4 раза ниже, чем в шахтах.

3. Сроки  строительства карьеров меньше  сроков строительства шахт равной  производственной мощности. Удельные капитальные затраты на строительство карьеров в 2 – 4 раза меньше, чем на строительство шахт.

4. При  открытой разработке меньше потери  полезного ископаемого и легче  производить раздельную добычу  различных сортов руд.

5. При  открытой разработке месторождений легче увеличить в случае надобности производственную мощность предприятия.

 

Недостатки  открытых разработок.

 

1. Производство  открытых горных работ требует  отчуждения больших земельных  площадей, иногда приводит к понижению  уровня грунтовых вод на больших площадях. Специальные мероприятия, уменьшающие вредное влияние открытой разработки на природную среду, требуют очень больших затрат.

2. Открытые  горные работы зависят от климатических  условий, что наиболее сильно  проявляется в условиях Заполярья.

Недостатки  открытых горных работ в большинстве  случаев перекрываются их преимуществами. Поэтому открытый способ разработки месторождений всегда являлся эффективным  и перспективным и быстро развивается. Увеличиваются не только объемы открытой разработки, но и удельный вес этого способа в общей добыче полезных ископаемых.

Преобладание  открытого способа разработки в  развитии горной промышленности наблюдается  во всем мире, там, где имеются для  этого необходимые геологические  условия.

Ограничениями для эффективного применения открытого  способа разработки являются следующие  условия.

1. Большая  мощность покрывающих пород и  значительная глубина месторождения  при относительно небольшой мощности  залежи. Если на 1 тонну полезного  ископаемого приходится более  10 – 15 кубических метров покрывающих  пустых пород, то открытый способ  экономически не целесообразен.

2. Отсутствие  в данной местности достаточно  свободных земельных площадей  для размещения отвалов. Наличие  водоемов и рек. И другие  ограничения, вызываемые охраной  природы.

3. Необходимость  вложения в короткие сроки  очень больших капитальных затрат на строительство и на приобретение мощного горного оборудования, транспорта и дробильно-обогатительных агрегатов.