Лекции по "Геологии"

Лекция 2

 

2. Основные сведения технологии, механизации и экономики ОГР

 

(Схемы: Расположение  основных объектов с указанием  карьерного поля, горного и земельного  отводов, Разделение карьерного  поля на слои и горизонты,  борта карьера, элементы уступа  и разработка уступа по фронту. Из книг Анистратова, Агошкова).

Основные сведения о  технологии, механизации и экономике  ОГР. Горнотехнические понятия, терминология, определения. Этапы строительства  и эксплуатации карьера. Вскрытие, подготовленные и готовые к выемке запасы. Коэффициенты вскрыши, основы экономики ОГР.

Как уже отмечалось, в хозяйственном  отношении, карьером называют горное предприятие, осуществляющее открытую разработку месторождения, а в техническом значении –  это совокупность открытых горных выработок. Угольные карьеры называют разрезами, а россыпные – приисками.

1. Элементы карьера

Основные горнотехнические понятия и элементы карьера

 

 
 Карьером в административно-хозяйственном  значении называется горное предприятие  по добыче полезных ископаемых открытым способом.

Карьером в техническом значении называется совокупность горных выработок, предназначенных для открытой разработки месторождений.

Месторождение или его  часть, отводимая для разработки карьером, называется карьерным полем (или полем разреза).

Участок земной поверхности, занимаемый горным предприятием, называется земельным отводом.

2). Элементы открытых  горных работ. 

Уступ – часть толщи  горных пород, имеющая рабочую поверхность  в виде ступени. Отрабатывается самостоятельными средствами выемки и транспорта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уступ имеет:

а) откос – наклонная  плоскость, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.

б) верхняя площадка

в) нижняя площадка –

горизонтальные плоскости, ограничивающие уступы по высоте;

h_у – высота уступа, зависит от физико-механических свойств породы (H_у)

h_у = (10 + 20) м – крупные рудные карьеры

α – угол откоса уступа – угол между откосом уступа и горизонтальной плоскостью, зависит от физико-механических свойств пород и параметров экскаватора.

m, n – верхняя и нижняя бровки уступа.

а – забой или торец заходки.

Разработка уступа ведется продольными горизонтальными полосами, которые называются заходками (рис. на доске). Часть уступа (заходки) по длине, подготовленная к разработке называется фронтом работ уступа (рис.на доске).

Подготовка уступа к  разработке заключается в планировке площадки и устройстве транспортных путей, и линии электропередач.

Протяженность фронта работ, приходящаяся на первый экскаватор называется длиной экскаваторного блока L_б, м.

Минимальная длина L_б строго регламентирована и определяется нормативами.

м (автотранспорт)

м (ж/д)

 

Элементы  карьера

 

Геометрические параметры  карьера характеризуются размерами  в плане, глубиной и объемом.

В процессе работ по выемке вскрышных пород и добыче полезных ископаемых образуется выработанное пространство.

На поверхности земли  выработанное пространство ограничивается границами карьерного поля. По глубине  выработанное пространство ограничивается дном карьера. На момент отработки карьера его называют подошвой карьера или нижним контуром. Боковые поверхности выработанного пространства, называются бортами карьера.

 

 

 борта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L, В, м – длина и ширина карьера по верху

l, и, м – длина и ширина карьера по низу

Н_к, м – конечная глубина карьера

V_к, м³ – объем карьера

 - карьер округлой формы

- карьер вытянутой формы

Размеры дна карьера  обычно определяются размерами рудного тела.

Наклонные поверхности, ограничивающие карьер со стороны выработанного пространства, называется бортами.

Борта карьера представляют собой  совокупность уступов.

Уступы в карьере разделяются  на рабочие и нерабочие. Уступы, на которых ведутся горные работы, называются рабочими, не ведется – нерабочими.

Борта карьера, сложенные рабочими уступами, называются рабочими бортами, нерабочими уступами – нерабочими бортами.

1-5, 2-5 – нерабочие борта. 

В_п – призма возможного обрушения (ширина)

d_y = 45-60^о

Процесс придания углу откоса устойчивого значения называется заоткоской.

Нерабочий борт карьера  имеет следующие площадки:

1) бермы безопасности (9)– предназначены для сбора остающихся кусков породы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В_п, м – ширина бермы безопасности

2) площадки очистки (10) – устраиваются через 2-3 нерабочих уступа и предназначены для механизированной очистки уступов от обрушенных кусков породы.

м – ширина

.

3) транспортные бермы (8) – предназначены для транспортирования горной массы (вскрышные породы и полезное ископаемое).

 

В = 10 – 30 м и зависит от габаритов транспортных средств.

 

4) на рабочем борту карьера располагаются рабочие площадки, на которых ведутся горные работы (7).

Площадка, на которой размещается выемочное, транспортное и другое горное оборудование необходимое для обеспечения технологического процесса, называется рабочей площадкой. Ширина рабочей площадки определяется расчетным путем, исходными данными для которого являются физико-механические свойства пород, габариты оборудования их размещение. Обычно ширина рабочей площадки уступа составляет 35 – 80 м при транспортировании горной массы автотранспортом и 80 – 100 м при работе железнодорожного транспорта.

5) углы рабочего и  не рабочего бортов: разделяются на рабочие и не рабочие.

Угол между линией, соединяющей верхнюю бровку уступа с бровкой нижнего уступа и  горизонтальной плоскостью, называется углом откоса рабочего (не рабочего) борта карьера.

Углы зависят от ФМС  породы.

Открытая горная выработка, имеющая в поперечном сечении трапециевидную форму, называется траншеей, треугольную форму – полутраншеей.

При вскрытии месторождения проходят капитальные траншеи, обеспечивающие доступ транспорта с поверхности  к рудному телу (угольному пласту и пр.). Для создания фронта работ и размещения горного оборудования проходят разрезные траншеи.

 

 

Участок месторождения, планируемый к отработке одним  карьером, называют карьерным полем (полем разреза, прииска). В соответствии с нормативными материалами на участок первоочередной отработки карьерного поля оформляют горный отвод (рис.3). Горный отвод отмечается на плане поверхности и на разрезах. По верхнему контуру, на характерных точках границы карьерного поля, горный отвод закрепляется специальными знаками. В пределах горного отвода и осуществляются вскрышные работы и добыча полезных ископаемых. По мере углубления карьера площадь горного отвода уменьшается (рис.3).

Участки земной поверхности, занимаемые горным предприятием, для  хозяйственной деятельности называются земельными отводами. Горный отвод и карьерное поле входят в состав земельного отвода. Земельный отвод отмечается специальными знаками. На земельные отводы оформляется межевые дела, в которых отмечается их площадь, координаты межевых знаков и. т.п..

В процессе работ по выемке вскрышных пород и добыче полезных ископаемых образуется выработанное пространство.

На поверхности земли  выработанное пространство ограничивается границами карьерного поля. По глубине  выработанное пространство ограничивается дном карьера. На момент отработки карьера его называют подошвой карьера или нижним контуром. Боковые поверхности выработанного пространства, называются бортами карьера.

Насыпь горных пород, перемещенных из карьера в процессе вскрытия рудного тела (угольного пласта) называется породным отвалом или отвалом вскрышных пород.

В пределах горного отвода выемку горной массы осуществляют горизонтальными  слоями, реже наклонными, вследствие чего профиль карьера имеет ступенчатую форму. Называют эти горизонтальные слои горизонтами карьера. Отдельные участки горизонтов карьера, которые разрабатываются самостоятельными средствами рыхления, выемки и перемещения называются уступами. Его высота устанавливается с учетом физико-механических свойств горного массива и определяется проектом. На рис. 3 представлены элементы уступа. Горизонты карьера имеют отметки абсолютные, относительно уровня Балтийского моря, или условные, относительно постоянной абсолютной отметки поверхности карьера. Обычно горизонт обозначают по отметке нижней площадки уступа. Например, горизонт + 245 м. Отработка верхнего горизонта всегда опережает отработку нижнего (рис. 3)

Иногда уступ разбивают  на подуступы, которые отрабатываются самостоятельно, но обслуживаются общим  для уступа транспортом.

Основные элементы уступа – площадки, откос, бровки (рис 3). Площадкой уступа называется горизонтальная поверхность, ограничивающая уступ по высоте. Различают верхнюю и нижнюю площадки уступа. Отметка нижней площадки уступа совпадает с отметкой горизонта.

Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства между верхней и нижней площадками уступа. Угол, образуемый откосом уступа с горизонтальной плоскостью, называется углом откоса. Угол откоса уступа зависит от категории пород, крепости и определяется проектом.

Верхняя и нижняя бровки уступа соответственно – линии пересечения верхней и нижней площадок с откосом уступа.

Часть уступа по ширине, разрабатываемая выемочными средствами в сочетании с транспортом, называется заходкой уступа, торец заходки называется забоем. Заходку по длине разбивают на блоки, имеющие самостоятельный забой с горным оборудованием, что позволяет отрабатывать уступ несколькими забоями.

Заходка уступа характеризуется  шириной В, высотой h и длиной L. Высота обычно соответствует высоте уступа, длина – длине фронта работ уступа. Ширина принимается в соответствие применяемому оборудованию. Обычно фронтом работ уступа называется часть уступа, подготовленная для горных работ. Подготовка фронта работ заключается в основном в подводе транспортных путей и линий электропередачи. Обычно одновременно в работе находятся несколько уступов.

Различают площадки уступа рабочие, не рабочие и предохранительные.

Площадка, на которой  размещается выемочное, транспортное и другое горное оборудование необходимое для обеспечения технологического процесса, называется рабочей площадкой. Ширина рабочей площадки определяется расчетным путем, исходными данными для которого являются физико-механические свойства пород, габариты оборудования их размещение. Обычно ширина рабочей площадки уступа составляет 35 – 80 м.

Боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство, называют бортом карьера. Если на нем  ведутся горные работы, то он называется рабочим бортом. Рабочий борт карьера формируется благодаря проходке траншей на нижележащем горизонте. Не рабочий борт карьера формируется в период его подхода к границе карьерного поля. Борт карьера состоит из откосов и площадок уступов.

Рабочие площадки уступов  соединяются между собой бермами (рис. 3). Площадка между уступами, оставляемая на не рабочем борту карьера служит для задержания осыпающихся кусков породы, устойчивости борта и называется предохранительной бермой. Если эта площадка служит для размещения транспортных коммуникаций, то ее называют транспортной бермой.

Совокупность уступов, находящихся  в одновременной отработке, называется рабочей зоной карьера.

Линия пересечения бортов карьера  с земной поверхностью называется верхним контуром карьера. Линия пересечения бортов карьера с дном карьера называется нижним контуром карьера. Условная поверхность, проходящая через нижний и верхний его контуры, называется откосом борта карьера.

Угол, образованный линией откоса борта  карьера и ее проекцией на горизонтальную плоскость называют углом откоса борта карьера.

Открытая горная выработка, имеющая  в поперечном сечении трапециевидную форму, называется траншеей, треугольную  форму – полутраншеей.

При вскрытии месторождения проходят капитальные траншеи, обеспечивающие доступ транспорта с поверхности к рудному телу (угольному пласту и пр.). Для создания фронта работ и размещения горного оборудования проходят разрезные траншеи.

 

2.2. Общие сведения о технологии  разработки месторождений открытым  способом.