Файл: Совершенствование открытых разработок марганцевых руд УССР..pdf

с половиной месяцев не деформировался. Такой же срок (до отсыпки новой заходки внутренних отвалов) не подвер­ гался деформации участок отвала, расположенный в 200 м от оползневого района и имевший угол откоса 33°45' при высоте 36,36 м. Указанная высота и крутизна отвала были выше, чем те же параметры в районе оползневого створа 8. Это позволяет предположить, что образование оползня могло быть вызвано выжимом основания отвалов, хотя инструмен­ тально и визуально заметных деформаций дна траншеи не обнаружено. Образование оползней внутренних отвалов в последующих заходках, как правило, начиналось на участ­ ках, где отвалы укладывались на ранее деформированный

ный пласт оказался засыпанным на протяжении 140 м на ширину 20 м, при этом высота отвала понизилась с 42 до 38,3 м при угле откоса 17° 43'. Аналогичный оползень произошел и в следующей заходке. В разрезную траншею оползло свыше 20 тыс. м3 отвальной смеси. Как и в преды­ дущем случае, основной причиной образования оползня нужно считать укладку отвалов на нарушенное основание с сохранением высоты и угла откоса, при которых начина­ лись оползни в первой заходке.

Как показали предварительные расчеты, на карьерах типа Богдановского внутренние отвалы, укладываемые на нарушенное основание, должны иметь угол отсыпки 19— 20° при высоте 28—32 м. При необходимости иметь боль­ шую высоту угол отсыпки должен быть соответственно снижен. После перемещения фронта отвальных работ на расстояние, гарантирующее отход от зоны распростране­ ния первоначальной деформации, угол и высота отвала мо­ гут быть увеличены.

В образованиях оползней внутрённих отвалов на Бог­ дановском и Шевченковском карьерах безусловно немало­ важную роль сыграло отсутствие осушения рабочих бортов и основания отвалов. Нет необходимости доказывать, что укладываемые в отвал неосушенные породы намного умень­ шают возможную высоту отсыпки. Отсутствие дренажных устройств, позволяющих отводить воду из-под отвалов (дренаж выработанного пространства), создает угрозу воз­ никновения под отвалами в местах понижения почвы руд­ ного пласта отдельных очагов скопления воды, что в свою очередь приведет к возникновению новых оползней. Кроме того, само основание отвалов, будучи неосушенным, при уплотнении в результате пригрузки выделяет остаточную воду, значительно увлажняет и тем самым ослабляет кон­ такт у подошвы отвалов, что не позволяет наращивать вы­ соту и угол откоса последних. В ряде случаев причиной нарушений устойчивости породных масс является появление пластичной зоны на глубине. Так, в начале марта 1960 г. на Шевченковском карьере произошел оползень внешних автомобильных отвалов, расположенных в северо-запад­ ной части карьера на склоне балки р. Соленая. За время наблюдений основание отвала переместилось на 11 м, первоначальный угол откоса 33° при высоте 21,3 м выположился до 9° 41' при высоте 19,5 м. Оползень сопрово­ ждался выжатием основания отвала. Высота выжатой массы на отдельных участках достигала 7—8 м. Подвижки отвала имели место на всем его протяжении (более 300 м), но осо­ бенно интенсивными они были в месте приближения к р. Со­ леная, где выжатые массы основания отвалов перекрыли русло реки. Отвалы имели меньшую подвижку, чем выжа­ тые массы. Если с марта месяца до 15 мая нижняя бровка

52

всего крыла отвала на протяжении 150—180 м. Инженерногеологическая скважина, пробуренная в районе самого большого выпора основания, показала, что выжатые массы основания представляют собой растительные (0,4 м) и или­ стые (3,7 м) грунты и ниже желтоватые, постепенно пере­ ходящие в темно-серые, сильно увлажненные песчанистые глины. В основании серых глин местами залегает мелко­ зернистый обводненный песок, а местами этот песок (на участках с меньшей высотой выжатия, геология которых уточнялась в пройденных шурфах) замещен более плот­ ными глинами.

Аналогичное явление наблюдалось на внешних автомо­ бильных отвалах Грушевского карьера, расположенных на склоне балки. К середине августа 1960 г., когда фронт отвальных работ приблизился к пойменной части балки, при отсыпке полосы шириной 18—20 м были замечены следы выжатия растительного слоя в 6—7 м от нижней бровки отвального откоса. Выпор основания по мере при­ грузки поймы балки отсыпаемыми отвалами все время уве­ личивался и к концу сентября достиг высоты 2—2,5 м. Основание отвалов в месте выпора сложено растительным слоем мощностью 0,5—0,6 м, илами мощностью 2,5—4,0 м и переотложенными суглинками, которые местами заме­ щаются переотложенными песками с включениями раку­ шечника. Вся толща ниже растительного слоя сильно обводнена.

До настоящего времени вопросам осушения карьерных полей и устойчивости бортов и отвалов карьеров в Нико­ польском бассейне не уделяется того внимания, которого они заслуживают. Существующие рекомендации по осуше­ нию и эффективность отдельных дренажных схем не про­ верены на практике. Ни на одном карьерном поле толща

.53

основание. Это не дало возможности проверить рекомендации по устойчивым углам бортов и отвалов, несмотря на то, что было проведено большое количество наблюдений за оползнями.

Опыт строительства и эксплуатации карьеров в бассейне показывает, что совершенствование открытых горных ра­ бот в бассейне необходимо начать с проведения осушитель­

ВСКРЫТИЕ И СИСТЕМЫ РАЗРАБОТОК КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ

РАЗВИТИЕ ОТКРЫТЫХ РАБОТ В БАССЕЙНЕ

Разработка марганцевых руд в бассейне до 1952 г. производилась исключительно подземным способом. Воз­ растающие потребности народного хозяйства нашей страны в марганцевой руде требовали резкого увеличения добычи руды в бассейне. Рост добычи руды подземным способом сдерживался сильным горным давлением, которое затруд­ няло ведение горных работ. По существу в бассейне до сих пор не применена ни одна из прогрессивных систем под­ земной разработки, что тормозит решение вопросов меха­ низации основных трудоемких процессов — отбойки, по­ грузки, доставки руды и крепления очистного простран­ ства.

Семилетний план развития народного хозяйства СССР

потребовал еще более быстрого увеличения добычи марган­ цевой руды в бассейне, повышения производительности труда и снижения себестоимости руды. Решить эти задачи было невозможно без коренной реорганизации добычи

54

руды за счет быстрейшего развития открытых работ в бас­ сейне, преимущества которых перед подземными очевидны и общеизвестны. Открытые работы позволяют осуществить комплексную механизацию и автоматизацию процессов добычи руды, применить новейшее высокопроизводительное горно-транспортное оборудование, поднять общую культуру производства, оздоровить условия работы трудящих­ ся, резко увеличить производительность труда, снизить себестоимость добываемой руды и свести к минимуму за­ траты на материалы.

Разработка руд открытым способом в бассейне впервые была начата в 1952 г. на Мало-Богдановском карьере рудоуправления им. Орджоникидзе. На участке открытой разработки залегал пласт марганцевой руды мощностью около 2 ж; мощность покрывающих пород достигала 10 м. Отработка вскрыши и выемка рудного пласта производи­ лась маломощными экскаваторами с емкостью ковша 0,5 м3. Транспортировка вскрышных пород во внешние от­ валы и доставка руды на обогатительную фабрику осуще­ ствлялась автосамосвалами ПАЗ-93 и КАЗ-583. Дальность транспортировки руды составляла около 10 км. Хотя при­ мененное горное оборудование и транспорт были мало­ мощными, открытая разработка оказалась очень эффектив­ ной. Технико-экономические показатели открытой разра­ ботки по сравнению с подземной значительно улучшились. Так, себестоимость добычи руды снизилась на 40%, а про­ изводительность труда увеличилась в 2,5 раза при резком улучшении условий труда.

В 1954 г. начали добывать руду на Мало-Шевченков­ ском карьере рудоуправления им. Орджоникидзе и на Красногригорьевском карьере рудоуправления им. Мак­ симова. Развернулось строительство карьеров Новоселовского рудоуправления им. Максимова, Марьевского рудо­ управления им. 40-летия Октября, Александровского и

55

Большого Богдановского рудоуправления им. Орджони­ кидзе. В 1959 г. началось строительство Грушевского карье­ ра, а с 1961 г. проводятся работы по освоению Покровского участка. Действующие и строящиеся карьеры оснащались более мощной горной и транспортной техникой: экскава­ торами СЭ-3 и ЭШ-4/40, автосамосвалами МАЗ-205 и ЯАЗ210Е. В последние годы на карьеры бассейна поступили еще более мощные современные экскаваторы ЭКГ-8, ЭШ- 6/60, ЭШ-14/75, ЭШ-15/90 иЭШ-25/100. Всего в бассейне име­ ется более 60 экскаваторов с емкостью ковшей 3 м3и больше. Завершается монтаж мощного современного оборудования непрерывного действия: трехтысячных комплексов НовоКраматорского завода, состоящих из роторных экскавато­ ров, отвалообразователей и ленточных конвейеров и транс­ портно-отвального моста, созданного по проекту УкрНИИпроекта. Рост добычи марганцевой руды открытым способом в бассейне по годам приведен в табл. 5.

Сравнение технико-экономических показателей добычи марганцевой руды подземным и открытым способами показы­ вает, что последний имеет значительное преимущество

(табл. 6).

56

Таблица 6

Технико-экономические показатели добычи руды (в целом по бассейну)

В 1962 г. в бассейне находились в эксплуатации Марьевский, Новоселовский, Александровский, Шевченковский и Богдановский и строились Грушевский и Покровский карьеры.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗВИТИИ СИСТЕМ РАЗРАБОТОК

Горно-технические условия залегания марганцевых ме­ сторождений отличаются сложностью. Это объясняется пре­ обладающим распространением в покрывающих породах сла­ бых глинистых разностей и наличием ряда водоносных гори­ зонтов, осушение которых представляет собою довольно сложную-задачу. Главными факторами, подлежащими оценке при выборе систем разработки являются:

1)глубина залегания рудного пласта;

2)наличие и расположение водоносных горизонтов;

57

3)величина устойчивых углов откосов вскрышных усту­ пов и рабочего борта карьера;

4)величина устойчивых углов откосов отвалов;

5)допустимые давления на вскрышные породы и руду;

6)величина устойчивых углов нерабочих бортов. Наибольшее влияние на выбор систем разработки оказы­

вают первые пять факторов; последний оказывает влияние главным образом на величины углов откосов, объем выезд­ ных траншей и объем вскрыши от разбортовки по границам участков.

Первоначально проектные работы для бассейна выпол­ нял институт Южгипроруда и отчасти проектный отдел тре­ ста «Никополь-Марганец». В качестве первоочередных для открытой разработки были намечены участки, характерис­ тика которых приведена в табл. 7.

Наибольший интерес с точки зрения выбора систем раз­ работки представляют Богдановский (рис. 11), Большой Шевченковский (рис. 12) и Грушевский (рис. 13) участки, как наиболее характерные для бассейна. Эти участки имеют много общего как по условиям залегания, так и по харак­ теру и последовательности отдельных проектных рекомен­ даций. В качестве основной системы разработки для отра­ ботки этих участков вначале рекомендовалась транспортно­ отвальная система с применением транспортно-отвальных мостов. Первоначальным вариантом установки был двух­ опорный мост с пролетом 200 + 20 м. Вскрышная опора располагалась на промежуточном вскрышном горизонте, на котором к мосту подсоединялись многоковшовые экскава­ торы верхнего и нижнего черпания. Отвальная опора рас­ полагалась на почве пласта. Длина консоли 170 ж. Произво­ дительность мостовой установки была определена в 4500 м3/ч, или 18,5 млн. м3 в год.

В 1956 г. было принято решение о рациональности заме­ ны этой установки мостом с встроенным роторным экскава-

58

59