Файл: Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник.pdf

Вскрышные и добычные работы ведутся на месторождении совме­ стно, с некоторым опережением во времени и пространстве вскрышиыми работами добычных. На рис. 2 показаны последовательные этапы развития открытой разработки пологих и крутых месторожде­ ний. Контур открытых выработок непрерывно перемещается, зани­ мая ежегодно положения, показанные на поперечных сечениях.

Подземная разработка в отличие от открытой осуществляется под земной поверхностью и связана с ней посредством подземных горных выработок — шахтных стволов и примыкающих к ним кверш­ лагов, штреков и др. Подземная разработка состоит в основном из

Рис. 2. Схема открытой разработки месторождений:

3 — конечный контур карьера

двух видов работ: проведения и крепления подготовительных выра­ боток и собственно добычных работ.

Подготовительные выработки предназначены для того, чтобы обеспечить доступ к полезному ископаемому и создать условия для его безопасной добычи. Выработки служат для перемещения людей, по иим производится транспортирование добытого полезного иско­ паемого, материалов нт. п., а также подается свежая струя воздуха для проветривания и движется исходящая струя. Подземные горные выработки при длине в несколько сотен и тысяч метров имеют не­ значительные размеры поперечного сечения — высота и ширина их находится, как правило, в пределах 2—3 м. Часть подземных выра­ боток (капитальные горные выработки — стволы, квершлаги и др.) проводится до начала добычных работ, другая часть — одновре­ менно с добычными работами, но с некоторым опережением во вре­ мени и пространстве.

При подземной разработке необходимы крепление горных выра­ боток, постоянная вентиляция и освещение.

9

Между подземной п открытой разработкой имеются значиіелі-иые различия.

Отличительные признаки открытых горных работ:

1. Добыча полезных ископаемых может производиться лишь после удаления пустых пород, вмещающих полезное ископаемое. Объем удаляемых пустых пород (вскрыши) обычно в 3—5 раз превосходит объем добываемого полезного ископаемого. Поэтому основные затраты приоткрытом способе разработки связаны с вскрышными работами.

2.Размеры открытых горных выработок по всем направлениям значительны и позволяют применять мощное оборудование больших размеров и крупные заряды взрывчатых веществ.

3.Удаление пустых пород п добыча полезного ископаемого произ­ водятся в основном экскаваторпым способом, реже — гидромехани­ ческим или землеройно-транспортными и шнекобуровыми машинами.

При экскаваторном способе горная масса, разрыхленная в ре­ зультате проведения' буровзрывных работ, грузится экскаваторами в транспортные средства и вывозится из карьера на поверхность.

При гидромеханизации горная масса размывается струей воды, выбрасываемой из монитора под давлением до 12 кгс/см2, и при помощи землесосов транспортируется в смеси с водой по трубам на поверхность.

Экскаваторный способ можно применять для разработки любых пород, гидромеханический — только для мягких и рыхлых.

4. Горнотранспортное оборудование, применяемое при открытой разработке месторождений, характеризуется значительными раз­ мерами и высокой производительностью.

Буровые работы производятся станками канатно-ударного, вра­ щательного, пневмоударного, шарошечного п огневого бурения. Диаметр скважин 110—300 мм, глубина скважин 15—30 м, масса заряда в скважине колеблется от 30—50 до 500—600 кг и более.

Для выемки и погрузки горной массы применяются одноковшовые, и многочерпаковые экскаваторы. Наиболее распространены одно­ ковшовые экскаваторы на гусеничном ходу с емкостью ковша 4—8 м3. Реже используются драглайны на шагающем ходу и много­ черпаковые экскаваторы.

Перевозка горной массы осуществляется в основном железнодо­ рожным транспортом широкой колеи (1524 мм) с электрической и теп­ ловой тягой в думпкарах грузоподъемностью 80—180 т, автосамосва­ лами грузоподъемностью 10—75 т и более, ленточными конвейерами.

Кроме того, при открытой разработке применяются бульдозеры, колесные скреперы, отвальные плуги и другое мощное оборудование.

§ 2. Достоинства и недостатки открытой разработки

Преимущества открытых горных работ по сравнению с подзем­ ными состоят в следующем:

1.На карьерах обеспечиваются более высокая безопасность труда

илучшие производственные условия.

10

при подземной разработке. При этом на открытых работах выше темпы роста производительности труда и снижения себестоимости (табл. 1).543

Та бл ица 1

Сравнение экономических показателей открытого н подземного способов добычи угля в СССР

3. Сроки строительства карьеров меньше сроков строительства шахт равной производственной мощности. Удельные капитальные затраты на строительство карьеров в 2—2,5 раза меньше, чем на строительство шахт.

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

5.При открытой разработке легче увеличить в случае надобности

производственную мощность предприятия. Недостатки открытой разработки:

1.Производство открытых горных работ приводит к нарушению больших площадей полезных для сельского хозяйства земель, к за­ грязнению воздуха, рек и озер, к снижению уровня грунтовых вод па больших площадях и т. д. Специальные мероприятия, снижающие вредное воздействие открытой разработки на природные факторы, требуют очень больших затрат.

2.Открытые работы зависят от климатических условий, что

проявляется наиболее сильно в условиях Заполярья и крайнего юга страны.

Недостатки открытой разработки в большинстве случаев пере­ крываются их преимуществами, и способ этот является весьма эффективным.

11

§ 3. Геологические, климатические и гидрогеологические условия работ

Типы месторождений, разрабатываемых открытым способом. От­ крытым способом разрабатываются месторождения полезных иско­ паемых любой формы, залегающие в разнообразных природных условиях. В каждом отдельном случае выбор открытого 'способа

разработки обосновывается возможностью получения более высоких технико-экономических показателей по сравнению с показателями при подземной разработке.

Основное влияние на выбор технологии и механизации гррных работ и на общие технико-экономические показатели оказывают условия залегания месторождений. Несмотря на большое разнообра­ зие этих условий все они могут быть разделены на характерные типы по наиболее отличительным геометрическим признакам.

12

1. Форма месторождений. По форме месторождения могут быть разделены на:

а) пластовые или близкие к ним (пластообразные залежи), вытя­ нутые преимущественно по двум направлениям при относительно

нии — столбообразные (рис. 3, е, и); г) имеющие промежуточные между вышеуказанными и переход­

ные формы: линзы (рис. 3, е), жилы, седловидные залежи, всевоз­ можные складки и перегибы, например перегибы складок мощных угольных пластов (рис.'3, з) и нр.;

д) весьма сложные по условиям залегания: рудные, состоящие из большого числа гнезд относительно небольших размеров; уголь­ ные, состоящие из сильно тектонически нарушенной свиты пластов различной мощности (рис. 3, м).

В соответствии с формой залежей устанавливаетйя и форма карь­ ерных полей, причем наибольшее влияние на последнюю оказывает размер залежи по простиранию.

При разработке горизонтальных или близких к ним по условиям залегания пластов и пластообразных залежей с ограниченной пло­ щадью, расположенных непосредственно на поверхности или при­ крытых наносами незначительной мощности (рис. 3, а), форма карьера в плане Почти всегда совпадает с контурами месторо­ ждения.

Пластовые или пластообразные месторождения, имеющие большое распространение по площади, предопределяют и соответствующую форму карьерного поля с большими размерами в плане (рис. 3, б, д), что создает возможность развития фронта работ но различным напра­ влениям.

При разработке горизонтальных месторождений большой длины (рис. 3, г, д) карьерные поля имеют вытянутую форму с размерами по простиранию в несколько раз большими, чем вкрест простирания.

а'также штокообразиых залежах, уходящих на глубину (рис. 3, и), карьер обычно имеет округлую или овальную форму и значительную глубину.

Фронт работ может при этом развиваться в разных направлениях. 2. Положение залежи относительно земной поверхности. По этому'

признаку различаются месторождения:

а) поверхностного типа, расположенные на поверхности пли покрытые наносами небольшой мощности (рис. 3, а);

б) глубинного типа, расположенные значительно ниже господ­ ствующего уровня поверхности (рис. 3, б, в, г, д, е, ж, з, к, м)\

13

в) нагорного типа, расположенные на возвышенности или склоне горы, т. е. выше господствующего уровня поверхности;

г) высотно-глубинного типа (смешанные), частично расположен­ ные в горе пли на горном склоне (рис. 3, и, л).

3. Угол падения залежи. По углу наклона к горизонту залежи полезного ископаемого разделяются па:

а) горизонтальные или слабонаклонные (пологие) — до 8—10° (рис. 3, а, б, в, г, д)\ при этих условиях не требуется разноса (вы­ емки) пород лежачего бока и возможно размещение вскрышных пород в выработапном пространстве (внутреннее отвалообразование);

б) наклонные — от 8—10° до 25—30°; такое положение залежи не позволяет размещать пустые породы в выработанном простран­ стве, однако разнос пород лежачего бока не требуется (рис. 3, ж); в) крутопадающне — более 25—30°, разрабатываемые с разносом

ковшовыми карьерными экскаваторами при горизонтальном залега­ нии неэффективна, а при крутом падении — малоэффективна, и по­ этому необходимо применение других выемочных средств, например колесных скреперов, бульдозеров;

б) малой мощности, при которой выемка полезного ископаемого производится одпим уступом (10—20 м — при горизонтальном зале­ гании, 25—50 м — при крутом падении);

в) средней мощности, при которой залежь отрабатывается двумя уступами (20—30 м при горизонтальном залегании и 50—100 м при крутом падении);

г) большой мощности, при которой залежь отрабатывается тремя и более уступами (более 20—30 м при горизонтальном залегании

иболее 50—100 м при крутом падении).

5.Строение залежи. По этому признаку различают следующие

залежи:

а) простые с однородным строением без существенных прослойков и включений; выемка полезного ископаемого может вестись валовым

способом; б) сложные, содержащие наряду с кондиционными полезными

ископаемыми некондиционные сорта, а также прослойки или вклю­ чения пустых пород с четко выраженными контактами; в этом случае необходима раздельная выемка кондиционного и некондиционного полезного ископаемого и пустых пород;

в) рассредоточенные, имеющие сложное строение, при котором кондиционные и некондиционные сорта полезного ископаемого и пу­ стые породы распределены в массиве без определенной закономер­ ности и четко выраженных контактов; раздельная выемка сортов полезного ископаемого и пустых пород весьма затруднена и осуще­ ствляется на основе данных тщательной эксплуатационной разведки.

14