Zabor-33.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Горное дело откос это как

Горное дело откос это как

Разработка месторождений открытым способом.

1. Открытым способом разработки месторождения называется такой способ выполнения горных работ, при котором полезные ископаемые добывают непосредственно с поверхности земли. Горное предприятие занятое открытой разработкой месторождения называется карьером. Открытый способ имеет ряд преимуществ по сравнению с подземным: высокая безопасность и лучшая санитария, простая организация работ возможность селективной выемки, более полное извлечение полезных ископаемых, капитальные затраты и сроки строительства карьера меньше чем шахты. С увеличением глубины карьера себестоимость добычи увеличивается. Предельной глубиной карьера считается такая глубина при которой добыча открытым способом и подземным стоит одинаково. Все работы на карьере делятся на вскрышные и добычные. Добычные работы начинаются отработкой одного или обоих бортов разрезной траншеи отдельными полосами — заходками. Вскрышные работы должны опережать добычные. Отработка верхних слоев опережает отработку нижележащих, поэтому боковая поверхность карьера имеет ступенчатую форму и называется бортом карьера. На каждый момент горные выработки карьера ограничены верхним и нижним контуром. Верхний контур ограничивает карьер на уровне поверхности земли, нижний контур на уровне подошвы. Уступ состоит из верхней и нижней рабочей площадки, верхней и нижней бровки уступа, откоса уступа, угла откоса уступа.

2. Механизация погрузочно-транспортных машин.

Железнодорожный транспорт целесообразен при перевозках горной массы с глубины 200-250 м, средней и большой производительности карьеров и значительных расстояниях транспортировки. В качестве локомотивов в карьерах применяют электровозы и тепловозы и тяговые агрегаты. Наибольшее распространение получили контактные электровозы. Также применяется автомобильный транспорт. Основным видом автомобильного транспорта в карьерах являются автосамосвалы. На наших рудниках применяют машины типа БЕЛАЗ. Также применяется конвейерный транспорт: ленточные, ленточно-канатные. Выемку и погрузку руд и пустых пород в карьерах осуществляют одна и многоковшовыми экскаваторами. Драглайны ( канатные экскаваторы) предназначены для выемки и погрузки мягких пород.

3. Отвальные работы.

Извлекаемые при вскрышных работах пустые породы размещают в отвалах. В зависимости от применяемого оборудования различают плужные, экскаваторные и бульдозерные отвалы. Плужные отвалы применяют при железнодорожном транспорте, рельсовые пути при этом располагают вдоль верхней бровки отвала и породу из думпкаров разгружают непосредственно под откос отвального уступа. По мере заполнения отвала ширина площадки между рельсовыми путями и верхней бровкой отвала увеличивается, и часть породы на ней задерживается. Оставшуюся породу сваливают под откос отвальным плугом. Плужный отвал имеет высоту 8-15м. При большом количестве складируемых пород и железнодорожном транспорте целесообразно экскаваторные отвалы, на которых разгружаемую породу перемещают в сторону от рельсового пути одноковшовыми или специальными многоковшовыми экскаваторами. Бульдозерные отвалы применяют как при автомобильном, так и при рельсовом транспорте.

4. Проведение траншей.

Вскрытие внешними траншеями применяют для отработки пологих неглубоко залегающих месторождений иногда для верхних горизонтов крутопадающих залежей. При вскрытии отдельными внешними траншеями каждый горизонт месторождения вскрывается обособленной траншеей. Для уменьшения объема горно-капитальных работ применяют вскрытие групповыми внешними траншеями. Каждая траншея вскрывающая нижележащий горизонт проходится внутри траншеи верхнего горизонта. Вскрытие внутренними траншеями позволяет значительно сократить объемы выемки пород вследствие расположения траншеи внутри контуров карьера. Внутренние траншеи могут быть отдельными для каждого горизонта и общими для всех горизонтов. Вскрытие общими внутренними траншеями имеет широкое распространение при разработке карьеров глубиной до 300-400 м.

5. Вскрытие тупиковыми и спиральными съездами.

При тупиковых съездах вскрывающие траншеи располагают на нерабочем борту карьера во взаимно- обратных направлениях. Каждый съезд на рабочем горизонте заканчивается тупиковой площадкой на которой состав при спуске или подъеме меняет направление своего движения. Достоинства: возможность размещения съездов на одном борту, широкая область применения. Недостаток: низкая средняя скорость движения поездов, вследствие больших затрат времени на маневры подвижного состава на тупиковых площадках.

При вскрытии спиральными съездами последние располагают виде спирали по рабочему и нерабочему бортам карьеров. Между съездами имеются горизонтальные площадки на которых устраивают разминовки. На каждом рабочем горизонте спиральная трасса траншей имеет горизонтальную площадку- пункт примыкания от которого проводят разрезную траншею горизонта и развивают внутрикарьерные откаточные пути. После полной отработки горизонта пункт его примыкания к спирали ликвидируют и переносят на следующий, нижележащий горизонт. Вскрытие спиральными съездами позволяет упростить маневры транспорта и тем самым увеличить его производительность.

Сущцость открытых горных работ и условия их применения

Открытыми горными работами называется ком­плекс работ, при котором все производственные процессы, необходи­мые для извлечения полезного ископаемого из недр земли, совер­шаются на поверхности.

В результате производства открытых горных работ в земной коре образуются открытые горные выработки, которые, в отличие от подземных, примыкают непосредственно к земной поверх­ности и поэтому имеют незамкнутый контур поперечного сечения. Совокупность открытых горных выработок, служащих для раз­работки месторождения полезного ископаемого, называют к а р ь е —ро м. Также карьером называют горное предприятие, осуществля­ющее разработку месторождения открытым способом. Таким образом, понятие «карьер» имеет два значения — техническое и администра­тивно-хозяйственное. В угольной промышленности карьеры обычно называют разрезами, а на россыпных месторождениях — при­исками.

Месторождение или его часть, разрабатываемые одним карьером, называют карьерным полем. В процессе горных работ по­верхность карьерного поля полностью нарушается и в толще земной коры образуется поверхность выработанного простран­ства. Глубина выработанного пространства при разработке мощ­ных месторождений может достигать нескольких сотен метров.

При производстве открытых горных работ различают вскрышные и добычные работы. Под вскрышными работами пони­мают совокупность производственных процессов по выемке и удале­нию пустых пород, покрывающих и вмещающих полезное ископаемое. Добычными работами называют совокупность производ­ственных процессов по извлечению полезного ископаемого из недр земли. Объем вскрышных работ на современных карьерах обычно значительно превышает объем добычных. Годовые объемы удаляе­мой на карьерах породы иногда превосходят объемы добычи в 10— 20 раз и более. Необходимость удаления значительных масс

вмещающих и покрывающих пород является основной техноло­гической и экономической особенностью открытых разработок.

При современной технике открытым способом можно разрабаты­вать месторождения твердых полезных ископаемых любой формы, расположенные ниже или выше господствующего уровня земной поверхности, при любой крепости горных пород. Основным усло­вием при выборе открытого способа разработки является возмож­ность получения лучших технико-экономических показателей, чем при подземных работах.

Основные понятия, элементы и параметры карьера

При разработке месторождений открытым способом горные по­роды в пределах контуров карьера разделяют на отдельные гори­зонтальные слои. Каждый верхний слой разрабатывают с опереже­нием по отношению к нижнему, в результате чего карьер приобре­тает уступную форму (рис. 81).

Рис. 81. Элементы и параметры карьера: 12 и з4 —[верхний и нижний конечные контуры карьера; 1з и 2—4 — конечные контуры бортов карьера; 15 и 2—б — нерабочие борта карьера; 57 — рабочий борт карьера; в—7 — подошва карьера; S — нераоочие уступы; 9 — рабочие уступы; 10 — откосы уступов; 11 — рабочие площадки; 12 — бер­мы; 13 — заходки; 14 — траншея; is — горизонты карьера; Н — конечная глубина карьера; а — угол откоса рабочего борта карьера; β1 β2— углы отко­сов нерабочих бортов карьера
Читайте так же:
Откосы для входных дверей аргус

Часть толщи горных пород в карьере, имею­щую рабочую поверхность в форме ступени и раз­рабатываемую самостоя­тельными средствами вы­емки и транспорта, называ­ют уступом (рис. 82, а). Часть уступа по его вы­соте, разрабатываемую са­мостоятельными средства­ми выемки, но обслужи­ваемую транспортом, об­щим для всего уступа, называют подуступом (рис. 82, б).

Уступ имеет площадки, откос и бровки (рис. 83). Плошадкой уступа называют горизонтальную поверх­ность, ограничивающую уступ по высоте; различают нижнюю и верх­нюю площадки уступа. Откосом уступа называют наклон­
ную поверхность, ограничивающую уступ со стороны выработан­
ного пространства. Уг.ол между откосом уступа и горизонтальной
плоскостью называют углом откоса уступа. Линии пе­
ресечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками назы­вают соответственно верхней и нижней, бровкамиуступа.

Поверхность уступа, являющаяся непосредственным объектом горных работ и перемещающаяся в результате ведения этих работ,

называется з а б о е м у с т у п а. Забоем служит торец уступа, а иногда его откос.

Уступ разрабатывают последовательными параллельными полосами, называемыми з а х о д к а м и. Часть заходки по ее длине, разрабатываемую самостоятельными блоком (рис. 84). Разделение заходки на блоки позволяет отра­ботку уступа вести одновременно несколькими забоями.

Площадка уступа, на которой располагают выемочное оборудова­ние, предназначенное для разра­ботки этого уступа, называют р а-бочей пло щ а д к о й ус­тупа.

Часть уступа по его длине, под­готовленная для разработки, на­зывается фронтом работ уступа. Подготовка фронта

Рис. 82. Уступы и подуступы: h — высота уступа; hit h„ — высота под-уступов; 1,2, з — транспортный горизонт.

работ заключается главным образом в подводе транспортных путей и линий электропередач. Суммарная протяженность фронтов работ уступов составляет фронт работ карьера.

Каждому уступу присваивается высотная отметка, обычно соот­ветствующая горизонту расположения транспортных путей уступа.

Отметки применяют абсолютные, относительно уровня моря, или условные, относительно принято­го пункта на поверхности. Пло­щадку уступа, характеризуемую высотной отметкой, называют го­ризонтом.

Рис. 83. Элементы уступа: 1,2 — нижняя и верхняя площадки ус­тупа; з — откос уступа; 4,5 — нижняя и верхняя бровки уступа; в — забой; 7 и 8 — направление подвигапия забоя и фронта работ; а — угол откоса уступа.

Боковые поверхности, ограни­чивающие карьер, называют бор­тами карьера. Они явля­ются совокупностью откосов и пло­щадок отдельных уступов. Борт карьера, на котором производят горные работы, называют рабо­чим бортом, в противном слу­чае его называют нерабочим. Соответственно уступы, составля­ющие рабочий борт карьера, называют рабочими, уступы на нерабо­чем борту карьера — нерабочими.

Нижнюю, обычно горизонтальную поверхность, называют по­дошвой карьера.

Линию пересечения бортов карьера с поверхностью называют верхним контуром, а с подошвой карьера — нижним контуром карьера. Положение верхнего и нижнего

контуров карьера при производстве горных работ меняется. Контуры, достигнутые к моменту погашения открытых горных работ, называют конечными контурами карьера. Им соответствуют конечные размеры карьера.

Условную поверхность, проходящую через верхний и нижний контуры карьера, называют общим откосом борта карьера. Условную поверхность, проходящую через нижние бровки верхнего и нижнего рабочих уступов, называют откосом

рабочего борта карьера. Углом откоса борта карьера называют угол между откосом борта и горизонтальной плоскостью. Горизонтальные площадки на нерабочем борту карьера назы­вают бермами. Различают транспортные и предохра-

нительные бермы. Транспортные бермы служат для разме­щения транспортных путей, по которым осуществляется грузо-транспортная связь между рабочими площадками в карьере и по­верхностью. Предохранительные бермы предназна­чены для повышения устойчивости борта карьера и для задержания осыпающихся кусков породы.

Доступ с поверхности к рабочим уступам карьера и подготовка отдельных уступов к разработке осуществляют путем проведения

въездных и разрезных траншей — открытых горных выработок обычно трапециевидного сечения и значительной длины (рис. 85). Наклонная траншея, служащая для транспортной связи поверх­ности с рабочими уступами карьера, называется капитальной, ее называют также въездной. Горизонтальная траншея, предназначенная для создания первоначального фронта работ на уступе, называется разрезной. Разрезные траншеи являются продолжением капитальных. При расположении капитальной тран­шеи внутри карьера один из бортов ее отрабатывается, и траншея приобретает форму съезда.

Основными параметрами карьера являются: конечная глубина карьера, размеры карьера по простиранию и вкрест простирания на уровне поверхности и по подошве, углы откосов нерабочих бор­тов, запасы полезного ископаемого и общий объем горной породы в контурах карьера.

Конечная глубина для горизонтальных и пологопада-ющих залежей определяется природными условиями — глубиной залегания пласта полезного ископаемого. Для наклонных и крутых залежей конечную глубину обычно устанавливают при проектиро­вании карьера на основе технико-экономических расчетов. Глубина современных карьеров достигает 300—400 м; проектируются карь­еры глубиной до 700—900 м.

Размеры карьера по подошве устанавливают при оконтуривании залежи на отметке, соответствующей конечной глубине карьера. Минимальные размеры карьера по подошве при­нимают из условий безопасной выемки пород с нижнего уступа: по ширине — не менее 20 м, по длине — не менее 50—100 м._ Раз­меры карьера на уровне поверхности зависят от размеров по подошве, конечной глубины карьера и углов откосов его бортов. Длина карь­еров поверху достигает 3—5 км, ширина 2—4 км и более.

Углы откосов нерабочих бортов карьера устанавливают из усло­вий устойчивости пород, слагающих борт, и возможности размеще­ния на борту карьера транспортных и предохранительных берм. При уменьшении углов откосов нерабочих бортов увеличивается объем вскрышных работ. Поэтому их стремятся принимать более крутыми.

Запасы полезного ископаемого и общий объем горной породы в контурах карьера определяют производственную мощность карьера, срок его суще­ствования и основные технико-экономические показатели открытой разработки.

По положению относительно земной поверхности различают залежи:

горизонтальные (пологие) с углом наклона до 10° (рис. 86, а, б). Такие условия залегания характерны для месторождений угля, марганца и других полезных ископаемых оса­дочного происхождения (буроугольные месторождения Украины, месторождения Никопольского марганцевого бассейна, Керченское

железорудное месторождение и др.). Подобные месторождения обыч­но полностью разрабатывают открытым способом.

Наклонные (с углом падения от 10 до 30°) и крутые (с углом падения более 30°) залежи (рис. 86, в, г) широко распро­странены среди железорудных месторождений, месторождений руд цветных металлов, угля и других полезных ископаемых. При раз­работке наклонных залежей вскрышные породы удаляют только

Рис 86. Основные типы месторождений и возможные схемы карьеров.

Читайте так же:
Углы естественного откоса комбикормов

состороны висячего бока (рис. 86, в). При разработке крутопада­ющих залежей вскрышные породы удаляют как со стороны висячего, так и со стороны лежачего боков залежи (рис. 86, а).

Особенностью наклонных и крутых залежей является значитель­ное увеличение объема вскрышных пород при увеличении глубины карьера. Поэтому разработку таких месторождений иногда произ­водят комбинированным способом — верхняя часть месторождения разрабатывается открытым способом, нижняя — подземным.

Штокообразные залежи в виде массивных рудных тел неправильной формы (рис. 86, д) часто встречаются среди место­рождений руд черных и цветных металлов и неметаллических по­лезных ископаемых. К таким месторождениям можно отнести Высо­когорское, Гороблагодатское, Коунрадское и др.

Залежи в виде антиклинальных (рис. 86, е) и синклинальных (рис. 86, ж) складок нередко встре­чаются среди угольных месторождений.

Залежи на возвышенности (рис. 86, з) или з а-лежи высотно-глубинного типа (рис. 86, и), верх­няя часть которых находится на возвышенности, а нижняя — ниже-уровня земной поверхности, встречаются в гористой местности. В качестве примера таких залежей можно привести Магнитогор­ское и Бакальское железорудные месторождения, Хибинское месторождение апатитов и др

Рис. 87. Принципиальные схемы открытой разработки:1 — направление подвигания горных работ; г — выработанное пространство; 3 — внутренние отва­лы; 49 — последовательность развития горных работ.

Весьма слож­ные залежи, со­стоящие из большого чис­ла гнезд или свиты пла­стов, иногда сильно нару­шенной тектоническими нарушениями (рис. 86, к). Такие залежи распростра­нены среди рудных и уголь­ных месторождений.

При разработке гори­зонтальных и пологих за­лежей полезных ископае­мых горные работы по до­
стижению конечной глуби­ны карьера подвигают в
горизонтальном направле­нии, и породы вскрыши
размещают во внутренниеотвалы в выработанном
пространстве карьера (рис. 87, а), что значительно упрощает организацию и уменьшает стоимость вскрышных работ. При разработке залежей других типов наряду с подвиганием горных работ в горизонтальном направлении непрерывно ведут работы по углубке карьера (рис. 87,б). Это не позволяет использовать выработанное пространство карьера для размещения вскрышных пород и их размещают во внешние отвалы за пределами карьерного поля.

Дата добавления: 2015-07-14 ; просмотров: 3566 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Вскрывающие горные выработки

Вскрытие рабочих горизонтов осуществляют посредством сооружения специально предназначенных для этого выработок. По виду и способу образования можно выделить наземные, подземные и комбинированные выработки.

Наибольшее распространение на карьерах получили наземные вскрывающие выработки. К ним относят траншеи, полутраншеи и котлованы. Траншеи классифицируют по нескольким признакам (табл. 2).

Разделение капитальных траншей приведено в табл. 2. Стационарные внешние и внутренние капитальные траншеи используются в течение длительного срока. Их параметры (начальная и конечная глубина, продольный уклон, длина, углы откосов бортов) строго регламентируются в зависимости от конкретных условий, свойств окружающих пород и технических условий проектирования транспортных коммуникаций.

Таблица 2. Разделение капитальных траншей (по Е.Ф. Шешко)

№ п/пПризнак разделенияОсновные отличияТраншеи
Расположение траншей относительно контура карьераРасположение вне контура карьераВнешние
Расположение внутри контура карьераВнутренние
Число уступов, обслуживаемых системой траншейОдин уступОтдельные
Несколько уступовГрупповые
Все уступы карьера до конечной глубиныОбщие
Основное назначение траншейДля движения гружёных и порожних поездов (маятниковое движение транспорта)Одинарные
Для движения только гружёных или только порожних поездов (поточное движение транспорта)Парные
Стационарность траншейПостоянное расположение за контуром или на бортах в конечном положенииСтационарные
Временное расположение внутри конечных контуров на бортах, подлежащих разработкеСкользящие (временные)

Поперечное сечение отдельных капитальных траншей трапециевидное или треугольное. При расположении транспортных и предохранительных берм на бортах траншей они имеют ступенчатую форму. Глубина капитальных траншей обычно изменяется от нуля до величины, равной высоте одного или нескольких уступов. Подъемы (уклоны) капитальных траншей зависят от вида применяемого транспорта (табл. 3.).

Углы откосов бортов капитальных траншей определяются сроком их службы, свойствами пород, их обводненностью. Борт траншеи с длительным сроком службы должен обладать долговременной устойчивостью; угол откоса его в песчаных, мягких, плотных и полускальных породах принимается не больше угла естественного откоса, а в скальных породах — до 50—60°. Оба борта внешних капитальных траншей имеют постоянное положение, а у стационарной внутренней капитальной траншеи только один борт имеет постоянное положение. Минимальная ширина дна капитальных траншей определяется суммой габаритов транспортных средств, безопасных зазоров между ними, поперечных размеров площадок и кюветов, располагаемых по дну. Ширина дна капитальной траншеи, установленная по условиям размещения транспортных коммуникаций, проверяется по условиям возможности проведения траншеи.

Площадь поперечного сечения подземных вскрывающих выработок определяется габаритами транспортного оборудования и схемами путевого развития (с учетом соблюдения необходимых зазоров). Для условий, когда применяется железнодорожный транспорт широкой колеи (думпкары, гондолы и промышленные электровозы), сечение выработки (тоннеля) регламентируется ГОСТами.

Вскрытие равнинных месторождений и смежных горизонтов карьера ведут траншеями полного трапециевидного профиля (рис. 7.2). Высотные месторождения вскрывают полутраншеями (рис. 7.2, в). Вскрывающие траншеи называют также и въездными. В процессе формирования рабочей зоны один борт внутренних траншей срабатывают, и они приобретают вид полутраншей (рис. 7.12). Если траншеи, вскрывающие каждый уступ, связаны в единую транспортную сеть, что встречается наиболее часто, то они представляют собой систему траншей. Внутренние траншеи, входящие в систему, непосредственно продолжают друг друга (рис. 7.4), а внешние составляют единый контур (рис. 7.1, а, б).

Внешние капитальные (стационарные) траншеи могут закладывать за предельным и промежуточным контурами карьера. В первом случае их сохраняют на весь срок службы карьера, а во втором случае они переходят в систему временных или скользящих съездов.

Основные параметры траншей и полутраншей: глубина заложения Нт, продольный уклон i, углы откоса бортов α, ширина по нижнему основанию (дну) bт, длина в плане Lт и горно-строительный объем V.

Глубина заложения траншей и полутраншей равна разности отметок ее устья (начало траншеи на поверхности) и вскрываемого горизонта. При вскрытии одного уступа глубина траншеи равна высоте уступа.

Продольный уклон устанавливают в зависимости от вида применяемого транспорта (табл. 5.1). По величине i въездные траншеи делят на наклонные, i = 3–12 %, предназначенные для железнодорожного и автомобильного транспорта, и крутые – для конвейерных и скиповых подъемников. Уклон крутых траншей в зависимости от типа подъемника достигает 18–60º. Углы откоса бортов зависят от свойств пород, степени их обводненности и срока службы выработки. При длительном сроке службы угол откоса ее бортов в мягких и полускальных породах не должен превышать углов их естественного откоса, составляя 34–45°, В скальных породах он изменяется от 60º до 80° [25]. Ширина по нижнему основанию должна обеспечивать безопасные зазоры между транспортными средствами и необходимую провозную способность, на которую влияет количество размещенных в траншее коммуникаций.

Читайте так же:
Уголки для откосов под дерево

Кроме того, bт связана со способом, схемой проходки, рабочими параметрами проходческого оборудования и может превысить ширину, необходимую по транспортным условиям. В этих случаях пройденную широкую въездную траншею сужают до необходимой величины в процессе подготовки горизонта [4]. Длина траншеи в плане (м) связана с ее глубиной и продольным уклоном:

, (7.1)

где i – продольный уклон, %.

Крутые траншеи обычно имеют внутренне заложение (рис.7.3). По расположению относительно борта карьера их подразделяют на поперченные и диагональные. Поперечные крутые траншеи (рис.7.3, а) применяют для скиповых подъемников, а диагональные (рис.7.3, б, в, г) служат для размещения конвейерных или автомобильных подъемников.

При добыче полезного ископаемого из-под воды в затопленном забое, осуществляя его отработку драгами, плавучими земснарядами и драглайнами, вскрытие осуществляют земляными сооружениями: плотинами, перемычками, насыпями, дамбами, каналами. В отдельных случаях, например, при использовании башенных экскаваторов и различных кранов, отработку месторождений и перемещение грузов могут производить без проведения вскрывающих выработок [4].

Для вскрытия горизонтов нагорных карьеров гравитационными и транспортно-гравитационными технологическими схемами, применяют рудоспуски и рудоскаты. Не исключена возможность использования их для доставки вскрышных пород на погоризонтные отвалы в сложных топографических условиях. В их конструкцию входит разгрузочная площадка на поверхности рудоската и накопительная – в основании. Для обеспечения непрерывного потока руды сооружают два рудоската, работающих попеременно (рис.7.4). Расстояние между ними выбирают с учетом исключения возможности попадания транспортируемых по одному рудоспуску кусков руды в другой [1].

Как капитальные выработки, рудоскаты располагают на поверхности склона за контуром карьерного поля (рис.7.4). Место расположения рудоскатов должно обеспечить их минимальную длину между карьером и пунктом приема горной массы. Профиль рудоската может иметь один уклон, обеспечивающий надежную гравитационную доставку, или разный: в верхней части – 40º; в средней – 35º; в нижней – 30º. В сечении рудоскат представляет собой траншею с крутыми углами откоса бортов. Для уменьшения износа стенок и дна практикуют сплошную или частичную обшивку их стальными листами или рельсами. В основании рудоската откос борта у накопительной площадки может быть 70–80º, высота должна соответствовать высоте развала руды, безопасного для погрузки выемочно-погрузочной техникой. Для уменьшения параметров развала на приемной (накопительной) площадке сооружают отбойный вал. [1].

Чтобы исключить заклинивание кусков перемещаемой горной массы в желобе должно выполняться условие:

где bж – ширина желоба, м.;

dmax – максимальный линейный размер куска горной массы, поступающей в рудоскат, м.

При разработке россыпей гидравлическим и дражным способом (раздел 12), вскрывающими выработками являются котлованы. Размеры котлована при гидравлической разработке обеспечивают размещение в нем землесоса и гидромонитора. Глубина котлована при дражном способе разработки должна обеспечить всплытие понтона при меженном уровне воды в долине, а также свободный вывод из-под понтона городков при его сборке.

При использовании для вскрытия «траншей-каналов», ширина выработки по дну превышает 1/5 длины земснаряда, высота уровня воды в канале на 0,6–1,0 м величину осадки земснаряда [12].

Для вскрытия месторождений заводнением используют гидротехнические сооружения: плотины, перемычки, насыпи.

Плотина – подпорное сооружение, перегораживающее водоток с целью создания разностей уровней воды выше и ниже этого сооружения [14].

По материалам изготовления выделяют шесть типов плотин: бетонные, железобетонные, деревянные, земляные, из каменной наброски или сухокаменной кладки; смешанные. При разработке россыпей наибольшее распространение получили земляные плотины [12].

В основные элементы плотины входят: тело, верховой и низовой откосы, гребень, водослив (рис. 7.5).

Высота сооружаемой плотины зависит от создания необходимого уровня воды со стороны верхнего бьефа и класса ответственности плотины, определяющего возвышение гребня плотины над уровнем воды. Для I класса ответственности возвышение гребня плотины составляет 1,3 м; для II класса – 1,0 м, для III и IV классов – 0,8 м.

Ширина гребня зависит от наличия на ней автодороги и высоты плотины. Ширина плотины по низу должна обеспечить ее устойчивость от опрокидывания. Она должна примерно в 5 раз превышать максимальный напор воды до этого горизонта [31]. Проектирование и строительство земляных плотин должно выполняться из условия: кривая падения фильтрационного напора ни в коем случае не должна выходить за низовой откос.

Перемычки – это простейшие плотины, сооружаемые бульдозером из отвалов драги, что позволяет поднять уровень воды в забое на 1–2, иногда 3–4 м. Насыпь перемычки имеет более крутые откосы, чем плотина, а ширину гребня выдерживают достаточной ля прохода сооружающей ее машины. [12].

Подземные вскрывающие выработки подразделяют на перепускные (рудо- и породоспуски) и транспортные (тоннели, штольни, наклонные и вертикальные стволы, квершлаги).

Перепускные выработки могут быть вертикальными или наклонными (65–80º). Наиболее распространены вертикальные рудоспуски круглого сечения. Как правило, их располагают внутри карьера, предпочтительно в центре тяжести рудной залежи.

Во избежание зависания диаметр рудоспуска принимают не менее четырех- и пятикратного размера максимального куска перепускаемой руды. С этой целью повышенные требования предъявляют к форме его поперечного сечения: в нем не должно быть выступов, пережимов и сужений. Установлено, что выступ в виде сегмента высотой, равной 8 % диаметра, останавливает перемещающийся при выпуске поток руды; при высоте сегмента, равной 5% диаметра, становится невозможным возобновление движения руды после перерыва в выпуске. Площадь поперечного сечения рудоспусков на действующих карьерах изменяется от 4,15 до 63,6 м 2 , а глубина – от 27 до 600 м. Годовая производительность рудоспуска колеблется от 0,5 до 10 млн.т., чаще всего, она не превышает 1 млн.т. при крупности перепускаемой горной массы до 400 мм. [38].

Конструктивно рудоспуск состоит из устья, ствола и выпускного устройства (рис. 7.6). В нижней части ствола сооружают аккумулирующую емкость для уменьшения динамического воздействия падающих кусков руды. Ширина ее должна быть в 2-3 раза больше диаметра рудоспуска, а высота – в 6-7 раз. Выпускную щель желательно иметь прямоугольной формы с отношением высоты к ширине 0,6:0,9. Ширина щели не должна превышать средний размер куска выпускаемой руды более чем в 2,5-3 раза.

На нагорных карьерах в комбинации с рудоспусками используют штольни с перемещением по ним локомотивосоставов узкой или нормальной колеи. Площадь поперечного сечения такой выработки составляет от 15–20 м 2 (узкая колея) до 30–40 м 2 (нормальная колея). Изредка для перевозки руды используют автосамосвалы.

Площадь поперечного сечения наклонных стволов, оснащенных конвейерами, достигает 17–22 м 2 (рис. 7.7). Она зависит от конструктивных параметров и количества устанавливаемых конвейеров.

Для вскрытия глубоких горизонтов карьеров при железнодорожном транспорте используют тоннели, которые, как правило, являются продолжением пройденной вскрышной траншеи. Площадь поперечного сечения однопутных железнодорожных тоннелей составляет 45–47 м 2 в свету. Для разминовки поездов устраивают подземные камеры.

Читайте так же:
Чем можно отделать дверные откосы межкомнатной двери

Горно-геологические явления

При проведении горных выработок первичное состояние массива горных пород нарушается. Явления, возникающие в массивах горных пород под влиянием горных работ, называются горно-геологическими.

Различают три категории горно-геологических явлений.

1. В существенной мере подготовленные геологическими процессами. Инженерные работы лишь ускоряют их появление и течение (гравитационные деформации откосов карьеров, подготовленные процессами выветривания горных пород).

2. Развивающиеся только в искусственно созданной горно-технической обстановке (горные удары, выбросы угольной пыли и др.).

3. Используемые в технологическом процессе управляемые явления (оползни в рабочих бортах карьеров, используемые для ускорения вскрышных работ).

Palabora mine open pit, averages 1750M across the rim and has reached its economic working depth of 822M in 38 years. Beneath the open pit underground mass mining by block caving methods is now producing 30 000 tonnes per day of copper ore from the core of this very productive carbonatite pipe. Photograph courtesy of Rio Tinto plc.

Основная задача инженерно-геологических исследований в горном деле состоит в прогнозировании горно-геологических явлений и процессов и в разработке рекомендаций по их предупреждению или использованию.

Горно-геологические явления, характерные для карьеров.

К горно-геологическим явлениям, возникающим при открытой разработке месторождений, относятся оползни, обрушения и обвалы, осыпи и оплывины, просадки.

Оползни — наиболее распространенный вид нарушения устойчивости откосов, связанный с наличием в толще пород пластичных прослойков, слоев и слабых контактов; они происходят при углах наклона бортов и откосов уступов положе 25-35°; активная стадия оползней протекает в течение значительного времени (от нескольких часов до месяцев). Оползни вовлекают в движение значительные массы горных пород — от сотен до нескольких млн. м ; в ряде случаев оползни приводят к полному прекращению работ в карьере. Различают мелкие (сотни и тысячи м 3 ), средние (десятки тысяч м 3 ), крупные (сотни тысяч м 3 ) и очень крупные (миллионы м 3 ) оползни.

Главное свойство оползней – смещение породных масс по т. н. поверхности скольжения (оползания). Скольжению оползня нередко предшествуют оплывание и пластичное выжимание пород.

Различают простые и сложные оползни.

Типы оползней бортов карьеров и уступов

Тип оползняКраткая характеристика типаОсновные условия возникновения
Простые оползни
ОскользниСмещение подработанных блоков и пачек горных пород массива откоса по поверхности ослабления, падающей к в сторону откосаПодрезка откосов с поверхностями ослабления, падающими в сторону выработки
Собственно оползниПоверхность скольжения криволинейная: верхняя часть субвертикальная, средняя и нижняя – наклонная с обратным падением на нижнем отрезкеМассив несцементированных пород
Оползни-оскользниВ верхней части поверхность скольжения субпараллельна напластованию пород, в средней и нижней – пересекает напластование под различными угламиПадение поверхности ослабления в сторону выработки под углом, большим угла заоткоски борта
Сложные оползни
Оползни выдавливанияОползневому процессу предшествует и сопутствует пластическое выжимание слабых глинистых пород. Сползание происходит по пластически деформируемому основаниюНаличие в массиве или в основании откоса слабых глинистых легковыжимаемых пород
Оползни оплыванияОползневому процессу предшествует и сопутствует оплывание пород основания или нижней части откоса. Сползание происходит по оплывшей породе.Наличие в основании откоса пород, оплывающих под действием фильтрации воды и вибрации
Оползни проседанияОползневому процессу предшествует и сопутствует уплотнение (проседание) пород откоса, происходящее под влиянием вибрации и/или увлажненияНаличие в разрезе откоса рыхлосложенных или просадочных пород

а – оскользень; б – оползень-оскользень; в – собственно оползень;

г – оползни выдавливания; д – оползни оплывания; е – оползни проседания

Схематический разрез оползня

Верхняя часть оползня. Крым, Украина.

Оползень; северный Тайвань

Подошва оползня. Кипр, Петра.

Обрушения и обвалы характеризуются быстрым смещением и падением крупных блоков и пачек пород, которые при падении опрокидываются и дробятся на более мелкие куски.

Обрушения захватывают значительные части массивов горных пород и возникают при углах откосов, превышающих 25-35°; активная стадия обрушений протекает практически мгновенно. Обрушения представляют наибольшую опасность для людей и механизмов, работающих на нижележащих уступах.

the collapse of the pit wall at Freeport’s Grasberg Mine (copper & gold) in Irian Jaya (Indonesian part of New Guinea)

Обвал, Прибайкалье (окрестности Мраморного Дна)

Free hanging mesh drape-cable and double twist drape. It is high flexible and well fixed to various slope morphology to restrain rock fall hazard (High angle technology- RocNews, 2004)

Falling rock hazard index: a case study from the Marun Dam and power plant, south-western Iran Bull Eng Geol Environ

Осыпи характерны для всех видов горных пород, затрагивают, как правило, приповерхностную часть крутых откосов и формируются в течение значительного периода времени (несколько лет). Способствуют выполаживанию общего угла наклона борта карьера за счет уменьшения (сработки) площадок (берм) уступов. Иногда осыпи являются источником образования более крупных нарушений устойчивости (оплывин, оползней).

Просадки – вертикальное опускание прибортовых участков высокопористых рыхлых пород без образования сплошной поверхности скольжения. Просадки связаны с уплотнением высокопористых рыхлых отложений и отвальных пород под влиянием внешних пригрузок, увлажнения атмосферными осадками и консолидации. Обычно это наименее опасный вид нарушения устойчивости, однако в определенных условиях может служить причиной серьезных нарушений режима работы, аварий и травм.

Фильтрационные деформации, вызываемые подземными водами, разделяются на оплывание, выпор, механическую суффозию и фильтрационный вынос вдоль трещин.

Оплывание связано с переносом и переотложением грунтовых частиц подземными водами, вытекающими на откос в пределах промежутка высачивания; наибольшее развитие процесс получает в песчаных грунтах. Оплывины, наряду с явлениями суффозии, фильтрационного выпора, относятся к числу наиболее распространённых видов фильтрационного разрушения откосов несцементированных и обводнённых пород бортов карьеров. Оплывины характеризуются перемещением в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры — пылеватых песков и глин, а также лессовидных суглинков и лессов. Оплывины захватывают значительные объемы пород, развиваются интенсивно, часто приобретая катастрофический характер. Оплывание может явиться причиной деформаций вышележащих пород

Фильтрационный выпор — нарушение устойчивости частично подтопленных песчаных откосов, при котором приходит в движение некоторый его объем; выпор происходит под влиянием сил тяжести и гидродинамического давления, которое играет в этом процессе основную роль.

Механическая суффозия — вынос мелких частиц из массива горных пород под влиянием гидродинамических сил. Суффозионные явления наблюдаются главным образом в песчаных и лёссовых грунтах

(A) A sinkhole developed as a result of groundwater lowering at a miner’s recreation centre at Venterspoort, South Africa. (B) Mechanisms of ravelling.

Фильтрационный вынос вдоль трещин носит эрозионный характер и может развиваться в слабосцементированных породах с характерной естественной трещиноватостью. В отдельных случаях фильтрационный вынос может привести к образованию подземных пустот и провальных воронок. Этот вид деформаций встречается редко и имеет существенное развитие лишь в слабосцементированных рыхлых песчаниках.

Читайте так же:
Как самому заделать пластиковые откосы

Из других видов деформаций откосов уступов и бортов карьеров, связанных с влиянием поверхностных и подземных вод, следует отметить поверхностную эрозию, выщелачивание и растворение пород.

Поверхностной эрозии подвержены песчано-глинистые рыхлые породы, слагающие борта карьеров. Эрозия развивается под воздействием на породы поверхностных потоков атмосферных или технических вод, а также подземных вод, вытекающих в карьер.

Выщелачаванию подземными водами чаще всего подвергаются карбонатные трещиноватые породы. Процесс выщелачивания развивается медленно, поэтому при отработке месторождений он не оказывает существенного влияния на устойчивость бортов карьеров. Однако наличие естественных карстов осложняет ведение горных работ и ухудшает устойчивость откосов, т.к. при вскрытии их возможны значительные водопритоки и вынос рыхлого заполнителя.

Наиболее существенное влияние на устойчивость бортов оказывает соляной карст, связанный с быстрым растворением солей (галита, ангидрита и др.), который может явиться причиной обрушения борта карьера.

Деформации в лессовидных породах (просадки) связаны с растворением цементирующих соединений; деформации носят локальный характер и, как правило, не оказывают существенного влияния на устойчивость бортов карьеров.

На карьерах наблюдаются также провальные явления под влиянием подземных разработок и карстовых процессов.

Основными факторами, способствующими развитию деформаций откосов на карьерах, являются:

а) наличие поверхностей ослабления — тектонических нарушений, поверхностей скольжения древних оползней, слабых контактов между слоями;

б) обводненность пород и слабая их дренируемость;

в) интенсивная трещиноватость отдельных участков;

г) наличие прослоев слабых глинистых пород.

Основными причинами развития деформаций откосов являются
а) несоответствие углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов или несоответствие их высот геологическим условиям;

б) отсутствие дренажа или недостаточная его эффективность;
в) неправильное ведение горных работ (буро-взрывных, экскаваторных и др.) и очередности отработки участков;

г) неправильная оценка устойчивости откоса или принятие углов откосов без достаточного обоснования.

Указанные геологические факторы, снижающие прочность и устойчивость в откосах массива горных пород, невозможно с необходимой детальностью выявить при определении параметров откосов в период проектирования карьера они не могут быть учтены с необходимой полнотой. Детальное изучение неблагоприятных для устойчивости откосов геологических факторов производится в период строительства и эксплуатации карьеров.

Гидрогеологические факторы обусловливают развитие следующих процессов:

набухание, снижение прочности и местные деформации откосов песчано-глинистых пород под влиянием подземных, дождевых и талых вод;

оплывание откосов раздельно-зернистых и песчано-глинистых пород, вызываемое действием гидростатического взвешивания и гидродинамического давления;

выщелачивание засолённых песчано-глинистых и карбонатных пород и солей;

внезапные прорывы подземных вод при вскрытии карстовых полостей или нарушении режима дренажа.

К числу горнотехнических факторов относятся способ вскрытия, система разработки и отдельные производственные процессы.

Среди горнотехнических факторов, оказывающих влияние на устойчивость откосов твёрдых горных пород и величину углов наклона бортов, наибольшее значение имеет способ производства буровзрывных работ.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.006 с) .

Статьи

ГД 5.Общие понятия об открытых горных работах

Чтобы добыть уголь открытым способом, требуется производство следующих работ:

  • подготовка поверхности и коммуникаций,
  • осушение месторождения,
  • вскрытие (горно – капитальные работы в период строительства карьера),
  • эксплуатация (производство вскрышных и добычных работ),
  • доработка и восстановление поверхности.

Подготовка поверхности: удаление естественных и искусственных препятствий – вырубка деревьев; отвод рек, ручьев; снос зданий и сооружений и т.д. Строительство дорог, ЛЭП, связь, ОФ, склады, погрузка, АБК, жилые дома и пр.

Осушение месторождения осуществляется: поверхностным, подземным или комбинированным способами.

  • Поверхностный способ — дренажные канавы, скважины, ограждения от поверхностных вод и пр.
  • Подземный – дренажные стволы, подземные выработки с насосами.
  • Комбинированный – система скважин с поверхности и дренажных штреков.

Вскрытие месторождения – проведение горно – капитальных работ по строительству капитальных траншей, которые создают доступ транспорту с поверхности к месторождению.

Эксплуатация месторождения – это производство вскрышных и добычных работ. В результате вскрышных работ удаляются пустые породы, покрывающие полезное ископаемое, вследствие чего обеспечивается доступ к нему. Вскрышные работы по своему назначению являются горноподготовительными.

Добычные работы – это извлечение полезного ископаемого. Возможна комплексная разработка месторождения – когда наряду с добычей основного полезного ископаемого предусматривается и добыча попутных полезных ископаемых. (Это песок, глина, щебень, балласт, различные сопутствующие п.и. – например редкие металлы).

Доработка месторождения – характеризуется снижением добычи в результате уменьшения запасов, а также с увеличением глубины разработки (с уменьшением запасов, годных для открытой добычи).

Открытые горные работы – такие работы, при которых добыча полезного ископаемого производится непосредственно с дневной поверхности. Образующаяся в результате этих работ на поверхности земли выемка называется карьером.

Карьером называется также горное предприятие, ведущее разработку месторождения открытым способом.

Карьер, как горное предприятие – это совокупность горных выработок и поверхностных сооружений, оборудованных для добычи полезного ископаемого открытым способом. В угольной промышленности карьеры принято называть разрезами.

Карьерное поле – месторождение полезного ископаемого или его часть с массивом покрывающих и вмещающих пустых пород, отведенная для разработки одним карьером.

В процессе работ по извлечению полезного ископаемого образуется открытое выработанное пространство.

На поверхности земли выработанное пространство ограничивается границами карьерного поля, по глубине – дном карьера.

Разработка горных пород внутри карьерного поля производится, как правило, горизонтальными слоями, вследствие чего профиль карьера имеет ступенчатую форму.

Отдельный слой, который разрабатывается самостоятельными средствами рыхления, выемки и перемещения, называется уступом. Его высота устанавливается с учетом безопасности работ и зависит от рабочих параметров выемочного оборудования и свойств массива.

Часть уступа (по его высоте ), разрабатываемая самостоятельными средствами выемки (отбойки и погрузки), но обслуживаемая транспортом, общим для всего уступа, называется подступом. Два подступа, обслуживаемых общим транспортом, составляют один уступ

Элементы уступа: площадка, откос, бровка.
Нижняя горизонтальная поверхность рабочего уступа а) называется нижней площадкой уступа или почвой уступа.
Верхняя горизонтальная поверхность рабочего уступа б) называется верхней площадкой уступа или кровлей уступа.
Кратчайшее расстояние между почвой и кровлей уступа называется высотой уступа.
Высота уступа для одноковшовых экскаваторов составляет от 10 30-40м. Для многоковшовых 40-50 и более метров.

Площадки уступов, в зависимости от назначения , делятся на рабочие, предохранительные и транспортные.

Рабочие площадки уступов служат для размещения выемочно – погрузочного и транспортного оборудования.
Минимальная ширина для отработки одноковшовыми экскаваторами с погрузкой в ж.д. транспорт составляет 30-40м, для многоковшовых – 60-100м.

Страница 1 — 1 из 2
Начало | Пред. | 1 2 | След. | Конец | Все

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector