Разработка месторождений

На разведанном и пригодном для использования месторождении создают производственное предприятие — карьер — совокупность горных выработок для открытой разработки месторождений. Основ­ными элементами горных разработок являются: уступ, рабочая пло­щадка, фронт работ, забой, размеры которого определяют расчетом при проектировании.

Разрез вскрышного и добычного уступа приведен на рис. 139, а.

Уступ — часть разрабатываемого месторождения, ограниченная двумя плоскостями—горизонтальной и наклонной или вертикальной. Уступ обслуживается отдельным. транспортным горизонтом.

Подуступ — часть уступа, разделенного горизонтальными пло­щадками, обслуживается транспортными средствами, общими для всего уступа.

Из элементов уступа различают: бровку уступа-линию пересечения откоса уступа с его верхней или нижней площадкой; откос уступа— наклонную или вертикальную рабочую поверхность уступа; угол от­коса уступа, образуемый наклонной поверхностью уступа с горизон­тальной плоскостью. Место на уступе или подуступе, где разрабаты­вают горную породу, называют забоем.

Часть уступа, предназначенная для размещения машин и обору­дования, транспортирования и разделки горной породы, называется рабочей площадкой (рис. 139, б). Она же отделяет подуступы и уступы один от другого. Кроме рабочей площадки, при проектировании карье­ра предусматривают на нерабочем борту берму безопасности, которая служит для того, чтобы горные породы не падали на нижележащий уступ.

Часть уступа по длине, подготовленную для производства горных работ, называют фронтом работ данного уступа. Элементами карьера, которые проектируют при подготовке месторождения, являются тран­спортная (откаточная) и разрезная траншеи. Транспортную траншею обычно устраивают за контурами участка, намеченного к разработке. Она служит для транспортирования пород из карьера. Разрезная тран­шея проходится только для создания уступов и фронта работ.

Карьеры бывают промышленными и строительными. Промышлен­ные карьеры — постоянно действующие капитально оборудованные предприятия, часто автоматизированные, созданные на базе мощных месторождений. Они снабжают дорожные стройки, которые располо­жены в районах, где отсутствуют местные каменные материалы. Ра­диус действия таких карьеров 1000—1500 км. Промышленные карьеры, как правило, не подчинены дорожным стройкам. Они входят в управ­ления или тресты нерудных материалов и снабжают отдельные строй­ки по разнарядкам вышестоящих организаций-

Строительные карьеры — предприятия временного типа. Их в ос­новном организуют сами строительные организации для обеспечения потребности в материалах. Срок их существования 1—3 года (срок строительства снабжаемого объекта). Сооружения на таких карьерах временного типа, сборно-разборные и передвижные, средства механи­зации менее мощные, чем на промышленных карьерах. Строительные карьеры могут быть притрассовые и базисные; первые создают близ трассы строящейся дороги, базисные — на мощных притрассовых мес­торождениях, а также на месторождениях, удаленных от трассы. Пос­ле окончания строительства эти карьеры часто используют для нужд эксплуатации дорог. Целесообразность разработки того или иного мес-

Рис. 139. Элементы горной выработки:

1 — нижняя площадка; 2—4 — бровка уступа; 3 — площадка подуступа; 5 —• верхняя площад­ка; 6 — вскрышной уступ (пустая порода); 7 — кровля; 8 верхняя бровка; 9 — откос усту­па; 10 — развал горной породы; 11—нижняя бровка; 12 — рабочий горизонт; 13 — экскава­тор; 14—автомобиль-самосвал;

а—угол откоса уступа; р — угол откоса вскрышного уступа; — высота уступа;— вы­сота подуступа

торождения определяют мощностью запасов, объемом вскрышных ра­бот, качеством, дальностью возки и себестоимостью продукции франко-место потребления. Несмотря на сравнительно высокую стоимость продукции строительных карьеров по сравнению с промышленными, они весьма целесообразны благодаря близости к местам потребления.

До разработки месторождения должны быть подготовлены: горно-отводные документы, разрешение на право производства горных и бу­ровых работ, на хранение взрывчатых материалов, план горных работ с пояснительной запиской. Записка содержит: обоснование вскрытия месторождения; системы разработки; режим работы и выработку карье­ра, добычных и буро-взрывных работ, транспортных средств; меро­приятия по охране природы и технике безопасности. К записке при­кладывают схемы разработки месторождения и проведения буро-взрывных работ

Технологический процесс разработки месторождения состоит из следующих работ: подготовительных, вскрышных, добычных, транс­портных и погрузочно-разгрузочных, а в ряде случаев — по перера­ботке материалов.

В подготовительные работы входят очистка от леса, пней, кустар­ника и валунов всей площади месторождения, предназначенной к раз­работке, устройство откаточной (выездной) и разрезной траншей, за­сечка уступов. Карьер ограждают водоотводными нагорными канава­ми, расположенными вне зоны обрушения, так, чтобы вода стекала в места, находящиеся ниже карьера.

Пласты полезной породы в большинстве случаев покрыты слоем пустой породы, которую приходится убирать. Вскрытие месторожде­ния обеспечивает образование на вскрышном и добычном уступах до­статочного фронта для работы машин и транспортных средств. В со­став вскрышных работ входят снятие пустой породы, засечка добыч­ных уступов, создание берм нужной ширины, проходка откаточных траншей (при разносе) и организация берм (при холмистых карьерах) для транспортирования полезного ископаемого к месту переработки или отгрузки пустых пород в отвал

После удаления пустой породы в отвалы зачищают кровлю полез­ного ископаемого (производят довскрышу), так как остатки пустой породы впоследствии будут загрязнять полезную породу.

При разработке месторождений, расположенных в холмистой мест­ности, снятие вскрыши с лобовой части месторождения и засечку уступов производят сверху вниз.

Разработку глубинных месторождений начинают с проходки въезд­ной и разрезной траншей. Вскрышные работы ведут в соответствии со схемой и очередностью, намеченных планом горных работ. На карье­рах, функционирующих круглогодично, вскрышные работы выполня­ют в теплое время года, опережая добычу породы в объемах, необходи­мых для всего зимнего периода.

Места под отвалы пустых пород выбирают там, где впоследствии не будут разрабатывать полезное ископаемое: овраги, пониженные места местности. Дальность возки пустых пород должна быть минималь­ной.

Таблица 51

Категория породы	Степень кре­пости породы	Порода	Коэффициент крепости породы f
1	2	3	1
I	В высшей степени крепкие	Наиболее крепкие, плотные и вяз­кие кварциты и базальты; исключи­тельные по крепости другие породы	20,0
II	Очень крепкие	Очень крепкие гранитовые породы, кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец; менее крепкие, чем указано выше, кварциты, самые крепкие песчаники и известняки	15,0
III	Крепкие	Гранит плотный и гранитовые по­ роды, очень крепкие песчаники и из­вестняки	10,0
IIIа	>>	Известняки (крепкие), некрепкий гранит, крепкие песчаники, крепкий мрамор, доломит	8,0
VI	Довольно крепкие	Обыкновенный песчаник	3,0
IVa	То же	Песчанистые сланцы, сланцеватые песчаники	5,0
V	Средние	Крепкий глинистый сланец, некреп­кий песчаник и известняк, мягкие конгломераты	4,0
Va	Средние	Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель	3,0
VII	Мягкие	Мягкий сланец, очень мягкий из­ вестняк, мел, каменная соль, гипс, мерзлый грунт, обыкновенный мер­гель, разрушенный песчаник, сцемен­ тированная галька и хрящ, каменный грунт	1,5
VIIа	То же	Щебенистый грунт, разрушенный сланец, слежавшаяся галька и ще­бень, отвердевшая глина	0,8
VII	Мягкие	Глина (плотная), глинистый грунт	1,0
VIIa	>>	Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий	0,8
VIII	Землистые	Растительная земля, торф, легкий суглинок, сырой песок	0,6
IX	Сыпучие	Песок, осыпи, мелкий гравий, на­сыпная земля	0,5
X	Плавучие	Плывуны, болотистый грунт, раз­жиженный лёсс и другие разжижен­ные грунты	0,3

Примечание. Разрушенные, выветрелые, трещиноватые породы можно относить к категориям с более низким коэффициентом крепости. Так, трещиноватый гранит, являясь твердымив то же время разбит трещинами. Для бурения шпуров следует брать =10, для взрывных работ соответственно меньший, т. е. 6 или 7,

Основные производственные процессы в карьере: буро-взрывные, погрузочные, транспортирование горных и пустых пород. Разнооб­разие горно-геологических и технико-организационных условий обус­ловливает применение большого количества видов, типов и моделей машин различного назначения.

Для выбора машин и оборудования по добыче горной породы необ­ходимо знать их классификацию — разделение по эталонным призна­кам. За эталон принимают предел прочности породы при сжатии, ско­рость бурения, шпуров определенного диаметра, расход взрывчатого вещества (ВВ) и т. д. Классификация пород позволяет сравнить свой­ства пород и рассчитать расход ВМ (взрывных материалов) на взрывание 1 м³ породы (г/м³, кг/м³), обосновать нормы выработки. Чаще дру­гих пользуются классификацией проф. М. М. Протодьяконова (табл. 51) в которой за единицу крепости принят предел прочности при сжа­тии, равный 9,81 МПа (100 кгс/см²).