Добычные работы в карьерах

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.

Предохранительные площадки – служат для повышения устойчивости бортов карьера и обеспечения безопасности работы. Они создаются в результате недоработки нижнего уступа относительно верхнего.
Ширина предохранительной площадки зависит от высоты уступа и свойств слагающих его пород. Её минимальная ширина должна составлять не менее 0,2 высоты уступа через каждые 15 м по вертикали в мягких породах и через3 0м в крепких породах.

Транспортные (соединительные) площадки – служат для расположения на них ж.д. или автомобильных дорог, соединяющих забойные пути с путями капитальной траншеи. Также могут быть оборудованы конвейерами.
Ширина транспортной площадки устанавливается в зависимости от применяемого транспортного оборудования.

Рабочим горизонтом – наз. площадка уступа, на которой расположено горное и транспортное оборудование. Число рабочих горизонтов равно числу действующих уступов.

Наклонная плоскость в) ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства наз. откосом уступа.

Углом откоса уступа – наз. угол, образованный откосом уступа с горизонтальной плоскостью.

Бровка уступа – линия пересечения откоса уступа в с его верхней площадкой б и нижней площадкой а соответственно – верхняя д и нижняя е бровки.

Уступ разрабатывается последовательными полосами, которые наз. заходками.
Заходка — части уступа, на который последний делят по ширине.

Часть заходки по длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, наз. блоком.
Блоки, подготовленные для разработки, составляют рабочий фронт уступа, а не подготовленные – запасной фронт.

Фронтом работ карьера – является суммарная протяженность фронтов всех уступов карьера. Подвигание фронта вскрышных и добычных работ может быть параллельным, веерным и смешанным.


Веерное продвигаение фронта работ	Параллельное продвигание фронта работ	Смешанно продвигание фронта работ

А). Веерное подвигание фронта работ — применяют при отработке уступов заходками переменной ширины многоковшовыми экскаваторами.

Б). Параллельное подвигание фронта работ применяют при отработке уступов заходками постоянной ширины, отрабатываемых одноковшовыми экскаваторами.

В). Смешанное подвигание фронта работ представляет собой сочетание двух первых способов.

В результате разработки месторождения или его части образуется выработанное пространство – пространство, освобожденное от пород или полезного ископаемого. Оно может быть использовано для размещения в нем пород вскрыши.

Боковые поверхности карьера, ограничивающие выработанное пространство, называют бортом карьера.
Борт, на котором производятся горные работы, называется рабочим бортом.
Борт, на котором не производятся горные работы — называется нерабочим бортом.
Нижняя поверхность карьера называется подошвой или его дном.

Линия пересечения бортов карьера с земной поверхностью называется верхним контуром, а линия пересечения бортов карьера с его подошвой – нижним контуром карьера.
Границы карьера – это положение его верхнего и нижнего контуров.
Производственная мощность карьера – количество полезного ископаемого, добываемого в единицу времени. (Обычно за год, за сутки)
Коэффициент вскрыши – объем пустых пород, приходящихся на единицу полезного ископаемого.(тт; м3т; м3 м3).
При коэффициенте вскрыш 15 и более – рассматривается целесообразность перехода на подземную добычу. ( Себестоимость открытых работ может превысить себестоимость добычи подземным способом). Зависит от многих факторов.

ТПГВ Список использованной литературы
Список литературы, использованный для подготовки материалов по теме на сайте

ТПГВ 11.Особые условия проведения горных выработок
В настоящее время анкерное крепление является доминирующим креплением горных выработок не только на шахтах Кузбасса, но и в целом по угольной промышленности Р.

ТПГВ 10.Ремонт, восстановление и погашение выработок
Ремонтом горной выработки называют работы по исправлению деформированной крепи, расширение сечения выработки, исправление профиля пути и его параметров, исправление водоотливной ка.

ТПГВ 9.Организация проходческих работ
Важнейшим условием повышения эффективности и технического уровня горнопроходческих работ на угольных шахтах является решение всего комплекса этих р.

Вскрышные работы заключаются в снятии слоя вскрышных пород и перемещении его за пределы проектируемого контура карьера в отвал, имеющие целью подготовку полезного ископаемого для добычи.

Рыхлые породы отгружаются без буровзрывных работ, далее работы ведутся с применением БВР.

Потенциально-плодородный слой складируется во временный отвал и в дальнейшем должен использоваться для рекультивации карьера.

Породы вскрыши вывозятся в отвал автосамосвалами. Предусматривается раздельное складирование пустой породы и забалансовых руд.

Скальные породы вскрыши – гранодиориты, габбро-диориты и диориты разведаны как строительные камни для производства фракционированного щебня. Запасы вскрышных пород, утверждены в ГКЗ СССР как отдельное месторождение, в количестве: категория В — 60529 тыс. м3, категория С1 — 30959 тыс. м3 (протокол № 10981 от 21.12.90 г).

В советском ТЭО строительный камень учитывался как дополнительный товар, что позволяла существовавшее тогда плановая система ведения хозяйства. В последнем ТЭО кондиций строительный камень не учитывался по следующим причинам:

Запасы строительного камня утверждены как отдельное месторождение

Контрактом на Недропользование не предусматривается переработка пород вскрыши на щебень для массовой реализации

В случае использования камня для внутренних потребностей или на продажу, предприятие выплачивает определенный налог-роялти

Строительная отрасль подвержена периодическим кризисам, что не позволяет каким-либо образом планировать объемы непрофильного производства щебня и его сбыта.

Строительный камень предусматривается складировать на проектных отвалах в местах определяемых специалистами ГОКа.

Вскрышные работы производятся экскаваторами и ковшовым погрузчиком. Транспортирование вскрыши в отвал осуществляется карьерными автосамосвалами Cat 777D и F.

Расположение отвалов относительно карьера определено в соответствующих частях проекта.

2.9.6 Добычные работы

Добычные работы ведутся буровзрывным способом. Для бурения технологических скважин предусматривается применение бурового станка PV-275 фирмы «Atlas Copco». Скважины бурятся диаметром 250 мм.

Взорванная руда отгружается экскаваторами и ковшовым погрузчиком в карьерные автосамосвалы Cat777DиF. Ширина рабочих площадок при автомобильном транспорте приведена на чертеже 505-100046-ор. Добытое полезное ископаемое транспортируется автосамосвалами к дробильным установкам и далее на ЗИФ конвейерным транспортом. Расчет производительности буровых станков, экскаваторов и автосамосвалов см. раздел 2.12.

Для отбойки горной массы в карьере применяется буровзрывной способ, основная цель которого обеспечить требуемую кусковатость горной массы в развале для нормальной производительной работы выемочно-погру-

зочного оборудования. Первичное дробление производится методом скважинных зарядов (массовые взрывы). Технологические скважины диаметром 250мм бурятся при помощи высокопроизводительных буровых станков шарошечного бурения типа PV-275. Отработка принята уступами высотой 15м, в рудной зоне – подуступами высотой 7,5м.

Взрывные работы по дроблению негабаритов производятся шпуровым методом, накладными и кумулятивными зарядами.

Параметры буровзрывных работ, принятые в соответствии с «Отраслевыми нормативами буровзрывных работ для карьеров горнодобывающих предприятий цветной металлургии» (1978г.) приведены в таблице 7.

Перед началом взрывных работ должен составляться проект на взрыв. Проект на взрыв должен состоять из плана блоков, таблицы корректировочного расчета зарядов по каждой скважине и порядка проведения массового взрыва. В расчетной таблице должны приводиться все основные сведения о взрыве. Схема расположения зарядов в массиве горных пород приведена на рисунке 2.

Добычные работы

Добычные работы ведут так же, как и на Южном участке. [1]

Добычные работы на карьере цементных глин ведутся экскаваторами типа прямая лопата с электрическим и дизельным приводами. [2]

При открытой разработке месторождений добычные работы сопровождаются выдачей на поверхность или перемещением в горных выработках большего или меньшего количества покрывающих и вмещающих залежи полезного ископаемого пород, называемых вскрышными. [3]

В процессе эксплуатации месторождения планомерно продолжают вскрышные, горно-подготовительные и добычные работы . [4]

После проведения разрезной траншеи в подготовленном слое осуществляют добычные работы . [5]

Указанная норма применяется для небольших и сложных по своим природным свойствам месторождений ( россыпные месторождения золота, олова, месторождения оптического и камнесамоцветного сырья и подземных вод) и других, добычные работы на которых экономически целесообразно проводить одновременно с геологическим изучением, либо для тех объектов, оценка запасов которых в силу их природных свойств требует проведения опытно-эксплуатационных работ. [6]

Применив понятие жизненный цикл к такому объекту, как минеральные ресурсы шахтного поля, мы выделим следующие этапы их промышленного освоения: геологическая разведка запасов поля, проектирование горного предприятия, его строительство, добычные работы и первичная переработка добытого минерального сырья. Изучим проблемы экономики отдельных этапов, цели их выполнения и получим представление о механизме хозяйственных взаимодействий предприятий, осуществляющих работы на отдельных этапах цикла. [7]

Этажное принудительное обрушение применяют для разработки мощных залежей относительно устойчивых руд; при устойчивых вмещающих породах необходимо осуществлять принудительное обрушение кровли при взрывании зарядов, размещенных в скважинах или минных выработках, что, естественно, усложняет и удорожает добычные работы . [9]

Создан комплекс машин и механизмов, почти полностью устраняющих ручной труд при подготовке, добыче, нии и транспортировании торфа. Широко внедрен так фрезерный способ добычи торфа, позволивший не только механизировать добычные работы , но, что особенно важно, интенсифицировать разработку торфяных месторождений и, обеспечить концентрацию производства со всеми из этого экономическими последствиями. [10]

Следует отметить, что открытый способ с внутрикарьерным отвалом и открыто-подземный способ с созданием компенсационного пространства обеспечивают высокую технико-экономическую эффективность добычи киров за счет следующих положительных факторов. Добыча киров ведется с высокой интенсивностью благодаря совмещению процессов вскрыши и добычи во времени, причем фронт вскрышных работ значительно опережает добычные работы ; минимальная транспортировка пород вскрыши, поскольку породы непосредственно сбрасываются в подготовленное отработанное пространство; выемка киров производится сразу на полную мощность и тем самым устраняется трудоемкий и снижающий производительность оборудования процесс непосредственно в массиве. Узкий фронт работ позволяет интенсивно отрабатывать месторождение с малым числом вскрышного, добычного и транспортного оборудования; высокая концентрация отбитой массы киров позволяет применять для погрузки и транспортирования более совершенное и высокопроизводительное оборудование. На транспортные средства погружается разрыхленная масса киров, поверхность которой предварительно обрабатывается против налипания. [11]

Неглубокое залегание россыпных месторождений ( основные запасы полезных ископаемых в россыпях залегают на глубине менее 25 м), горизонтальное или пологое расположение пластов определяют применение разработки поверхностного типа. Причем россыпные месторождения разрабатывают с разделением на небольшое число слоев, в частности, выемку торфов ( вскрышные работы) осуществляют обычно одним уступом, а выемку песков ( добычные работы ) — другим. Иногда торфа и пески вынимают сразу одним уступом, что целесообразно при небольшой мощности торфов или применении высокопроизводительного добычного оборудования. [12]

Пласт искусственно разделяют на два слоя. Для крепления применяют стальные стойки с деревянными подхватами по простиранию. Добычные работы проводят в обоих слоях с врубовой машиной, что удорожает выемку и увеличивает потери и разубоживание соли, особенно при неровной почве и волнистом залегании пласта. [13]

На экономику добычных процессов оказывает влияние не только объем, но и время осуществления работ по разведке поля. Выполнять полный комплекс разведки поля в преддобычной период было бы экономически неразумно. Ведь добычные работы на поле будут осуществляться отдельными участками, последовательно. Они длятся много десятков лет. Для принятия технических решений, касающихся запасов поля в целом, необходима лишь определенная часть работ по разведке поля. Другая часть геологической информации имеет более локальный характер, привязана к конкретным участкам поля и становится необходимой лишь тогда, когда дело доходит до начала работ на том или ином конкретном участке. [14]

Подготовка поверхности заключается в вырубке леса, отводе рек и ручьев за пределы карьерного поля, осушении болот, переноске дорог. Горнокапитальные работы включают строительство различных траншей, предназначенных для транспортного доступа от поверхности земли к месторождению и создания первоначального фронта его разработки. Вскрышные работы ( удаление грунтовых пород) предназначены для обеспечения доступа к полезным ископаемым. Они включают отбойку, погрузку, транспортирование и разгрузку грунта. Добычные работы производятся с целью извлечения полезного ископаемого. Отбойка ( отделение пустой породы или полезного ископаемого от массива с одновременным его рыхлением) осуществляется с помощью буровзрывных или гидромеханических операций. Погрузка, процесс перемещения пустых пород или полезного ископаемого на транспортные средства, производится в большинстве случаев экскаваторами. Отбойка и погрузка относительно рыхлых пород полезных ископаемых осуществляются непосредственно экскаватором. Перевозка производится с помощью железнодорожного транспорта, ленточных конвейеров или большегрузным автотранспортом. [15]