Основные понятия открытых горных работ Исполнитель

Основные понятия открытых горных работ

План:

1. Сущность и элементы открытых горных разработок
2. Технология разработки месторождений
3. Понятие о карьере

Цель занятия – формирование в сознание студентов знаний об основных понятиях и принципах открытой разработки, а также напоминание пройденного материала, который предшествует к тематикам рассматриваемого курса.

{spoiler=Продолжать Читать}

Сущность и элементы открытых горных разработок

На практике разработок месторождение полезных ископаемых (далее МПИ) существует три способа разработки: открытый, подземный и геотехнологические способы разработки.

Открытыми горными работами называются совокупность работ, производимых с земной поверхности с целью добывания разнообразных горных пород. При этом все работы и процессы, связанные с извлечением полезных ископаемых из недр, совершаются в открытых горных выработках.

При подземном способе разработки полезные ископаемые добывают посредством сооружения специальных подземных выработок.

Геотехнологические способы разработки основаны на изменении агрегатного состояния полезных ископаемых непосредственно в местах их залегания (переводе в раствор, расплав, пар, газ, гидросмесь).

В соответствии с объектом открытой разработки месторождения горные работы подразделяются, прежде всего, на вскрышные (выемка, перемещение и размещение вскрышных пород) и добычные (выемка, перемещение и складирование или разгрузка полезного ископаемого). В соответствии с целями и особенностями производства выделяются отдельно горно-подготовительные работы, объединяющие проведение вскрывающих и подготовительных выработок (капитальных траншей полутраншей и других выработок, например подземных и т. д.). Специфической целью горно-подготовительных работ является создание транспортного доступа к забоям и начального фронта горных работ.

Порядок и последовательность выполнения открытых горных работ в пределах карьерного поля или его участка называется системой разработки. Под вскрытием месторождения (системой вскрытия) понимается совокупность долговременных горных выработок (подземных выработок и траншей), обеспечивающих транспортный доступ с земной поверхности к рабочим горизонтам карьера, и забоям с целью доставки вскрышных пород на отвалы, полезного ископаемого к пунктам их приема на поверхности, а с поверхности к рабочим горизонтам - материалов, оборудования и людей.

Технология разработки месторождений

Технология разработки месторождения - это совокупность взаимосвязанных процессов, способов и приемов механизированного производства горных работ, основанная на фундаментальных знаниях закономерностей разработки и возможностей технических средств.

Технологическими называют процессы, при которых происходит качественное изменение обрабатываемого объекта. Таким объектом на карьерах являются горные породы, которые в процессах горных работ изменяют свое агрегатное состояние и местоположение.

Каждому основному производственному процессу (подготовка горных пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение горной массы, складирование пустых пород и разгрузку, а также складирование полезных ископаемых) соответствуют вспомогательные работы, производство которых позволяет планомерно осуществляет основной процесс или облегчает его.

Помимо этого, на карьерах выполняется ряд общих вспомогательных процессов: электроснабжение, вентиляция, водоотлив, опробование полезного ископаемого (ПИ), ремонты оборудования и другие способствующие производству горных работ.

Выемочно-погрузочные работы, перемещение разгрузка (складирование) горной массы объединяют другие основные и вспомогательные процессы горных работ, составляя единый и по существу непрерывный технологический комплекс горных работ, в котором организация одного процесса влияет на организацию других связанных с ним процессов.

Все основные производственные процессы на карьерах механизированы. Комплексная механизация предусматривает полную механизацию не только основных процессов, но и вспомогательных работ. Средства механизации производственных процессов должны в первую очередь соответствовать характеристикам пород, участвующим в каждом процессе, иначе выполнение этих процессов становится техническим невозможным или весьма затрудняется. Важно не только иметь техническую возможность извлечения и перемещения горных пород, но и обеспечить высокую производительность средств механизации в каждом процессе, их надежность в работе и долговечность эксплуатации.

Большие объемы извлекаемых и перемещаемых горных пород, измеряемые на карьерах нередко десятками и сотнями миллионов тонн в год, вызывают необходимость подбора технических средств механизации основных процессов, соответствующую по производительности, размерам, развиваемым усилиям (мощность) друг - другу. Такая цепь взаимосвязанных машин и механизмов, обеспечивающих надежную и эффективную разработку и перемещение пород, называются комплексом карьерного оборудования.

Основными принципами, на которых базируется технология и механизация горных работ, являются: поточное производство, совмещение основных процессов, независимость процессов, кратчайшее расстояние перемещения горной массы, сокращение числа и объемов вспомогательных работ.

Понятие о карьере

В результате производства открытых горных работ в земной коре образуется большие выемки, совокупность которых называют карьером. Контур поперечного сечения выемок является незамкнутым. В угольной промышленности и на россыпных месторождениях карьер называют разрезом.

При производстве открытых горных работ для выемки полезных ископаемых горизонтальной или пологопадающей залежи необходимо удалить покрывающие пустые (вскрышные породы) породы (рис. 1.1, а), а лежачий бок (почва) залежи не разрабатывается.

При разработке наклонных и крутопадающих залежей помимо покрывающих пород необходимо удалить и часть вмещающих пустых пород для создания транспортного доступа к различным частям залежи по глубине и для обеспечения устойчивости массива вмещающих пород после выемке полезных ископаемых. Так как для этих целей угол откоса породного массива должен быть не более 25-30⁰, то при открытой разработке наклонных залежей удаляются только вскрышные породы со стороны висячего бока залежи, а породы лежачего бока не вынимаются (рис. 1.1, б). При разработке крутопадающих залежей вынужденно удаляют породы со стороны висячего и лежачего ее боков (рис. 1.1, в).

Выемка полезных ископаемых, покрывающих и вмещающих пород производится слоями с опережением верхними слоями нижних; в результате разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов. Между смежными слоями (уступами) оставляют площадки для размещения экскаваторов, транспортных коммуникаций и других производственных целей. В результате выемке полезных ископаемых и вскрышных пород в земной коре образуется ступенчатая поверхность уже выработанного пространства (см. рис. 1.1). Размеры выработанного пространства в процессе разработки горизонтальных месторождений увеличиваются в плане (см. рис. 1.1, а), а при разработке наклонных и крутопадающих месторождений – одновременно в плане и по глубине (см. рис. 1.1, б, в), так как постепенно создаются (нарезаются) новые слои (уступы) по глубине залежи. Глубина выработанного пространства при разработке мощных крутопадающих месторождений может достигать нескольких сотен метров.

Выемка пород и полезных ископаемых в нижнем слое или создание (нарезка) нового слоя возможны только после выемки значительной части горной массы во всех или части вышележащих слоев (см. рис. 1.1). Поэтому выемка вскрышных пород должна опережать во времени и пространстве выемку полезного ископаемого.

Насыпи пустых пород и некондиционных полезных ископаемых, извлекаемых и удаляемых при открытой разработке месторождения, называют отвалами. Отвалы, размещаемые в выработанном пространстве карьера, называют внутренними(см. рис. 1.1), а вне контуров карьере – внешними.

Рис. 1.1. Принципиальные схемы открытой разработки залежей:

а - горизонтальных; б - наклонных; в - крутопадающих; 1 - выработанное пространство; 2, 3 - внутренние и внешние отвалы; 4,5 -рабочий и нерабочий борта; 6 - конечный контур карьера; 7 - бермы; I, II, … - последовательность развития работ на уступах

Ключевые термины:

вскрышные работы                                   геотехнологический способ

добычные работы                                               технология разработки

горноподготовительные работы               комплексная механизация

карьер                                                                  комплекс оборудования

разрез                                                         уступ                                              

выработанное пространство                     земельный отвод                           

угол откоса уступа                                                                                                     

Контрольные вопросы

1. Достоинство и недостатки открытого способа разработки.
2. Существо понятий «горноподготовительные работы» и «система разработки».
3. Цель горноподготовительных работ.
4. Цель комплексной механизации производственных процессов.
5. Существо понятия «комплекс карьерного оборудования».
6. В чем заключается технология разработки месторождения открытым способом?

Рекомендуемая литература по разделу:

1. Анистратов Ю. И. Технология открытой добычи руд редких и радиоактивных металлов. – М., Недра, 1988.
2. Горная энциклопедия в 5-ти томах. М., Советская энциклопедия, 1986.
3. Мельников Н. В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., «Недра», 1974. 424 с.
4. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Часть 1. – М., Недра, 1985.
5. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1978. 542 с.
6. Симкин Б. А. Технология и процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1970. 215 с.
7. Томаков П. И., Манкевич В. В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. М., Изд. МГГУ, 1995. 611 с.
8. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых, ч. I. Под общей ред. М. Г. Новожилова. М., «Недра», 1971. 635 с.

{/spoilers}