РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ КАРЬЕРА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ВЫЕМКИ ПОРОД ВСКРЫШИ ПРИ ОТРАБОТКЕ КРУТОНАКЛОННЫМИ СЛОЯМИ ЭТАПА
2.1. Исследование схем формирования рабочей зоны карьера при управлении режимом горных работ
При доразведке месторождений в процессе их эксплуатации и переутверждении запасов обязательным является уточнение граничного коэффициента вскрыши и первоначально установленной глубины карьеров, а также обоснование величины текущего коэффициента вскрыши. В настоящее время на железорудных карьерах Украины в связи с динамикой экономических показателей возникла необходимость уточнения перспективных границ действующих карьеров, глубина которых превышает 250...350 м.
Известно, что под режимом горных работ понимается функциональная зависимость изменения объемов извлекаемых пустых пород и полезного ископаемого от глубины карьера в контурах карьерных полей в виде V = f(Hт), Р = f(Hт). При этом работа карьера должна быть организована таким образом, чтобы его производительность по полезному ископаемому и вскрыше в течение длительного периода времени оставалась постоянной или же систематически возрастала до определенной величины. Традиционным подходом является регулирование во времени режима горных работ, который зависит от угла наклона бортов в рабочей зоне и может существенно изменяться при изменении ее параметров. В [3] эту задачу предлагается решать формированием рабочей зоны карьера с более крутыми углами откосов рабочих бортов, что может обеспечиваться путем:
- выделения этапов в плане и по глубине карьерного поля;
- постановки во временно нерабочее состояние смежных уступов и поочередной их отработки в пределах рабочего борта;
- отработки уступов диагональными заходками с различным углом наклона к простиранию месторождения;
- формирования рабочего пространства крутонаклонными слоями;
- формирования рабочей зоны карьера высокими уступами.
Режим горных работ существенно зависит от углов формирования рабочих бортов карьеров, вследствие чего происходит перераспределение текущего коэффициента вскрыши в течение всего срока эксплуатации карьера. Так, этапная разработка находит широкое применение при разработке как вытянутых, так и округлых карьерных полей. Под этапами разработки понимаются периоды эксплуатации карьера с существенно различающимися объемами вскрышных работ, определенные промежуточными контурами карьера по глубине и в плане [6].
Под этапом понимаются отдельные участки карьера, которые формируются и отрабатываются в определенной последовательности, обеспечивающей минимальную себестоимость добычи полезного ископаемого.
При разработке крутопадающих залежей вложения средств на вскрышные работы обычно опережают затраты на добычу полезного ископаемого на несколько лет. Это значительно снижает экономическую эффективность горных работ. Проектирование горных работ при разработке глубокозалегающих вытянутых по простиранию месторождений, при известной проектной глубине карьера, в последние годы осуществляется с использованием временной консервации отдельных вскрышных уступов. Создание временно нерабочих бортов, выделение очередей разработки (этапов), установление промежуточных контуров позволили многим железорудным предприятиям существенно уменьшить затраты на выемку вскрыши на начальном этапе. Подобная практика позволяет снизить в первый период текущий коэффициент вскрыши, уменьшить объем горно-капитальных работ, отнести выемку части пустых пород на более поздний период разработки и, за счет этого, существенно улучшить календарный график выполнения вскрышных работ и получить значительный экономический эффект. Вследствие этого суммарные приведенные затраты на разработку месторождения могут быть уменьшены на 10-20% [16]. Единственным экономическим критерием эффективности является дисконтированная прибыль, а технологическим показателем -коэффициент вскрыши, не противоречащий минимизации при определенных условиях (на каких-то этапах).
Параметры расконсервации временно нерабочего борта карьера возможно представить в виде схемы (рис. 2.1).
При этом контуры карьера представлены временно нерабочими бортами с углами откосов, близкими к углам погашения. Этапы работы карьера должны выбираться такими, при которых объемы извлекаемых вскрышных пород будут находиться в пределах минимально допустимых значений. Изменение же интенсивности и направления развития рабочей зоны осуществляется таким образом, чтобы на протяжении установленного этапа текущий коэффициент вскрыши был минимальным и при достижении карьером предельной глубины не превышал граничный коэффициент вскрыши.
Известные технологии позволяют разрабатывать наклонные и крутые пласты месторождения с формированием углов наклона рабочих бортов до 19...24?. Для того чтобы значительно повысить угол рабочего борта и быстрее начать разработку пластов при открытой разработке месторождений предлагается технологическая схема отработки крутонаклонными слоями этапа. Под крутонаклонным слоем этапа предлагается понимать геометрическую фигуру, которая имеет объем пород вскрыши, заключенный между двумя смежными контурами временно нерабочего борта карьера, сформированного под углом 28...42? к горизонтальной плоскости, отрабатываемый последовательно перемещающейся сверху вниз одной рабочей площадкой, ширина которой (50...60 м) обеспечивает отработку запасов полезного ископаемого по пласту залежи на глубину соответствующую высоте 2-3 уступов.
Формирование рабочей зоны (рис. 2.2) крутонаклонными слоями производится в зависимости от высоты группы уступов, формирующих этап, которая регламентируется изменением положения горных работ при углубке дна карьера на 1-3 уступа. При этом определяются ширина площадок группы уступов этапа (см. рис. 2.2) по висячему и лежачему бортам карьера Вэв, Вэл; ширина рабочей
Рис.2.1. Схема взаим