Глава 4. Проектирование режима горных работ

Одним из основных решений, принимаемых при проектировании карьера, является решение, определяющее последовательность отработки запасов месторождения, а экономические результаты определяются, прежде всего, соотношением объемов вскрышных и добычных работ в целом и по периодам деятельности карьера.

При разработке месторождения практически всегда имеются различные технологически возможные варианты последовательности выемки этих объемов, т. е. варианты развития работ.

Для определения рационального направления развития работ в карьере применяют методы горно-геометрического анализа карьерных полей и исследования режима горных работ.

Горно-геометрический анализ – это метод определения поэтапных объемов вскрыши и полезного ископаемого, извлекаемых при ведении горных, работу заданными параметрами, в зависимости от места их нахождения в контуре карьера. Он служит основой исследования режима горных работ

Под режимом горных работ принимается установленная проектом или исследованием последовательность выполнения объемов вскрышных и добычных работ во времени, обеспечивающая планомерную, безопасную и экономически эффективную разработку месторождения за срок существования карьера.

Режим горных работ оценивается по графику, на котором показаны изменения объемов добычи и вскрышных работ по годам за весь период существования карьера.

Экономически эффективным является режим горных работ, который обеспечивает максимальную прибыль от разработки месторождения с получением полезного ископаемого требуемого качества.

При продолжительности работы карьера 8-12 лет (что соответствует сроку амортизации основного карьерного оборудования) экономическая эффективность достигается тем, что возможно больший период времени ведут разработку с постоянными годовыми объемами вскрышных работ (рис. 1 А); при большей продолжительности работы карьера в общем случае целесообразно разделить весь срок работы на отдельные периоды, каждый из которых характеризуется постоянным годовым объемом вскрышных работ; объемы этих работ увеличиваются или уменьшаются при переходе к следующему периоду (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. Графики изменении объемов V добычи (1) и вскрыши (2) по годам Т:

А и Б – соответственно при продолжительности существования карьеров в течении 10 и 20 лет

 

Периоды работы карьера с существенно различающимися объемами вскрышных работ называются этапами разработки. При небольшом сроке существования карьера стремятся к разработке без разделения на этапы, а при длительном сроке желательно выделение нескольких этапов.

Поддержание равномерных объемов вскрышных работ на каждом этапе способствует устойчивой экономической деятельности предприятия.        

Неравномерный режим горных работ внутри этапа приводит в отдельные годы к выполнению «пиковых» объемов вскрышных работ. При этом ухудшаются экономические показатели разработки, так как за сравнительно короткий период происходит концентрация большого числа горного и транспортного оборудования.

Регулирование режима горных работ с целью уменьшения пиковых объемов вскрыши или перенесения их на более поздние сроки достигается путем применения следующих приемов.

1. Перенос пиковых объемов на более поздние периоды за счет изыскания оптимального направления понижения горных работ, обеспечивающего минимум текущего или среднего с начала разработки коэффициентов вскрыши. В этом случае календарный график вскрышных работ будет рациональным, так как объемы вскрыши по периодам эксплуатации карьера будут возрастать.

2. Рациональное распределение выемки вскрыши по времени достигается за счет поочередного вовлечения в разработки участков месторождения с минимальными коэффициентами вскрыши и последующим их объединением. Такой способ применим при разработке протяженных залежей значительных размеров по площади со сложной структурой и т. п.

3. Существенное сокращение объемов вскрыши с отнесением на отдаленное время достигается выделением этапов разработки с формированием временно нерабочего борта внутри перспективных границ карьера.

4. Некоторое перераспределение пиковых объемов вскрыши во времени может быть также частично достигнуто увеличением углов откоса рабочей зоны. Это связано с изменением элементов системы разработки либо с заменой, где это возможно, вида транспорта (например, с железнодорожного на автомобильный).

5. В отдельных случаях при невыдержанной мощности залежи регулирование графика вскрышных работ (ликвидация пиковых нагрузок) может быть произведено за счет изменения объема добычных работ.

6. Формирование рабочей зоны и управление ее параметрами во времени. Такое управление должно обеспечивать выемку проектных объемов полезного ископаемого и вскрыши на всех стадиях существования карьера.

При понижении торных работ размеры рабочей зоны возрастают, в то время как для поддержания работы карьера с постоянным коэффициентом вскрыши в течение сравнительно большого периода времени необходимо иметь постоянную площадь рабочей зоны и длину фронта, работ.

Сохранение размеров действующей части рабочей зоны может быть достигнуто за счет изменения конструктивных параметров рабочей зоны, в том числе:

6. 1. Уменьшение протяжённости фронта вскрышных работ на верхних уступах за счет вовлечения в разработку по частям.

6. 2. Регулирование площади рабочей зоны и длины фронта работ за счет временной остановки части уступов и чередования их отработки по глубине за счет формирования внутри карьера участков временно нерабочего борта с оставлением на нем берм минимально допустимой по условиям расконсервации ширины. Кроме того, возможна организация поочередной отработки смежных уступов с оставлением между ними уменьшенной площадки. В этом случае угол откоса рабочей зоны может быть существенно увеличен. В некоторых случаях, как показывает практика работы карьеров, в целях создания достаточных резервов подготовленных запасов смежные вскрышные уступы в рабочей зоне карьера могут сдваиваться.

6.3. Поддержание постоянной длины фронта вскрышных работ достигается также за счет одновременной работы ограниченного количества уступов. При этом следует выделять зоны концентрации горных работ по глубине карьера и в плане, исходя из необходимости поддержания фронта добычных работ требуемой длины.

Во всех случаях сокращение действующей части рабочей зоны карьера (при полном ее развитии) улучшает показателя использования экскаваторов и транспортных средств за счет концентрации горных работ.

Важнейшее значение для регулирования режима горных работ имеют способ вскрытия, форма и стационарность трассы капитальных траншей.

Естественно возможно, одновременное применение и двух-трех рассмотренных способов регулирования размеров рабочей зоны карьера.