Обоснование контуров карьеров при разработке крутопадающих месторождений

Обоснование контуров карьера должно быть не только экономическим, но и технологическим! Мы должны иметь безопасный угол откоса борта, обеспечивающий его устойчивость и не выходить за земельный отвод! Здания и сооружения, находящиеся на поверхности, так же заранее должны быть расположены за конечным контуром карьера. При этом соответствовать экономическим критериям.

23. Решения, предваряющие горно-геометрический анализ на
крутопадающей залежи.

При сложных конфигурации залежей, топографии поверхности и криволинейном или ломаном очертании бортов карьера анализ режима горных работ, установление их контуров и ряд других задач геометрического содержания могут успешно решаться на геологических профилях методом осаждения трапеций, или, короче, методом трапеций.

Сущность его состоит в следующем. Любая фигура, заключенная в границах двух параллельных линий, может рассматриваться как трапеция; криволинейность сторон в задачах горного дела незначительная, поэтому эти стороны можно рассматривать как прямые отрезки.

Если «осадить» фигуру на какую - либо ось OY (не обязательно перпендикулярную к параллельным линиям),, получим новую трапецию. Средние линии обеих трапеций и равны, как и их площади.

Таким образом, при известной высоте слоя между параллельными линиями измерение площадей сложной конфигурации, заключенных в этом слое, можно заменить измерением средних линий трапеций или треугольников. Так как разработка наклонных и крутых залежей обычно производится горизонтальными слоями с определенной высотой уступа описанный прием осаждения трапеций позволяет значительно упростить геометрический анализ карьерных полей в усложненных природных условиях.

Например, для сложного профиля извлекаемые объемы горной массы (или площади при расчете на 1 м по простиранию) при развитии горных работ от контура АА до контура ББ могут быть определены как сумма площадей элементарных трапеций, заключенных между линиями горизонтов.

Так как в каждой элементарной трапеции может находиться несколько видов горных пород (вскрыша, различные сорта руд), то по каждому из них в пределах трапеции измеряются соответствующие им отрезки средних линий, которые суммируются отдельно по сортам полезного ископаемого или видам вскрышных пород.

На графике по оси Оу откладываются высотные отметки горизонтов которые соответствуют исследуемому этапу углубления карьера. На средних линиях поочередно откладываются отрезки l\,l2,h и /4, характеризующие разнос левого борта, и отрезки характеризующие разнос правого борта, благодаря чему устанавливаются точки N и N' графика режима горных работ по горной массе. Аналогично суммированием отрезков средних линий по извлекаемому полезному ископаемому находятся точки К и /С', служащие основанием для построения графиков добычи полезного ископаемого. При необходимости аналогично находятся другие точки по сортам и видам вскрышных пород и полезного ископаемого.

Разделение суммируемых отрезков прямых и изображение их по обе стороны от оси Оу удобно для оценки объемов работ, связанных с разносом по висячему и лежачему бокам залежи. Следует учитывать, однако, что ось Оу на рис. 16.4, а, от которой производятся измерения вправо и влево, означает для каждого этапа направление развития горных работ. Оно меняется с изменением местоположения дна очередной разрезной траншеи. Положение оси Оу устанавливается для каждого этапа соединением двух последовательных положений точек, означающих на профиле нижние бровки разрезных траншей (точки а и а'). Если необходимость в разделении объемов по бортам отсутствует, суммированием всех средних линий трапеций можно построить сводный график по профилю; он может быть также построен суммированием графиков, построенных для обоих разносимых бортов. Практические приемы геометрического анализа вытянутых по простиранию карьерных полей в их конечных контурах методом трапеций рассматриваются на примере сложного геометрического профиля (рис. 16.5,о). Порядок построений принимается следующий.

Определяется ширина разрезной траншеи по дну и в соответствии с принятой схемой вскрытия и порядком развития работ выбирается ее местоположение для каждого этапа — обычно для каждого уступа.

Посредине между каждыми двумя смежными положениями дна разрезных траншей проводят горизонтальные средние линии.

Для каждого положения дна карьера (этапа работ) проводят линии откоса рабочих бортов со стороны висячего и лежачего бока залежи до встречи с поверхностью земли или конечным контуром карьера. Замена поуступного вычерчивания рабочих бортов (или их участков) линиями общих откосов допустима, если рабочие площадки на всех уступах борта (или участка) равны по ширине. Линии откоса бортов могут также вычерчиваться ломаными и криволинейными.

На том же или на другом листе проводится вертикальная ось (график справа, см. рис. 16,5,а), па которую переносятся отметки дна разрезных траншей по каждому этану. На горизонтальных линиях графика (см. рис. 16.5, а — продолжение средних линий профиля) откладываются для каждого этапа развития работ в карьере ординаты, выражающие объемы горной массы, полезного ископаемого и вскрышных пород.

Измерителем определяют сумму всех горизонтальных отрезков между границами этапа, которая является ординатой горной массы для пего. В этом же масштабе она откладывается па линии ординат, проходящей посредине между конечными отметками данного этапа. Например, для этапа VI (рис. 16.5,6) ординатой горной массы является сумма отрезков aa' + bb' + + cc'+dd^,+ee^/+ff^,+gg^/+hh^,+kk'+mm^,+nn'. Она откладывается посредине между отметками (—100) и (—120), соответствующими этапу VI,

Аналогично суммированием всех отрезков средних линий горизонтов, находящихся в пределах залежей на данном этапе, определяются ординаты полезного ископаемого. Например, для этапа VI ординатой полезного ископаемого является сумма отрезков pg + of' + gs + tr.

I рафик горной массы и полезного ископаемого получается при соединении конечных точек соответствующих ординат (см. рис. 16.5, а).

Если залежь содержит прослойки пород, извлекаемых раздельно, во избежание частых измерений можно установить их среднее содержание (в процентах) в залежи и уменьшить соответственно ординаты полезного ископаемого на графике; таким же образом учитывают потери полезного ископаемого. Вычитанием на графике из ординат горной массы ординат полезного ископаемого получают ординаты объемов вскрышных пород, по которым строится соответствующий график.

Для определения значений текущего коэффициента вскрыши делят (можно непосредственно измерителем) ординаты вскрышных пород на ординаты полезного ископаемого и в соответствующем масштабе строят график изменения текущего коэффициента вскрыши в зависимости от углубления горных работ.

Каждая ордината выражает приращение площади горной массы (полезного ископаемого, вскрыши) при увеличении глубины карьера на единицу. Поэтому площадь, заключенная между двумя какими-либо ординатами горной массы, осью абсцисс и графиком горкой массы, является площадью горной массы, извлекаемой при углублений горных работ между высотными отметками соответствующих ординат.

Общая площадь между начальной и конечной ординатами, графиком горной массы и осью абсцисс соответствует в масштабе общей площади горной массы, извлекаемой по данному геологическому профилю при производстве горных работ до конечной глубины. Аналогично площадь, заключенная между графиком полезного ископаемого и осью абсцисс, соответствует площади извлекаемого полезного ископаемого, а площадь между графиком вскрышных пород и осыо абсцисс — площади вскрышных пород.

Измерение площадей на графике методом трапеций наиболее легко производить с применением табл. 16.1. Для этого значения ординат вскрышных пород и полезного ископаемого, являющихся средними линиями трапеций, умножают па высоту каждого этапа (расстояние между соответствующими высотными отметками в масштабе). Нарастающим итогом показывается сумма площадей полезного ископаемого и вскрышных пород. Делением суммы площадей вскрышных пород на сумму площадей полезного ископаемого находят значения среднего коэффициента вскрыши для всех этапов глубины и строят график его изменения. Все показатели режима горных работ в рассматриваемом профиле связаны с принятым направлением развития работ и закономерностями формирования бортов карьера.

Для получения натуральных величин извлекаемых объемов в блоке достаточно умножить площади (см. табл. 16.1) на квадрат масштаба чертежа и на длину блока по простиранию.

По простиранию карьера или его участка рассматриваются несколько геологических профилей, и при этом должны быть получены сводные графики извлекаемых горной массы и полезного ископаемого для всего карьера (участка). Для этого на каждом этапе по глубине карьера суммируются объемы работ по горной массе, вскрышным породам и полезному ископаемому в отдельных блоках по простиранию карьерного поля и вычисляются значения текущих и средних коэффициентов вскрыши для всего карьера.

При вычерчивании этапов положения горных работ углы откосов рабочих бортов определяются из условия принятой ширины рабочих площадок и высоты уступов. Графики текущих коэффициентов вскрыши являются действительными только при условии, что горные работы развиваются так, как это вычерчено па профилях.

Построенные графики текущих объемов горных работ позволяют выявить необходимые и возможные параметры карьера по мере развития горных работ.