Соразмерность развития горных работ в карьере

Развитие горных работ в пространстве и времени подчинено определенным закономерностям.

Работы по обеспечению доступа к месторождению, подготовке выемочных блоков и добыче полезного ископаемого находится в тесной взаимосвязи в течение всего срока отработки карьерного поля. Они подчиняются закону соотношения интенсивности работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке:

горные работы по вскрытию месторождения должны проводится в пространстве с большей или одинаковой скоростью h_В по отношению к подготовленным и нарезным работам,подготовительные и нарезные работы с большей или одинаковой скоростью h_П по отношению к очистным:

Так, работы по вскрытию месторождения и отдельных горизонтов должны пространственно опережать работы по подготовке выемочных блоков, а последние – добычные работы [4].

Этот закон регулирует динамичный процесс горных работ, позволяет правильно распределить трудовые и материальные ресурсы.

При развитии рабочей зоны карьера на горизонтальных и пологих месторождениях каждый рабочий уступ опережает нижележащий на величину не менее ширины минимальной (расчетной) площадки:

, (8.10)

где У_гi и У_г(i+1) – соответственно годовые подвигания фронта работ i-гo и нижележащего (i +l)-гo уступов, м; П_оi и П_i – минимальная (расчетная) и фактическая ширина рабочей площадки i-гo уступа в начале рассматриваемого периода, м; t – продолжительность рассматриваемого периода, годы.

При разработке наклонных и крутых месторождений для сохранения и постоянного возобновления фронта работ необходимо вскрывать и подготавливать новые горизонты (рис. 8.3).

Въездные и разрезные траншеи на смежных уступах в процессе понижения горных работ располагают в определенном положении. Если соединить между собой нижние бровки разрезных траншей на всех уступах, то получим линию ОД, характеризующую направление углубки. Угол ρ называют углом углубки карьера (схема а).

Между скоростью горизонтального подвигания уступа и скоростью углубки существует определенная взаимосвязь [4]. Предположим, что подготовку новых горизонтов осуществляют в породах лежачего бока и углубка карьера идет под углом ρ со скоростью OD. Откосы рабочего борта ОМ и ОК через год занимают положение DL и DN при сохранении постоянных углов откоса рабочего борта φ и φ₁. Для поддержания необходимой ширины рабочих площадок и обеспечения подготовки очередного горизонта рабочие уступы должны быть отодвинуты в горизонтальном направлении по линиям ОА и ОВ.

Закон соотношения скоростей понижения работ и подвигания рабочих уступов:

вертикальная скорость понижения горных работ h₁ прямо пропорциональна горизонтальной скорости подвигания рабочих уступов V и обратно пропорциональна алгебраической сумме котангенсов углов откоса рабочего борта φ(φ = φ₁ = φ₂) и угла ρ, по которому формируется искомая скорость понижения работ:

(8.11)

Заменяя ctgφ его значением, получим

(8.12)

Для удобства принято оперировать не истинными скоростями понижения работ, а их проекциями на вертикальную плоскость. Из общего уравнения (8.11) вытекают следующие частные случаи:

При углубке по лежачему боку залежи, если новый горизонт подготавливают за год, тогда (схема б)

, (8.13)

, (8.14)

где h_o – годовое понижение горных работ, м; У_гв и У_гл – годовое подвигание фронта работ в сторону, соответственно, висячего и лежачего боков, м; δ – угол падения залежи, град.

Скорость формирования нерабочих бортов:

со стороны висячего бока залежи

(8.15)

со стороны лежачего бока залежи

(8.16)

Взаимное влияние уступов рабочей зоны карьера описывает закон соразмерного развития горных работ на смежных горизонтах:

Скорость подвигания рабочего уступа У_гуi должна быть больше или равна скорости подвигания нижележащего рабочего уступа У_гу(i+1) за вычетом частного деления избытка ширины рабочей площадки на заданный период времени t:

(8.17)

Частные случаи закона:

если поддерживается одинаковая скорость подвигания уступов, т.е. У_гуi = У_гу(i+1), то величина её должна быть такой, чтобы ширина рабочих площадок на всех отрабатываемых уступах была не менее минимальной (расчетной), т.е.

(8.18)

Если на всех рабочих уступах поддерживаются рабочие площадки расчетной минимальной ширины , то скорости подвигания смежных уступов должны удовлетворять условию:

(8.19)

Нарушение этого закона ведет к снижению интенсивности горных работ, к уменьшению подготовленных запасов, конечной глубины карьера и к другим неприятным последствиям.

Горные работы в карьерах развиваются циклично, проходя определенные стадии. Циклы можно различать в технологических процессах и при формировании рабочей зоны карьера как геометрического объекта. В последнем случае выделяют: цикличность процесса проведения траншей; повторяемость перемещения заходок в пределах экскаваторного блока; повторяемость работ по вскрытию и подготовке горизонтов; отработку все новых и новых уступов до конечных контуров [33].

Цикличность – этот повторяемость явлений, которая дает возможность многократного их наблюдения, обобщения и предвидения.

Наличие в процессе эксплуатации карьера четко фиксированных периодов подготовки нижележащих горизонтов при отработке крутопадающих месторождений отражается на величине эксплуатационного коэффициента вскрыши, производительности экскаваторов и объемах горных работ. Так, при вскрытии и подготовке нового горизонта основное внимание уделяют проведению траншей, а после сдачи горизонта в эксплуатацию – добычным и вскрышным работам на уступах, а интенсивность траншейных работ в это время снижается [33].

Наличие закономерностей, определяющих соразмерность и цикличность в развитии горных работ, ведет к следующим важнейшим последствиям:

- при отработке уступов необходимо следить за изменением ширины рабочих площадок и своевременным подвиганием верхних уступов, так как сужение площадок приводит к нарушению работы карьера и снижению его производительности;

- для поддержания работоспособности карьера нужно постоянно возобновлять объемы взорванной горной массы, резервы готовых к выемке запасов, фронт добычных и вскрышных работ и др. [4].

Дата добавления: 2014-01-05