Кроме того, густота разведочной сети определялась еще и условными назначениями скважин при различных стадиях разведки. Всего пробурено 21 разведочная линия. В период до разведки поля разреза «Томусинский» проводимых во время эксплуатации в 1996г, было выявлено много тектонических нарушений. Запасы основного поля разреза «Томусинский» определены в пределах 120 млн. тонн. Срок службы разреза составляет 60 лет. Промышленные запасы угля с учётом эксплуатационных потерь и загорания прослойками породы составляет на 01.01.00 - 37 млн. тонн угля. По рабочим пластам оставшиеся промышленные запасы следующие: пласт 3-10 млн. тонн, пласт 4-5 - 15млн. тонн, пласт 6 -12 млн. тонн угля.
1.2.7 Физико-механические свойства горных пород
Физико-механические свойства пород представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2- физико-механические свойства горных пород
| Наименование породы | Временное сопротивление сжатию, МПа | Временное сопротивление растяжению, МПа | Коэф-т крепости по шкале Про-тодьяконова | Сцепление МПа | Контактная прочность, МПа | Абразив- ность, м |
| Алевролит | 31,1-50,3 | 3-5,03 | 43,5-72,5 | 26,8-68, | 8-5,25 | |
| Песчаник | 68,6-83,6 | 6,38-6,93 | 6,36-8,36 | 113,5-165 | 58,5-77,5 | 36,7-24,3 |
| Конгломерат | 106,4 | 8,04-19,3 | 10,64 | – | 157 | 22,1 |
| Диабаз | 175 | 19,8 | 17,5 | – | 129 | 44,8 |
1.2.8 Горнотехнические условия
Угли оцениваемых пластов и вмещающих их пород в выветренном состоянии довольно крепкие, плотные и при открытой разработке требуют предварительного рыхления с помощью Б.В.Р. Развитие оползней при введении горных работ не отмечается. В пониженных слоях разреза, где обводненность горных пород в приповерхностной части очень высока, возможны оползни наносов и коренных пород в зоне интенсивного выветривания.
Выгорание пластов на западном и восточном водоразделах на значительную глубину ограничивает развитие добычного фронта. Ведение горных работ взрывоопасно по угольной пыли и силикозоопасно по содержанию свободной двуокиси кремния во вмещающих породах. Угли рабочих пластов склонны к самовозгоранию. На поле разреза выделяют два горизонта грунтовых вод. Породы, вмещающие угольные пласты, представлены чередующимися слоями песчаников и алевролитов с прослойками аргиллитов и конгломератов.
Глава 2 ВСКРЫТИЕ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ
2.1. Общие сведения о вскрыши
При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом горная масса перемещается (транспортируется) от забоев, расположенных на рабочих горизонтах карьера, до пунктов ее приема на поверхности или в карьере.
Пунктами приема являются внутренние или внешние отвалы для вскрышных пород и склады, и обогатительные фабрики для полезного ископаемого. Рабочие горизонты в карьере пункты приема горной массы на поверхности в большинстве случаев имеют различные высотные отметки. Таким образом, при проектировании транспортных коммуникаций в карьере, обеспечивающих надежную и экономичную работу карьерного транспорта, возникает задача оптимального их размещения не только в плане, но и в профиле. Эта задача решается при проектировании вскрытия карьерного поля. Вскрытие карьерного поля осуществляется горными выработками, обеспечивающими транспортный доступ с земной поверхности к рабочим горизонтам карьера с целью доставки вскрышных пород на отвалы, а полезного ископаемого к пунктам их приема на поверхности. Вскрывающие горные выработки начинаются с поверхности или уже с вскрытого промежуточного рабочего горизонта и заканчиваются на отметке рабочей площадки вскрываемого горизонта.
Различают способ, схему и систему вскрытия.
Способ вскрытия характеризуется типом вскрывающих выработок. В большинстве случаев для вскрытия рабочих горизонтов карьера применяют открытые горные выработки. Реже вскрытие осуществляется подземными горными выработками, а также сочетанием открытых и подземных горных выработок. В некоторых случаях вскрытие отдельных горизонтов карьера может осуществляться и без проведения горных выработок.
Схема вскрытия - это совокупность всех вскрывающих горных выработок, обеспечивающих в данный период грузотранспортную связь рабочих горизонтов карьера с горизонтами доставки горной массы. Схема вскрытия характеризуется типом, числом и пространственным положением вскрывающих выработок при фактическом положении горных работ.
Система вскрытия - это последовательность изменения схем вскрытия за период существования карьера.
Система вскрытия характеризует совокупность применяемых способов и схем вскрытия рабочих горизонтов карьерного поля за период разработки месторождения в целом.
Вскрытие рабочих горизонтов с использованием основных видов карьерного транспорта (железнодорожного, автомобильного и конвейерного) требует проведения специальных наклонных вскрывающих горных выработок. Параметры этих выработок должны соответствовать техническим возможностям карьерного транспорта, учитывать интенсивность его движения и физико-технические характеристики вмещающих пород.
По отношению к фронту работ уступов вскрывающие выработки могут иметь фланговое или центральное заложение (рис. 2.1).
При колесном карьерном транспорте и наличии одной вскрываю щей выработки, обслуживающей данный горизонт, в пределах фронта работ уступа имеет место возвратное (прямое и обратное) движение транспорта. Вскрывающая выработка в этом случае обеспечивает подачу на рабочий горизонт порожних транспортных средств и выдачу груза. Такой фронт работ на уступе называется тупиковым. Он нашел наибольшее применение при железнодорожном транспорте.
В случае обслуживания рабочего горизонта двумя и более вскрывающими выработками имеется возможность организации как возвратного, так и поточного движения транспорта в пределах фронта работ уступа. В этом случае одна вскрывающая выработка служит для подачи порожних транспортных средств, а вторая - для выдачи груза. Такой фронт работ на уступе называется сквозным. Сквозной фронт работ с поточным движением транспорта обеспечивает более интенсивное использование оборудования, но требует дополнительных средств для строительства и эксплуатации второй вскрывающей выработки.
а-
Рисунок 2.1 - Типы фронта горных работ уступов:
а, в - тупиковый с возвратным движением транспорта и фланговым заложением вскрывающих выработок; б - тупиковый с возвратным движением транспорта и центральным заложением вскрывающих выработок; г - сквозной с поточным движением транспорта и фланговым заложением вскрышных выработок
В зависимости от угла падения залежи вскрытие рабочих горизонтов может быть различным. Так при разработке горизонтального месторождения число рабочих горизонтов за период существования карьера не меняется и работы по проведению вскрывающих выработок заканчиваются в период строительства карьера.
Для наклонных и крутых месторождений при сдаче карьера в эксплуатацию вскрывают несколько верхних горизонтов.
В дальнейшем с вовлечением в разработку более глубоких горизонтов осуществляется и их вскрытие.
Таким образом, вскрытие рабочих горизонтов в этом случае производится в течение всего периода эксплуатации месторождения.
2.2 Открытые горные выработки и их назначение
При производстве открытых горных работ используются два типа горных выработок - капитальные и разрезные траншеи.
Капитальные траншеи - открытые наклонные горные выработки, предназначенные для вскрытия рабочих горизонтов. В зависимости от рельефа поверхности капитальная траншея может иметь поперечное сечение в виде трапеции или неправильного четырехугольника (треугольника). Капитальные траншеи служат длительный срок и используются для расположения в них транспортных коммуникаций.
Основными элементами капитальной траншеи являются ширина Вк т ее основания, глубина Нк .т , продольный уклон iк.т. , угол откоса бортов αк.т. , длина 1к.т. в плане и строительный объем VK т (рис.2.2).
 |
А-А
Рисунок 2.2 - Общий вид (а) и план (б) капитальной траншеи.
Ширина основания капитальной траншеи определяется либо видом карьерного транспорта, либо способом ее проведения. Минимальная ширина основания капитальной траншеи должна быть не менее суммы поперечного размера транспортных средств, безопасных зазоров между ними, поперечного размера площадок, кюветов и других элементов транспортных коммуникаций. Она должна обеспечивать возможность проведения траншеи при принятой технологической схеме и используемом оборудовании (см. раздел 6.8). Глубина капитальной траншеи равна разности отметок устья капитальной траншеи (начало траншеи на поверхности) и вскрываемого рабочего горизонта. При вскрытии одного уступа глубина капитальной траншеи равна высоте вскрываемого уступа. Продольный уклон капитальной траншеи устанавливается в зависимости от вида карьерного транспорта. В зависимости от продольного уклона капитальные траншеи делятся на наклонные и крутые (табл. 2.1).
Таблица 2.1 – зависимость уклона капитальной траншеи
| Траншеи | Транспорт | Продольный уклон капитальной траншеи, °/00 | |
| при подъеме | при спуске | ||
| Наклонные | Железнодорожный с электрической тягой То же, с моторными вагонами | 25-40 40-60 | 25-60 80-120 |
| Крутые | Автомобильный Подъем с тягачами Конвейерный Клетевой Скиповой | 60-100 120-250 250-330 250-500 500-1000 | 80-120 |
Угол откоса бортов капитальной траншеи устанавливается в зависимости от срока ее службы, физико-технических свойств пород, степени их обводненности. Он должен обеспечить устойчивое положение ее бортов. При длительном сроке службы капитальной траншеи, проводимой в рыхлых и полускальных породах, угол откоса ее бортов должен быть не больше угла естественного откоса пород. В скальных породах его значение принимается в пределах 50—60°. Длина (м) капитальной траншеи является производным параметром ее глубины и продольного уклона, т.е.
Lк.т.=1000Hк.т./iк.т.
Строительный объем капитальных траншей достигает сотен тысяч кубометров. От объема траншеи зависят механизация, технология и срок ее проведения. В зависимости от места заложения капитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают капитальные траншеи внешнего заложения и капитальные траншеи внутреннего заложения (рис. 2.3). Траншеи внешнего заложения располагаются за конечными контурами карьера. Траншеи внутреннего заложения располагаются в контурах карьера. Капитальная траншея внутреннего заложения располагается на рабочем или нерабочем борту карьера. С началом разноса вскрытого ею горизонта ее поперечное сечение приобретает нессиметричную форму. При расположении траншеи внутреннего заложения на рабочем борту карьера она систематически перемещается вместе с бортом и называется скользящим съездом. Разрезные траншеи - горизонтальные открытые горные выработки (редко с продольным уклоном 5-10 °/00 для стока воды с горизонта к водосборнику), предназначенные для подготовки вскрытых горизонтов к разработке, т.е. для создания фронта работ на уступах. Разработка уступа начинается с разноса одного или обоих бортов разрезной траншеи. Поэтому разрезная траншея - это временная горная выработка, которая существует только до начала отработки уступа.
Рисунок 2.3 - Схемы капитальных траншей:
а - отдельная капитальная траншея внешнего заложения; б - капитальная траншея внутреннего заложения до проведения разрезной траншеи уступа; в - то же, после проведения разрезной траншеи; 1 - капитальная траншея; 2 - разрезная траншея; 3 - конечный контур карьера
Разрезная траншея является продолжением капитальной траншеи, вскрывающей данный рабочий горизонт, и проводится внутри контуров карьера (рис. 2.4). При разработке крутых залежей разрезные траншеи проводятся обычно в направлении, параллельном простиранию залежи. Глубина и длина разрезной траншеи, как правило, соответствуют высоте и длине подготавливаемого к разработке уступа. Ширина основания разрезной траншеи определяется из условия нормального расположения горного и транспортного оборудования при выемке первой заходки после проведения траншеи. Угол откоса ее бортов принимается равным углу откоса рабочих уступов в соответствии с физико-техническими характеристиками пород. Если один из бортов разрезной траншеи является частью нерабочего борта карьера, то угол откоса этого борта принимается равным углу откоса нерабочего уступа. Объем (м³) разрезной траншеи определяется по формуле:
Vр.т . =Sр.т. Lр.т. , (2.1.)
где: S- площадь поперечного сечения разрезной траншеи, м2 ; Lр.т. - длина разрезной траншеи, м.
Рисунок 2.4 - Общий вид (а) и план (б) капитальной и разрезной траншеи:
1─2- разрезная траншея;
2─3- капитальная траншея;
4 – контур карьерного поля.
При разносе одного борта разрезной траншеи (траншея располагается по контуру карьера), площадь ее поперечного сечения определяется по формуле:
Sр.т .=1/2Hр.т. (2Bр.т. +Нр.т (ctgαр.т.р. +ctgαр.т.н. )) ,
где: Нр.т. - глубина разрезной траншеи, м;
Вр.т. - ширина основания разрезной траншеи, м;
αр.т.р .αр.т.н – соответственно угол откоса рабочего и нерабочего ботов разрезной траншеи , градусы.
При разносе двух бортов (траншея располагается внутри контура карьера)
Sр.т. =(Вр.т. + Нр.т. ctgαр.т.р. ) (2.2)
Число уступов на современных карьерах достигает 15 и более. Совокупность капитальных траншей, обеспечивающая вскрытие всех рабочих горизонтов карьера, называется системой капитальных траншей. В зависимости от пространственного расположения капитальных траншей, входящих в систему, и наличия технологической связи между ними различают системы отдельных, общих и групповых капитальных траншей при различном их заложении.
В случае вскрытия карьерного поля системой отдельных капитальных траншей каждый рабочий горизонт карьера вскрывается отдельной капитальной траншеей, не имеющей связей с другими капитальными траншеями системы (рис. 2.5). Грузопотоки в этом случае рассредоточены.
При вскрытии карьерного поля системой общих капитальных траншей грузопотоки сосредоточены по направлению (рис. 2.6). Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внешнем заложении является общее поперечное сечение траншей ступенчатой формы. Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внутреннем заложении является сосредоточение грузопотоков со всех лежащих ниже горизонтов в капитальной траншее лежащего выше горизонта.
Рисунок 2.5 – Система отдельных капитальных траншей внешнего (а) и внутреннего (б) заложения
Рисунок 2.6 – система общих капитальных траншей внешнего (а) и внутреннего (б) заложения
При вскрытии карьерного поля системой групповых капитальных траншей все уступы карьера разбиваются на несколько групп по качественному или другому признаку (например, группа вскрышных уступов и группа добычных уступов). Каждая группа уступов вскрывается своей системой общих капитальных траншей. Общие траншеи, вскрывающие группу уступов, между собой не связаны. Вскрытие карьерного поля системой групповых капитальных траншей объединяет признаки вскрытия отдельными и общими капитальными траншеями и занимает между ними промежуточное положение. В случае необходимости при любой системе капитальных траншей можно осуществить и парное вскрытие, предусматривающее сквозной фронт горных работ на уступах. В этом случае на вскрываемых горизонтах одна вскрывающая траншея служит для подачи порожних транспортных средств, а вторая -для транспортирования горной массы.
2.3 Классификация способов вскрытия
Основным способом вскрытия рабочих горизонтов карьера является вскрытие с применением капитальных траншей. Вскрытие с применением подземных горных выработок или вскрытие без применения горных выработок (бестраншейное вскрытие) в современной практике открытых горных разработок занимает подчиненное место.
Большая роль в создании теоретических основ вскрытия карьерных полей принадлежит профессору Московского горного института Е.Ф. Шешко. В 40-х годах им была разработана первая научно обоснованная классификация способов вскрытия, которая в той или иной степени явилась основой для классификаций других авторов. В последние десятилетия значительная роль в дальнейшем развитии теории вскрытия карьерных полей и решения практических вопросов вскрытия большинства современных мощных карьеров принадлежит акад. В.В. Ржевскому. В табл. 2.2 приведена классификация способов вскрытия акад. В.В. Ржевского, построенная на основе классификации проф. Е.Ф. Шешко.
2.3.1 Трасса капитальных траншей
Трассой капитальной траншеи называется ее продольная ось, положение которой установлено в пространстве. В зависимости от положения трассы капитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают трассы внешние, внутренние и смешанные. В последнем случае верхние уступы карьера вскрыты траншеями внешнего заложения, а нижние – траншеями внутреннего заложения (рис. 2.7).
По сроку службы различают трассы стационарные и временные. Основными параметрами трассы являются величина ее подъема, глубина ее заложения, минимальный радиус криволинейных участков, теоретическая и действительная длина трассы, число и конструкция пунктов примыкания наклонных участков к горизонтальным.
Положение трассы капитальной траншеи в пространстве характеризуется ее продольным профилем и планом.
Продольный профиль трассы включает горизонтальные и наклонные участки, а также участки сопряжения между ними.
Важным элементом продольного профиля трассы является конструкция пункта примыкания наклонных участков к рабочим горизонтам. Различие возможных вариантов примыкания определяется условиями трогания транспортных средств при их вынужденной остановке.
В соответствие с этим различают примыкание на руководящем подъеме, смягченном подъеме, горизонтальных площадках (рис.2.8).
Таблица 2.2 – признаки и способы вскрытия
| Признак способа вскрытия | Способ вскрытия | ||
| Открытыми выработками (траншеями) | Подземными выработками | Комбинация открытых подземных выработок | |
| Положение вскрывающих выработок относительно конечного контура карьера | Внешними, внутренним или смешанными | Внешними, внутренним или смешанными | Внешними, внутренним или смешанными |
| Стационарность выработок | Стационарными, полустационарными и временными (скользящими) | Стационарными | Стационарными или комбинацией стационарных с полустационарными (временными) |
| Наклон выработок | Крутыми или наклонными | Вертикальными, крутыми, наклонными или горизонтальными | Комбинацией вертикальных, крутых, наклонных или горизонтальных |
| Число обслуживаемых горизонтов | Отдельными, групповыми или общими | Отдельными, групповыми или общими | Отдельными, групповыми или общими |
| Характер движения транспортных средств на уступе (поточное или маятниковое) | Одинарными или парными | Одинарными или парными | Одинарными или парными |
Рисунок 2.7 - Общий вид (а) и план (б) трассы капитальной траншеи смешанного заложения.
Рисунок 2.8 - Способы примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам: подъеме (1), смягченном подъеме (2), горизонтальной площадке(3).
В случае примыкания на руководящем подъеме вынужденная остановка транспортных средств происходит непосредственно на участке с руководящем подъемом. Удельная сала сопротивления движению в момент трогания в этом случае значительно превышает аналогичную силу при равномерном движении по руководящему подъему. При таком продольном профиле трассы для обеспечения трогания с места после остановки требуется увеличение сцепного веса локомотива на 10-50%. Однако в этом случае обеспечиваются минимальная длина трассы и минимальный объем системы капитальных траншей.
При примыкании на смягченном подъеме в верхней части капитальной траншеи (при ее подходе к лежащему выше рабочему горизонту) устраивается участок определенной длины, имеющий меньший подъем, чем руководящий (смягченный подъем iCM , составляющий 60-65 % от руководящего). Длина LCM смягченного участка трассы составляет 200-250 м. Это обеспечивает трогание и разгон локомотивосостава без увеличения мощности локомотива. Длина трассы в этом случае увеличится на величину (м), определяемую по формуле:
∆Lт =nLсм (1- iсм /iр ) 2.3.
где п - число смягченных участков.
Объем системы капитальных траншей в этом случае также несколько увеличится.
Примыкание на горизонтальной площадке не вызывает увеличения объема капитальных траншей (по сравнению с объемом при примыкании на руководящем подъеме), но длина трассы увеличивается на величину:
∆Lр =nln 2.4.
где Ln = 200-250 - длина участка примыкания, м.
Различают теоретическую и действительную длину трассы капитальной траншеи.
Теоретическая
29-04-2015, 00:50