Совершенствование маркшейдерского учета объемов горных работ на верхних горизонтах разреза "Ангренский"

Пункты триангуляции IV класса закреплены на местности следующим образом: одни из этих - двумя бетонами, верхний из которых представляет собою усеченную пирамиду квадратного сечения, размерами 0,скрытыми в земле. 6 х 0,4 х 1,2 м, являющуюся одновременно и наружным знаком, а другие трубчатыми центрами, скрытыми в земле. Наружными знаками на последних пунктах являются деревянные веки.

Нивелирование III - IV класса 1957-58гг.

Для обеспечения высотной основы угольного разреза №1 в 1952 году Ташкентской КТИП «Союзмаркштреста» были проложены ходы нивелирования III - IV класса, общей протяженностью для III класса - 8 км, IV класса - 8 км. Нивелирование III - IV классов выполнялись нивелиром НА - 1 по двум трехметровым рейкам типа Высоцкого, причем нивелирный ход III класса пройден в прямом и обратном, а IV класса в одном направлении.

Полученные расхождения прямого и обратного ходов нивелирования III класса составило 2 мм, при допустимой 12,5 м, нивелирный ход IV класса 1958 г. В одном направлении между пунктами аналитической сети Уздор и железнодорожный замкнутым через пункты железнодорожный переезд трансформаторная и двойным ходом между пунктами Уздор-канал и Уздормост. Нивелирование выполнялось теми же инструментами, что и в 1957 году.

4.3 Государственная геодезическая сеть на разрезе “Ангренский”

Геодезическая сеть -- система закрепленных на земной поверхности точек -- геодезических пунктов, положение которых определено в общей системе координат.

Геодезические сети строят исходя из общего принципа геодезии -- от общего к частному. Сначала на территории страны была создана редкая сеть геодезических пунктов, координаты которых определены с высокой точностью. Затем эта сеть была сгущена сетями с меньшими расстояниями между пунктами, однако координаты пунктов этих более плотных сетей определялись соответственно с меньшей точностью. Такой принцип построения геодезических сетей позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой плотности, которая необходима для производства топографических съемок, геодезического обеспечения различных инженерных работ и решения других важных проблем (наука, проблемы экологии, метеорология, навигация, поиск полезных ископаемых, задачи обороны страны и т. д.). При создании геодезической сети на местности производят комплекс геодезических работ: измерения горизонтальных и вертикальных углов, измерения длин линий, определение превышений и высот точек, закрепление пунктов сети. При этом все геодезические работы производят с обязательным контролем для исключения грубых ошибок и для оценки точности производимых измерений. Результаты геодезических измерений подвергаются математической обработке с определением планового и высотного положения (с, определением координат) всех пунктов геодезической сети.

4.4 Опорная сеть маркшейдерской съемки на разрезе «Ангренский»

Маркшейдерская опорная сеть на разрезе «Ангренский» состоит из пунктов государственной геодезической сети и сетей местного значения.

Пункты государственной геодезической сети, как правило, определяется подразделениями ГУГКа. Дальнейшее сгущение до необходимой плотности выполняется маркшейдерской службой. Число и расположение пунктов определяет маркшейдер карьера, исходя из следующих соображений:

Ш обеспечение неподвижностей пункта и долговременности его сохранности;

Ш достижение минимума работ при сгущении съемочного обоснования.

Решение этих вопросов увязывается с направлением развития горных работ во времени и пространстве. Типичная маркшейдерская опорная сеть состоит из пунктов, расположенных по бортам карьера, так что с рабочих горизонтов видно, по крайней мере, два - три пункта. При разработке с внутренними отвалами пункты опорной сети располагаются на устоявшихся местах отвалов. В горной местности используются вершины, окружающие карьер, которые видны с различных его точек.

Пункты опорной сети закрепляются бетонными монолитами в соответствии с действующими инструкциями. Над пунктами устанавливается металлическая трехгранная пирамида высотой 5 - 6 м.

При установке пирамиды и центра добиваются, чтобы элементы редукции визирного цилиндра были менее точности измерений при сгущении сети съемочного обоснования. Устанавливая центр пункта под визирным цилиндром с помощью двух теодолитов, оси, визирования которых пересекаются под углом около 900, достигает линейный элемент редукции менее 10 мм. В этом случае при дальнейшем использовании визирного цилиндра в качестве центра исходного пункта можно не вводить поправок за редукцию в измеренные направления.

Пункты опорной сети определяются аналитическими сетями или полигонометрией 1 и 2 разрядов. Для исключения расхождений в съемках погрешность определения взаимного расположения пунктов должна быть менее 0,1 мм в масштабе основного маркшейдерского плана независимо от класса или разряда пункта. Исходя из этого требования, выбирают разряд и схему сети для определения пунктов.

Аналитические сети 1 и 2 разрядов строят в виде сетей треугольников, опирающихся на пункты высшего класса. Угловые измерения выполняют оптическими теодолитами Т2, Т5 или им равноточными. Средняя квадратическая погрешность измерения угла по невязкам треугольников не должна превышать в сетях 1 разряда + 5”, в сетях 2 разряда +10”.

Полигонометрия 1 и 2 разрядов прокладывается в виде отдельных ходов или систем ходов. Угловые измерения выполняются с той же точностью, что и в аналитических сетях соответствующего разряда. Линейные измерения в условиях карьера рекомендуется выполнять светодальномерами типа ТД-2, СМ-3 или МСД-1м в зависимости от длин сторон и условий видимости.

В полигонометрии 2 разряда допускается измерение длин сторон параллактическим методом с помощью базисным реек типа «Бала-2М».

Применение подвесных мерных приборов, проволок, лент или рулеток технически и экономически оправдано при малом объеме работ или при благоприятных условиях измерений и отсутствии других средств.

Разность между результатами измерений длины сторон после введения поправок за температуру и эталонирование, а так же линейные относительные невязки ходов не должны превышать 1:10000 для полигонометрии 1 разряда 1:5000 - для 2 разряда.

Во многих случаях опорная маркшейдерская сеть строится в виде комбинации аналитической сети и полигонометрии, что позволяет достигать нужной точности и густоты пунктов при минимуме затрат.

Уравнивание опорной сети во всех случаях следует выполнять по способу наименьших квадратов, используя компьютерные технологии. При восстановлении нарушенных пунктов или реконструкции опорной сети необходимо выполнять переуравнивание всей сети с использованием старых и новых измерений. Это уменьшает влияние накопление погрешностей исходных пунктов и расхождений между группами несвязанных измерениями пунктов.

Применение компьютерных технологий при уравнивании измерений позволяет строить сети любой геометрической сложности, что особенно удобно в условиях разреза «Ангренский», где имеется много факторов, осложняющих сеть: отвалы, крупные механизмы, засыпленность или загазованность атмосферы и т.п.

При отсутствии пунктов государственной геодезической сети разрешается опорную сеть строить в виде самостоятельных сетей 1 и 2 разрядов, если площадь съемки не превышает 100 км2. В самостоятельной сети измеряется не менее двух базисных (выходных) сторон с предельной относительной погрешностью 1:50000 для сетей 1 разряда и 1:20000 - 2 разряда. Самостоятельные сети ориентируются гирокомпасами или астрономически по Полярной звезде, что при подходе государственной геодезической сети к району карьера позволит просто вычислить перевычисление координат в общегосударственную систему и не потребует переделки графической документации.

Высотная опорная маркшейдерская сеть создается геометрическим нивелированием IV класса и техническим нивелированием. Высотная сеть состоит из пунктов плановой опорной сети с отметками, определенными геометрическим нивелированием, грунтовых и стенных реперов.

Расположение и число пунктов высотной опорной сети определяет маркшейдер, как и при проектировании плановой опоры, исходя из условий отработки карьера. Взаимное положение соседних пунктов опорной сети должно быть определено с погрешностью +0,01 м независимо от класса нивелирования

4.5 Съемочное обоснование разреза “Ангренский”

На основе пунктов опорной сети маркшейдер карьера определяет пункты съемочного обоснования, с которых непосредственно выполняются съемка и другие работы. Средняя погрешность планового положения пунктов съемочной сети относительно ближайших пунктов опорной сети не должна превышать ±0,2 м, а погрешность отметки не должна быть более ±0,1 м.

Рис. 6. Типы центров пунктов съемочной сети

На уступах расстояние между пунктами съемочной сети, например при тахеометрической съемке, не должно превышать 300н-400 м. При воздушной стереофотограмметрической съемке съемочная сеть более редкая, а в некоторых случаях бывает достаточно пунктов опорной сети.

Пункты съемочной сети закрепляют постоянными или временными центрами, Постоянный центр представляет собой металлический штырь или трубу, забитые в грунт и забетонированные в верхней части (рис.6.). Временный центр состоит из стержня, забитого в грунт или расщелину при скальных породах.

Вокруг пункта из кусков породы или другого материала выкладывается знак в виде креста или круга (рис.7.). Знак окрашивается известью или другим красителем, который контрастно виден на фоне уступа. Такой знак позволяет легко находить пункт на уступе, охраняет его от непреднамеренного уничтожения, а при аэрофотосъемке служит для опознавания пункта на снимке.



Рис. 7. Типы маркирующих знаков на пунктах съемочной сети

Постоянными центрами закрепляются пункты, расположенные в местах, обеспечивающих относительно длительную их сохранность.

Координаты пунктов съемочного обоснования в зависимости от условий и имеющихся технических средств определяются следующими методами:

Рис.8. Схемы аналитической сети съемочного обоснования

Ш построением аналитических сетей и геодезических засечек;

Ш прокладкой теодолитных ходов;

Ш разбивкой эксплуатационных сеток и профильных линий;

Ш развитием сетей пространственной аналитической фототриангуляции.

Аналитические сети строят в виде систем, состоящих из треугольников, в которых измерены все или некоторые углы и которые включают в себя пункты опорной сети. На рис.8 и 9 показаны типичные схемы аналитических сетей съемочного обоснования. В сети на рис.4 пункты А, В, С и D -- опорные, 1, 2, ... -- определяемые точки, а точки I, II являются вспомогательными. Обычно в качестве вспомогательных точек выбираются хорошо видные и четкие ориентиры, например, молниеотводы осветительных вышек и т. п. На точках А, 1, 2, ..., С измеряются обозначенные на схеме углы или направления. По измеренным углам из треугольников по теореме синусов вычисляются длины линий А--1, 1--2, …C, а затем координаты точек как в теодолитном ходе между двумя жесткими пунктами. буроугольный месторождение маркшейдерский

Уравнение аналитических сетей съемочного обоснования допускается выполнять приближенными способами. Однако при наличии ЭВМ следует использовать программы строгого уравнивания, что обеспечит лучший контроль качества полевых измерений и исключит возможные искажения из-за способа уравнивания.

Рис.9. Схема сети по способу проф. А. Н. Дурнева

Геодезические засечки используют для вставки отдельных точек, если с рабочих уступов обеспечивается видимость на опорные пункты.

На рис.8 показаны варианты прямой и боковой засечек. Измеряемые углы обозначены. Для обеспечения достаточной точности угол при определяемой точке между двумя пересекающимися лучами должен быть в пределах от 30 до 120°. Для контроля пункты должны определяться минимум из двух засечек (см. рис.5, а). Вычисление прямой и боковых засечек следует выполнять по формулам Юнга или по формулам К. Ф. Гаусса. Например, для случая б формулы Гаусса вычисления координат точки Р от точек А и В имеют вид:

(1)

yP=yA+xp-xatgб1=yB+(xP-xB)tgб2 (2)

где б₁, б₂ -- дирекционные углы сторон АР и BP; х_А, у_А, х_в, у_в -- координаты опорных точек.

Рис.10. Схемы прямой и боковой засечек

Если б₁, б₂ близки к 90° или 270°, то используются формулы с котангенсами углов:

xP=xA+yp-yactgб1=xB+(yP-yB)ctgб2 (4)

Изменение обратной засечки (рис.6) позволяет до минимума сократить полевые работы. Однако ее использование должно быть обосновано расчетами точности. Линейная погрешность положения пункта вычисляется по формуле

у= mвlВ-P206sin?(ц+ш)ЧlA-PlA-B2+lC-PlB-C2 (5)

Рис.11. Схема обратной засечки

где - средняя квадратическая погрешность измерения углов в₁, в₂; ,…, - длины сторон, км; , - углы, показанные на рис.10.

Необходимые для предрасчета величины определяются с плана горных работ. Из вариантов обратной засечки выбирают два таких, у которых величины имеют наименьшее значение.

Следует иметь в виду, что Точность обратной засечки зависит от погрешностей исходных пунктов. Их влияние может превзойти величину, вычисляемую по формуле.

Полярным методом определяют отдельные пункты съемочной сети в случаях, когда имеется свето- или радиодальномер или когда расстояние невелико и удобно для измерения лентой или рулеткой.

Угловые измерения в аналитических сетях выполняются теодолитами Т5, Т15, ТЗО числом приемов, обеспечивающим среднюю квадратическую погрешность угла ±15", Невязки в фигурах не должны превышать ±30"n, где n -- число углов в фигуре.

Теодолитные ходы для определения пунктов съемочного обоснования прокладывают между опорными точками или делают замкнутыми. Угловые измерения выполняют так же, как и в аналитических сетях. Длины линий измеряют рулетками или дальномерами в прямом и обратном направлениях. Допустимое расхождение двух измерений длины 1:1000, а линейная невязка хода не должна быть более 1:3000.

Рис.12. Схема фототриангуляции

Эксплуатационные сетки и профильные линии для обеспечения съемок применяют на неглубоких карьерах в условиях спокойного равнинного рельефа. Сетка создается до начала вскрышных работ и представляет собой сеть квадратов или прямоугольников, вершины которых закреплены на местности. Проект сетки выносится в натуру от пунктов опорной сети, и основные ее элементы проверяются проложением теодолитного хода или другим методом. Расстояние между вершинами квадратов сетки выбирается в пределах от 20 до 100 м (кратное 5 или 10 м).

Вычисление съемочных сетей следует выполнять с использованием ЭВМ, что сократит затраты труда на камерные работы, а также позволит в конкретных случаях использовать самые гибкие геодезические построения, не останавливаясь перед вычислительными трудностями. Внедрение ЭВМ в управление горными работами привело к возможности построения съемочного обоснования методом аналитической пространственной фототриангуляции. Этот высокопроизводительный и точный метод не требует густой опорной сети, не зависит от видимости между пунктами, плотность вставляемых точек может быть любой.

Схема построения сети следующая. Точки съемочного обоснования закрепляются на местности и маркируются, чтобы их можно было опознать на снимке. Выполняется аэрофотосъемка карьера так, чтобы в зону перекрытия снимков попали опорные 1 и вставляемые 2 пункты (рис.12). С помощью высокоточного стереокомпаратора измеряются координатами х, у изображения опорных и вставляемых пунктов на снимках в системе координат фотокамеры. Для каждого изображения составляется два уравнения.

Решая с помощью ЭВМ эти уравнения совместно для всех точек, вычисляют координаты точек местности.

Метод фототриангуляции наиболее перспективен на крупных карьерах, где аэрофотосъемка находит широкое применение.

4.6 Определение отметок пунктов съемочного обоснования

В зависимости от способа построения съемочного обоснования отметки точек определяют или совместно с плановыми координатами, или построением высотных сетей.

При сгущении съемочного обоснования методом аналитической фототриангуляции отметки точек определяют совместно с плановыми координатами. Используемая технология построения сети должна обеспечивать среднюю квадратическую погрешность отметки ±0,1 м относительно пунктов опорной сети.

В сетях микротриангуляции параллельно с измерением горизонтальных углов по сторонам сети выполняется тригонометрическое нивелирование. Вертикальные углы



Рис.13. Тригонометрическое нивелирование в карьере

измеряют теодолитами с точностью отсчетных приспособлений вертикального круга не ниже 30". Теодолитами типа Т2 и Т5 вертикальный угол измеряют одним приемом, теодолитом TI5--двумя приемами, если расстояние визирования более 1000 м. Высоту инструмента и визирной цели измеряют с точностью до 0,01 м.

Вычисление превышения при тригонометрическом нивелировании между двумя пунктами (рис.13) выполняется по формуле

hA-P=ZA-ZP=Ltgд+i-v-f (6)

где Z_A, Z_P -- отметки соответственно исходного А и определяемого Р пунктов; L -- горизонтальное расстояние от исходного А до вставляемого Р пунктов; i, v -- высота соответственно инструмента и визирной цели; -- угол наклона визирного луча; f -- поправка за кривизну Земли и рефракцию, вычисляемая по формуле

f=0.42L2R



R -- 6370 км -- радиус Земли.

При значительных углах наклона (более 20°) поправка вычисляется по формуле

f=0.42L2Rcos2д

Поправка вводится, если расстояние между пунктами более 700 м.

Точность тригонометрического нивелирования оценивается по формуле

mh=±mд2L2с2cos4д+mL2tg2д (7)

где m_L -- средняя квадратическая погрешность измерения горизонтального расстояния L; mд-- средняя квадратическая погрешность измерения угла наклона .

Следует иметь в виду, что основная погрешность измерения угла вызывается вертикальной рефракцией луча визирования, проходящего вблизи поверхности уступов. Поэтому расхождение (в сантиметрах) между двумя определениями превышения в прямом и обратном направлениях не должно быть более 0,03L при расстояниях до 1000 м; 0,02L -- при расстояниях более 1000 м, где L --длина линии, м.

Сеть замкнутых полигонов тригонометрического нивелирования уравнивается по способу В. В. Попова. Веса отдельных сторон вычисляются по формуле

pi=c2Li2 (8)



где с² -- общий множитель; Li -- длина i-й стороны.

При вставке пункта засечкой или полярным способом его отметка определяется минимум дважды. Отклонение любого определения от среднего арифметического значения не должно превышать ±0,2 м.

Вдоль теодолитных ходов или группы пунктов допускается прокладывать ходы тригонометрического нивелирования, опирающиеся на пункты опорной сети. Длина хода не должна превышать 2,5 км. Превышение между точками хода определяется в прямом и обратном направлениях так, чтобы расхождение (в сантиметрах) двух измерений не превышало 0.04L, где L -- длина линии, м. Допустимая невязка fh доп хода тригонометрического нивелирования (в сантиметрах) вычисляется по формуле

fh доп (9)

где -- длина хода, м; -- число линий хода.

Во всех случаях, когда по условиям измерений эффективно применять геометрическое нивелирование, следует избегать метода тригонометрического нивелирования как менее точного и более трудоемкого, а использовать техническое нивелирование.



Рис.14

Существующая опорная геодезическая сеть удовлетворяет современным требованиям инструкции и может быть использована для дальнейшего существования опорной сети с учетом перспективы расширения производства.

Глава V. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ДОБЫТОГО УГЛЯ И ЗАПАСАМИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

5.1 Общие положение при планировании вскрышных работ на разрезе“Ангренский”

Планирование горных работ на разрезе “Ангренский” осуществляется по показателям, утвержденным вышестоящей организацией, и по расчетным данным, являющимся производными величинами, которые рассчитываются и учитываются в процессе планирования.

Важнейшим звеном в процессе планирования вскрышных работ является детальная разработка вопросов вскрытия запасов полезного ископаемого, обеспечивающая нормальную и бесперебойную работу карьера. Если на начало планирования имеет место отставание в подготовке запасов, то к концу планирования должен быть обеспечен такой рост запасов, который соответствовал бы нормативу.

При составлении плана вскрышных работ на год данные по подготовке запасов получают из подсчетов количества вскрываемых запасов за каждый квартал, которое равно добыче полезного ископаемого за квартал с учетом потерь и роста вскрываемых запасов.

Нормативы подготовленных к выемке запасов и эксплуатационных потерь для каждого карьера устанавливаются производственными управлениями министерств.

Требования по обеспечению нормативных показателей предъявляются ко вскрытым и готовым к выемке запасам полезного ископаемого.

В стадии строительства карьера к подготовке запасов предъявляются иные требования [1.Межотраслевая инструкция по определению и контролю добычи и вскрыши на карьерах. М.Недра 1977г]. Строительные организации должны предусмотреть такое развитие вскрышных работ, которое обеспечивало бы вскрытие запасов в сроки и количестве, регламентируемом проектом строительства карьера.

Полученные данные по подготовке запасов являются отправными для последующей детализации развития вскрышных работ.

Применительно для разреза “Ангренский ” расчетные данные составляют:

объемы по направлениям работ- объём горновскрышных работ на период вскрытия составило 2161 тыс.м³ при объёме добычи угля 103.6 тыс м³;

выход взорванной горной массы с 1 м скважины в зависимости от крепости и структуры слагающих пород во взрываемых блоках -1,5 т при f=4-9 ;

элементы системы разработки

- годовая производительность Qгод=4500000т;

- запасы полезного ископаемого Qпи=651.5 млн.т

- объём вскрыши Vв=49768 тыс.м³ ;

величины устойчивых углов откоса бортов и углов разноса бортов

-50⁰;

способы отвалообразования по участкам

- на внутренних отвалах пир помощи ЦПТ, автотранспорта ,экскаваторов и белазов. На внешних отвалов участие принимает ж/д транспорт и экскаваторы;

способы осушения месторождения

- водоотлив из карьера подземных и поверхностных вод в период эксплуатации осуществляется с уклоном 0.02⁰. По водоотливному канаву в отстойники, водоотводная канава расположена по дну конвейерного става, где угол наклона 3⁰;

При планировании следует учитывать основные направления в развитии горных работ, разработанные для карьера в перспективных планах и техническом проекте карьера.

Для этого необходимо произвести подробный анализ выполнения вскрышных работ по основным направлениям и выявить, отстают или опережают фактические работы по сравнению с проектными или перспективными направлениями. При отставании вскрышных работ по основным направлениям необходимо предусмотреть такое возрастание объемов вскрыши, при котором компенсировалось бы это отставание. Общий объем вскрыши по карьеру тогда будет складываться из объемов, обеспечивающих вскрытие запасов полезного ископаемого согласно заданному нормативу, и из объемов для ликвидации отставания по направлениям и участкам работ. Помимо этого необходимо произвести сравнение запланированной вскрыши с календарным планом и увязать ее с режимом ведения горных работ.

5.2 Разведанные запасы на разрезе “Ангренский”

В подсчете запасов использованы данные 434 полных и неполных пересечений угольной залежи скважинами из общего количества скважин 502, пробуренных на уголь с 1941 по 1977гг. в целом оцениваемой площади.

Качество буровых работ по принятым к подсчету запасов и пересечениям вполне удовлетворительное. По Верхнему комплексу выход керна в среднем составляет 86,1%; при этом выход керна ниже 50% отмечен всего лишь в 7 скважинах. В зоне разубоживания Мощного комплекса выход керна в среднем составляет 75%.

По подавляющему большинству скважин (полные пластопересечения) пробуренных после 195., проведен полный комплекс каротажных работ. Каротажем охвачены 310 из 332; 368 из 399 полных пластопересений Верхнего и Мощного комплексов соответственно.

В интервалах с низким выходом керна широко применялся отбор проб боковым стреляющим грунтоносом, что позволило использовать эти скважины для подсчета запасов. К подсчету запасов принято по данным каротажа 249 пересечений Верхнего и 276 пересечений Мощного комплексов. Во всех остальных случаях для Верхнего и Мощного комплексов разрезы приняты по данным бурения.

Расчет средних значений подсчетных мощностей по кондиционным показателям (баланс 1, баланс 2), комплексам и блокам. По комплексам и участкам в границах подсчета запасов выделены отдельно запасы в охранных целиках.

Запасы подсчитаны раздельно в контуре открытой разработки и вне контура открытых работ.

Запасы угля в границах оцениваемой площади приведены в табл.2. Таблица 2

Запасы угля по категориям

	А	В	С1	А+В+С1	С2
1. В контуре открытой разработки, всего	197984	377144	268574	843702	-
В том числе:
Участок первоочередных работ	104179	127091	29510	260781	-
2. Вне контура открытых работ	-	-	74321	74321	-

В контуре открытой разработки приходится:

- на Верхний комплекс 27 и 31% запасов угольной и горной массы от их общего количества соответственно;

- на Мощный комплекс, (компактная залежь) - 63 и 59%;

- на Мощный комплекс, (зона разубоживания) - 10 и 10% соответственно.

В контуре открытой разработки запасы углей баланса 1 составляют 94% от общего количества, баланса 2 - 6%;

- запасы горной массы баланса 1 - 88% и баланса 2 - равны 12%.



5.3 Анализ методики движения вскрытых и готовых к выемке запасов на разрезе “Ангренский”

Учет движения запасов при планировании горных работ состоит в том, чтобы:

установить на определенную дату количество запасов главным образом вскрытых и готовых к выемке (по степени их готовности);

определить количество подготавливаемых запасов по направлениям работ, по планируемым периодам и дать качественную характеристику их.

Задача по подготовке запасов состоит в том, чтобы не допустить их снижения в процессе производства добычных работ. Если имеется отставание в подготовке запасов, то необходимо предусматривать такой их рост на планируемый период, при котором компенсировалось бы отставание [2.Инструкция по производству маркшейдерских работ. Недра 1986г. ] .

Движение вскрытых запасов полезного ископаемого в карьере можно выразить формулой

В_к=В_н+П_в-(Д+П) (1)

где В_к и В_н -- остаток вскрытых запасов соответственно на конец и начало планируемого периода, т;

П_в -- количество подготавливаемых запасов на планируемый период, т;

Д -- добыча полезного ископаемого на планируемый период, т

П -- плановые потери, т

Если заданием предусмотрено сохранить уровень обеспеченности карьера вскрытыми запасами на конец планируемого периода в неизменных цифрах, то формула будет иметь вид



П_в=Д+П (2)

Учет движения готовых к выемке запасов выполняется по аналогии с учетом вскрытых запасов

Г_к=Г_н+П_г-(Д+П) , (3)

Где Г_к - готовые к выемке запасы соответственно на конец и начало планируемого периода;

П_г - количество подготавливаемых и одновременно готовых к авемке запасов на планируемый период.

На проектируемом месторождении разрабатывается несколько пластов (верхний комплекс и мощный комплекс), залежей или участков с четкими границами, то учет движения запасов выполняют по каждому пласту, залежи или участку самостоятельно.

При учете движения запасов необходимо знать запланированную добычу по «чистому» углю т. е. добычу за вычетом разубоживающих пород.

Угольные пачки при селективной или валовой выемке засоряются многочисленными породными прослойками. Определить увеличение веса угля за счет разубоживания непосредственным измерением невозможно. Степень засорения угля породными прослойками можно установить по качественным показателям пласта.

Товарный уголь представляет собой смесь угля с породой. Качественная характеристика этой смеси выражается уравнением.

Р_уА_у^с+Р_пА_п^с=Р_т. _уА_т^с._у (4)

Где Р_у - вес “чистых” угольных пачек;

А_у^с - зольность “чистых” угольных пачек;

Р_п - вес породы;

А_п^с - зольность породы;

Р_т. _у - вес товарного угля (планируемая добыча);

А_т^с._у - зольность товарного угля.

Вес породы в товарном угле

Р_п=Р_т.у-Р_у (5)

Подставляя значение Р_п в формулу и решая уравнения относительно веса угля, получим

Р_у= (6)

По материалам пластово-дифференциального опробования и проектам норм зольности, составляемым ежегодно на карьере, можно получить все необходимые исходные данные за исключением зольности товарного угля.

Качественную характеристику товарного угля получают из отчетных данных карьера за предыдущие периоды работы.

Из данных табл. 3 видно, что для условий разреза зольность товарного угля намного выше зольности «чистого» угля. Следовательно, уголь значительно засорен, засорение достигает 1--7% и более.

Таблица 3.

	Зольность, %
Пласт	«чистых» угольных пачек	товарного угля	породы, содержащейся в угольных пачках
1 2 3	25,6 29,9 35,5	32,5 35,0 36,8	82,0 78,0 71,3



В табл.4 приведена форма учета движения запасов угля по кварталам на планируемый год. Примерно по такой же форме учитывается движение запасов при планировании горных работ на месяц или на квартал.

Основные положения по планированию запасов не могут в полной мере отражать особенностей разреза “Ангренского”. В зависимости от горногеологических условий эти положения могут изменяться.

Таблица 4

Допустим, что к составлению годового плана горных работ на разрезе “Ангренский” приступили 1 ноября.

Наличие вскрытых запасов угля на 1 ноября, установленное по маркшейдерским подсчетам, составило 1950 тыс. т. План добычи угля за ноябрь и декабрь установлен в 330 тыс. т, а по “ чистому ” углю согласно пересчету 330 тыс. т. Потери за ожидаемый период определяются в 5%.За ноябрь и декабрь будет вскрыто согласно плану горных работ 345 тыс.т запасов угля.

Определяем запасы угля на начало планирования.

Вн=1950+345-300 (1+0,05)=1980 тыс.т

Зададимся условием, что план добычи угля за год составляет 2000 тыс. т или, по “чистому” углю согласно пересчету 1800 тыс. т плановые потери равны 5%.

Если вскрытые запасы угля в конце планируемого года не снижаются т.е Вн= Вк , то подготавливаемые запасы будут:

Пв=1800 (1+0,05)=1890 тыс.т

Аналогично подсчитывают подготавливаемые запасы на промежуточные планируемые периоды (за каждый квартал в году).

Если разрабатывается горизонтальный или наклонный пласт одним уступом, то подготавливаемые запасы по уступу будут одновременно характеризовать подвигания фронта работ.

Для вскрытия 1890 тыс.т запасов угля на фронте работ в 2 км при мощности пласта 20м и выходе угля 1,26 т с м³ горной массы подвигание будет.

v = (7)

v =

Эта величина характеризует интенсивность разработки карьер, по которой можно определить и другие показатели: объем вскрыши при известной мощности пород, технологию производства горных работ и др.

5.4 Маркшейдерский учет объемов горных работ

Одной из задач маркшейдерско-геологической службы является подсчет исходных балансовых и промышленных запасов полезного ископаемого с целью определения их наличия в пределах технических границ карьера для рационального использования при планировании горных работ и эксплуатации месторождения.

Исходными балансовыми запасами горного предприятия являются запасы из числа утвержденных Государственной комиссией по запасам (ГКЗ), принятые по проекту на момент сдачи его в эксплуатацию в пределах технических границ предприятия или на первое января отчетного года.

Часть балансовых запасов, которая должна быть извлечена из недр, составляет промышленные запасы. Количество их получают вычитанием из балансовых запасов проектных потерь, т. е. потерь, предусмотренных техническим проектом.

Проектные потери могут быть разделены на:

проектные общекарьерные потери под охраняемыми зданиями и сооружениями, а также потери в барьерных целиках у границ безопасного ведения горных работ;

проектные эксплуатационные потери, предусмотренные системой разработки;

проектные потери вследствие неблагоприятных геологических и гидрогеологических условий, если они заранее могут быть предусмотрены в виде целиков с соответствующими границами.

Проектные общекарьерные потери, оставляемые в целиках под охраняемыми зданиями и сооружениями, а также в барьерных целиках у границ безопасного ведения горных работ, подсчитывают по размерам целиков, нанесенных на маркшейдерские планы.

Данные о проектных эксплуатационных потерях берут в виде определенного процента от балансовых запасов, полученного по опыту разработки месторождения за последние годы.

Потери от неблагоприятных геологических и гидрогеологических условий подсчитывают по планам и профилям для каждого конкретного случая и только тогда, когда эти потери можно предусмотреть.

К забалансовым запасам, которые отграничиваются от балансовых на основе кондиций, могут быть отнесены запасы пластов, неудовлетворяющие кондиции в целом, запасы отдельных некондиционных зон, расположенных среди кондиционных блоков, и отдельные пачки угля в кровле, почве или внутри пластов, если по зольности или другим признакам они не отвечают действующим кондициям.

В тех случаях, когда такие запасы в контуре технической границы карьера экономически целесообразно использовать или когда они освоены карьером для выемки, тогда перед началом составления плана горных работ они также подсчитываются в дополнение к балансовым. Этот подсчет производят для получения наиболее полной промышленной оценки месторождения.

Подсчет балансовых и промышленных запасов производят перед составлением годовых и перспективных планов горных работ. Состояние запасов на начало планирования выявляют по материалам подсчета запасов месторождения, утвержденных ГКЗ, по данным маркшейдерских съемок, материалов геологической документации и результатов пластово-дифференциального опробования.

Подсчет выполняет геолог карьера при участии маркшейдера или маркшейдер (в случае отсутствия геолога в штате карьера).

Фактическое состояние балансовых запасов на начало планирования может быть выявлено:

непосредственным подсчетом запасов на копиях комплекта поуступных планов, на которые наносят результаты маркшейдерской съемки уступов с корректированием контуров выемки на начало планирования;

учетом на основании данных о наличии запасов за последний отчетный период по фактической добыче и по данным о потерях полезного ископаемого.

Перед подсчетом запасов на поуступные планы наносят: границы и номера блоков подсчета запасов месторождения по результатам материалов, утвержденным ГКЗ; проектные границы отработки уступа;

фактический контур отработки уступа по данным маркшейдерской съемки и корректировки на начало подсчета;

изолинии кровли и почвы пласта, характеризующие слой угля в границах уступа;

разведочные скважины, направления геологических профилей, тектонические нарушения;

сводные структурно-качественные колонки, зарисовки забоев и бортов;

контуры охранных и барьерных целиков.

Рис. 15 Контур блока балансовых запасов.

Подсчет запасов производится раздельно по каждому блоку с учетом отработанного выемочного контура.

Результаты подсчета заносятся в формуляр для определения балансовых запасов карьера (табл. 5).

Наименование уступа (участка)	№ блока	Средняя площадь,м2	Высота уступа, м	Объем блока, м3	Объем угля, м3	Зольность Ас, %	Объемный вес, т/м3
Гор. 860	40 Б	3635	10	36350	3600	18	1.2



Запасы в блоке в весовой мере определяют по процентному содержанию угля, объемному весу и объему в блоке, подсчитываемому по сумме двух площадей и умноженному на высоту уступа. Содержание угля устанавливают по материалам структурно-качественных колонок, при отсутствии которых используют зарисовки забоев. Объемный вес получают по результатам опробования -- по зольности угольных прослойков.

Подсчет запасов производят только по разрабатываемым уступам. По невскрытым уступам запасы указывают суммарно до предельной проектной глубины горных работ.

При разработке нескольких пластов сначала приводятся данные по первому пласту с разделением по каждому уступу и каждой марке, затем по второму пласту и т. д. Итоги по карьеру даются по уступам, пластам и маркам.

5.5 Методы подсчета объемов на карьерах

Подсчет объемов на карьерах можно производить методами горизонтальных и вертикальных (параллельных и непараллельных) сечений. [3.Инструкция по производству маркшейдерских работ.]

При методе горизонтальных сечений для подсчета объемов используют основные маркшейдерские планы с нанесенными на них ходами экскаваторов. Для этого планиметром определяют площадь хода экскаватора за отчетный период и умножают ее на среднюю высоту уступа на отработанном участке. Площади определяются при наиболее короткой длине обводного рычага с полюсами вправо и влево от фигуры, дважды -- в прямом и обратном направлениях, и из этих определений берется среднее значение. В том случае, когда на плане имеется не только верхняя, но и нижняя бровка уступа, определяют площадь и в нижнем сечении, а затем из двух горизонтальных сечений берут среднее. Значение высоты уступа получают как среднее арифметическое из ряда значений высот уступа в пределах замеряемой площади. В тех случаях, когда значения высот колеблются в широких пределах, рекомендуется отработанный участок разбивать на несколько блоков. Этот способ отличается быстротой, простотой и достаточной точностью подсчета объемов. Особенно он эффективен в тех случаях, когда колебания высоты в пределах замеряемой площади незначительны, а конфигурация верхней и нижней бровок весьма сложная. Этот способ в отличие от описываемых далее позволяет производить съемку только верхней бровки уступа, и точность получения объема при этом будет находиться в пределах допустимости. Метод горизонтальных сечений наиболее целесообразно применять при работе на уступах одноковшовых экскаваторов типа механической лопаты. Последнее объясняется тем, что многочерпаковые и роторные экскаваторы в отличие от механических лопат в разные моменты работ строят откосы различной формы. Метод вертикальных параллельных сечений заключается в том, что через необходимые интервалы производят построение поперечных профилей с последующим определением при помощи планиметра их площадей. Затем для отдельных интервалов определяют объем вскрыши, после чего находят ее общий объем.

Метод вертикальных непараллельных сечений отличается от метода вертикальных параллельных сечений тем, что при подсчете по данному способу определяют площадь вертикальных сечений Snи т. д., а расстояние между этими сечениями принимают как среднюю линию трапеции. Этот метод находит повсеместное распространение на тех карьерах, где бровки уступов криволинейные и где нельзя применить метод горизонтальных сечений.

Все три описанных метода равноценны по точности, однако каждый из них имеет свои преимущества и недостатки для определенных условий.

Для условий разреза “Ангренского” подсчет объемов на верхних горизонтах производится методом параллельных сечений.Результатом расчетов установлено, что объем угля в блоке № 40 Б равен 3600 м³.

Рис16.

5.6 Учет добычных и вскрышных работ

На разрезе “Ангренский” имеется ряд добычных уступов, на каждом из которых работает по нескольку экскаваторов. Маркшейдерская служба должна учитывать объемы работы, выполненные отдельными механизмами по горизонтам (уступам) и по карьеру в целом. Для этого организуются ежемесячные маркшейдерские замеры объемов выполненных работ, по которым составляется отчет работы предприятия за месяц, а также производится расчет с заработной платы.

Маркшейдерские замеры производятся путем съемки подробностей, осуществленной любым из общепринятых методов (тахеометрическим, ординатным, стереофотограмметрическим и т.д.). При этом заснимаются обычно верхняя и нижняя бровки уступов, а в случае необходимости -- все его неровности и перегибы. Если позволяют условия, подсчет ведут методом горизонтальных сечений. В прочих случаях карьер разбивается на ряд профилей (параллельных вертикальных сечений), расстояния между которыми одинаковы.

Маркшейдерский замер производится в пределах участка, на котором работал экскаватор в течение контролируемого месяца. Для этого границы работы экскаваторов должны быть тщательно обозначены (вехой, колышком-сторожком).

Аналогичные замеры производятся по всем уступам и для всех работающих экскаваторов.

Обычно маркшейдерские замеры производятся не первого числа каждого месяца, а числа 28--30, в связи с чем приходится прибавлять к замеренным объемам данные статистического учета за последние числа отчетного периода (например, за 29, 30 и 31 числа); но так как такое прибавление было произведено и в предыдущем месяце, то из общего объема необходимо вычесть данные статистического учета за последние числа предыдущего месяца.

При селективной (раздельной выемке) полезного ископаемого учет добычи носит несколько иной характер, чем при обычных условиях.

В этих случаях при маркшейдерской сьемке горных работ заснимают не только положение верхней и нижней бровок откоса, но и прослои пород в угольном пласте. Густота набора точек для съемке прослоев зависит от конфигурации прослоев и их количества в уступе. По результатам съемки составляют план и рабочие профили для подсчета объемов.

Рис.17 План вскрышных работ

Рис.18 Подсчет объемов вскрышных работ



Рис19. План добычных работ



Рис.20 Подсчет объемов горных работ при селективной добычи.



Таблица 6.

На основании полученных данных составляют ведомость учета добычных и вскрышных работ по горизонтам и механизмам; все данные заносят в замерную книгу, являющеюся юридическим документом. Результаты замера подписывают главный инженер и главный маркшейдер. Форму замерных ведомостей составляют применительно к условиям предприятия.

Так как данные статистического учета на вскрышных работах не контролируются, необходимо стремиться производить замер как можно ближе к первому числу следующего отчетного периода. Практика показывает, что за два дня можно полностью произвести как съемку участка так и обработку съемочных материалов, поэтому не нужно никогда начинать съемочные работы ранее 30 или 31 числа каждого месяца.

5.7 Подсчет запасов полезного ископаемого

Маркшейдерская служба карьера должна организовать правильный и полный учет движения запасов, наблюдение и контроль за своевременной их подготовкой, изменением (за счет добычи, потерь, доразведки, переоценки и т. д.) и определять систематически фактическое состояние по степени готовности их к эксплуатации по отдельным календарным периодам.

Учету на карьерах подлежат балансовые или забалансовые запасы.

Балансовыми являются запасы полезного ископаемого разведанные и изученные, а также отвечающие по своей качественной характеристике и технико-экономическим показателям требованиям промышленности для их использования (удовлетворяют установленным стандартам и кондициям). Балансовые запасы должны являться рентабельными для эксплуатации.

К забалансовым (некондиционным) запасам полезного ископаемого относятся изученные и разведанные запасы всех категорий полезного ископаемого в недрах, залежи которого по каким-либо причинам непригодны для разработки или промышленного использования при существующем уровне развития техники и состояния экономики. Нормативы для определения забалансовых запасов регламентируются соответствующими инструкциями.

Периодичность учета движения балансовых запасов устанавливается соответствующими инструкциями. Учет ведется с начала горных работ до полной отработки месторождения с разбивкой по отдельным горизонтам. Некондиционные запасы списывают согласно специальной инструкции.

Та часть забалансовых запасов месторождения полезного ископаемого, которая подлежит выемке и выдаче на поверхность, называется промышленными запасами. Промышленные запасы определяются исключением из балансовых запасов проектных потерь.

В зависимости от степени подготовленности к добыче из балансовых запасов выделяют вскрытые, подготовленные и готовые к выемке.

Вскрытыми считают запасы тех участков уступа, верхняя площадь которых освобождена от покрывающих пустых пород или обнажена вследствие естественных условий залегания.

Вскрытые запасы ограничиваются контуром:

а) сверху -- площадью, обнаженной экскаваторными работами от вскрышных пород;

б) по простиранию -- границами подсчитываемого блока или границами карьера;

в) вкрест простирания -- плоскостью, проведенной от нижней бровки вышележащего уступа под углом откоса рабочего уступа; "

г) снизу -- почвой пласта или предельно возможной глубиной разработки при данном угле наклона борта карьера.

Из числа вскрытых выделяют запасы подготовленные, готовые к выемке, требующие зачистки, во временных целиках, в пожарах, заваленные и пр.

Подготовленными считают запасы части уступа, на которой обнажена верхняя и боковая площади, обеспечивающие начало очистной выемки.

Для отнесения запасов уступа или его части к подготовленным требуется выполнение горноподготовительных работ, предусмотренных планом эксплуатации или техническим проектом, как-то: проходка разрезной траншеи, дренаж месторождения, проведение водоотливных и водоотводящих выработок, зачистка уступа от остатков породы после вскрыши и пр.

Готовыми к выемке считают запасы, которые могут быть извлечены в любое время без нарушения правил ведения работ и техники безопасности, т. е. при наличии полной зачистки породы, паспортизации блока, возможности полной выемки по высоте и ширине уступа, при наличии необходимых предохранительных берм и направлении линни забоя в соответствии с утвержденным планом горных работ. Этот вид запасов должен быть решающим при детальном оперативном расчете горноэксплуатационных работ.

Запасами во временных целиках считают запасы, расположенные в бермах уступов. Запасы в зачистке -- это запасы, не зачищенные от остатков вскрышных пород.

Рис 21. Распределение запасов карьера по подготовки к добычи.

К прочим запасам (в пожарах, затопленные, заваленные и пр.) относятся те из вскрытых запасов, которые по каким-либо причинам невозможно извлекать в отчетный период.

На рис. 50 показано распределение запасов угольного карьера по их готовности к добыче.

При транспортно-отвальных системах разработки вскрытыми следует считать запасы, ограниченные:

а) вкрест простирания -- откосом, проведенным под углом отработки уступа от нижней бровки нижнего вскрышного уступа;

б) по простиранию -- площадью угольного (рудного) пласта;

в) снизу -- почвой пласта.

Готовыми к выемке считают запасы, которые может отработать экскаватор, причем на разрезе вкрест простирания размеры экскаватора и планировочного звена вскрышного экскаватора определяют внутреннюю границу готовых к выемке запасов.

Учет движения балансовых запасов производится по формуле

Бк=Бн-D-C+Пф±?Б (8)

где Бн и Бк Балансовые запасы категорий (А+Б) на начало и конец отчетного периода, т

D- добыча чистого полезного ископаемого за отчетный период, г;

С -- списание запасов за отчетный период, г;

Пф - фактические потери всех видов за отчетный период т;

?Б -- прирост или уменьшение запасов за отчетный период в результате переоценки, т.

Исходные балансовые запасы на начало периода Бн берутся из предыдущего отчета. Фактические потери за отчетный период Пф берутся из отчета по потерям. Прирост запасов ?Б получается за счет доразведки (эксплуатационной разведки) или пересчета, а также за счет изменения контуров карьерного поля. Списанные запасы за отчетный период С слагаются из выявленных забалансовых запасов, не подтвердившихся запасов, из запасов в не вынимаемых целиках и т. д.

Списание добычи D производится по данным маркшейдерского учета добычи. При этом следует учесть, что списывать необходимо не фактический объем, а так называемый «чистый уголь» т.е.за вычетом фактической добычи разубоживающих пород.

Количество разубоживающих пород при добыче угля можно определить по формуле, предложенной А. Ф. Кабаковым,

V_п= м³ (9)

^где

V_п - количество разубоживающих пород в товарном угле (добычи) м³

- объем товарного угля, отгруженного потребителям, ж³;

А_т -- зольность товарного угля, %;

А_у --зольность угля в целике, %;

А_п --зольность породных прослоев, %;

dy -- объемный вес угля в целике, т/м³;

d_п -- объемный вес породы в прослоях в целике, т/м³.

Количество разубоживающих пород при добыче руды можно определить по формулам:

V_п= , м³ или Т_п=Т_т , т (10)

где V_п и Т_п соответственно объем или вес разубоживающих пород в добыче, м³ или т;

-- соответственно объемный вес руд или породы, т/м³

, Т_т -- соответственно объем или вес товарной руды, м³ или т;

с_р -- содержание металла в руде, %;

с_п -- содержание металла в породе, %;

с_т -- содержание металла в товарной руде, %.

Вес или объем чистого полезного ископаемого ископаемого, подлежащего списанию с баланса, определяется по формулам:

V_ч=V_т-V_п , м³ или Т_ч=Т_т-Т_п , т (11)

где V_ч и Т_ч соответственно объем или вес чистого угля, м³ или т.

Обычно учет движения запасов ведется не помесячно, а один раз в год или полгода. Естественно, что за этот период будет происходить резкое изменение качественных показателей полезного ископаемого (зольности угля).

В конце года оперировать средними цифрами за год не рекомендуется, так как это будет не совсем объективно. В связи с этим на предприятиях, ведущих учет разубоживания, ежемесячно подсчитывают количество разубоживающих пород в полезном ископаемом; так как учет ведется с нарастающим итогом, то к концу года получается суммарный объем породы, попавшей в товарный уголь или руду. Последнее позволяет более объективно определять объем или вес чистого полезного ископаемого, подлежащего списанию с баланса в качестве добычи.

...