Управление выемкой пород вскрыши на глубоких железорудных карьерах Украины

В условиях действующих карьеров формирование диагональных блоков следует производить сверху вниз, начиная с первого от земной поверхности горизонта. При этом создаются наиболее благоприятные условия для расконсервации временно погашенных бортов при поэтапной разработке карьеров. Так, ухудшение технологических параметров рабочей зоны карьера № 3 привело к снижению месячной производительности экскаваторов ЭКГ-4,6, работающих в комплексе с автотранспортом, с 84,5 тыс.м3 по норме, до 76,1 тыс.м3 - по плану. Фактически же она составляла 69,3 тыс.м3. Аналогично, для экскаваторов ЭКГ-8И нормативная месячная производительность равна 100,75 тыс.м3, плановая - 93,8 тыс.м3, фактическая - 86,9 тыс.м3. Отсутствие рабочих площадок затрудняло размещение буровых станков, экскаваторов и транспортных средств для выполнения работ по добыче железной руды и выемке вскрышных пород. Фактически рабочий борт оказался временно законсервированным на большей части горизонтов.

Вышеуказанная организация работ с применением диагональных блоков внедрена и при расконсервации временно нерабочих бортов на карьере № 3. Расконсервируемые горизонты (±0; - 15; - 30; - 45 м) представлены скальными вскрышными породами и отрабатывались экскаваторами ЭКГ-8И с применением автотранспорта. При расконсервации этих горизонтов достигнуты следующие показатели: угол ориентирования диагональных блоков 22°, длина диагонального блока - 200 м, ширина рабочих площадок - 45-50 м, длина транспортных берм - 480-500 м, ширина транспортных берм - 30 м.

По отчетным данным, достигнутая месячная производительность экскаваторов ЭКГ-8И находилась на уровне нормативной. Вместо одного по плану, фактически расконсервированно на протяжении года четыре горизонта, на которых возобновлена нормативная работа горнотранспортного оборудования. Это подтверждает целесообразность расконсервации временно нерабочих бортов карьера диагональными блоками, позволяющими в короткий срок подготовить фронт работ для нормальной работы экскаваторов. По сравнению с планом объем выемки вскрышных пород снижен на 300 тыс.м3.

Анализ условий реализации технологии с формированием диагональных блоков показал, что ориентирование фронта горных работ под определенным углом с обоих сторон пласта полезного ископаемого требует дополнительной выемки пород вскрыши за счет устройства временных транспортных площадок между всеми диагональными блоками на горизонте. Благодаря этому угол откоса рабочих бортов уменьшается, а объем текущей выемки пород вскрыши возрастает. Небольшая длина диагональных блоков приводит к снижению производительности экскаваторов. В этой связи в 2000 г. институт Укргипроруда принял решение об усовершенствовании технологии поэтапной разработки путем комбинации элементов диагональных блоков и наклонных слоев.

Рисунок 1 - Схема отработки глубокого карьера диагональными блоками: (а) вид в плане; (б) конструкция диагонального блока: 1 - проектный контур карьерного поля; 2 - полезное ископаемое; 3 - диагональный блок по вскрышным породам; 4 - подпорная стенка; 5 - диагональный блок по полезному ископаемому; 6 - вскрывающие выработки; 7 - транспортная площадка

При этом в процессе производства горных работ по лежачему боку рудного пласта блоки смещают вперед относительно блоков по висячему боку на длину не меньшую длины автомобильного съезда с одного уступа на нижележащий. Разработку руды ведут продольно от отработанного торца карьера с постоянными транспортными коммуникациями к противоположному (рисунок 2).

Диагональные блоки формируют в направлении от лежачего бока к висячему и ориентируют под углом (градусы) к линии простирания, т.е.

, (2)

где hу - высота уступа, м; lб - длина экскаваторного блока, м; вт - ширина транспортной площадки, м.

Рисунок 2 - Схема отработки карьера №2-бис с формированием рабочей зоны диагональными и продольными блоками: 1 - диагональные экскаваторные блоки; 2 - отработанный торец карьера; 3 - автосъезды; 4 - резервная полоса; 5 - продольные экскаваторные блоки; 6 - временные транспортные площадки; 7 - площадки безопасности; 8 - объемы пород вскрыши, отрабатываемые на заключительном этапе эксплуатации карьера

Вышележащие продольные выемочные блоки формируют вдоль простирания рудного пласта и углубляют их вниз с перемещением в горизонтальном направлении в соответствии с перемещением диагональных блоков. Для типовых карьеров, где hу=15 м; г= 60-80є; mг= 200-400 м; втр=15 м; lб = 450-800 м - наклон диагональных блоков к линии простирания составляет =31-33є. Объем пород вскрыши V (млн.м3), который переносится для разработки на заключительный период эксплуатации карьера №2-бис, составляет 77 млн.м3. Рассмотренная технология успешно реализуется только при автомобильном транспорте. В то же время лучшие экономические результаты присущи железнодорожному транспорту, с применением которого вскрыша перемещается из забоев на большие расстояния к месту складирования в отвал.

Для усовершенствования схемы формирования рабочей зоны крутонаклонными слоями с 2003 г. на карьере №3 внедряется технология, по которой один из торцов и прилегающие к нему участки фронтальных бортов по лежачему и висячему бокам месторождения на длину железнодорожных распределительных пунктов отрабатывают сразу же в предельное положение. Этапы формируют по скальным породам вскрыши на фронтальных бортах, начиная от выхода полезного ископаемого на нижний вскрышной уступ по лежачему и висячему бокам месторождения в поперечном разрезе; ориентируют их вдоль простирания месторождения; длину рабочих площадок на них принимают не больше, чем длины экскаваторного блоков (м), а ширина понизу дополнительно включает улавливающие площадки.

Фронтальные рабочие борта по скальным породам вскрыши формируют от контактов пласта полезного ископаемого по лежачему и висячему бокам с нижними рабочими площадками вскрышных уступов, которые с верхними площадками образовывают этапы из нескольких временно законсервированных уступов. Между ними, в соответствии с Правилами безопасности, оставляют площадки безопасности. На площадках уступов, которые отработаны в предельном положении торца, устраивают железнодорожные станции и распределительные пункты. Выход железнодорожных поездов на поверхность осуществляют по общей выездной траншее.

Постепенное перемещение фронта вскрышных работ в продольном и поперечном направлениях приводит к предупреждению отработки объема скальных пород вскрыши V (м3/год) и переноса его на завершающий срок эксплуатации карьера. При этом объемы вскрышных работ по каждому боку месторождения определяют по формуле:

, (3)

где hп - темп углубки горных работ, м/год; брп - угол откоса рабочих бортов карьера по скальным породам вскрыши, градусы; lб - длина этапа разработки, м; к- количество этапов по длине карьера, ед.

Новая технология отработки карьера № 3 предусматривает формирование рабочей зоны этапами, в которые входит 5 уступов высотой по 15 м. Откосы их заоткашиваются путем бурения экранных взрывных скважин на всю высоту уступа под углом 75є. Протяженность этапов 600 м. Количество их по высоте рабочей зоны - 3, по длине карьера - 4. В соответствии с зависимостями ширина улавливающей площадки составляет 30 м. Ширина нижней рабочей площадки первых снизу этапов по лежачему боку 62 м, по висячему боку - 65 м. Результирующие углы откосов рабочих бортов по лежачему боку - 31є, висячему - 30,5є. Объем скальных пород V (млн.м3/год), выемка которых ежегодно переносится на заключительный период эксплуатации карьера, равняется 3,5 млн.м3/год. Снижение величины текущего коэффициента вскрыши в основной период эксплуатации составляет 0,41 м3/т. Продолжительность основного периода отработки месторождения 80 лет. Описанные технологические схемы позволяют упорядочить отработку глубоких карьеров с максимально возможными углами откосов рабочих бортов, вследствие чего снижается объем выемки и транспортирования пород вскрыши, незначительно повышается себестоимость добычи железной руды при интенсивном понижением глубины горных работ. При достижении зоной углубки предельной глубины, в отработанной части карьерного поля возможно размещать внутренний отвал пород вскрыши.

Литература

1. Вскрытие глубоких горизонтов карьеров / А.Ю. Дриженко, В.П. Мартыненко, В.И. Симоненко и др. - М.: Недра, 1994. - 288 с.

2. А.С. 1033741 (СССР). Способ открытой разработки крутопадающих месторождений / А.Ю. Дриженко, Л.В. Якубенко, Ю.А. Хватов Заявл. 22.04.82 № 3432702/03. Опубл. 7.08.83., бюлл. №29.

Размещено на Allbest.ru