Горно-геометрический анализ карьерных полей при горизонтальных и пологих залежах

При горизонтальных и пологих залежах горно-геометрический анализ, как правило, проводят по топографическим планам с нанесенными линиями изомощностей вскрыши и полезного ископаемого. Для определения поэтапно извлекаемых объемов при различных вариантах развития работ намечают соответствующие каждому варианту начальное, ряд промежуточных и конечное положения фронта горных работ.

Для каждого из отмеченных положений определяют извлекаемые объемы вскрыши и полезного ископаемого при подвиганни фронта на единицу длины, т.е. находят элементарные приращения объемов, по которым строят график горно-геометрического анализа V = f(L).

Порядок построения графика следующий.

Намечают место начала и направление развития работ. На исходный топографический план наносят соответствующее положение оси разрезной траншеи и серию параллельных линий, которые фиксируют этапы работ. При параллельном подвигании фронта и простых условиях залегания принимают 6-8 промежуточных положений фронта, при сложных условиях — 10-15.

Линии проводят с одинаковыми интервалами. Каждую линию разбивают на отрезки равной длины (рис. 6.1). В зависимости от масштаба чертежа и сложности планов изомощностей вскрыши и полезного ископаемого отрезки могут быть длиной 10, 20, 50 мм. В середине каждого отрезка, пользуясь отметками изомощностей, проставляют значения мощностей вскрыши и по­лезного ископаемого.

Для каждого этапа эти значения соответственно суммируют, умножают на длину отрезка и линейный масштаб. Полученные значения объемов откладывают в качестве ординат полезного ископаемого и вскрышных пород на графике V = f(L)_t no оси абсцисс которого откладывают этапы подвигания фронта работ (см. рис. 6.1), расстояние между которыми составляет соответственно l_1, l₂…… l₇.

Площадь, заключенная между графиком полезного ископаемого (вскрыши), осью абсцисс и любой парой ординат, показывает объем полезного ископаемого (вскрыши), извлекаемый при подвигании фронта работ в пределах рассматриваемого этапа.

Делением средних значений ординат вскрыши на соответствующие значения ординат полезного ископаемого для каждого этапа могут быть получены значения текущего коэффициента вскрыши.

По оси ординат могут быть отложены также значения текущего коэффициента вскрыши и протяженности фронта работ для каждого положения последнего.

При вычислении объемов вскрышных пород в сложных условиях залегания, при значительных колебаниях мощности вскрыши, отметок кровли залежи и дневной поверхности необходимо учитывать истинные размеры рабочей зоны карьера. Для этого на каждой линии фронта горных работ вычисляют значения средних отметок кровли залежи и дневной поверхности. По этим данным строят профиль карьера по направлению подвигания фронта работ на котором для каждого его положения проводят линии под углом откоса рабочего борта.

Объем вскрышных пород, м³, заключенный между положениями I и II фронта:

- площади вскрышной рабочей зоны для этапов I и II, м²,

где - L'_П, L_П", L_КР, ' L_КР", — протяженности фронта работ по поверхности и кровле залежи для этапов I и II соответственно.

Значения высоты рабочей зоны Н^/_Р,З и Н^//_Р,З при положениях фронта Iи II, вычисляются как разности средних отметок верхней и нижней бровок борта карьера, м:

Угол падения кровли залежи ω для данного этапа, вычисляется по разности отметок кровли залежи на границах этапа,

При расчетах следует также учитывать угол наклона поверхности в пределах конкретных этапов.

При веерном, смешанном и криволинейном перемещении фронта работ из-за различных скоростей подвигания его отдельных элементов построение графика зависимости V=f(L) по описанной методике невозможно.

В этих случаях обычно намечают 6—15 промежуточных положений фронта горных работ и одним из методов измерения площадей и объемов находят поэтапные объемы вскрышных пород и полезного ископаемого.

Графики V=f(L) и V=f(H) построенные по погоризонтным планам и планам изомощностей, фактически являются сводными графиками по карьеру.

6.2 Горно-геометрический анализ карьерных полей для крутопадающих и наклонных месторождений со сложными условиями залегания по методу А.И. Арсентьева^*

(^*Далее наряду с обозначением объемов полезного ископаемого V_И и вскрыши V_B применяются обозначения, принятые в трудах проф. А.И. Арсентьева, — Р нV соответственно.)

Горно-геометрический анализ карьерных полей для круто падаю тих и наклонных сложноструктурных многокомпонентных месторождений целесообразно проводить не по вертикальным геологическим сечениям, а по погоризонтмым планам. Это позволяет обеспечить необходимую точность расчетов.

На погоризонтные планы должны быть нанесены геологические данные и контуры карьера.

В соответствии с методикой горно-геометрического анализа намечаютвозможные варианты развития работ. Для каждого варианта на каждом погоризонтном плане наносят; контуры дна въездной и разрезной траншей и линии по следовательных положений фронта горных работ (все контуры задают положением нижней бровки откоса). Положение въездных траншей выбирают, исходя из принятой схемы вскрытия, а разрезных траншей и уступов, исходя из направления развития работ, обеспечивающего быстрейший доступ к залежи. При этом линии фронта работ следует наносить таким образом, чтобы обеспечить возможность вскрытия и подготовки смежного нижележащего уступа при сохранении ширины рабочих площадок не меньше минимальной.

По положениям линий фронтов работ, соответствующих их определенным этапам на каждом погоризонтном плане устанавливают контуры и измеряют поэтапно отрабатываемые площади вскрыши и полезного ископаемого. По ним рассчитывают поэтапные объемы и строят графики V=f(H).

Работу выполняют последовательно, начиная с нижнего рассматриваемого горизонта карьера. Для неглубоких карьеров с небольшим сроком службы анализ начинают со дна карьера. Для глубоких карьеров анализируют лишь верхние горизонты, отрабатываемые в пределах 10— 15-летнего срока, так как высокая точность расчетов в этом случае не оправдывается при большом сроке службы карьера.

Технически работу выполняют следующим образом.

На поперечном сечении карьера (рис. 6.2) наносят текущие контуры горных работ, которые определяют объемы работ по подготовке новых горизонтов.

Линии фронта работ удобно обозначать числами, первое из которых означает горизонт горных работ, а второе — горизонт подготовки. Например, на горизонте -60 м линия фронта (след линии фронта на рис. 6.2 вырождается в точку), обеспечивающая подготовку этого горизонта, обозначена 60/60, а линия фронта работ на этом горизонте, обеспечивающая подготовку нижнего горизонта (-75 м), — 60/75 и т.д.

Подготовка самого нижнего горизонта -75 м заканчивается проведением на него въездной и далее — разрезной траншей. Исходя из этого, на план горизонта -75 м наносят контуры въездной и разрезной траншей (рис. 6.3_, а)

Таким образом, линия первоначального фронта работ на данном горизонте будет изображена линией ABC (75/75), а объем работ будет равен объему въездной и разрезной траншей.

Для того чтобы обеспечить возможность вскрытия горизонта —75 м, необходимо, чтобы на вышележащем горизонте —60 м было создано определенное выработанное пространство. Его размер определяется расстоянием между фронтами работ на смежных уступах.

Рис. 6.3 – Планы развития горных работ на горизонтах -75 м (а); -60 м (б); -45 м (в)

Другими словами, для вскрытия горизонта — 75 м необходимо, чтобы линия фронта работ на вышележащем горизонте —60 м отстояла от линии фронта работ на ниже-расположенном горизонте на минимальную ширину рабочей площадки Ш_Р.П.MIN величину горизонтальной проекции откоса уступа h tg α:

где В₀— горизонтальное расстояние между линиями фронтов работ на смежных уступах, м.

Для определения положения линии фронта работ на горизонте —60 м его погоризонтный план (выполненный на кальке) накладывают на план горизонта —75 м и совмещают с ним по координатам. На план горизонта -60 м (рис. 6.3, б) наносят контуры въездной и разрезной траншей (линия 60/60), а также с плана горизонта -75 м переносят линию ABC (показана пунктиром). По этой линии формируют линию фронта работ на горизонте -60 м А'В'С, отстоящую от линии ЛВС на величину В₀. Эта линия показывает, в каком положении должен находиться фронт работ на горизонте -60 м, чтобы обеспечить возможность подготовки горизонта -75 м.

При формировании линий фронтов работ необходимо выдерживать ограничение, состоящее в том, чтобы их кривизна не превосходила минимально допустимый радиус поворота трасс соответствующих видов транспорта.

На план следующего вышележащего горизонта -45 м (рис. 6.3, в) наносят контуры въездной и разрезной траншей (линия 45/45), обеспечивающие подготовку этого горизонта. Затем, совмещая по координатам, накладывают план горизонта -45 м на план горизонта -60 м и по линии А'В'С^/ формируют линию А"В"С^// отстоящую от первой на величину В₀. Эта линия показывает, в каком положении должна находиться линия фронта работ на горизонте —45 м, чтобы обеспечить возможность подготовки горизонта —75 м.

Аналогично осуществляют построения на погоризонтных планах всех других вышележащих горизонтов.

Таким образом, общая площадь отработки на каждом горизонте оказывается разбитой на участки, обозначенные отметками тех горизонтов, для подготовки которых необходимо отработать эти участки на данном горизонте.

Площади этих участков с разбивкой по сортам и типам полезных ископаемых измеряют планиметром и группируют по соответствующим этапам горных работ. По результатам измерений и расчетов составляют таблицу распределения извлекаемых объемов вскрыши и полезного ископаемого по горизонтам и этапам разработки (табл. 8) и строят графики V = f[H).