Обоснование контуров карьеров при разработке крутопадающих месторождений

Обоснование контуров карьера должно быть не только экономическим, но и технологическим! Мы должны иметь безопасный угол откоса борта, обеспечивающий его устойчивость и не выходить за земельный отвод! Здания и сооружения, находящиеся на поверхности, так же заранее должны быть расположены за конечным контуром карьера. При этом соответствовать экономическим критериям.

23. Решения, предваряющие горно-геометрический анализ на
крутопадающей залежи.

При сложных конфигурации залежей, топографии поверхно­сти и криволинейном или ломаном очертании бортов карьера анализ режима горных работ, установление их контуров и ряд других задач геометрического содержания могут успешно решаться на геологических профилях методом осаждения трапеций, или, короче, методом трапеций.

Сущность его состоит в следующем. Любая фигура, заключенная в границах двух параллельных линий, может рассматриваться как трапеция; криволинейность сторон в задачах горного дела незна­чительная, поэтому эти стороны можно рассматривать как пря­мые отрезки.

Если «осадить» фигуру на какую - либо ось OY (не обязательно перпендикулярную к параллель­ным линиям), , получим новую трапецию. Средние линии обеих трапеций и равны, как и их площади.

Таким образом, при известной высоте слоя между параллель­ными линиями измерение площадей сложной конфигурации, за­ключенных в этом слое, можно заменить измерением средних линий трапеций или треугольников. Так как разработка наклон­ных и крутых залежей обычно производится горизонтальными слоями с определенной высотой уступа описанный прием осаждения трапеций позволяет значительно упростить геомет­рический анализ карьерных полей в усложненных природных условиях.

Например, для сложного профиля извлекаемые объемы горной массы (или площади при расчете на 1 м по прос­тиранию) при развитии горных работ от контура АА до контура ББ могут быть определены как сумма площадей элементарных трапеций, заключенных между линиями горизонтов.

Так как в каждой элементарной трапеции может находиться несколько видов горных пород (вскрыша, различные сорта руд), то по каждому из них в пределах трапеции измеряются соответ­ствующие им отрезки средних линий, которые суммируются отдельно по сортам полезного ископаемого или видам вскрыш­ных пород.

На графике по оси Оу откладываются высотные отметки горизонтов которые соответствуют исследуе­мому этапу углубления карьера. На средних линиях поочередно откладываются отрезки l\,l2,h и /4, характеризующие разнос ле­вого борта, и отрезки характеризующие разнос пра­вого борта, благодаря чему устанавливаются точки N и N' графика режима горных работ по горной массе. Аналогично суммированием отрезков средних линий по извлекаемому по­лезному ископаемому находятся точки К и /С', служащие осно­ванием для построения графиков добычи полезного ископае­мого. При необходимости аналогично находятся другие точки по сортам и видам вскрышных пород и полезного ископаемого.

Разделение суммируемых отрезков прямых и изображение их по обе стороны от оси Оу удобно для оценки объемов работ, свя­занных с разносом по висячему и лежачему бокам залежи. Сле­дует учитывать, однако, что ось Оу на рис. 16.4, а, от которой производятся измерения вправо и влево, означает для каждого этапа направление развития горных работ. Оно меняется с изме­нением местоположения дна очередной разрезной траншеи. По­ложение оси Оу устанавливается для каждого этапа соедине­нием двух последовательных положений точек, означающих на профиле нижние бровки разрезных траншей (точки а и а'). Если необходимость в разделении объемов по бортам отсутствует, сум­мированием всех средних линий трапеций можно построить свод­ный график по профилю; он может быть также построен сумми­рованием графиков, построенных для обоих разносимых бортов. Практические приемы геометрического анализа вытянутых по простиранию карьерных полей в их конечных контурах мето­дом трапеций рассматриваются на примере сложного геометри­ческого профиля (рис. 16.5,о). Порядок построений принима­ется следующий.

Определяется ширина разрезной траншеи по дну и в соот­ветствии с принятой схемой вскрытия и порядком развития работ выбирается ее местоположение для каждого этапа — обычно для каждого уступа.

Посредине между каждыми двумя смежными положениями дна разрезных траншей проводят горизонтальные средние линии.

Для каждого положения дна карьера (этапа работ) про­водят линии откоса рабочих бортов со стороны висячего и лежа­чего бока залежи до встречи с поверхностью земли или конечным контуром карьера. Замена поуступного вычерчивания рабочих бортов (или их участков) линиями общих откосов допустима, если рабочие площадки на всех уступах борта (или участка) равны по ширине. Линии откоса бортов могут также вычерчи­ваться ломаными и криволинейными.

На том же или на другом листе проводится вертикальная ось (график справа, см. рис. 16,5,а), па которую переносятся отметки дна разрезных траншей по каждому этану. На горизон­тальных линиях графика (см. рис. 16.5, а — продолжение сред­них линий профиля) откладываются для каждого этапа развития работ в карьере ординаты, выражающие объемы горной массы, полезного ископаемого и вскрышных пород.

Измерителем определяют сумму всех горизонтальных от­резков между границами этапа, которая является ординатой горной массы для пего. В этом же масштабе она откладывается па линии ординат, проходящей посредине между конечными от­метками данного этапа. Например, для этапа VI (рис. 16.5,6) ординатой горной массы является сумма отрезков aa' + bb' + + cc'+dd^,+ee^/+ff^,+gg^/+hh^,+kk'+mm^,+nn'. Она отклады­вается посредине между отметками (—100) и (—120), соответ­ствующими этапу VI,

Аналогично суммированием всех отрезков средних линий горизонтов, находящихся в пределах залежей на данном этапе, определяются ординаты полезного ископаемого. Например, для этапа VI ординатой полезного ископаемого является сумма от­резков pg + of' + gs + tr.

I рафик горной массы и полезного ископаемого получается при соединении конечных точек соответствующих ординат (см. рис. 16.5, а).

Если залежь содержит прослойки пород, извлекаемых раз­дельно, во избежание частых измерений можно установить их среднее содержание (в процентах) в залежи и уменьшить соот­ветственно ординаты полезного ископаемого на графике; таким же образом учитывают потери полезного ископаемого. Вычитанием на графике из ординат горной массы ординат полезного ископаемого получают ординаты объемов вскрышных пород, по которым строится соответствующий график.

Для определения значений текущего коэффициента вскрыши делят (можно непосредственно измерителем) ординаты вскрыш­ных пород на ординаты полезного ископаемого и в соответствую­щем масштабе строят график изменения текущего коэффи­циента вскрыши в зависимости от углубления горных работ.

Каждая ордината выражает приращение площади горной массы (полезного ископаемого, вскрыши) при увеличении глу­бины карьера на единицу. Поэтому площадь, заключенная между двумя какими-либо ординатами горной массы, осью абс­цисс и графиком горкой массы, является площадью горной массы, извлекаемой при углублений горных работ между вы­сотными отметками соответствующих ординат.

Общая площадь между начальной и конечной ординатами, графиком горной массы и осью абсцисс соответствует в мас­штабе общей площади горной массы, извлекаемой по данному геологическому профилю при производстве горных работ до ко­нечной глубины. Аналогично площадь, заключенная между графи­ком полезного ископаемого и осью абсцисс, соответствует площади извлекаемого полезного ископаемого, а площадь между графиком вскрышных пород и осыо абсцисс — площади вскрышных пород.

Измерение площадей на графике методом трапеций наиболее легко производить с применением табл. 16.1. Для этого значе­ния ординат вскрышных пород и полезного ископаемого, являю­щихся средними линиями трапеций, умножают па высоту каж­дого этапа (расстояние между соответствующими высотными от­метками в масштабе). Нарастающим итогом показывается сумма площадей полезного ископаемого и вскрышных пород. Деле­нием суммы площадей вскрышных пород на сумму площадей полезного ископаемого находят значения среднего коэффици­ента вскрыши для всех этапов глубины и строят график его изме­нения. Все показатели режима горных работ в рассматриваемом профиле связаны с принятым направлением развития работ и закономерностями формирования бортов карьера.

Для получения натуральных величин извлекаемых объемов в блоке достаточно умножить площади (см. табл. 16.1) на квадрат масштаба чертежа и на длину блока по простиранию.

По простиранию карьера или его участка рассматриваются несколько геологических профилей, и при этом должны быть по­лучены сводные графики извлекаемых горной массы и полезного ископаемого для всего карьера (участка). Для этого на каждом этапе по глубине карьера суммируются объемы работ по горной массе, вскрышным породам и полезному ископаемому в отдель­ных блоках по простиранию карьерного поля и вычисляются значения текущих и средних коэффициентов вскрыши для всего карьера.

При вычерчивании этапов положения горных работ углы от­косов рабочих бортов определяются из условия принятой ши­рины рабочих площадок и высоты уступов. Графики текущих коэффициентов вскрыши являются действительными только при условии, что горные работы развиваются так, как это вычер­чено па профилях.

Построенные графики текущих объемов горных работ позво­ляют выявить необходимые и возможные параметры карьера по мере развития горных работ.