Понятие о сложности месторождения, категории запасов

Общие сведения о перспективном и годовом планировании горных работ

Годовые планы горных работ составляются в соответствии с утвержденным пятилетним планом и заданием по объему добычи полезного ископаемого и содержанию в нем основных компонентов. Годовое планирование включает; определение ин­тенсивности перемещения фронта работ уступов; выбор схемы вскрытия и подготовки новых горизонтов; расчеты объемов до­бываемого полезного ископаемого и разрабатываемых вскрыш­ных пород; определение необходимого числа горного и транспо­ртного оборудования; расчеты обобщающих экономических по­казателей техпромфинплана предприятия.

Основные разделы плана горных работ: ожидаемое выпол­нение плана за предшествующий год; состояние горных работ на начало планируемого года; производственная мощность ка­рьера по полезному ископаемому и горной массе; эксплуатационно-разведочные работы; буровзрывные работы; выемочно- погрузочные работы; транспортирование горной массы; отваль­ное хозяйство; график капитальных ремонтов горного обору­дования; состав технологического оборудования; состав хозяй­ственных машин и вспомогательных механизмов; расход основ­ных материалов; производительность труда; мероприятия по охране труда; план оргтехмероприятий; сводная таблица обоб­щающих технико-экономических показателей; таблицы объемов добычи полезного ископаемого по уступам, погашения запасов, вскрытых и подготовленных к выемке запасов, распределения объемов перевозок горной массы с различных горизонтов по отвалам и др.

Планирование на год производится в рамках утвержденного пятилетнего плана с учетом сложившихся условий производства. Годовым планом с разбивкой по кварталам устанавливается:

- развитие фронта уступов и участки отработки, объем горных работ;

- порядок подготовки новых горизонтов к эксплуатации;

- объемы буровых, взрывных, выемочно-погрузочных, транспортных и отвальных работ, число дополнительно необходимого оборудования основные показатели деятельности;

Понятие о сложности месторождения, категории запасов

1 группа. Месторождения (участки) простого геологического строения с крупными и весьма крупными, реже средними по размерам телами полезных ископаемых с ненарушенным или слабонарушенным залеганием, характеризующимися устойчивыми мощностью и внутренним строением, выдержанным качеством полезного ископаемого, равномерным распределением основных ценных компонентов.

Особенности строения месторождений (участков) определяют возможность выявления в процессе разведки запасов категорий A, B, C ₁ и C ₂.

2 группа. Месторождения (участки) сложного геологического строения с крупными и средними по размерам телами с нарушенным залеганием, характеризующимися неустойчивыми мощностью и внутренним строением либо невыдержанным качеством полезного ископаемого и неравномерным распределением основных ценных компонентов. Ко второй группе относятся также месторождения углей, ископаемых солей и других полезных ископаемых простого геологического строения, но со сложными или очень сложными горно-геологическими условиями разработки.

Особенности строения месторождений (участков) определяют возможность выявления в процессе разведки запасов B, C ₁ и C ₂.

3 группа. Месторождения (участки) очень сложного геологического строения со средними и мелкими по размерам телами полезных ископаемых с интенсивно нарушенным залеганием, характеризующимися очень изменчивыми мощностью и внутренним строением либо значительно невыдержанным качеством полезного ископаемого и очень неравномерным распределением основных ценных компонентов.

Запасы месторождений этой группы разведываются преимущественно по категориям C ₁ и C ₂.

4 группа. Месторождения (участки) с мелкими, реже средними по размерам телами с чрезвычайно нарушенным залеганием либо характеризующиеся резкой изменчивостью мощности и внутреннего строения, крайне неравномерным качеством полезного ископаемого и прерывистым гнездовым распределением основных ценных компонентов. Запасы месторождений этой группы разведываются преимущественно по категории C ₂.

Запасы твердых полезных ископаемых по степени разведан мости подразделяют на категории А, В, С1 и C2. Запасы первых* трех категорий относятся к разведанным, а запасы категории С₂ — к предварительно оцененным. Наиболее детально изученными являются категории А и В.

Прогнозные ресурсы по степени их обоснованности подразделяют на категории Р1, Р₂ и Р3

Запасы категории А характеризуются тем, что для них установлены:

• размеры, форма и условия залегания тел полезного ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их морфологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены безрудные и некондиционные участки внутри тел полезного ископаемого, при наличии разрывных нарушений установлены их
положение и амплитуда смещения;

• природные разновидности, выделены и оконтурены промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого, определены их состав и свойства; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого;

• границы распределения и формы нахождения в минералах и продуктах переделов полезного ископаемого ценных и вредных компонентов;

• технологические свойства полезных ископаемых, гидро-, инженерно-,горно-геологические и другие условия.

Запасы категории В должны близко удовлетворять указанным для категории А требованиям. Однако в отличие от цих при изучении формы, условий залегания и внутреннего строения тел полезных ископаемых устанавливают лишь их основные особенности и изменчивость.

Запасы категории С, определяют в соответствии с требованиями кондиций по результатам опробования скважин и горных выработок, с учетом данных геофизических и геохимических исследований и геологически обоснованной экстраполяции.

К ним предъявляют более низкие требования, чем к запасам категории В. Их отличие от запасов категории В заключается в степени изученности внутренних неоднородносте ft и технологических свойств полезных ископаемых, гидрогеологических и других природных условий Технологические свойства запасов категории С1 изучают в степени, достаточной для обоснования их промышленной ценности; гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические,
горно-геологические и другие природные основные показатели оценивают предварительно.

Планирование годовых объемов добычи и вскрышных работ

При разработке крутых залежей наиболее сложным явля­ется расчет плана добычных работ. На первом этапе составления плана определяется необходимость подготовки но­вого горизонта, устанавливаются рациональные местоположе­ние и схемы проведения вскрывающей и разрезной траншей, уточняется расположение скользящих участков трассы с учетом используемого выемочно-погрузочного и транспортного обору­дования, быстрого доступа к залежи и др. На втором этапе оп­ределяется перемещение фронта работ уступов, обеспечиваю­щее вскрытие и подготовку нового горизонта, заданный объем добычи полезного ископаемого требуемого качества. Интенсив­ность подвигания отдельных участков фронта работ уступов принимается различной и определяется условиями размещения полезного ископаемого, числом экскаваторов и их производи­тельностью на каждом уступе.

Планирование вскрышных работ заключается в определении попутно разрабатываемых на добычных уступах объемов некондиционного полезного ископаемого и пустых по­род, установлении дополнительных объемов выемки вскрышных пород на уступах, отрабатываемых с целью создания на конец года вскрытых и подготовленных к выемке запасов полезного ископаемого, а также выполнения объемов добычи, запланиро­ванных на пятилетний и этапный периоды (в соответствии с установленным режимом горных работ). Обязательный нор­матив подготовки запасов устанавливается специальными от­раслевыми инструкциями.

Годовой план горных работ разбивается поквартально с уче­том режима работы карьера в зимний и летний периоды.

5. Решения, предваряющие горно-геометрический анализ на
горизонтальных залежах

Метод геометрического анализа карьерного поля для поло­гих и горизонтальных залежей заключается в вычерчивании ряда положений фронта работ через определенные интервалы его под­вигания, определении для каждого фронта объемов вскрышных и добычных работ и построении графиков режима горных работ. Исходными материалами служат топографические планы с нане­сенными изолиниями мощности вскрышных пород и полезной мощности залежи.

На графике по оси абсцисс в принятом масштабе отклады­вают этапы подвигания фронта работ, а по оси ординат — объ­емы вскрышных работ и извлекаемого полезного ископаемого при подвигании фронта на единицу длины (рис. 16.7). При па­раллельном подвигании фронта карьерное поле разделяется серией параллельных линий, означающих его положения. Таких положений выбирается 6—8 при простых условияхзалегания и 10—15 — при сложных.

Для установления извлекаемых объемов вскрышных пород и полезного ископаемого при подвигании на единицу длины фронт работ разделяют (см. этап V) на участки одинаковой дли­ны (10, 20 или 50 мм в зависимости от масштаба и главным об­разом от сложности планов изомощностей вскрыши и залежи). В середине каждого участка (по отметкам изомощностей) про­ставляют мощность вскрыши и полезного ископаемого, которые суммируют и умножают на длину одного участка и линейный масштаб. Полученные произведения наносят в качестве ординат полезного ископаемого и вскрышных пород на график для каж­дого этапа фронта работ. Расстояние между этапами составляет соответственно l1, l₂. На линиях ординат откладываются также в определенном масштабе значения теку­щего коэффициента вскрыши и протяженности фронта работ для каждого его положения. Полученные точки соединяют лома­ными линиями или плавными кривыми, показывающими функ­циональную зависимость извлекаемых объемов вскрышных по­род, полезного ископаемого и текущих коэффициентов вскрыши от подвигания фронта.

Площадь, заключенная между графиком полезного ископае­мого, осью абсцисс и любой парой ординат, означает объем изв­лекаемого ископаемого при соответствующем подвигании фронта работ.

В сложных условиях залегания, при значительной мощности вскрышных пород и резкой изменчивости отметок кровли за­лежи и дневной поверхности, при вычислении объемов вскрыш­ных пород необходимо учитывать истинные размеры рабочей зоны карьера. Для этого на каждой линии фронта горных ра­бот (на рис. 16.8 этапы I, II, III, ...) вычисляют значения сред­них отметок кровли залежи и дневной поверхности. По этим данным строится профиль карьера по направлению подвига­ния фронта работ (рис. 16.9), на котором для каждого его по­ложения проводят линии под углом откоса рабочего борта.

6. Планирование годовых объемов добычи с учетом потерь и
разубоживания

Потери полезного ископаемого — часть запасов кондиционного полезного ископаемого, оставленная при раз­работке в недрах, местах погрузки, складирования и на транс­портных коммуникациях, вывезенная в отвалы.

Потери качества полезного ископаемого (р а з у б о ж и в а и и е) — снижение содержания полезного ком­понента в добытом полезном ископаемом по сравнению с со­держанием его в массиве.

Основными показателями полноты и качества извлечения полезного ископаемого являются:

коэффициент извлечения полезного ископаемого (полезного компонента) из недр

коэффициент изменения качества полезного ископаемого

Коэффициент засорения полезного ископаемого некондици­онными его сортами или пустой породой

Все количественные и качественные потери делятся на два класса: общекарьерные и эксплуатационные.

Общекарьерными являются потери балансовых запасов по­лезных ископаемых, которые проектами не предусматривается в дальнейшем отрабатывать: в охранных целиках около капи­тальных горных выработок, других горно-технических соору­жений и коммуникаций; в барьерных целиках между карьерами и т. п. Потери этого класса исчисляются в натуральных еди­ницах или в процентах от общих балансовых запасов карьера.

Эксплуатационными являются потери кондиционного полез­ного ископаемого в процессе разработки. Этот класс потерь разделяется на две группы:

потери полезного ископаемого в массиве: в целиках внутри карьерного поля, оставляемых в соответствии с принятой систе­мой разработки; в лежачем и висячем боках (почве, кровле) залежи; в бортах карьера; в приконтактных зонах залежей сложной конфигурации и местах их выклинивания; в пожарных, затопленных и заваленных участках, а также в зонах ополз­ней; в целиках геологических нарушений;

потери отделенного от массива (отбитого) полезного иско­паемого: в забоях при совместной выемке и смешивании по­лезного ископаемого с вмещающими породами; в выработан­ном пространстве карьера при оставлении отбитого ископае­мого на площадках уступов, в неровностях почвы пласта и в плотике при производстве взрывных работ; в местах обрушений и завалов, в пожарных и затопленных участках; в ме­стах погрузки, разгрузки, складирования и сортировки.

Основным является прямой метод определения количественных и качественных потерь полез­ного ископаемого путем непосредственных натурных за­меров объемов потерянного кондиционного полезного ископае­мого и примешиваемой массы его некондиционных сортов или пустой породы, а также их опробования. В отдельных случаях эти объемы могут устанавливаться с применением планов, раз­резов и фотографий.

При разработке горизонтальных и пологих залежей потери в их кровле и почве определяются средней мощностью зачи­щаемого или оставляемого слоя полезного ископаемого. При наклонных и крутых залежах относительно правильной формы: объем потерянного полезного ископаемого Д (м³) и объем при­мешиваемой породы В (м³) на одном контакте залежи в пре­делах уступа составляют:

при подвигании фронта работ от висячего бока залежи к ле­жачему.

Сущностью определения потерь косвенным методом является их расчет по разности между погашенными запасами и добытым полезным ископаемым. При этом для определения количественных потерь при отсутствии разубоживания (В = 0) применяется коэффициент потерь или в об­щем случае коэффициент количественных потерь полезного ком­понента. При косвенном методе невозможно установить конкретное время и место возникновения потерь, не обеспечивается опе­ративность. Экономическая оценка последствий эксплуатационных коли­чественных и качественных потерь полезного ископаемого яв­ляется основой их нормирования по выемочным участкам (бло­кам), уступам и карьеру в целом. Сравниваемые варианты дол­жны различаться как размерами потерь и разубоживания, так и их соотношением (в одних вариантах потери выше разубо­живания, а в других — наоборот). Граница технической и эко­номической целесообразности снижения потерь в результате увеличения разубоживания и наоборот определяется при проек­тировании и на различных стадиях планирования горных работ путем технико-экономического сравнения вариантов применяе­мых комплексов оборудования, систем разработки и их пара­метров, способов взрывания и выемки (валовых и раздельных), контуров добычных блоков и т. д.

При валовой выемке потери по сравниваемым вариантам оп­ределяются только по контактам залежи, а примешивание вме­щающих пород — по контактам залежи, прослоев и включений пустых пород внутри добычного блока. При раздельной выемке потери и примешивание пород определяются в приконтактных зонах как залежи, так и отдельно разрабатываемых прослоев пустых пород и некондиционных сортов полезного ископаемого.

Экономическая оценка последствий потерь является также основой для определения эксплуатационных кондиций на по­лезные ископаемые.

7. Последовательность расчета перевалки вскрышных пород
драглайнами

При простой бестранспортной технологии принцип подхода к определению параметров забоя аналогичен случаю использования вскрышных механических лопат:

V_в = V_о

Отличие состоит лишь в определении расстояния от оси экскаватора до нижней бровки добычного уступа (L). При установке драглайна на верхней площадке вскрышного уступа величина L составит:

Для мехлопат: L = + h_y ctg ;

L= + H_y ctg + a + h_y ctg ;

L= 7,65 +48,6∙0,67 + 4 + 3,5∙0,27 = 45,2 м.

После подстановки этой величины в приведенное в пункте А выражение для определения высоты уступа (Н_у) и после последующих преобразований это выражение для драглайна приобретает вид:

H_y = , м;

H_y = (99 - (7,65+4,5+4+3,5∙ ctg 75 – 0,25∙35,2)∙ tg35)/(1,3+ ctg56∙ tg35) =

=(99-8,29)/(1,3+0,47)=48,6м

Ширина заходки (А), как и при использовании мехлопат может приниматься равной или кратной ширине заходки добычного экскаватора. В этом случае мы взяли ширину заходки равную величине А, а точно она равна 35,2 м.

Проверка максимально возможной высоты отвала по высоте разгрузки драглайна здесь не имеет смысла, поскольку при установке экскаватора на верхней площадке вскрышного уступа высота разгрузки экскаватора возрастает на величину H_y+h_у, и она всегда оказывается больше возможной высоты отвала (Н_о).

Максимально возможная высота уступа в этом случае не может больше максимальной глубины черпания экскаватора

Н_у ≤

48,6 ≤ 50, м;

где – максимальная глубина черпания драглайна, м – 50

Ширина заходки драглайна (А) должна приниматься с учетом ширины заходки экскаваторов на смежных уступах.

Фактические значения высоты уступа и ширины заходки в этом случае, как правило, меньше максимально возможных по параметрам экскаватора.

8. Планирование выпуска продукции по сортам методами линейного
планирования

9. Вскрытие и организация вскрышных и добычных работ при
разработке горизонтальных залежей

Возможны три принципиальные схемы взаимной расста­новки вскрышного и добычного комплексов оборудования по фронту работ.

Схема I предусматривает рабочий ход вскрышного и добычного экскаваторов только в одном направ­лении. Между вскрышной и добычной заходками в плане остав­ляется берма по всей длине фронта, ширина которой доста­точна для обратного (холостого) прохода вскрышного экскава­тора. При этой схеме исключаются простои экскаваторов и перерывы в добычных работах из-за перемены направления движения вскрышного экскаватора и возможно создание относительно больших вскрытых за­пасов полезного ископаемого. Недостатками схемы явля­ются: холостые проходы вскрышного оборудования вдоль фронта, неудовлетвори­тельное использование ра­диуса разгрузки вскрышных экскаваторов, необходи­мость увеличения мощности комплекса ЭО.

Простая перевалка вскрыш­ных пород при рассматривае­мой схеме организации работ практически исключается. В отдельных случаях (при малой мощности залежи и ус­тойчивых породах ее основа­ния) может быть предусмот­рен перегон вскрышного экс­каватора по почве залежи, по отвалу или, реже, по поверх­ности (верхней площадке вскрышного уступа). Выдача полезного ископаемого на поверх­ность предусматривается только на одном из флангов карьера.

При схеме II добычной экскаватор следует непосредственно за вскрышным. После отработки заходки чаще всего комплекс оборудования ЭО простаивает в ожидании окон­чания выемки заходки по полезному ископаемому. Затем про­стаивает добычной комплекс оборудования, так как требуется создать опережение вскрышных работ по фронту. При схеме II исключаются холостые проходы вскрышного и добычного обо­рудования. Выдача полезного ископаемого производится пооче­редно через фланговые траншеи. Объем вскрытых запасов по­лезного ископаемого минимальный, а зависимость между рабо­той вскрышного и добычного комплексов оборудования весьма жесткая. Чем короче фронт работ, тем больше время простоев вскрышного и добычного оборудования.

При принятых ширине заходки и скорости подвига­ния фронта годовое число простоев экскаваторов на флангах карьерного поля Время отработки одной заходки слагается из времени работы и времени простоев вскрышного экскаватора. При протяженности фронта и опережении вскрышными работами добычных по длине фронта относительное значение простоев составит

Общее время использования комплексов оборудова­ния ЭО в году (без учета простоев в ремонте и по клима­тическим условиям) должно соответствовать условию

Из приведенных выражений следует, что удельное значение простоев вскрышного оборудования в течение года при опреде­ленной скорости подвигания фронта работ зависит от высоты вскрышного уступа и опережения вскрышным комплексом до­бычного, но не зависит от ширины заходки. При современных условиях удельное значение простоев составляет от 10 до 20 %.

При резком уменьшении мощности вскрышных пород и за­лежи на флангах карьерного поля для уменьшения простоев оборудования отработку этих участков производят более широ­кими заходками при криволинейном фронте, вогнутом в сторону выработанного пространства. Простои могут быть уменьшены также при создании на флангах «передовых траншей» с пере­валкой породы на торцовые борта карьера, что практически возможно только при использовании мощных драглайнов. Время простоев экскаваторов на флангах часто используется для про­ведения планово-предупредительных ремонтов.

Схема II обусловливает необходимость во время простоя добычного комплекса оборудования увеличения добычи на со­седних участках (карьерах) или складирования части добывае­мого полезного ископаемого.

Схема III предусматривает разделение фронта работ на два крыла (блока). Вскрышные и добычные работы начинают от середины фронта. За время отработки вскрышной заходки комплексом оборудования ЭО на одном крыле пол­ностью вынимают добычным оборудованием вскрытые запасы полезного ископаемого на другом крыле фронта. Затем вскрыш­ной экскаватор возвращается от фланга к середине фронта по вскрытому целику полезного ископаемого и начинает вскрыш­ные работы на втором крыле, а добычной экскаватор произво­дит выемку вскрытых запасов первого крыла фронта. Простои вскрышного и добычного оборудования при этой схеме умень­шаются, объем вскрытых запасов полезного ископаемого доста­точно велик, работа вскрышного и добычного комплексов отно­сительно независима. Однако сохраняются холостые переходы экскаваторов, возникают простои при начале работ в середине фронта, периодически приходится изменять направление грузопо­тока полезного ископаемого. Со­здание центральной траншеи для выдачи полезного ископаемого упрощает организацию транс­порта, но ведет к усложнению перевалочных работ на участке проведения траншеи из-за умень­шения длины отвального фронта.

Специфическим являются тех­нология и организация отработки торцовых участков фронта вскрышных работ из-за затруд­нений с размещением пород во внутренних отвалах вследствие сокращения отвального фронта, в том числе и для создания транспортного доступа к добыч­ным забоям; последнее связано с оставлением места для расположения транспортных площадок или съездов.

На практике применяются три способа отработки торцовых участков:

с использованием вспомогательного комплекса оборудования ЭО (обычно мехлопаты и автотранспорт) или по­грузкой породы основными вскрышными экскаваторами в авто­самосвалы (с особого разрешения органов Госгортехиадзора СССР), что ухудшает технико-экономические показатели ЭО\

с размещением всей породы из «передовой траншеи» на тор­цовом нерабочем борту карьера с применением вскрышного драглайна или комбинацией этого способа с пре­дыдущим;

с перемещением породы торцовых участков во внутренний отвал без изменения принятой схемы экскавации что возможно при резерве линейных параметров вскрышного оборудования.

Так как объемы работ на торцовых участках не превышают 5—10% общих объемов вскрыши, главным здесь является не достижение максимальных производительности и использования линейных параметров экскаваторов, а полное размещение по­роды в отвалы без дополнительных перевозок, что часто обус­ловливает целесообразность увеличения коэффициента кратно­сти перевалки породы на этих участках. Схемы экскавации на торцовых участках определяются графическими построениями и расчетами. Минимальное число машин (обычно одна-две), характерное для комплекса оборудования ЭО, и наличие при двух экскава­торах (вскрышном н отвальном) промежуточного склада в виде первичного отвала обусловливают практическое отсутствие внутрисменных технологических простоев и высокую надежность комплекса оборудования в процессе работы. Указанные фак­торы позволяют достичь высокой степени реализации техниче­ской производительности оборудования.

Схемы вскрытия непосредственно связаны с числом комплек­сов оборудования ЭО в карьере и организацией их взаимодей­ствия с комплексами добычного оборудования.

В пределах карьерного поля эксплуатируются обычно один или два взаимосвязанных комплекса вскрышного и добычного оборудования. При использовании двух комплексов общий фронт работ на карьере делится на блоки. При этом каждый блок должен иметь собственный транспортный выход (один или более).

Различают следующие способы вскрытия добычных гори­зонтов, взаимосвязанные с организацией вскрышных и добыч­ных работ.

Вскрытие одной фланговой капитальной траншеей при разработке пород и полезного ис­копаемого одним блоком. Вскрышной комплекс следует впереди добычного с опережением, величина которого регламентируется требованиями техники безопасности. После отработки каждой заходки вскрышное и добычное обо­рудование возвращается в исходное положение.

2. Вскрытие двумя фланговыми капиталь­ными траншеями при одноблочной разработке горной массы. Добыча полезного ископаемого при этом может производиться по двум вариантам: до­бычной комплекс может следовать за вскрышным или работать впереди него. При этой схеме возможен рабочий ход экскаваторов в обоих направлениях.

3. Вскрытие одной централь­ной капитальной траншеей п р и разработке двумя блоками. Перевалка вскрышных по­род производится попеременно в обоих блоках. Готовые к выемке запасы лими­тируются вскрытой и зачищенной поло­сой полезного ископаемого па ширину вскрышной заходки и полную длину од­ного блока. Вскрышное и добычное обо­рудование после отработки каждого бло­ка возвращается в исходное положение холостым ходом.

4.Вскрытие двумя фланго­выми капитальными транше­ями при разработке двумя блоками. Добычные и вскрышные работы производятся одно­временно в разных блоках. Вскрышное и добычное оборудование перегоняют в ис­ходное положение холостым ходом.

5.Вскрытие тремя капиталь­ными траншеями (две фланго­вые и одна центральная) при разработке двумя блоками. Эта схема предусматри­вает возможность поточного движения транспорта и рабочий ход экскаваторов в обоих направлениях.

Из рассмотренных способов вскрытия предпочтительны два последних. Не рекомендуется применять схему вскрытия одной фланговой траншеей. Вскрытие двумя фланговыми траншеями при одноблоковой разработке применяют в условиях, когда об­щая длина фронта недостаточна для деления его на два блока и при небольшой производственной мощности предприятия.