Элементы карьера горных работ кратко
Обновлено: 02.07.2024
Карьером называют горное предприятие,осуществляющее открытую разработку месторождения, а в техническом значении- это совокупность открытых горных выработок, служащих для разработки месторождения.
Участок земной коры, включающий разрабатываемое месторождение и окружающие его породы, представленный предприятию для производства в нем работ, связанных с разработкой месторождения, называется горным отводом.
Часть толщи горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта, называется уступом.
Часть уступа по его высоте, отрабатываемая самостоятельными средствами выемки, но обслуживаемая транспортом, общим для всего уступа, называется подуступом.
Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча ПИ.
Уступ имеет нижнюю и верхнюю площадки, откос и бровки.
Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства. Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называются, соответственно, верхней и нижней бровками
Уступ обычно разрабатывают последовательными параллельными полосами – заходками шириной 10-20 м,иногда более.
Различают рабочий и нерабочий борта карьера .
Угол между линией,соединяющей верхнюю бровку верхнего уступа с нижней бровкой нижнего уступа и горизонталью, называется углом откоса.
Уступы,составляющие нерабочий борт карьера, называются нерабочими.
Забой — поверхность отбитой горной массы (полезных ископаемых или горной породы), которая перемещается в процессе горных работ.
Фронт горных работ суммарная длина очистных забоев на шахте. Являясь проектной величиной, определяется годовой производств. мощностью шахты c учётом добычи п. и. при проведении подготовит. выработок, производительностью пластов, подвиганием забоев и коэфф. извлечения п. и.
Месторождение (или часть), разрабатываемая карьером, называется карьерным полем. Оно разделяется в процессе разработки на горизонтальные слои. Каждый вышележащий слой отрабатывается с опережением по отношению к нижележащему. В результате этого слои приобретают ступенчатую (уступную) форму. Слой толщи горных пород, разрабатываемый самостоятельными средствами выемки и транспорта, называют уступом. Иногда уступ разделяют по высоте на подуступы, которые разрабатываются самостоятельными средствами выемки, но обслуживаются общим для всего уступа транспортом.
Основными элементами уступа являются: верхняя и нижняя площадки, откос, угол откоса бровки уступа и забой уступа (рис. 27.1). Верхняя горизонтальная часть поверхности уступа называется верхней площадкой, а нижняя — нижней площадкой. Площадки уступа ограничивают уступ по высоте. Откос уступа — наклонная (иногда вертикальная) плоскость, ограничивающая уступ от выработанного пространства. Угол, образуемый откосом уступа и горизонтальной плоскостью, называется углом откоса уступа. Линии пересечения откоса уступа с верхней и нижней площадками называются соответственно верхней и нижней бровками уступа.
Расстояние по вертикали между нижней и верхней площадками называют высотой уступа. Она выбирается с учетом физических свойств разрабатываемых пород и применяемого оборудования. Угол откоса уступа определяется устойчивостью гарных пород и изменяется в широких пределах — от 40 до 80º.
Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работуступа. Суммарная протяженность фронта работ уступов составляет фронт работ карьера.
Площадки уступа, на которых располагают выемочное оборудование (буровое, добычное, транспортное), называют рабочими площадками (рис. 27.2).
В отличие от рабочих нерабочие площадки оставляются с целью повышения устойчивости откосов карьера.
Поверхность уступа, являющаяся объектом горных работ и перемещающаяся в результате этих работ, называется забоем уступа (рис. 27.3).
Им, как правило, является его торец. В отдельных случаях забоем уступа может быть его откос или верхняя рабочая площадка.
В результате перемещения забоя производится отработка горных пород в виде полос, называемых заходками.
Часть заходки по ее длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, называют блоком.
Боковые поверхности, ограничивающие карьер, называют бортами карьера. Различают рабочий и нерабочий борта карьера. Рабочим называют борт, на котором ведутся горные работы, а нерабочим — борт, на котором горные работы уже не производятся. Нижнюю, обычно горизонтальную, поверхность карьера называют дном карьера.
При решении вопроса о выборе способа разработки, а также определении целесообразной конечной глубины карьера производят технико-экономические расчеты, при которых используют такой показатель, как коэффициент вскрыши. Последний представляет отношение количества пустых (вскрышных) пород, удаляемых при открытой разработке месторождений, к единице добытого полезного ископаемого. Используя этот показатель, а также учитывая стоимостные показатели добычи полезного ископаемого подземным и открытым способом, можно определить целесообразность применения открытого способа разработки.
К настоящему времени открытым способом добывается большая часть полезных ископаемых. Построены крупные карьеры с годовой производительностью, составляющей десятки миллионов тонн.
Карье́р (от фр. carriere , вар.: разрез) — совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом.
Угольный карьер называется угольным разрезом.
Как шахте выделяют шахтное поле, так карьеру выделяют горный отвод. Принцип открытой разработки заключается в том, что более мощные слои пород, покрывающих пласт полезного ископаемого, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои — уступы, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Содержание
История
Открытые горные работы известны из эпохи палеолита. Первые большие К. появились в связи со стройками в Древнем Египте пирамид. Позже в античном мире в К. в больших масштабах добывался мрамор. Расширение области применения открытого способа разработки с помощью К. держалось вплоть до нач. ХХ века, за отсутствием высокопродуктивных машин для вынимания и перемещения больших объемов вскрышных пород. На конец ХХ века в К. добывалось 95 % строительных горных пород, бл. 70 % руд, 90 % бурого и 20 % каменного угля.
Рабочая зона карьера
Рабочая зона карьера — это зона, в которой осуществляются вскрышные и добычные работы. Она характеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов, одновременно находящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметками рабочих уступов и длиной их фронта работ. Рабочая зона представляет собой перемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которой осуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. Она может охватывать один, два или все борта карьера. При строительстве карьера рабочая зона, как правило, включает только вскрышные уступы, а к окончанию горно-капитальных работ — и добычные. Число вскрышных, добычных и горно-подготовительных забоев в рабочей зоне не может устанавливаться произвольно, так как от этого зависит выполнение планов по отдельным видам работ. В рабочей зоне карьера каждый экскаватор в процессе работы занимает определенную горизонтальную площадь, которая характеризуется шириной рабочей площадки и длиной экскаваторного блока. При разработке горизонтальных и пологих месторождений малой и средней мощности высотное положение р.з.к. остается неизменным; при разработке наклонных и крутых месторождений, а также мощных изометрических залежей рабочая зона постепенно понижается вместе с увеличением глубины карьера.
Элементы карьера
Элементы карьера (англ. open-pit elements, нем. Tagebauelemente n pl) — пространственные составляющие карьера, которые исчерпывающе характеризуют его геометрию. Основные элементы (рис. [1] ): рабочий (1) и нерабочий (2) борт карьера, подошва или дно (3), верхний и нижний контуры (4) карьера, уступы (5,6), площадки (7,8), [1]
Дно карьера
ДНО КАРЬЕРА — площадка нижнего уступа карьера (что называется также подошвой карьера). В условиях разработки крутых и наклонных тел полезных ископаемых минимальные размеры Д.к. определяются с учетом условий безопасного вынимания и нагрузки горных пород из последнего уступа: по ширине — не меньше 20 м, по длине — не меньше 50-100 м.
В условиях разработки морфологически сложных залежей значительного протягивания Д.к. может иметь ступенчатую форму.
Глубина карьера
К. — это система уступов (как правило, верхние — породные или вскрышные, нижние — добычные), подвигание которых обеспечивает выемку горной массы в контурах карьерного поля. Транспортные связи в К. обеспечиваются постоянными или скользящими съездами, а с поверхностью — траншеями. В процессе эксплуатации происходит перемещение рабочих уступов, в результате чего увеличивается выработанное пространство. Во время вскрышных работ покрывающие породы перемещают в отвалы, которые иногда размещают в выработанном пространстве. При глубине К. до 100 м с крепкими содержащими породами в себестоимости 1 м³ вскрыши до 25-30 % занимают буровзрывные работы, 12-16 % — экскавация, 35-40 % — транспорт и 10-15 % — строительство самого карьера. С увеличением глубины К. часть расходов на транспорт увеличивается до 60-70 %. Для бурения взрывных скважин в К. применяют тяжелые буровые станки массой до 100—130 т (типа СБШ-250) и легкие буровые станки. Основной тип ВВ — гранулированные аммиачно-селитренные гранулиты, грамониты (смесь селитры с тротилом) и водонаполненные (в обводненных скважинах). Основное выемочно-погрузочное оборудование при добыче угля и руды — электрические экскаваторы с канатным приводом и ковшом вместимостью 15-30 м³ при длине стрелы до 26 м. Одновременно очень распространены гидравлические прямые мехлопаты с ковшами вместимостью 10-38 м³. Используются одноковшовые погрузчики с ковшами вместимостью 4-20 м³. На вскрышных работах внедряются все более мощные мехлопаты и драглайны (напр., применяется вскрышная мехлопата массой 12 тыс.т с ковшом вместимостью 135 м³ при мощности привода 22 тыс. кВт и драглайн массой 12 тыс. кВт и драглайн массой 12 тыс.т с ковшом вместимостью 168 м³ при длине стрелы 92 м).
Поточная технология на К. достигается применением роторных экскаваторов (при диаметре ротора 22 м и ковшах вместимостью 6,6 м³ суточная производительность машины до 240 тыс. м³). На К. средней и малой мощности высокую эффективность показывают компактные роторные экскаваторы с уменьшенными рабочими параметрами. На К. с крепкими породами наибольший объем перевозок осуществляется тяжелыми автосамосвалами.
Автосамосвалы грузоподъемностью 100—155 т — распространенное средство транспорта благодаря их маневренности, возможности преодолевать крутые склоны. Эксплуатируются и 200—300-тонные самосвалы. Для транспортировки горной массы из К. применяют железнодорожные тяговые агрегаты сцепной массой 360 т, думпкары грузоподъемностью до 180 т. Применяют самоходные карьерные дробилки на гусеничном, колесном и шагающе-рельсовом ходу с массой до 600 т и производительностью 5 тыс. т в год. Использование в К. дробильных агрегатов позволяет перейти к более широкому использованию конвейерных систем.
Подвигание фронта работ в карьере
ПОДВИГАНИЕ ФРОНТА РАБОТ В КАРЬЕРЕ — один из показателей интенсивности разработки месторождения; характеризуется скоростью П.ф.р.к., то есть расстоянием перемещения фронта горных работ, выраженным в метрах за единицу времени (по большей части — за год). Зависит г.ч. от масштаба работ, вида и конструкции нагружающего и транспортного оборудования, которое применяется, способа перемещения фронта горных работ и высоты уступов, которые отрабатываются. Различают веерное, равнобежное и смешанное П.ф.р.к.
Подвигание фронта смешанное — комбинация разных схем подвигания фронта горных работ, например, равнобежного и веерного.
Глубина развития деформаций в карьере
Глубина развития деформаций в карьере — горизонтальное расстояние от начального положения верхней бровки откоса (верхней бровки контуру карьера) к последней трещине, которая визуально прослеживается в направлении, противоположному направлению движения смещенных масс укоса.
Верхним контуром карьера называется линия пересечения бортов с поверхностью.
Нижним контуром карьера называется линия пересечения бортов с плоскостью дна карьера.
Бортами карьера называются боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство.
Если на борту карьера производятся горные работы, то он называется рабочим бортом.
Откосом борта карьера называется поверхность, проходящая через верхний и нижний его контур.
Углом откоса борта карьера называется угол, образованный линией откоса борта карьера и проекцией этой линии на горизонтальной плоскости. Угол откоса рабочего борта обычно составляет 7°÷15°, не рабочего 35°÷45°.
В результате горных работ рабочий борт карьера перемещается, приближается к конечным контурам карьера. Борт карьера или его отдельные участки, контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. На нерабочем борту карьера горных работ не производятся, но могут располагаться транспортные съезды.
Уступы, составляющие нерабочий борт карьера называются нерабочими. Они разделяются площадками: транспортными, предохранительными, а также площадками очистки.
Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, по которым осуществляется грузотранспортная связь, между рабочими площадками в карьере и поверхностью. Ширина их составляет от10 до 30 м в зависимости от вида и типа транспорта.
Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и для задержки кусков породы обрушающихся при выветривании уступов. Их ширина составляет 3÷10 м и как правило принимается равной 1/3hу.
Бермы очистки – это расширенные до 10÷15 м предохранительные бермы, которые останавливают через 3÷4 уступа. Очистка оставшейся породы осуществляется бульдозерами, небольшими экскаваторами или погрузчиками.
По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площадками очистки.
Глубина карьера – это вертикальное расстояние между отметкой земной поверхности и длиной карьера. Они изменяются от нескольких десятков метров до 300÷500 м.
Форма карьера в плане бывает обычно близкой к овальной. Длина карьера изменяется от 500 м до 5 км.
Уступ и его элементы. Правила вычерчивания уступов при оформлении горных чертежей
Уступом называется часть массива горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.
Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет нижнюю и верхнюю площадки, откос и бровки.
Приведем схему, на которой покажем уступ в разрезе и в плане (рис. 2)
Рисунок 2 – Уступ и его элементы
а – поперечный разрез уступа; б – вычерчивание уступа в плане
Ну – высота уступа; αу - угол откоса уступа; х – горизонтальное проложение откоса уступа; 1 и 2- верхняя и нижняя площади уступа соответственно; 3 и 4 – верхняя и нижняя бровки уступа соответственно; 5 – откос уступа; 6 – линии наибольшего ската; 7 – берг-штрихи.
Откосом уступа – называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со сторон выработанного пространства.
Углом откоса уступа – называется угол наклона откоса уступа к горизонтальной плоскости.
Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называется соответственно верхней и нижней бровками.
Высота уступа обычно ограничивается по условиям безопасности работы выемочно-погрузочного оборудования и составляет 10÷15 м, реже 20÷40 м.
Угол откоса рабочих уступов обычно составляет 65°÷80°, нерабочих 45°÷60°, т.к. должна обеспечиваться долговременная устойчивость уступа.
Горизонтальные поверхности рабочего уступа, являющиеся объектом разработки, т.е. на которых расположены буровые станки или экскаваторы, называются рабочими площадками. Ширина рабочей площадей изменяется от 40 м до 110 м. Если площадка остается свободной, то ее называют нерабочей.
Вычерчивание горных чертежей, в частности вычерчивание уступов карьера в плане, имеет некоторые особенности. Рассмотрим их на примере рис. 1.2 б.
На поверхности откоса уступа перпендикулярно к горизонтам проводят линии наибольшего ската и берг-штрихи. Выполняются линии наибольшего ската сплошной тонкой линией. Минимальное расстояние между соседними линиями ската принимаются равным 2÷3 мм, максимальное до 0,5 горизонтального проложения откоса уступа.
Массив вскрышных горных пород на плане откоса уступа условно обозначается берг-штрихами – отрезками основной толщины, длиной равной 1/3÷1/4 от горизонтального проложения откоса, проставляемыми у контуров верхней бровки между линиями наибольшего ската. Массив полезного ископаемого на откосе уступа обозначается сдвоенным берг-штрихами.
Для закрепления материала студентам необходимо выполнить расчетно-графическую работу.
Задание для расчетно-графической работы: вычертить в разрезе и в плане участок рабочей зоны карьера, состоящий из двух уступов. Чертеж выполнить в масштабе 1:100, 1:200, 1:500 или 1:1000. По результатам построения определить угол рабочего борта участка карьера. Задание по вариантам представлено в приложении 1.
Исходные данные для выполнения практической работы представлены в приложении 1.
Читайте также: