Коэффициент вскрыши и глубина открытых работ

Прежде чем решать вопрос о способе вскрытия угольного месторождения и определять местоположение вскрывающих выработок (капитальных и разрезных траншей), необходимо установить пригодность данного месторождения к разработке его открытым способом и размеры карьерного поля.

Разработка угольных месторождений открытым способом связана, как указывалось выше, с удалением покрывающих или вмещающих угольный пласт пустых пород.

Объем пустых пород, который подлежит удалению при выемке угольного пласта, будет тем больше, чем глубже залегает пласт или чем на большей глубине производится его разработка.

Если угольный пласт постоянной мощности залегает горизонтально, а дневная поверхность имеет подъем в каком-либо направлении, то, производя разработку в указанном направлении, будем иметь как абсолютное увеличение объема вскрыши, так и количества ее, приходящегося на 1 т добычи.

Очевидно, что чем больший объем пустых пород необходимо удалять со всего карьерного поля и чем больше вскрыши приходится на единицу добычи угля, тем труднее и сложнее разработка угольного месторождения.

Трудоемкость открытого способа разработки в основном определяется мощностью угольного пласта и покрывающих и вмещающих пустых пород, удаляемых с угольного пласта, что находит отражение в так называемом коэффициенте вскрыши.

Под коэффициентом вскрыши понимается количество пустой породы, которое необходимо удалить с месторождения при добыче единицы объема или веса полезного ископаемого (угля).

Различают геологический и промышленный коэффициенты вскрыши.

Геологический коэффициент вскрыши определяется как отношение всего объема вскрыши (месторождения или отдельного участка) к объему запасов угля в тех же границах.

Геологические запасы угля или полезного ископаемого, подсчитанные на основании геологоразведочных данных, извлекаются обычно не полностью, а с некоторыми потерями.

Эксплуатационные потери угля при открытом способе составляют 3—10% от подсчитанных геологических запасов. Для подземных работ эксплуатационные потери угля находятся в пределах 10—20%.

Геологические запасы угля, уменьшенные на величину эксплуатационных потерь, дают промышленные запасы угля.

Отношение полного объема пустой породы, подлежащей удалению со всего карьерного поля, к промышленным запасам угля, извлекаемым в пределах того же поля, даст промышленный коэффициент вскрыши, который чаще всего выражают в кубических метрах породы на 1 т добываемого угля.

В практике разработки месторождении полезных ископаемых открытым способом различают еще предельный коэффициент вскрыши, который является величиной, определяющей наибольшую допустимую глубину разработки месторождения открытым способом, после достижения которой целесообразно переходить на добычу подземным способом.

Это означает, что месторождение разрабатывают открытым способом до тех пор, пока стоимость добычи полезного ископаемого из открытых работ будет ниже стоимости добычи из подземным работ.

Глубина, при которой стоимость добычи открытым или подъемным способом будет одинаковой, является границей открытых разработок или предельной глубиной карьера.

Если принять, например, что стоимость добычи 1 т полезною ископаемого подземным способом на данном месторождении равна 45 руб. и стоимость добычи 1 т полезного ископаемого открытым способом там же (без расходов на вскрышные работы) — 7 руб., то разница в стоимости 1 г добычи подземным и открытым способами составит 45—7 = 38 руб.

При стоимости выемки 1 м3 вскрышных пород 4 руб., полученная разница в 38 руб. может быть использована для удаления вскрыши в объеме 38 : 4 = 9,5 м3, которые полностью могут быть отнесены на 1 т добычи при разработке данного месторождения открытым способом.

В этом случае полная стоимость 1 т полезного ископаемого, добываемого открытым способом, составляет 7+(4*9,5) = 45 руб. и равна стоимости 1 т добычи подземным способом.

Приходящийся на 1 т добычи полезного ископаемого объем вскрышных пород 9,5 м3, при котором стоимость добычи из подземных и из открытых работ одинакова, является в этом случае предельным коэффициентом вскрыши для данного месторождения.

Имея вычисленную величину предельного коэффициента вскрыши, легко определить предельную глубину карьера или, что

то же самое, предельную мощность покрывающих пород.

Если в вышеприведенном примере предельный коэффициент вскрыши был определен в 9,5 м3/т, то при мощности угольного пласта, например, 6 м и весе 1 м3 угля в плотном теле 1,2 г объемный вес 1 м2 угольного пласта будет равен 6х1,2 = 7,2 г, а предельная глубина карьера по вскрыше или предельная мощность вскрыши в данном случае составит 7,2х9,5 = 68,4 м.

Изложенный выше способ определения предельного коэффициента вскрыши основывается на экономических преимуществах и недостатках открытых и подземных работ.

Однако для определения предельной глубины открытых работ имеет существенное значение абсолютная мощность покрывающих пород и пласта полезного ископаемого.

В практике открытых работ известны случаи рациональной разработки месторождений с мощностью покрывающих пород 25—30 м при мощности горизонтально залегающего угольного пласта 0,8—1,0 м, т. е. с коэффициентом вскрыши до 30 м3/т. Разработка открытым способом месторождения, имеющего такой же коэффициент вскрыши, но представленного, например, пластом мощностью 15 м и покрывающими породами мощностью 450 м, явно нерациональна.

В первом случае месторождение может разрабатываться по наиболее экономичном бестранспортной системе о непосредственны м размещением пород вскрыши в выработанном пространстве.

Во втором случае месторождение должно разрабатываться по более трудоемкой транспортной системе — с нарезкой большого количества уступов (до 30).

Иногда глубину карьера, определенную по экономическим соображениям, приходится ограничивать по условиям безопасности работ, так как с увеличением глубины карьера устойчивость его бортов понижается и появляется опасность обрушения бортов или возникновения больших оползней.

Поэтому при определении глубины карьеров следует тщательно изучать геологию и гидрогеологию залежи полезного ископаемого и боковых пород, слагающих борт карьера, и предупреждать тем самым возможность возникновения оползней.