Способы вскрытия месторождений

Способы вскрытия месторождений разнообразны и могут различаться в зависимости от наличия, положения, типа, назначения и количества вскрывающих выработок.

Наличие вскрывающих выработок предусматривает вскрытие месторождения обязательной проходкой капитальных траншей или штолен, тоннелей и шахт. При отсутствии вскрывающих выработок вскрытие будет относиться к числу бестраншейных.

Положение вскрывающих выработок обусловливает проходку капитальных траншей внутри или вне контура карьерного поля. В первом случае вскрытие будет производиться так называемыми внешними траншеями и во втором — внутренними.

Тип вскрывающих выработок или тип капитальных траншей может подразделяться на наклонные и крутые, простые и ступенчатые. Наклонные траншеи предназначаются для железнодорожного или автомобильного транспорта и имеют уклон не более 0,020 при паровозной тяге, не более 0,040 при электровозной и не свыше 0,10 при автотранспорте. Крутые траншеи предназначаются для канатных или конвейерных подъемников; угол наклона траншеи для ленточных конвейеров не должен быть больше 18°.

Простые или так называемые отдельные траншеи имеют в поперечном сечении на всем своем протяжении фирму трапеции и предназначаются для обслуживания транспортом одного рабочего горизонта. Ступенчатые (общие капитальные траншеи) имеют на одном или обоих своих бортах транспортные бермы, которые обеспечивают транспортную связь нескольких (группы) уступов с поверхностью.

Назначение капитальных траншей заключается в вывозке груза из карьера, подаче порожняка под погрузку в карьер или в выполнении обеих этих операций. В зависимости от назначения капитальных траншей поперечные размеры и продольные профили их будут неодинаковы. Если траншеи служат для прохода только груженых или только порожняковых составов, то они делаются однопутными с небольшим руководящим подъемом для грузовых траншей и с большим уклоном для порожняковых.

В соответствии с изложенным можно выделить следующие способы вскрытия угольных месторождений.

1. Вскрытие простыми наклонными траншеями (рис. 25 и 26) применяется для вскрытия неглубоко залегающих горизонтальных или пологопадающих месторождений или для вскрытия месторождений крутого или наклонного залегания, когда открытыми работами разрабатывается только верхний горизонт (один-два уступа).

Траншеи закладываются вне контура карьерного поля и занимают по отношению к полю фланговое положение (рис. 25) или центральное (рис. 26).

Фланговое положение траншеи применяется при вскрытии месторождения с ограниченными размерами или когда угольные пласты имеют общий уклон в одну сторону.

При разработке месторождений с большой длиной по простиранию целесообразно фронт работ карьера разделить на два крыла, что и осуществляется при вскрытии наклонной траншеей с местоположением ее в центре, посредине месторождения (рис. 26).

Иногда при благоприятном рельефе поверхности и при большой производительности карьера, когда пропускная способность одной траншеи для выдачи всего груза с одного горизонта недостаточна, вскрывают указанный горизонт месторождения двумя парными траншеями (рис. 27), располагаемыми обычно на флангах.

Наиболее часто вскрытие парными траншеями осуществляется при использовании на карьерных перевозках автотранспорта.

Отдельные горизонты карьерного поля вскрываются также отдельными наклонными траншеями, расположенными в разных частях поля (рис. 28).

Таким способом производится, например, вскрытие отдельно вскрышного и добычного горизонтов.

2. Ступенчатой или общей траншеей (называемой также зависимой) вскрывается группа уступов или горизонтов (рис. 29).

Этот способ применяется для глубоких месторождений как пологопадающих, так и крутых. При всех вышеперечисленных способах вскрытия наклонные траншеи закладываются вне контура карьерного поля.

3. Вскрытие крутыми траншеями производится при разработке глубоких горизонтов месторождений, когда связь последних с поверхностью при помощи наклонных траншей требует выполнения большого объема земляных работ за счет значительной длины и глубины капитальной наклонной траншеи.

Крутые траншеи чаще всего проводятся по нерабочему борту в пределах карьерного поля и оборудуются при углах наклона траншеи до 18° конвейерными подъемниками, которые получили на угольных карьерах наибольшее распространение. Крутые траншеи на угольных карьерах служат для вскрытия только угольных пластов, а породные уступы вскрываются наклонными и крутыми траншеями (рис. 30).

На карьерах траншеи, в зависимости от длины подъемника, оборудуются несколькими ставами ленточных конвейеров РТ-60 (карьеры трестов Коркинуголь, Вахрушевуголь, Волчанскуголь и др.).

4. Вскрытие спиральными траншеями или съездами, располагаемыми внутри контура карьерного поля, производится при глубоком залегании месторождений, когда осуществить вскрытие наклонными траншеями невозможно; длина и глубина наклонной траншеи для таких месторождений получаются чрезмерно большими, что влечет за собой большие породные работы за пределами карьерного поля.

Вскрытие спиральными траншеями производится следующим образом (рис. 31): с поверхности проходится на глубину первого уступа, или несколько меньшую, внешняя наклонная траншея, которая входит при этом в контур разработки карьерного поля.

От места соединения внешней траншеи с границей карьерного поля начинают развивать вскрышные работы на первом верхнем горизонте. Когда отработка вскрыши на этом горизонте подвинется настолько, что представляется возможность вскрытия нижележащего горизонту, тогда отступают от конца первой наклонной траншеи на некоторое расстояние (100—200 м) и проходят непосредственно вдоль внешнего контура отработки карьера траншею с тем же уклоном, что и первая, до подошвы следующего нижележащего уступа.

После развития работ на втором горизонте таким же способом продолжается проходка траншеи вдоль конечного контура отработки карьера до горизонта третьего уступа и т. д. Таким образом, непрерывная линия (трасса) этой траншеи получает в плане вид спирали.

Вскрытие спиральной траншеей чаще всего применяется при использовании на внутрикарьерных перевозках автотранспорта, так как в спиральной траншее допускаются небольшие (20—30 м) радиусы закруглений для автомашин, что, в свою очередь, позволяет вскрывать указанным способом месторождения небольших размеров в плане.

Если спиральная траншея предназначается для вывоза груза в. железнодорожных вагонах, то при вскрытии этим способом необходимо, чтобы контур месторождения на момент полной его отработки имел достаточно большие размеры, допускающие проведение спиральных траншей и укладку в них железнодорожных путей колеи 1524 мм с радиусом 100—200 м.

В зависимости от рабочих размеров принятого для разработки экскаваторного оборудования уступы при вскрытии спиральными траншеями нарезаются по высоте через 10—15 м.

5. Вскрытие петлевыми съездами применяется при разработке глубоких месторождений с углом падения пластов до 30°. При этом способе вскрытия капитальная (въездная) траншея проходится по нерабочему лежачему борту с допустимым уклоном и в конце карьерного поля траншея поворачивает на 180°, что достигается отсыпкой в этом месте площадки и образованием на ней «петли» (рис. 32), после которой продолжают спускать съезд еще ниже с тем же уклоном и по тому же борту, но в обратном направлении.

На рис. 32 видно, что проходка траншей (спуск съезда) на нижележащие горизонты и устройство петли возможны лишь по мере углубки и отработки карьера.

Как и при спиральных съездах, уступы здесь нарезаются высотой 10—15 м, а радиус закругления «петли» устраивается 100—200 м при железнодорожном транспорте и 20—30 м при автотранспорте.

Вскрытие петлевыми съездами позволяет отрабатывать месторождения на значительную глубину. Так, в проекте реконструкции Коркинских карьеров № 1 и 2 при помощи петлевого съезда предполагается отрабатывать месторождение до глубины 350 м.

6. Вскрытие тупиковыми траншеями или съездами, применяется также при разработке глубоко залегающих месторождений.

Сущность способа тупиковых траншей заключается в том, что на одном из бортов карьера (предпочтительнее на лежачем боку месторождения) проводятся наклонные траншеи подобно петлевым с той лишь разницей, что вместо «петли» на торцах карьерного поля устраивают площадки с обратными тупиками.

При расположении съездов на рабочем борту последний в процессе разработки перемещается, а вместе с ним перемещаются и тупиковые съезды. Поэтому съезды, располагаемые на рабочем борту, не являются постоянными, а периодически перемещающимися, в силу чего они и называются скользящими.

На угольных карьерах тупиковые траншеи и скользящие съезды получили широкое применение.

7. Комбинированное вскрытие применяется в тех случаях, когда на месторождении могут быть успешно применены два или более способов вскрытия.

Чаще всего при комбинированном вскрытии верхние уступы вскрываются внешней наклонной траншеей, а нижележащие уступы — скользящими съездами.

Известны также и другие способы комбинированного вскрытия, когда, например, верхние горизонты месторождений вскрываются спиральными траншеями, а нижние — тупиковыми.

Значительное распространение на угольных карьерах получил способ вскрытия породных горизонтов простыми наклонными траншеями, а угольного пласта — крутыми траншеями, а иногда шахтами.