В этих условиях эффективность разработки месторождений и обеспечение необходимого технического уровня безопасности во многом зависит от динамики формирования рабочей зоны карьеров и ее параметров, которые в общем случае определяют численность и производительность горнотранспортного оборудования, а следовательно, и горнотехнические возможности карьера по производству вскрышных работ и добыче полезного ископаемого. Спецификой разработки крутонаклонных и наклонных залежей, которыми в основном представлены все рудные месторождения, является преждевременное вложение трудовых и материальных ресурсов на выемку вскрышных пород.
В этих условиях одним из путей повышения эффективности ведения горных работ открытым способом является применение технологии с выделением этапов разработки месторождений, а также увеличен угол откоса рабочего борта в зоне вскрышных работ путем создания временных породных целиков (бортов). Формирование нерабочих бортов необходимо в качестве составного элемента разработки крутых и наклонных залежей с целью стабилизации объемов горной массы в течение длительного периода и ликвидации пиковых значений коэффициента вскрыши. Такое направление в технологии является одним из основных для обеспечения интенсификации горных работ в условиях глубоких карьеров для поддержания производственных мощностей по добыче руд. Широкая реализация на практике технологии с временно нерабочими бортами требует разработки и внедрения типовых схем ведения горных работ применительно к конкретным горнотехническим условиям. Работы в этом направлении ведутся в Гипроруде, Кривбасспроекте, ИГД б. Минметаллургии СССР, ДГИ совместно
с Центральным и Соколовско-Сарбайским ГОКами.
Способ поэтапной разработки бортов и углубки карьера, разработанный инженерами Центрального горно-обогатительного комбината, успешно применяется в карьере № 1.
Карьер № 1, проектная мощность которого составляет 14 млн. т, построен на базе Глееватского месторождения железистых кварцитов в 1961 г. по проекту института Кривбасспроект. Проектная глубина отработки составляет 500 м.
Горные работы я карьере е настоящее время характеризуются следующими показателями: глубина карьера -300 м; длина по верху -400 м; длина по дну -1800 м; ширина по верху - 1600 м; ширина дна -
50—60 м. Горные работы ведутся на 22 уступах.
По состоянию на 1 января 1986 г. отставание вскрышных работ по карьеру составляло около 120 млн м3.
Восточный борт карьера в отметках от +105 м до -182 м, т. е. на всю фактическую глубину по длине 1100-1800 м, был выведен на контур в отработанном виде по проекту 1956 г. (проектная глубина 350 м).
По Западному (рабочему) борту часть рабочих площадок (25%) была сработана до минимума, 80% рабочих площадок по ширине не соответствовали нормативным. На отдельных участках бортов карьера уступы сдвоены, строены, счетверены. Угол откоса рабочего борта карьера составлял 26-32° при проектном 12-14°. Произошло выбытие (потеря) Мощности карьера по руде.
По заданию б. Минчермета СССР в 1982 г. был выполнен проект вскрытия и подготовки новых горизонтов карьера № 1 с целью поддержания его мощности. Согласно проектному календарному графику необходимый объем вскрыши для восстановления проектной мощности по добыче руды был определен я количестве 16,5—16,9 млн. м3/год на период до 2000 г.
Сложившиеся горнотехнические условия карьера по состоянию на 1986 г. с учетом норм технологического проектирования (НТП) и “Единых правил безопасности” (ЕПЕ) требовали необходимости временной консервации работ на нижних горизонтах карьера и интенсивной разноски верхних горизонтов. По предварительным подсчетам для этого потребовалось бы удаление вскрыши в объеме свыше 200 млн. мЗ и снижение существующей добычи до 5 млн. т на протяжении 10—12 лет. Для сохранения мощности карьера по руде необходимо было увеличить производство вскрыши в 2-З раза в начальный период (3-5 лет), что было не реально.
С целью приведения карьера в соответствие с требованиями НТП и ЕПБ специалистами Центрального ГОКа был предложен способ дальнейшей отработки карьера - способ поэтапной разработки бортов и углубки карьера с оформлением временно нерабочих участков рабочего борта методом контурного гладкостенного взрывания наклонных скважинных зарядов.
Сущность способа заключается в следующем. Массив пород неотработанной части Восточного и Западного рабочих бортов в контурах карьерного поля по длине 2000 м в крест простирания делится на зоны шириною по 50-100 м. Зоны с указанными длиной и шириною, а также глубиной (высотой) 180-220 м , названные этапами, отрабатываются сверху вниз поуступно продольными или поперечными заходками с устройством предохранительных берм через два уступа шириной 12-15 м и через четыре уступа - шириной 30 м (транспортные бермы). Отработка бортов северного и южного торцов карьера производится по обычной технологии с сохранением рабочих площадок на каждом горизонте и погашением уступов при выведении их на конечный контур.
Оформление откоса временно нерабочего борта на промежуточном контуре производится взрывным способом методом контурных наклонных скважинных зарядов.
В отработке могут находиться несколько уступов со смещением рабочих зон этих уступов в плане.
Смещение рабочих зон принято равным 100-200 м. Ширина рабочей площадки при данном способе разработки равна ширине зоны (этапу) и составляет 30—100 м, что позволяет обеспечить выполнение всего комплекса работ, входящих в технологический процесс подготовки, выемки и транспортирования горной массы, без нарушения НТП и ЕПБ.
Временно нерабочий борт на промежуточном контуре этапов оформляется аналогично конструкции Постоянного борта карьера в отработанном состоянии с условием, что угол откоса временно нерабочего орта не будет превышать угла откоса борта, установленного проектом.
Формирование временно нерабочего борта карьера осуществляется путем сдваивания уступов и устройства транспортных берм через каждые 60 м по высоте, а в промежутках между ними - берм безопасности. Порядок оформления откоса борта на промежуточном контуре следующий. С площадок горизонтов, на которых планируется устройство транспортной бермы, на расстоянии 25-30 м от нижней бровки вышележащего уступа бурят ряд контурных наклонных скважин глубиной 30-32 м (т. е. на высоту двух уступов). На горизонтах, где оставляется берма безопасности, контурный ряд бурят на расстоянии 12—15 м от нижней бровки вышележащего уступа. Длину обуриваемого участка принимают в пределах 100—500 м.
Скважины взрывают методом контурного гладкостенного взрывания.
Взрывание контурных скважин производят обособленно или совместно с блоками скважин эксплуатационного бурений. При этом взрывание контурных скважин производят с опережением на 50-75 мс.
Бурение и взрывание блоков эксплуатационных скважин без предварительного щелеобразования допускается только при условии, что данный блок расположен не ближе 25 м от временного контура.
Отгрузка объемов горной массы в приконтурной зоне производится в последнюю очередь с тщательной зачисткой плоскости откоса уступа при высоте уступа 12-15 м в два приема, при которых высота отгружаемой части не превышала бы высоту черпания экскаватора.
Все технологические процессы и операции при производстве горных работ способом поэтапной отработки должны производиться с обязательным выполнением требований “Единых правил безопасности при разработке месторождений открытым способом” и норм технологического проектирований, а том числе:
отгрузка объемов горной массы в приконтурной зоне и зачистка откоса нижних уступов (под сдвоенным уступом) на промежуточном контуре должна производиться экскаватором ЭКГ-8И только в светлое время суток;
при выполнении указанных работ экскаватор должен размещаться в забое таким образом, чтобы кабина машиниста экскаватора находилась со стороны карьера, а поворот экскаватора на разгрузку в транспортное средство производился по часовой стрелке (например, при выполнении указанных работ по восточному борту экскаватор должен перемещаться с севера на юг);
высота забоя не должна превышать высоту черпания экскаватора;
осмотр места работы лицами надзора должен производиться не менее двух раз в смену;
контроль за качеством работ должен осуществляться маркшейдерской службой с занесением замечаний в книгу маркшейдерских указаний и в журнал “Приема-сдачи смены экипажа экскаватора”.
При выполнении погрузочных работ на смежных по высоте уступах экскаваторы и рабочая зона их должны располагаться со смещением друг против друга, Минимальное смещение 100 м. При этом работы на верхнем уступе ведутся с опережением.
При выполнении горных работ одновременно в смежных этапах (в одном районе) между этапами должна устраиваться разделительная берма шириной 30 м с устройством на ней предохранительного вала высотой 2-3 м.
Переход на разработку месторождений высокими уступами должен осуществляться по двум направлениям: путем создания экскаваторов с увеличенными рабочими параметрами (с ковшом вместимостью 16-20 м3), позволяющих отрабатывать высокие развалы горной массы после взрывных работ;
за счет совершенствования техники и технологии буровзрывных работ (переход на одно-, Двухрядное взрывание, применение диагональных схем коммутации, внутрискважинные замедления, взрывание на ограничительный вал и т. д.) с целью получения компактных развалов горной массы, не превышающих высоту черпания экскаваторов.
Переход на увеличенную высоту уступов на действующих карьерах можно производить в следующем порядке. Вначале целесообразно осуществить переход на увеличенную высоту на вскрышных горизонтах рабочей зоны глубоких карьеров за счет сдваивания уступов. Отработку таких уступов высотой 24—30 м следует производить экскаваторами с ковшом вместимостью 16-20 м3 в сочетании с автосамосвалами грузоподъемностью 100-150т и думпкарами грузоподъемностью 145-18О т.
В нижней части рабочей зоны в период подготовки новых рудных горизонтов оптимальной является высота уступа 12—15 м, что позволит сохранить должный уровень безопасности и необходимую интенсивность их подготовки. В дальнейшем, по мере развития горных работ на нижних горизонтах и выхода их из рудной зоны, уступы, так же как и в верхней зоне, сдваиваются в один высотой 24-3О м. Эта технология позволит интенсифицировать вскрышные работы и сохранить скорость подготовки новых рудных горизонтов.
С ростом глубины горных работ все более актуальными становятся вопросы, связанные с обеспечением устойчивости бортов и уступов глубоких карьеров.
Борта глубоких карьеров, за исключением их верхней части (20—100 м), сложены, как правило, скальными породами. Отличительной особенностью скальных массивов является возможность формирования оползней и обвалов при отсутствии неблагоприятно ориентированных поверхностей ослабления даже в тех случаях, когда угол откоса достигает 70-80 градусов, а его высота -300-500 м.
Одной из нетрадиционных технологий разработки, которая Может обеспечить не только полную или частичную компенсацию отрицательного последствия увеличения глубины горных работ, но и общее повышение эффективности производства при одновременном снижении материальных и трудовых затрат и уменьшении вредного воздействия на окружающую среду, является технология разработки крутонаклонных залежей с внутренним отвалообразованием.
Однако этот вопрос должен быть увязал с безопасностью использования экскаваторов при применении таких отвалов, учитывал их высоту и возможные просадки. Проекты этих отвалов должны быть утверждены главным инженером предприятия и систематически контролироваться маркшейдерской службой.