Схеми поетапної розробки кар’єру
При відкритій розробці крутих родовищ вкладення коштів у розкривні роботи зазвичай випереджає видобуток корисних копалин кілька років. Це знижує економічну ефективність відкритих робіт та призводить до заморожування значних державних коштів. Істотне зменшення термінів і заморожуваних коштів, т. е. підвищення ефективності відкритої розробки, можна досягти шляхом розробки родовищ етапами. Поетапну розробку можна застосовувати у таких випадках:
при однорідному покладі (шляхом виділення проміжних контурів кар'єру та залишення тимчасово законсервованої ділянки робочого борту);
при неоднорідному покладі (шляхом виділення ділянок з більш високою якістю корисних копалин та невеликим коефіцієнтом розтину для першочергової розробки);
при зближених покладах (шляхом застосування оптимальної черговості відпрацювання покладів, а за одночасної розробки покладів шляхом застосування оптимальної інтенсивності їх відпрацювання).
Поетапне відпрацювання дозволяє зменшити в перший період коефіцієнт розтину, зменшити обсяг гірничо-капітальних робіт, віднести виїмку частини порожніх порід на пізніший період розробки, тобто покращити календарний графік розкривних робіт і отримати значний економічний ефект. Сумарні наведені видатки розробку родовища може бути зменшено на 10—20%.
При розробці крутого родовища без поділу на етапи гірничі роботи розвиваються в кінцевих контурах кар'єру від лежачого до висячого боку (рис. 7.13). У цьому випадку річні обсяги розтину спочатку зростають до максимуму, а потім зменшуються (рис. 7.14, лінія1).У разі розробки родовища з поділом на етапи проміжний контурА—Е—D—Споділяє кар'єр на етапи (див. рис.7.13). При відпрацюванні першого етапу гірничі роботи розвиваються так само, як у першому випадку, але розкривні уступи, досягнувши лініїА-Е, зупиняються, створюючи тимчасовий борт з кутом нахилу γв = 25 - 30 °. Внаслідок цього частина розтину в контурах кар'єру (на рис. 7.13,бзаштрихована) обсягомА1—А—Е—Е1буде вийнята при відпрацюванні другого етапу. Тому календарний графік розкривних робіт у другому випадку буде економічнішим, оскільки частину витрат на розкривні роботи буде віднесено на кілька років пізніше (див. рис. 7.14, лінія 2). Після того, як гірські роботи досягнуть контуруА—Е—D—С, починається відпрацювання другого етапу в контуріС—D—Е—А— —А1—F—K (див. рис. 7.13). Гірські роботи на тимчасово законсервованому борту, тобто на ділянціА—Епроводитимуться паралельно з основними роботами з видобутку корисних копалин та виїмки розкриву на ділянці нижче ділянкиС—D—Е.При цьому швидкість зниження гірничих робіт на тимчасовому борту повинна бути більшою, ніж на основній ділянці, щоб на той час, коли будуть відпрацьовані резервні запаси ZВ, робочий борт кар'єру досяг лініїМ — L - Р.За один і той же часtгірничі роботи на основній ділянці повинні опуститися на глибинуH0, а на тимчасовому борту - на глибинуHв. Так як висота тимчасового борту Hв зазвичай значно більше, ніж глибинаН0перехідної зони, швидкість зниження гірських робіт по тимчасовому борту повинна бути більше, ніж в основній робочій зоні, тобто.
Прирівнявши час зниження гірничих робіт основному ділянці і тимчасовому борту кар'єру, тобто.
,
отримаємо залежність між інтенсивністю розробки та розмірами тимчасового борту та основної зони кар'єру
Таким чином, висота тимчасового борту таінтенсивність його відпрацювання, визначальні обсяг і термін консервації розкриву, встановлюються не довільно, а залежно від глибини перехідної видобувної зони та необхідної швидкості зниження видобутку. Практика проектування та досвід роботи кар'єрів показують, що в одних випадках тимчасовий неробочий борт кар'єру може займати значну або більшу частину периметра кар'єру, а в інших випадках можливе виділення черги лише в одному торці кар'єру або вздовж одного з бортів прокладення покладу. Доцільність розташування тимчасового борту в торці кар'єру або простягання покладу (рис. 7.15) визначається співвідношенням між довжиною і шириною кар'єрного поля. Розташування тимчасового борту в торці кар'єру раціонально в кар'єрах великої довжини (переважно при автомобільному транспорті). При цьому параметри етапу, що відповідають найбільшому об'єму та терміну консервації розтину, змінюються в таких межах: висота тимчасового борту дорівнює (0,4 - 0,5) Нк, ширина етапу, тобто відстань між проміжними та кінцевими контурами кар'єру - (0 ,45 - 0,65) Нк, обсяг породного цілика - (0,25 -0,3) Н 2 кВк (Нк, Вк -відповідно кінцева глибина і середня ширина кар'єру).
При глибині кар'єру 250-300 м та його ширині 800-1000 м середні параметри етапу в торці кар'єру становлять: висота тимчасового борту 110-130 м, ширина етапу 140-170 м; обсяг породного цілика 15-20 млн. м3.
Щоб збільшити обсяг консервації розтину при незначних розмірах кар'єру в плані та середньої річної швидкості його глибини близько 10 м, доцільно розташовувати тимчасові борти здебільшого периметра кар'єру (див. рис. 7.15). Така схема знайшла застосування на кар'єрах округлої форми у плані.
Схема змінної консервації та рознесення обох бортів кар'єра характеризується тим,що на тимчасовому борту влаштовують головні з'їзди, а на робочому борту пересувні вантажні шляхи. Через 7—8 років гірничі роботи робочому борту призупиняють і нього переносять головні з'їзди. Потім здійснюють рознесення тимчасового борту. Така схема ведення гірничих робіт з розташуванням головних розтинів на проміжних контурах кар'єру стала звичайною в практиці Баженівських азбестових кар'єрів.
За певних умов доцільно вести гірничі роботи послідовно окремими ділянками. І тут у початковий період розробки часто виникає необхідність виборах ділянки для першочергової розробки. У деяких випадках у початковий період родовище доцільно розробляти одночасно декількома самостійними кар'єрами, які об'єднуються в один кар'єр.
Мал. 7.15. Схеми поділу кар'єру на етапи (/, //, ///, /V) розробки з розташуванням тимчасових бортів у торці кар'єра (а), простягання покладу (6), по периметру робочої зони (с), зі змінними робочими бортами(d),з послідовною розробкою окремими ділянками(е),з одночасною розробкою кількома ділянками (f): /,2, 3, 4 -послідовні положення тимчасового борту кар'єру; 5 - кінцевий контур кар'єру