Глава III основные параметры карьера

§1. Главные параметры

Главными параметрами карьера являются:

конечная глубина карьера Н,
размеры по дну В и ,
углы наклона бортов при погашении ,
объём горной массы в контурах карьера ,
запасы полезного ископаемого в контуре карьера ,
границы карьера на уровне дневной поверхности.

Для проектирования этих параметров используются научные методы и инженерные расчёты, позволяющие получить надежные решения, обеспечивающие эффективную и безопасную отработку месторождения открытым способом.

Конечная глубина карьера, объём горной массы, запасы полезного ископаемого в контурах карьера и границы карьера на уровне дневной поверхности определяются в результате анализа месторождения с учётом технических возможностей, безопасности горных работ и экономической эффективности отработки. Методы определения этих параметров изложены ниже в главах IV и V.

Минимальная ширина карьера определяется условиями безопасного ведения горных работ и составляет 30 - 40 м.

Длина карьера принимается равной протяжённости залежи по простиранию, но не менее 100 м. В случае большой протяжённости залежи по технико-экономическим соображениям, в основном по причине эффективности транспортного обслуживания горных работ, принимается в пределах 3 - 4 км.

Углы наклона бортов карьера при погашении горных работ определяются устойчивостью обнажения массива горных пород в соответствующих геологических условиях.

§2. Углы откосов бортов карьера

Устойчивость бортов карьера зависит от трех основных факторов:

а) геологических (состав, состояние, строение и свойства горных пород);

б) гидрогеологических (влияние подземных вод, изменяющих свойства массива);

в) технологических (включает способ вскрытия, систему разработки и отдельные производственные процессы).

Устойчивость бортов и уступов карьера обычно оценивается аналитически. При этом решают одну из двух задач:

находят коэффициент запаса реально существующего откоса с определенными параметрами: высотой и углом наклона ;
задаются величинами , затем определяют величину устойчивого угла откоса .

Расчет устойчивости проводится с некоторым запасом, выражаемым величиной коэффициента запаса устойчивости .

Коэффициент запаса устойчивости рабочих уступов - 1,2, а нерабочих уступов в глинистых и трещиноватых породах 1,5 - 2, 0 и в песчаных и гравелистых породах 1,85-2,2. Коэффициент запаса устойчивости бортов карьера при сроке службы откоса более 5 лет принимается в пределах 1,15 - 1,2. Если в основании толщи пород отсутствуют поверхности ослабления и пластичные слои, то рекомендуется выпуклый профиль борта.

Нарушение устойчивости откосов влечет за собой увеличение объемов вскрыши, непроизводительные расходы на дополнительную экскавацию, нарушает режим работы на карьерах, вызывает простои и аварии горнотранспортного оборудования и приносит значительный материальный ущерб.

Выбираемый угол откоса должен удовлетворять прежде всего требованиям устойчивости бортов и условиям размещения на бортах необходимых площадок и берм.

На устойчивость бортов оказывают влияние следующие факторы:

горнотехнические свойства горных пород, слагающих борт;
структура борта (однородность или неоднородность, слагающих борт);
наличие и направление относительно борта плоскостей напластования, кливажа, поверхностей контактов и ослаблений, геологических нарушений;
размеры выработки (глубина и в плане) и её форма;
влажность и фильтрационные свойства пород, слагающих борт;
время стояния борта и климатический режим;
наличие внешних нагрузок на бортах и характер буровзрывных работ при отстройке борта в конечном положении.

Угол наклона борта, обеспечивающий размещение транспортных площадок в скальных породах, как правило, меньше угла устойчивого откоса борта карьера. Это обстоятельство вызывает дополнительный объем вскрыши в контурах карьера.

Рисунок 9. Конструкция нерабочего борта карьера с горизонтальными (а) и наклонными (6) бермами:1 - предохранительные бермы; 2 - транспортные площадки.

Для увеличения угла наклона борта применяют искусственное укрепление откосов уступов, устраивают предохранительные бермы наклонными, т. е. проводят их в вертикальной плоскости параллельно транспортным площадкам, что позволяет повысить градусов угол наклона нерабочего борта (рис. 9).

Гипроруда рекомендует при ориентировочных расчетах пользоваться таблицей углов откоса борта карьера (табл. 4).

В табл. 5 приведены значения угла наклона борта карьера с бермами, расположенными через один уступ, которые можно использовать для ориентировочного установления угла наклона нерабочих бортов карьера.

Угол наклона нерабочего борта карьера, обеспечивающий размещение площадок, зависит от свойств пород, слагающих борт, вида транспорта, ширины берм и угла откоса уступов. При простой трассе внутренних капитальных траншей он колеблется от 35 - 37 до 41 - 42. Угол наклона борта, обеспечивающий размещение площадок, определяется обычно графическим построением или аналитическим методом.

Таблица 4 Углы откосов бортов карьера

Порода, слагающая борт	Объемный вес породи, т/м³	Высота борта, м
Порода, слагающая борт	Объемный вес породи, т/м³	80	100	120	140	260	180	200
Глина мягкая	1.8	15	14	13	13	12, 5	12	12
Глина влажная	2.0	23	22	21	20	19	17	16
Суглинок плотный	2,1	28	26	25	24	23	23	22
Сланцы мягкие	2,2	48	45	43	40	38	36	35
Выветренные туфы	2,4	75	66	62	59	57	55	54
Граниты	2.6	87	80	75	71	67	63	61