§5. Оконтуривание карьерного поля

Оконтуривание залежи полезного ископаемого при известных кондициях заключается в установлении на планах и геологических профилях её объёмного контура. При этом учитываются качественные и количественные характеристики залежи, пригодность её для разработки в целом или по частям, возможные для извлечения запасы, вероятная точность разведочных данных и других факторов.

Оконтуривание залежей однородного строения обычно осуществляется по допустимой для извлечения мощности, с последующим исключением из полученного контура участков, не удовлетворяющих этому условию.

Оконтуривание сложных залежей с неясно выраженными контактами производится в основном по бортовому содержанию полезного компонента, под которым понимается, предельное (минимальное) его содержание (в редких случаях содержание вредного компонента) в краевых пробах, обеспечивающее эффективность добычи полезного ископаемого и его переработку.

При оконтуривании залежи обязательно выделяют технологические типы и сорта (классы, марки) полезного ископаемого, определяющие область его использования. Разнотипное полезное ископаемое предполагает его селективную разработку. В этом случае расчет минимального промышленного содержания, минимальной мощности и других показателей производится для каждого типа и сорта отдельно.

На основе оконтуривания залежи и изучения поверхности производится оконтуривание карьерного поля, под которым понимается установление на планах и геологических профилях объемного контура карьера при конечном положении его бортов. При этом должны учитываться особенности естественных технических и экономических условий, а также свойства и назначение разрабатываемых горных пород. Наиболее важными являются физико-механические и химические свойства горных пород, форма и размеры залежи в целом, а также форма и размеры зон односортных пород и характер контактов. ^

Рисунок 10 Схема к определению контуром месторождений при горизонтальных и пологих залежах.

От этих факторов зависит способ разработки, метод выемки (валовой или раздельный), комплексная механизация горных работ и переработки, характер и направление грузопотоков. Из экономических условий наибольшее значение при оконтуривании карьерного поля имеет производственная мощность предприятия и структура выпускаемой продукции. Запасы в карьерном поле и протяженность фронта работ должны быть достаточны для обоснованной производственной мощности карьера. При значительных запасах возникает задача разделения месторождения на карьерные поля.

В контуре залежи (рис. 10) в соответствии с заданными кондициями на полезное ископаемое строят изолинии:

1. минимальной мощности пласта основного и попутных полезных ископаемых, возможной к извлечению существующей техникой при принятой технологии;

2. по установленным кондициям минимального содержания полезного компонента и максимального содержания вредных компонентов кондициям;

3. граничного коэффициента вскрыши.

Контур, внутри которого добыча полезного ископаемого отвечает указанным условиям, является границей эффективности открытых горных работ на месторождении (на рисунке - заштрихованная площадь).

Если полученный описанным способом контур карьера имеет неправильные очертания, то для эффективного использования техники кривые спрямляются (исключаются отдельные узкие и вытянутые участки). При округлении карьерного поля допускается включение отдельных небольших площадей с более высокими коэффициентами вскрыши, если они расположены внутри контура карьера.

Рисунок 11 Построение верхнего контура карьера:1 - горизонталь поверхности; 2 - нижний контур карьера; 3 - перпендикулярные линии; 4 - верхний контур карьера; 5 - заложение откоса в точке «а» контура дна карьера.

Найденный контур является дном карьера. Для нахождения верхнего контура карьера необходимо выполнить следующие операции:

• к нижнему контуру (дну) карьера проводятся ряд перпендикулярных линий (рис. 11);

• по справочным данным или расчётом с учётом свойств горных пород массива и полезного ископаемого и конструкции борта определяется угол откоса борта карьера при погашении mах;

• производится построение вспомогательного графика для определения величины заложения откосов (рис. 12), на котором по оси ординат откладывается глубина карьера, по оси абсцисс - величина заложения откоса в горизонтальном масштабе чертежа, из точки пересечении координат проводится линия под углом погашения борта карьера;

Рисунок 12 График заложения откоса бортов карьера.

• в каждой точке пересечения перпендикулярной линии с дном карьера (a, b, c, d и т. д.) определяется глубина дна от поверхности карьера и с помощью вспомогательного графика находится величина заложения откоса борта карьера в этой точке (а - b);

• циркулем величина заложения откоса борта карьера переносится на чертёж, на котором на перпендикулярной линии от точки «а» делается засечка в точке «b». Аналогичные операции проводятся для всех перпендикулярных линий;

• соединением отрезков на перпендикулярах плавной линией вычерчивают верхний контур карьера.

Для участков контура карьера с повышенной глубиной и особенно для глубокой части при оконтуривания пологого месторождения производится уточнение верхнего контура карьера. Это уточнение необходимо потому, что при существенном изменении рельефа или глубины залегания полезного ископаемого измеренная глубина карьера в точке пересечения горизонтали с контуром дна может существенно отличаться от глубины, измеренной в точке пересечения горизонтали с верхним контуром. Уточнение производится с помощью построения вертикального разреза в месте проверяемой перпендикулярной линии (рис. 13) по принципу . В точке d на рис. 13 в соотношение отрезков de к ef линии, проведённой под рабочим углом борта карьера должно численно соответствовать этому условию. Для этого линию АD перемещают параллельно до точки А’ на поверхности карьера, в которой соотношение отрезков А’В’ к В’С’ равно .

В пределах найденных контуров подсчитываются объёмы полезного ископаемого и вскрыши.

На наклонных и крутых месторождениях контур эффективности открытых горных работ определяется также по граничному коэффициенту вскрыши. Границей эффективности открытой разработки этих месторождений является контур, отстроенный под углами погашения бортов карьера шах из точек максимального разноса рабочих бортов карьера отстроенных под углом раб., которым соответствует условие достижения равенства значения текущего коэффициента вскрыши граничному, т. е. Она находится в процессе анализа месторождения. Соотношения объемов вскрыши и полезного ископаемого в этих контурах при всевозможных направлениях развития горных работ обеспечивают экономичность отработки месторождения во времени, качество и полноту извлечения основного и попутных полезных ископаемых.

На пластообразных вытянутых по простиранию месторождениях этот анализ производится по геологическим профилям.

Рисунок 13 Схема уточнения верхнего контура карьера на: а) - горизонтальных месторождениях; 6) - на пологих месторождениях.

На месторождениях с другими формами рудных тел - по погоризонтным планам. Для анализа рудных месторождений по многокритериальным оценкам, включающим объемы руд основного и сопутствующих металлов, попутных полезных ископаемых, вредных примесей и пр., используются математические модели месторождений, построенные по данным геологической разведки с объемным распределением всех показателей по законам геостатистики.

Предварительный (приближённый) аналитический расчет и графическое определение основных параметров карьера при оконтуривании на наклонных и крутых месторождениях производятся в следующей последовательности.

Определяют:

1. Максимальные размеры карьера по поверхности и по глубине.

Графически (рис. 14).

Для пластообразных вытянутых по простиранию залежей максимальный разнос бортов карьера по поверхности под рабочими углами по условию ( , - горизонтальная мощность полезного ископаемого по геологическому профилю в м) откладывают в масштабе чертежа от любой точки, а на поверхности геологического профиля.

Рисунок 14 Схема к расчёту основных параметров карьерного поля при разработке залежей: а - наклонных и крутых пастообразных, вытянутых по простиранию; б - ограниченных и округлых в плане.

Из концов отрезка проводят линии бортов карьера под углами погашения . Точку пересечения наклонных линий переносят горизонтально в середину залежи. Расстояние от этой точки до поверхности представляет собой максимальную глубину карьера . на момент расчета эффективности открытой разработки месторождения.

Аналитически.

а) Для пластообразных вытянутых по простиранию залежей горизонтальная мощность залежи:

, (м)

где - нормальная мощность залежи по геологическим разрезам;

γ - угол наклона залежи.

Максимальный разнос бортов карьера по поверхности:

Максимальная глубина карьера

,

где - угол откоса борта карьера при погашении,

б) Для округлых в плане жильных и штокообразных залежей измеряют или вычисляют размер рудного тела по длинной и короткой осям рудного тела (рис. 14) и вычисляют максимальный разнос бортов карьера по поверхности под рабочими углами по осям:

Максимальная глубина карьера в соответствии с углами откосов

2. Объем, м³ горной массы в карьерном поле:

для пластовых наклонных и крутых вытянутых по простиранию залежей

;

для ограниченных в плане залежей, при

;

для округлых в плане залежей при

;

где П - простирание рудного тела, м.

3. Объем полезного ископаемого в контурах карьера:

для пластовых наклонных и крутых вытянутых по простиранию залежей

;

для ограниченных в плане залежей

Для округлых в плане залежей

где - мощность наносов, м.

4. Промышленные запасы полезного ископаемого

,

где - плотность руды, т/м³;

- коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр.