13.2 Система розробки і структури комплексної механізації видобутку блокового каменя
Відкриті гірські роботи характеризуються певним порядком виїмки і переміщення корисної копалини, покриваючих і вміщуючих порід.
Під системою відкритої розробки родовищ розуміється встановлений порядок і послідовність виконання розкривних , видобувних і гірничопідготовчих робіт в межах кар'єрного поля або його ділянки. Система розробки повинна забезпечити безпечну, економічну і комплексну виїмку кондиційних запасів всіх видів корисної копалини з дотриманням мір по охороні надр і навколишнього середовища і прийнятого режиму гірських робіт. Високі техніко-економічні показники роботи гірського підприємства забезпечуються правильним вибором системи розробки.
В даний час існують класифікації систем відкритої розробки, запропоновані різними дослідженнями, проте їх можна звести до двох основних груп:
класифікації, в яких системи відкритої розробки розрізняються за способом виробництва вскрышных робіт і технології переміщення порід у відвали (Н. В. Мельников, Е. Ф. Шешко, Г. П. Егурнов та ін.) і залежно від порядку виконання підготовчих, розкривних і робіт видобутку, напрями посування вибою і способу розтину (В. В. Ржевський, А. Н. Золотарев та ін.). Основним недоліком класифікацій першої групи є те, що вони характеризують тільки процес переміщення розкривних порід у вироблений простір або зовнішній відвал. В той же час, часто, на кар'єрах по видобутку блокового каменя унаслідок незначних об'ємів розкривних порід на перше місце по трудомісткості і складності організації у багатьох випадках висуваються роботи видобутку.
У другій групі слід виділити класифікацію акад.В. В. Ржевського, основними ознаками якої є напрям виїмки в плані і профілі кар'єрного поля, а також місце розташування відвалів. При цьому на ефективність системи розробки робитимуть вплив наступні основні чинники:
положення покладу в просторі; напрям виїмки шарів корисної копалини; розташування заходки щодо фронту гірських робіт і ін.
Якщо розробляються горизонтальні або пологі поклади, то в період експлуатації параметри робочого борту залишаються практично незміненими, можливі зміни довжини фронту робіт або висоти окремих уступів. Ці групи систем розробки з постійною робочою зоною можуть бути названі суцільними. У зв'язку з тим, що більшість родовищ нерудних корисних копалини характеризуються горизонтальними або пологими покладами (для міцних порід типу граніта— в межах контура по глибині), ця група систем набула найбільшого поширення на нерудних кар'єрах.
У разі розробки похилих або крутих покладів можуть застосовуватися системи розробки із змінною робочою зоною, які називаються заглиблювальними.
Складні за топографічними і горно-геологічними умовами родовища (наприклад, нагірного типу) можуть одночасно розроблятися з використанням елементів як суцільної, так і заглиблювальної систем. Вони належать до змішаних.
Для раціонального використання комплексів устаткування і планомірної відробки кар'єрного поля поклад корисної копалини розділяють на окремі виїмкові шари, при видобутку блокового каменя в більшості випадків горизонтальні. При цьому потужність відпрацьовуваного шару, як правило, рівна або кратна розмірам відокремлюваного від масиву моноліту або блоку. Можливе число шарів залежить від глибини і розмірів кар'єру в плані.
Розташування систем тріщин в масиві, в першу чергу, горизонтальних визначає висоту і вид вживаного устаткування. При розробці блокового каменя висоту уступу прагнуть приймати кратною відстані між горизонтальними тріщинами.
При відробці родовища горизонтальними шарами зменшується кут укосу борту кар'єру, що збільшує додаткові об'єми гірських робіт і викликає необхідність розташування значного числа транспортних горизонтів (табл. 13.1).
Таблиця 13.1
Схеми розташування родовищ блочного каменю
Примітка: I-III панелі, 1-4 блоки, панелі або заходки, υз і υф — швидкість переміщення відповідно заходки і фронту.
При пологому або похилому заляганні корисної копалини або напрямі головної системи тріщин в масиві можлива розробка похилими шарами по нашаруванню порід.
За кордоном при видобутку блоків природного каменя застосовуються розробка родовищ каменя крутими шарами, яка ефективна на родовищах з гористим рельєфом місцевості і що мають монолітну структуру корисної копалини.
Заходки щодо фронту робіт можуть бути подовжні, поперечні і діагональні.
При виїмці каменерізними машинами гірських порід подовжні заходки забезпечують найвищу продуктивність машин, оскільки раціональна довжина блоку, що виймається, складає 200—250 м.
Поперечні заходки застосовують при обмежених розмірах кар'єрного поля, що дозволяє збільшити кут укосу борту кар'єру і зменшити об'єм гірничо-капітальних робіт.
Експлуатація родовищ блокового каменя характеризується специфічними особливостями. Вимога збереження міцнісних і декоративних якостей каменя, що видобувається, багато в чому визначається застосуванням спеціальних способів підготовки каменя до виїмки, а також спеціального устаткування для виконання виробничих процесів. Для виїмки блоків використовують природні тріщини, а також напрями полегшеного розколу. У зв'язку з цим визначається і напрям посування фронту робіт.
По напряму посування фронту робіт в плані розрізняють як суцільні, так і заглиблювальні подовжні, поперечні, віялові і кільцеві системи розробки з різним напрямом виїмки в профілі.