Что такое откос уступа

УСТУП И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ

Приведем поперечный разрез карьера, на котором обозначены основные его элементы (рис. 1)

На рис. 1.1 приведены следующие элементы карьера:

3-4 – нижний контур карьера, соответствует ширине карьера по дну;

5-6 – рабочий борт карьера;

1-5 и 2-11 – нерабочий борт карьера;

7 – нерабочий уступ карьера;

8 – рабочий уступ карьера;

9 – верхняя и нижняя площади уступа (рабочие площадки);

10 – транспортная берма;

12 – предохранительная берма или берма очистки;

φ_р – угол рабочего борта карьера;

φ_нр– угол нерабочего борта карьера.

Верхним контуром карьера называется линия пересечения бортов с поверхностью.

Нижним контуром карьера называется линия пересечения бортов с плоскостью дна карьера.

Бортами карьера называются боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство.

Если на борту карьера производятся горные работы, то он называется рабочим бортом.

Откосом борта карьера называется поверхность, проходящая через верхний и нижний его контур.

Углом откоса борта карьера называется угол, образованный линией откоса борта карьера и проекцией этой линии на горизонтальной плоскости. Угол откоса рабочего борта обычно составляет 7°÷15°, не рабочего 35°÷45°.

В результате горных работ рабочий борт карьера перемещается, приближается к конечным контурам карьера. Борт карьера или его отдельные участки, контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. На нерабочем борту карьера горных работ не производятся, но могут располагаться транспортные съезды.

Уступы, составляющие нерабочий борт карьера называются нерабочими. Они разделяются площадками: транспортными, предохранительными, а также площадками очистки.

Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, по которым осуществляется грузотранспортная связь, между рабочими площадками в карьере и поверхностью. Ширина их составляет от10 до 30 м в зависимости от вида и типа транспорта.

Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и для задержки кусков породы обрушающихся при выветривании уступов. Их ширина составляет 3÷10 м и как правило принимается равной 1/3h_у.

Бермы очистки – это расширенные до 10÷15 м предохранительные бермы, которые останавливают через 3÷4 уступа. Очистка оставшейся породы осуществляется бульдозерами, небольшими экскаваторами или погрузчиками.

По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площадками очистки.

Глубина карьера – это вертикальное расстояние между отметкой земной поверхности и длиной карьера. Они изменяются от нескольких десятков метров до 300÷500 м.

Форма карьера в плане бывает обычно близкой к овальной. Длина карьера изменяется от 500 м до 5 км.

Уступ и его элементы. Правила вычерчивания уступов при оформлении горных чертежей

Уступом называется часть массива горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет нижнюю и верхнюю площадки, откос и бровки.

Приведем схему, на которой покажем уступ в разрезе и в плане (рис. 2)

Рисунок 2 – Уступ и его элементы

а – поперечный разрез уступа; б – вычерчивание уступа в плане

Откосом уступа – называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со сторон выработанного пространства.

Углом откоса уступа – называется угол наклона откоса уступа к горизонтальной плоскости.

Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называется соответственно верхней и нижней бровками.

Высота уступа обычно ограничивается по условиям безопасности работы выемочно-погрузочного оборудования и составляет 10÷15 м, реже 20÷40 м.

Угол откоса рабочих уступов обычно составляет 65°÷80°, нерабочих 45°÷60°, т.к. должна обеспечиваться долговременная устойчивость уступа.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, являющиеся объектом разработки, т.е. на которых расположены буровые станки или экскаваторы, называются рабочими площадками. Ширина рабочей площадей изменяется от 40 м до 110 м. Если площадка остается свободной, то ее называют нерабочей.

Вычерчивание горных чертежей, в частности вычерчивание уступов карьера в плане, имеет некоторые особенности. Рассмотрим их на примере рис. 1.2 б.

На поверхности откоса уступа перпендикулярно к горизонтам проводят линии наибольшего ската и берг-штрихи. Выполняются линии наибольшего ската сплошной тонкой линией. Минимальное расстояние между соседними линиями ската принимаются равным 2÷3 мм, максимальное до 0,5 горизонтального проложения откоса уступа.

Массив вскрышных горных пород на плане откоса уступа условно обозначается берг-штрихами – отрезками основной толщины, длиной равной 1/3÷1/4 от горизонтального проложения откоса, проставляемыми у контуров верхней бровки между линиями наибольшего ската. Массив полезного ископаемого на откосе уступа обозначается сдвоенным берг-штрихами.

Для закрепления материала студентам необходимо выполнить расчетно-графическую работу.

Задание для расчетно-графической работы: вычертить в разрезе и в плане участок рабочей зоны карьера, состоящий из двух уступов. Чертеж выполнить в масштабе 1:100, 1:200, 1:500 или 1:1000. По результатам построения определить угол рабочего борта участка карьера. Задание по вариантам представлено в приложении 1.

Исходные данные для выполнения практической работы представлены в приложении 1.

Источник

ЭЛЕМЕНТЫ И ПАРАМЕТРЫ КАРЬЕРОВ.

УСТУП И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ.

Приведем поперечный разрез карьера, на котором обозначены основные его элементы (рис. 1)

На рис. 1.1 приведены следующие элементы карьера:

3-4 – нижний контур карьера, соответствует ширине карьера по дну;

5-6 – рабочий борт карьера;

1-5 и 2-11 – нерабочий борт карьера;

7 – нерабочий уступ карьера;

8 – рабочий уступ карьера;

9 – верхняя и нижняя площади уступа (рабочие площадки);

10 – транспортная берма;

12 – предохранительная берма или берма очистки;

φ_р – угол рабочего борта карьера;

φ_нр– угол нерабочего борта карьера.

Верхним контуром карьера называется линия пересечения бортов с поверхностью.

Нижним контуром карьера называется линия пересечения бортов с плоскостью дна карьера.

Бортами карьера называются боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство.

Если на борту карьера производятся горные работы, то он называется рабочим бортом.

Откосом борта карьера называется поверхность, проходящая через верхний и нижний его контур.

Углом откоса борта карьера называется угол, образованный линией откоса борта карьера и проекцией этой линии на горизонтальной плоскости. Угол откоса рабочего борта обычно составляет 7°÷15°, не рабочего 35°÷45°.

В результате горных работ рабочий борт карьера перемещается, приближается к конечным контурам карьера. Борт карьера или его отдельные участки, контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. На нерабочем борту карьера горных работ не производятся, но могут располагаться транспортные съезды.

Уступы, составляющие нерабочий борт карьера называются нерабочими. Они разделяются площадками: транспортными, предохранительными, а также площадками очистки.

Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, по которым осуществляется грузотранспортная связь, между рабочими площадками в карьере и поверхностью. Ширина их составляет от10 до 30 м в зависимости от вида и типа транспорта.

Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и для задержки кусков породы обрушающихся при выветривании уступов. Их ширина составляет 3÷10 м и как правило принимается равной 1/3h_у.

Бермы очистки – это расширенные до 10÷15 м предохранительные бермы, которые останавливают через 3÷4 уступа. Очистка оставшейся породы осуществляется бульдозерами, небольшими экскаваторами или погрузчиками.

По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площадками очистки.

Глубина карьера – это вертикальное расстояние между отметкой земной поверхности и длиной карьера. Они изменяются от нескольких десятков метров до 300÷500 м.

Форма карьера в плане бывает обычно близкой к овальной. Длина карьера изменяется от 500 м до 5 км.

Уступ и его элементы. Правила вычерчивания уступов при оформлении горных чертежей

Уступом называется часть массива горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет нижнюю и верхнюю площадки, откос и бровки.

Приведем схему, на которой покажем уступ в разрезе и в плане (рис. 2)

Рисунок 2 – Уступ и его элементы

а – поперечный разрез уступа; б – вычерчивание уступа в плане

Откосом уступа – называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со сторон выработанного пространства.

Углом откоса уступа – называется угол наклона откоса уступа к горизонтальной плоскости.

Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называется соответственно верхней и нижней бровками.

Высота уступа обычно ограничивается по условиям безопасности работы выемочно-погрузочного оборудования и составляет 10÷15 м, реже 20÷40 м.

Угол откоса рабочих уступов обычно составляет 65°÷80°, нерабочих 45°÷60°, т.к. должна обеспечиваться долговременная устойчивость уступа.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, являющиеся объектом разработки, т.е. на которых расположены буровые станки или экскаваторы, называются рабочими площадками. Ширина рабочей площадей изменяется от 40 м до 110 м. Если площадка остается свободной, то ее называют нерабочей.

Вычерчивание горных чертежей, в частности вычерчивание уступов карьера в плане, имеет некоторые особенности. Рассмотрим их на примере рис. 1.2 б.

На поверхности откоса уступа перпендикулярно к горизонтам проводят линии наибольшего ската и берг-штрихи. Выполняются линии наибольшего ската сплошной тонкой линией. Минимальное расстояние между соседними линиями ската принимаются равным 2÷3 мм, максимальное до 0,5 горизонтального проложения откоса уступа.

Массив вскрышных горных пород на плане откоса уступа условно обозначается берг-штрихами – отрезками основной толщины, длиной равной 1/3÷1/4 от горизонтального проложения откоса, проставляемыми у контуров верхней бровки между линиями наибольшего ската. Массив полезного ископаемого на откосе уступа обозначается сдвоенным берг-штрихами.

Для закрепления материала студентам необходимо выполнить расчетно-графическую работу.

Задание для расчетно-графической работы: вычертить в разрезе и в плане участок рабочей зоны карьера, состоящий из двух уступов. Чертеж выполнить в масштабе 1:100, 1:200, 1:500 или 1:1000. По результатам построения определить угол рабочего борта участка карьера. Задание по вариантам представлено в приложении 1.

Исходные данные для выполнения практической работы представлены в приложении 1.

Источник

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ И ГРАНИЦАХ КАРЬЕРА

Классификация по мощности

При разработке наклонных и крутых залежей весьма малой (10-20 м) и малой мощности (20-70 м) начинать выемку очередного слоя залежи возможно только после полной выемки лежащего выше слоя (рис. 1.5). Для залежей средней мощности (60- 100 м) начинать выемку очередного слоя возможно и при неполной выемке лежащего выше слоя. При большой мощности залежи (100-150 м) одновременно можно вынимать несколько слоев.

(Способы разработки месторождений. Понятия карьер, разрез прииск. Основные элементы карьера и уступа. Коэффициент вскрыши. Преимущества и недостатки открытого способа разработки).

СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Основными способами разработки месторождений являются: открытый, подземный (в вариантах шахтный и скважинный) и подводный.

Открытые горные работы – комплекс работ, осуществляемых для добычи полезных ископаемых непосредственно с поверхности земли с использованием открытых горных выработок.

Открытые горные работы наиболее древняя область деятельности человека по извлечению полезных ископаемых из недр Земли.

Исторически этапами открытых горных работ можно считать:

— собирательство полезных минералов и каменного сырья с поверхности земли (ранний неолит, 2,5 млн. – 35 тыс. лет назад);

— целенаправленное выкапывание минералов и каменного полуфабриката с поверхности земли;

— выемка их из недр с помощью ям, канав и траншей,

— уступная разработка месторождений котлованами значительных размеров с оставлением между ними участков массива пород.

Древние открытые разработки котлованами типа карьеров достигали длины до 100 м и более и глубины 20-30 м. Древнейший медный карьер в урочище Кенгазган (Центральный Казахстан) имел длину около 500 м, ширину до 100 м и глубину до 18 м. На Синайском полуострове (долина Карич) древний медный карьер представлял собой котлован длиной около 100м, шириной 10 м и глубиной 9 м.

Отбойку руды от массива выполняли вручную, силой воды, пожегом, замораживанием воды, клиньями и др.

Для измельчения медных и серебряных руд использовали специальные устройства (орастры). В кольцевой каменной яме с выпускными отверстиями для измельченной руды дробление осуществляли перекатыванием огромных отесанных камней, прикрепленными цепями к вращающейся крестовине.

Карьерным транспортом являлись ручные тележки и повозки с конной тягой.

Первый буровой станок описал Леонардо Да-Винчи, (1500 г) На смену порохам пришел динамит. Появилась возможность предварительного рыхления скальных и полускальных пород.

В 1831 г В Отис (США) патентует одноковшовый паровой экскаватор на рельсовом ходу. Появляется возможность использования для вывоза из карьера горной массы железнодорожным транспортом.

В 1860 г француз инженер М. Кувре создает многоковшовый экскаватор. В 1863 г в Новой Зенландии началось использование драг для добычи золота.

Начиная с 40–х годов 20 века открытый способ разработки стал развиваться опережающими темпами. К этому времени завершается переход к механизированному производству, основанному на внедрении станков пневмоударного, шарошечного и огневого бурения, многорядного короткозамедленного взрывания, нового ассортимента ВВ, машин для заряжания и забойки скважин, мехлапат и драглайнов с большой вместимостью ковша, роторных комплексов, электровозов переменного тока, тепловозов и думпкаров высокой грузоподъемности, автомобильного и конвейерного транспорта и гидромеханизации.

В настоящее время на долю открытых горных работ приходится 40-70% добычи угля, руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и нерудных строительных материалов. Открытым способом также разрабатываются все уникальные месторождения алмазов (5 карьеров) и добывается около 20% урана.

Крупнейшие карьеры России и мира:

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ.

Карьер – горное предприятие, ведущее разработку месторождения открытым способом.

Карьер – совокупность открытых горных выработок (траншей и заходок различного назначения), выработанного пространства, отвалов, транспортных и энергетических коммуникаций и средств механизации горных работ, обеспечивающих добычу полезного ископаемого заданной номенклатуры в заданных объемах и заданного качества..

Карьер, предназначенный для добычи угля, называется – разрез, для добычи россыпных полезных ископаемых – прииск.

Месторождение или его часть, разрабатываемом одним карьером, называется карьерным поле.

Участок земной поверхности, занимаемый карьером, его службами и цехами называется земельным отводом (Рис. 1)

Карьерные поля разрабатывают горизонтальными слоями. Слои вынимают сверху вниз, начиная с поверхности. Выемка верхних слоев всегда опережает выемку нижних. Поэтому в процессе разработки боковые стенки карьера (борта карьера) приобретает уступную форму, (Рис 2.2).

Сверху карьер ограничен земной поверхностью. Ступенчатая поверхность, ограничивающая карьер с боков называется бортами карьера. Горизонтальная (реже наклонная) поверхность, ограничивающая карьер снизу, называется подошвой карьера или дном карьера.

Линия пересечения бортов карьера с земной поверхностью называют верхним контуром карьера, а с дном карьера – нижним контуром карьера.

Борт карьера, на котором производятся горные работы, называется рабочим бортом. В процессе ведения горных работ рабочий борт карьера перемещается в пространстве.

Борт карьера, на котором горные работы не производятся и он достиг конечных границ карьера называют нерабочим бортом. На нерабочем борту располагаются предохранительные и транспортные бермы

Положение верхнего и нижнего контура карьера, а также глубина карьера при разработке наклонных и крутых залежей постоянно изменяются. Контуры карьера, соответствующие моменту окончания работ в нем горных работ называются конечными. Им соответствуют конечная глубина и конечные размеры карьера в плане.

Конечный контур карьера в плане на земной поверхности называют также техническими границами карьера.

Участок недр переданный для разработки одному карьеру называют горным отводом

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТУПА

Как вскрышные работы, так и добыча полезных ископаемых (в том числе и угля) в карьерах производятся, как правило, горизонтальными слоями, называемыми уступами. При этом верхние уступы отрабатываются с опережением по отношению к нижним. Отработка уступами ведется с целью более удобной и безопасной работы в забоях.

Высота уступа — нормальное расстояние между верхней и нижней площадками.

Высота уступа устанавливается в зависимости от рабочих размеров применяемого оборудования, физико-механических свойств пород, параметров буровзрывных работ. При применении экскаваторов типа прямая механическая высота уступа принимается 10-30 м, драглайнов — 20-40 м, цепных многочерпаковых экскаваторов — 15-30 м и роторных экскаваторов — 12-50 м.

Уступ по высоте может быть разделен на два подуступа.

Уступ, на котором производится выемка пород или добыча полезного ископаемого называется рабочим. Площадка рабочего уступа, на которой размещается выемочно-погрузочное оборудование называется рабочей. Свободная площадка называется нерабочей. Ширину рабочей площадки принимают в 2-4 раза больше высоты уступа.

Нерабочие уступы разделяют горизонтальными площадками малой ширины называемые предохранительными бермами.

Назначение предохранительных берм — повышать устойчивость борта карьера и предохранять рабочие горизонты карьера и дно карьера от случайного падения на них отдельных кусков породы с верхних уступов. При погашении уступов они оставляются шириной не менее 1/3 расстояния по вертикали между смежными бермами, но не более чем через каждые три уступа.

Предохранительные бермы обычно отстраиваются горизонтальными в поперечном и продольном сечении и их поверхность совпадает с отметками рабочих горизонтов. (наклонные в продольном направлении предохранительные бермы обычно обустраивают только в глубоких карьерах круглой формы, что позволяет снизить объём вынимаемых пород на 6-15%). В глубоких карьерах на нерабочем борту могут обустраиваться предохранительные бермы увеличенной ширины для механизированной зачистки осыпавшихся пород.

Транспортные бермы (Рис.2.4, б) предназначаются для размещения на них транспортных путей (дорог) для соединения рабочих горизонтов с капитальными траншеями их ширина выбирается в зависимости от вида транспорта, ширины колеи и числа путей или полос движения.

Часть заходки по длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и выемки, называют блоком. Часть заходки, на которой расположены действующие блоки, называют фронтом работ уступа. Суммарная протяженность фронтов работы уступов называется фронтом работ карьера.

Открытая горная выработка, имеющая значительную длину по сравнению с шириной и глубиной, называется траншеей. Сечение траншеи трапециевидное. Боковые поверхности траншеи называются бортами, а нижняя поверхность — дном.

Траншеи бывают капитальные и разрезные. Капитальной траншеей называется наклонная траншея, с помощью которой осуществляется связь рабочих уступов с земной поверхностью. Разрезной называется горизонтальная траншея, предназначенная для создания первоначального фронта работ на уступе.

КОЭФФИЦИЕНТ ВСКРЫШИ

Добыча полезных ископаемых открытым способом сопровождается удалением из контуров карьера определенного объема вскрышных пород. Количество вынимаемой пустой породы, приходящееся па единицу добываемого полезного ископаемого, называется коэффициентом вскрыши. В зависимости от единиц измерения различают коэффициенты вскрыши объемные ( м 3 / м 3 ) ; весовые ( т / т ); смешанные ( м 3 / т ).

В практике проектирования и эксплуатации карьеров наиболее широко используют коэффициенты вскрыши: средний, эксплуатационный, текущий, контурный и граничный.

Средним коэффициентом вскрыши k_ср называется отношение общего объема пустых пород в конечных контурах карьера V_в к отрабатываемым запасам полезного ископаемого V_и в этих же контурах (Рис. 2.4):

, м 3 / м 3

Эксплуатационный коэффициент вскрыши выражает отношение объемов пустых пород V_в с к запасам полезного ископаемого V_и с отрабатываемым за период эксплуатации карьера:

, м 3 / м 3

, м 3 / м 3

, м 3 / м 3

Граничным коэффициентом вскрыши называется максимально допустимый коэффициент вскрыши по условиям экономичности открытых горных работ на данном месторождении. Он определяет максимально допустимый объем вскрыши, который может быть удален из карьера для добычи единицы полезного ископаемого. Величина граничного коэффициента вскрыши определяется па основании сравнения допустимой себестоимости полезного ископаемого С_д и полной себестоимости полезного ископаемого при открытом способе разработки месторождения С_п.

При определении граничного коэффициента вскрыши в качестве допустимой себестоимости может приниматься прогнозируемая цена полезного ископаемого на рынках минерального сырья или полная себестоимость подземной разработки данного месторождения.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ОТКРЫТОГО СПОСОБА РАЗРАБОТКИ.

Открытая разработка месторождений полезных ископаемых имеет следующие преимущества перед подземной: более высокая безопасность труда; производительность труда значительно выше, а себестоимость добычи 1 т полезного ископаемого намного ниже, чем при подземных разработках; лучшие технико-экономические показатели: сроки строительства карьеров меньше сроков строительства подземных рудников равной производительности, более высокие качественные показатели разработки месторождений и более полное извлечение полезного ископаемого из недр, более благоприятные условия для ведении селективной добычи полезного ископаемого.

Основными недостатками открытых горных работ являются: наносимый ущерб окружающей среде, связанный с необходимостью отчуждения значительных земельных площадей: воздушного и водного бассейнов районов разрабатываемых месторождений; зависимость от климатических и метеорологических условий; необходимость вложения больших капитальных затрат и короткие сроки при строительстве глубоких ( свыше 800 м) карьеров.

Источник