ГЛАВА III
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КАРЬЕРЕ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПУТИ
§ 5. Карьер и его элементы
При железнодорожном строительстве широко применяется камень как строительный материал, добываемый открытым способом на карьерах. Карьером называется совокупность открытых горных выработок, служащих для добычи полезного ископаемого.
Первой стадией открытых горных работ является вскрытие месторождения, т. е. проведение капитальных горных выработок — траншей, открывающих доступ к месторождению. От правильно выбранного способа вскрытия в дальнейшем зависят удобства разработки месторождения и себестоимость работ.
Рис. 6. Уступ и его элементы: а — рабочая площадка уступа; б — верхняя площадка уступа (кровля); в — откос; г — забой; д и е — верхняя п нижняя бровки; а —угол откоса; Н — высота уступа
За вскрытием проводятся вскрышные работы, т. е. работы по удалению пустых пород, покрывающих месторождение, для подготовки полезного ископаемого к выемке.
После того как месторождение будет вскрыто и все пустые породы, покрывающие месторождение или только часть их, что чаще встречается в практике, будут удалены, т. е. будет произведена вскрыша, можно начинать добычные работы непосредственно по выемке полезного ископаемого.
Боковые поверхности, ограничивающие карьер, называются бортами карьера, а часть борта, имеющая рабочую поверхность в форме ступени, — уступом. Уступ карьера представляет слой толщи пород, разрабатываемый самостоятельными средствами выемки и транспорта. Каждый уступ характеризуется высотой Н, углом откоса а, шириной заходки, длиной пая (блока), шириной рабочей площадки а, длиной фронта работ (рис. 6).
От правильного выбора основных размеров уступа зависит безопасность и экономичность ведения открытых разработок.
Высота уступа. Высотой уступа Н называется расстояние по вертикали между верхней и нижней площадками уступа. При выборе высоты уступа учитывается: мощность пласта, угол падения, физико-механические свойства и строение горных пород, желаемая степень дробления породы, способ ведения взрывных работ и применяемая механизация, производительность карьера и вопросы безопасности. В отдельных случаях при выборе высоты уступа учитывается влияние на устойчивость пород климатических условий.
Высота уступа является одним из важных элементов, от которых в большой степени зависят безопасность и экономичность добычи полезного ископаемого.
При разработке пород экскаваторами высота уступа не должна превышать высоты черпания экскаватора.
При применении взрывных работ на карьерах высота Н уступа может быть меньше или равна 1,25 высоты черпания, но во всех случаях она должна быть не более 20 м.
При производстве работ вручную в крепких, но трещиноватых породах практически высота уступа допускается до 5 м, а в монолитных породах (с разрешения ГТИ) — до 10 м.
При большой высоте уступа сменный надзор должен тщательно следить за состоянием забоя уступа. Необходимо систематически зачищать уступы и удалять нависающие куски породы.
Угол откоса уступов. Откосом уступа называется его наклонная поверхность, а углом откоса α — угол наклона откоса по отношению к горизонтальной площадке. Для устойчивости забоев необходимо сохранять определенный угол откоса уступов. Безопасным считается угол откоса, равный или меньший угла естественного откоса.
Породы имеют кратковременную и постоянную устойчивость, поэтому в рабочих забоях допускается величина угла откоса несколько больше величины угла естественного откоса породы.
Угол откоса выбирается с учетом продвижения забоя относительно направления напластования пород, степени их трещиноватости, направления стока грунтовых вод.
Угол откоса часто выражается не в градусах, а величиной отношения вертикальной проекции откоса к его горизонтальной проекции. По этому признаку откос называется половинным (1 : 0,5), одинарным (1 : 1), полуторным (1 1,5), двойным (1 : 2) и т. д. (рис. 7).
Бровка уступа. Линия пересечения откоса уступа с верхней или нижней горизонтальной площадкой называется бровкой уступа. .
Заходка уступа. Заходка — часть уступа, имеющая длину и высоту, равную длине и высоте уступа, ширина же заходки зависит от применяемого способа выемки породы. При экскаваторной заходке ширина ее должна быть такой, которая позволит получить наибольшую производительность экскаватора. При буровзрывной заходке учитывается ширина развала породы.
Пай заходки (блок). Заходки по длине разбивают на отдельные паи, что дает возможность вести разработку уступа одновременно несколькими забоями.
Рабочая площадка уступа. Ширина рабочей площадки уступа устанавливается с учетом необходимости свободного размещения и передвижения горного и транспортного оборудования, а также размещения развала породы, разрыхленной при взрыве, и обеспечения безопасности при разработке нижнего уступа.
Рис. 7. Откосы уступа
Для обеспечения безопасности работ в карьере при полной отработке уступа оставляют небольшую площадку, которая называется предохранительной площадкой, или бермой. Берма предназначается для создания устойчивости борта карьера, задержания скатывающихся кусков породы и может быть использована для прохода людей. Ширина ее принимается равной 0,1 высоты уступа, но не менее 1 м.
Фронт работ. Фронтом работ называется подготовленная к выемке часть уступа (уступов) по длине. Длина фронта работ зависит от организации последних и простирания месторождения. Длинный фронт выгодней, так как при этом возможно удобнее располагать оборудование и проще осуществлять организацию работ.
Пространство, образовавшееся в горных породах в результате разработки полезного ископаемого, называется выработанным пространством.
Насыпь пустой породы (пород вскрыши) в выработанном пространстве или за границами карьера называется отвалом.
Вопросы для повторения
- Что называется уступом?
- От чего зависит высота уступа и на что она влияет?
- От чего зависит угол откоса уступа?
- Что влияет на ширину заходки?
- Расскажите, от чего зависит ширина рабочей площадки?
- Что называется фронтом работ?