Калыбеков Т., Жакыпбек Ы.

КазНТУ им. К.И.Сатпаева, г.Алматы, Республика Казахстан

 

ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ

 

           При открытой разработке месторождений полезных ископаемых своевременная рекультивация нарушенных земель представляет одну из важных задач недропользования по охране окружающей среды. Решение данной задачи зависит от степени управления взаимосвязанными рекультивационными работами  при ведении открытых горных работ.  К основному процессу рекультивации нарушенных земель на открытых разработках относится снятие плодородного слоя почвы с нарушаемых площадей земельного отвода. Управление снятием плодородного слоя почвы с площади карьерного поля  требует выполнения горно-геометрического анализа развития горных работ в карьере в горизонтальном направлении и глубину для установления размеров нарушаемых земель.

          При отработке запасов полезных ископаемых, расположенных в проектных контурах карьерного поля, положение рабочего борта и угол его откоса постоянно изменяются. Вследствие этого рабочий борт карьера, составленный рабочими уступами рабочей зоны, перемещается в глубину в пределах проектных контуров карьера. От значения угла откоса рабочего борта карьера, определяемого как угол наклона плоскости, проведенной через  бровки нижних и верхних рабочих уступов, зависят объемы удаляемой горной массы из карьера. Изменение объема горной массы в пределах контура карьера в любой момент освоения месторождения происходит в результате увеличения его глубины и расширения контуров в плане до проектного борта на горизонтах.

         Конфигурация и параметры дна карьера в плане в основном зависят от формы и параметров разрабатываемой залежи и влияют на объемы извлекаемой горной массы из карьера. Для упрощения проведения горно-геометрического анализа выемки горной массы из карьера форму разрабатываемых залежей в плане условимся принять близкой  к кругу, квадрату и прямоугольнику. Тогда для установления объемов извлекаемой горной массы из карьера в любой момент эксплуатации месторождения предлагаются использовать следующие формулы [1]:

·        при круглой форме дна карьера (рисунок 1)

 

, м3,

где Нк- глубина карьера,м; ctg – усредненный угол откоса борта карьера, градус; r- радиус дна карьера, м.

Рисунок 1. Схема карьера круглой формы

·        при квадратной форме дна карьера (рисунок 2)

 

, м3,

где m-характерный размер дна карьера при квадратной его форме, м. Кон- фигурация дна карьера в период его эксплуатации в основном зависят от параметров залежи на разрабатываемом горизонте.

 

 

 

 

                                                        Рисунок 2. Схема карьера квадратной формы

 

·        при прямоугольной форме дна карьера (рисунок 3)

 

, м3,

где -ширина дна карьера при прямоугольной его форме, м; - длина дна карьера, м.

       Каждому состоянию горных работ для различных форм залежей соответ- ствует определенная нарушаемая площадь  на уровне дневной поверхности:

                                         Рисунок 3. Схема карьера прямоугольной формы

 

·                    при круглой форме залежей

, м2;

·                    при квадратной форме дна карьера

, м2;

·                    при прямоугольной форме залежей

, м2;

     Проведение горно-геометрического анализа выемки горной массы из карьера  в пределах проектных его контуров с использованием предлагаемых вышеуказанных формул  производится аналитическим методом в следующей последовательности:

1.     На  основании проектных решений по открытой разработке месторождения определяется общая площадь нарушаемых земель в пределах карьерного поля. Эта площадь будет нарушена в период освоения месторождения в  зависимости от производительности карьера, величины коэффициента вскрыши и угла откоса борта карьера. В промежутке любого периода эксплуатации месторождения  определив объем извлекаемой горной массы из карьера можно установить параметры нарушаемой площади. Для этой цели  необходимо знать параметры дна карьера, глубину карьера и усредненный угол откоса борта карьера. Установление параметра нарушенной площади земель в пределах карьерного поля даст возможность определения общего объема снимаемого плодородного слоя почвы в течение рассматриваемого периода.

2.     Установление изменения объема карьера в связи с увеличением его глубины и  расширением контуров в плане, т.е. определение разности  площадей на уровне дневной поверхности между двумя положениями горных работ, является основанием для обоснования планируемых объемов снимаемого плодородного слоя почвы.   

3.     Для установления ежегодного объема снимаемого плодородного слоя почвы по предложенным аналитическим формулам необходимо определить нарушаемую площадь на уровне дневной поверхности карьера в зависимости от производительности карьера по горной массе и скорости понижения горных работ в карьере.

4.     Планируемый объем вскрышных работ по карьеру, складируемых во внешних отвалах, является основанием для установления нарушаемой площади в соответствии с технологической схемой развития и формирования отвала, с которой снимается плодородный слой почвы.

5.     Определение  объема горной массы в контурах карьерного поля даст возможность установления объема вскрышных пород, складируемых в отвалах. По объему  вскрышных пород определяется необходимая площадь для их складирования. Далее можно установить общий объем плодородного слоя почвы снимаемого с нарушаемой площади отвала.

6.     Общий объем плодородного слоя почвы, снимаемого в течение рассматриваемого периода освоения месторождения открытым способом, определяется как сумма объемов почв снятых с площади карьера и отвала. Данный объем является основанием для управления материальными и финансовыми ресурсами при выполнении рекультивационных работ на предприятии в планируемом году.

         Предлагаемый  аналитический метод горно-геометрического анализа выемки горной массы из карьера позволяет с достаточной точностью установить ежегодные объемы рекультивационных работ по снятию плодородного слоя почвы при открытой разработке месторождения в зависимости от скорости понижения горных работ, параметров дна карьера и усредненного  угла откоса рабочих бортов карьера.

        Предложенные аналитические зависимости для определения площади нарушаемых земель в пределах  карьерного поля в зависимости от глубины карьера, объема горной массы и  усредненного  угла откоса борта при круглой, квадратной и прямоугольной форме дна карьера используются.для установления объемов снимаемого плодородного слоя почвы.

          Таким образом, обоснование объемов рекультивационных работ по снятию плодородного слоя почвы на открытых разработках в зависимости от скорости понижения горных работ, параметров дна карьера и усредненного  угла откоса рабочих бортов карьера в соответствии с предлагаемыми расчетными формулами позволит провести  горно-геометрический анализ карьерного поля.

 

Литературы

1. Чулаков П.Ч., Бегалинов А., Калыбеков Т. Интенсификация рекультивации нарушенных открытыми горными работами земель. В двух частях.-Алматы: Гылым. 1994.- 272 с.