Кузьміч О.К. Відкриті гірничі роботи

Подождите немного. Документ загружается.

О. К. КУЗЬМІЧ

ВІДКРИТІ

ГІРНИЧІ РОБОТИ

СТАХАНОВ - 2002

УДК 622. 271 (075.8)

Відкриті гірничі роботи. Навчальний посібник для

студентів за фахом 7.01010421 “Професійне навчання.

Технологія та механізація видобутку корисних копалин”/

О. К. Кузьміч. – Харків: УІПА, 2002. - 100 с.

В посібнику надані загальні відомості про відкриті роботи. Викладені тех-

нологічні процеси на кар’єрах – підготовка гірських порід до виймання, виймаль-

но-навантажувальні роботи, транспортування гірської маси, відвалоутворення

розкривних порід, способи рекультивації поверхні, що порушена відкритими робо-

тами. Розглянуто способи розкриття родовищ, системи розробки, технологічні

схеми розробки родовищ відкритим способом. Наведені відомості про особливос-

ті розробки родовищ будівельних матеріалів. Надано опис гідромеханізації гірни-

чих робіт, розробка порід плавучими земснарядами, видобутку корисних копалин

із дна морів та океанів.

Посібник написаний у відповідності до програми предмета “Відкриті гір-

ничі роботи” й призначений для студентів за фахом 7.01010421 “Професійне на-

вчання. Технологія та комплексна механізація видобутку корисних копалин”.

Рецензент: проф. Алексєєнко С. Ф.

Навчальне видання

ВІДКРИТІ ГІРНИЧІ РОБОТИ

Відкриті гірничі роботи. Навчальний посібник для студентів за фа-

хом 7.01010421 “Професійне навчання. Технологія й комплексна механі-

зація видобутку корисних копалин”. О. К. Кузьміч. – Харків: УІПА, 2003. -

100 с.

Формат 60 х 84

. Умовн. друк. арк. 6,2. Тираж 100 прим.

61003, м. Харків, вул. Університетська, 16

10.3. Руйнування гірських порід струменем води із гідромонітора

10.4. Гідротранспорт гірських порід

10.5. Відвалоутворення при гідротранспорті

10.6. Розробка гірських порід плавучими земснарядами

10.7. Видобуток корисних копалин із дна морів та океанів

11. Відкрита розробка розсипів

11.1. Загальні відомості. Розкриття родовищ

11.2. Екскаваторна розробка

11.3. Розробка бульдозерами та колісними скреперами

11.4. Розробка драгами

12. Рекультивація земель, порушених відкритими гірничими роботами

12.1. Склад й властивості розкривних порід

12.2. Етапи рекультивації

12.3. Основні положення гірничотехнічної рекультивації

12.4. Рекультивація для рекреаційних, водогосподарчих й

будівельних цілей

Список посилань

ПЕРЕДМОВА

Гірник — одна із самих древніх професій на землі. Пер-

шими гірниками були первісні люди, більш мільйона років тому

почали шукати й видобувати найбільш зручні міцні камені для ви-

готовлення найпростіших знарядь.

Вже у десятому тисячолітті до нової ери вівся видобуток глини для виготов-

лення гончарних виробів. За сім тисяч років до нової ери на території сучасної Туре-

ччини стали видобувати карбонатні руди для виплавки міді; розробка й плавка заліз-

них руд ведеться із середини другого тисячоліття. Найбільшими гірничодобувними

підприємствами в третіьому тисячолітті були каменоломні на березі Нілу, де видобу-

вали гігантські блоки тонкозернистого вапняку, з яких була побудована знаменита

піраміда Хєопса

— спорудження висотою більше 140 м.

Гірничовидобувна промисловість тепер — основне джерело палива, сирови-

ни для чорної і кольорової металургії, хімічної промисловості, добрив для сільського

господарства, будівельних матеріалів для спорудження будинків і доріг. На мінера-

льну сировину приходиться близько 70% загального обсягу природних ресурсів, що

використовуються у світовому господарстві.

Науково-технічний прогрес привів до

зниження значимості й навіть до повно-

го зникнення ряду професій, за винятком професії гірника. Розвиток нових галузей

промисловості: атомної енергетики, електроніки, лазерної техніки, космонавтики й ін.

вимагає усе нових видів сировини й матеріалів, що володіють винятково високою

міцністю, тугоплавкістю, електропровідністю.

Якщо в давні часи людина задовольнялася лише 18 хімічними елементами,

у XVIII

столітті — 29, а в середині XX — 80, то тепер використовуються майже всі

елементи таблиці Д. І. Менделєєва, джерелом яких були й залишаться земні надра. І

навіть за умов самого дбайливого ставлення до корисних копалин, що добуваються,

максимальному вторинному використанні металів та іншої сировини сучасне розши-

рене відтворення матеріальних благ неможливо без постійного видобутку усе

нових

обсягів корисних копалин, особливо енергетичних ресурсів, що використовуються

безповоротно.

Велику частину мінеральних ресурсів тепер в Україні видобувають відкритим

способом, в кар'єрах. Відкриті гірничі роботи повинні зіграти основну роль у забезпе-

ченні народного господарства сировиною й у доступній для огляду перспективі — у

найближчі 30—40 років.

По мірі відпрацьовування родовищ із

найбільш сприятливими гірничо-

геологічними умовами в експлуатацію поступово вводять все більше складні для ви-

робництва гірничих робіт родовища за глибиною залягання, зводненості, рельєфу

місцевості, кліматичних умов, формою й розмірами покладів, вмісту корисних компо-

нентів тощо. Збереження в цих умовах належного рівня забезпечення народного

господарства країни мінеральною сировиною без залучення великих додаткових

ма-

теріальних і трудових ресурсів потребує не тільки технічного переозброєння гірничо-

видобувної промисловості, упровадження передових інженерних рішень, але й най-

більш повного використання потенціалу робочих колективів, творчих можливостей

кожного працюючого. Це особливо важливо при переході підприємств на повний

госпрозрахунок і самофінансування, коли пошуки й реалізація внутрішніх резервів

виробництва стають основним джерелом поліпшення економічного становища під-

приємств та підвищення благополуччя трудових колективів.

Важливим аспектом рішення цієї багатогранної задачі є підвищення зага-

льного рівня технічних і економічних знань робітників.

Для спеціальності 7010104 “Професійне навчання. Технологія та механіза-

ція видобутку корисних копалин” навчальним планом передбачено предмет “Від-

криті гірничі роботи”, який

органічно зв’язаний з рядом суміжних предметів, що го-

тують студентів до його вивчення.

Теоретичні положення основних розділів конспекту базуються на працях

акад. В.В.Ржевського, М.В.Мельникова, проф. Є.Ф.Шешко, В.С.Хохрякова та ін.

Основною особливістю гірничого виробництва є експлуатація природних

об'єктів, і знання питань взаємодії

гірничої технології з навколишнім природним

середовищем набуває в цьому зв'язку визначальне значення.

Допомогти в рішенні цих задач покликаний дійсний конспект, який можна

використовувати як довідковий посібник й при підготовці кваліфікованих робітників

кар'єрів.

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВІДКРИТІ ГІРНИЧІ РОБОТИ

1.1. Корисні копалини України

В Україні розвідано більше 20000 родовищ

корисних копалин

(90 видів корисних копалин видобуваються з 8000 копалин),

які оцінюються більше 7 трлн. дол. США. Україна займає 5 мі-

сце у світі за запасами урану. Загальні геологічні запаси золо-

та оцінюються у 3000 т (родовища Мужнієвське у Закарпатті, Бобриковське, Наго-

льно-Тарасовське та Березівське на півдні Луганської обл.). Відомі родовища ал-

мазу (кімберлітова трубка біля м. Маріуполя), а також платини, міді, олова та ін.

Родовища нафти та газу скупчені у 3-х регіонах. Основним є Дніпровсько-

Припятська нафтогазоносна провінція, що відкрита у 50 р. минулого століття. Най-

більш великі родовища це Шебелинське, Крестищенське, Єфремовське, Яблунов-

ське, Леляковське. Причерноморсько-Кримська провінція (розташовано 5 нафтових

та 13 газових родовищ) із

найбільш великих – Штормове, Фонтановське, Голіцинсь-

ке. Геологічні запаси вуглеводневих газів Донецького басейну, що містяться у вугі-

льних пластах та пропластках, складають більше 2,5 трлн. м

Передкарпатська нафтогазоносна область із найбільш великими родови-

щами Бориславське, Оров-Улічнянське, Бітков-Бабчинське.

Кам’яне вугілля відкрито у 1721 р. на річці Кундруччя (район Лисичанська),

а промислова розробка почалась з 1795 р. Кам’яне вугілля скупчено в Донецькому

та Львівсько-Волинському басейнах. Розробляється тільки підземним способом.

Родовища бурого вугілля скупчено у Дніпровському басейні (основні родо-

вища це – Адрушевське, Казацьке, Новомиргородське, Морозовське, Семено-

Олександровське) розробляються відкритим та підземним способами.

Основні запаси горючих сланців скупчено в Болтишській впадині (на межі

Кіровоградської та Черкаської обл.); також у межах Дніпровсько-Донецької впадині;

Волино-Подільської плити; в Карпатах та Криму.

Ртуть відкрита в Донбасі (м. Микитівка) у 1879 р., початок розробки 1886 р.

3.3. Виїмка гірських порід одноковшевими екскаваторами

3.4. Виїмка та навантаження гірських порід багаточерпаковими

екскаваторами

3.5. Виїмка гірських порід землерійно-транспортними й іншими

машинами

3.6. Організація виймально-навантажувальних робіт

4. Переміщення кар’єрних вантажів

4.1. Загальні відомості

4.2. Залізничний транспорт

4.2.1.Характеристика колії та рухомого состава

4.2.2. Вагони

4.2.3. Принцип розрахунку корисної маси состава

4.3. Автомобільний транспорт

4.4. Конвеєрний транспорт

4.5. Комбінований транспорт

5. Відвальні роботи

5.1. Загальні відомості

5.2. Технологія плужного відвалоутворення

5.3. Технологія відвалоутворення одноковшевими екскаваторами

5.4. Технологія бульдозерного відвалоутворення

5.5. Використання відвальних багаточерпакових екскаваторів та

консольних відвалоутворювачів

6. Відкриті гірничі виробки й способи їхнього проведення

6.1. Відкриті гірничі виробки

6.2. Способи проведення траншей

7. Розкриття кар’єрних полів

7.1. Класифікація способів розкриття

7.2. Розкриття зовнішніми траншеями

7.3. Розкриття внутрішніми траншеями

7.4. Розкриття крутими траншеями

7.5. Безтраншейне розкриття кар’єрних полів

7.6. Розкриття підземними виробками

7.7. Комбіновані способи розкриття

7.8. Трасування виїзних траншей

8. Системи відкритої розробки родовищ корисних копалин

9. Особливості відкритої розробки родовищ нерудних будівельних

матеріалів

9.1. Видобуток бутощебеневих та гравійних будівельних матеріалів

9.2. Видобуток пиляного каменю

9.3. Особливості розробки гранітних родовищ

10. Гідромеханізація на відкритих гірничих розробках

10.1. Загальні відомості

10.2. Способи та засоби механізації, технологічні схеми розмиву порід

СПИСОК ПОСИЛАНЬ

1. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. –М.: Недра,

1981

2. Горное дело. Терминологический словарь. –М.: Недра, 1990.

3. Горная энциклопедия. Т.1…5. –М.:Советская энциклопедия, 1984…1991.

4. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. –

М.: Недра, 1979.

5. Пахомов Е.М., Буянов М.И. Открытая разработка месторождений

полезных ис-

копаемых. –М.: Недра, 1990.

6. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Технология и комплексная механиза-

ция. –М.: Недра, 1985.

7. Русский И.И. Технология отвальных работ и рекультивация на карьерах. –М.:

Недра, 1979.

8. Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых

горных работ. -М.: Недра, 1986.

9. Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. –М.:

Недра, 1990.

10. Ильенко С.М.,Атамась П.А. Технология, механизация и организация открытых

горных работ. –Киев: Вища школа, 1979. –224 с.

ЗМІСТ

Передмова

1. Загальні відомості про відкриті гірничі роботи

1.1. Корисні копалини України

1.2. Особливості відкритого способу розробки родовищ

1.3. Способи графічного зображення елементів відкритих гірничих робіт

1.4. Основні поняття та терміни відкритих гірничих робіт

1.5. Об’єкти відкритих гірничих розробок та природні умови, що

впливають на розробку

1.6. Етапи відкритих гірничих робіт

1.7. Коефіцієнт розкриву

2. Підготовка гірських порід до виймання

2.1. Загальні поняття

2.2. Підривні свердловини та їх параметри

2.3. Буримість гірських порід та способи буріння свердловин

2.4. Розташування та послідовність підривання свердловин

2.5. Механічне розпушування гірських порід

2.6. Запобігання від промерзання та відтаювання змерзлих гірських

порід

2.7. Принципи розрахунку свердловинних зарядів

3. Виймання та навантаження гірської породи

3.1. Технологічні схеми виймання та навантаження

3.2. Класифікація екскаваторів та їх технічна характеристика

підземним (3 шахти) та відкритим способом (3 кар’єри). Ртутні руди є в Закарпатті

(Боркут, Кам’яний кар’єр).

Залізорудна галузь представлена наступними басейнами та родовищами.

Криворіжський залізорудний басейн (біля 300 рудних покладів) відомий з

6…2 в до н.е. Акад. В.Ф. Зуєв в 1781…1782 р зробив опис залізного шиферу. Ви-

вчався басейн з 1880 р. Розробка почалася з 1882 р. 10 кар’єрів ведуть розробку

залізних руд (80% - відкритим способом всього видобутку) та підземним способом

(16 шахт).

Керченський залізорудний басейн (8 родовищ) відомий з 1785 р., розробка

почалась з 1845 р. Діє 4 кар’єри.

Кременчуцька магнітна аномалія (4 родовища для відкритого видобутку)

відкрита в 1924…28 рр. Розробляється з 1970 р.

Запаси марганцевих руд

скупчені в Нікопольському марганцеворудному

басейні та Большетокмакському родовищі. Нікопольський марганець відкрито в

1883 р, освоєння з 1886 р. Діють 10 кар’єрів та 7 шахт.

Розробку ільменітових та циркон-рутил-ільменітових родовищ здійснюють

відкритим способом (Іршинський та Верхнедніпровський гірничо-металургійні ком-

бінати).

Родовища титанових руд представлені корінними, осадовими та розсип-

ними типами це Іршинське

й Малішевське родовища.

Родовища силікатних нікелевих руд виявлено в Побужжі (Капітановське,

Деренюхинське та ін.) та в Придніпров'ї (Девладовське та Терновське родовища).

Ртутні руди представлені родовищами в Закарпатті (Боркут, Кам’яний

кар’єр та ін.) та Донецькою ртутною провінцією (родовища Микитівського рудного

поля).

Родовища свинцево-цинкові руди відомі в Закарпатті (Береговське, Беган-

ське ), в Донбасі (Нагольний кряж) та в Передкарпатті.

Великі родовища апатитових руд виявлено у межах Українського щита.

Калійна галузь включає Прикарпатський басейн, тут відомо більше 20 ро-

довищ. Найбільш великими є Стебниковське та Калуш-Голинське родовища. Ви-

добуток калійних добрів ведеться відкритим та підземним способом.

Кам’яна сіль пов’язана з пермським (Донбас, Дніпровсько-Донецька впади-

на), юрським (Переддобружже) та неогеновим (Передкарпаття та Закарпаття) гало-

генними формаціями. Пластові родовища розвідані в Донбасі (Артемівське, Ново-

карфагенське) та у Передкарпатті (Губичське, Верхньострутинське), солянокуполь-

ні – у Дніпровсько-Донецькій впадині (Єфремовське, Роменське), Донбасі (Слов'ян-

ське) та Закарпатті (Солотвинське).

Родовища самородної сірки скупчено в Передкарпатському басейні з най-

більш великими родовищами Немировське, Язовське та Подорожненське. Розроб-

ляється відкритим способом (Роздольненський ДХК).

Пластові поклади фосфоритів виявлено в ряді районів Волино-Подолії,

Передкарпаття, Придністров'ї, Дніпровсько-Донецької впадини й Донбасі.

Бром отримують із рапи Сивашу та вод Азовського моря.

Запаси графіту оцінюються в 1 млрд. т в 300 родовищах. Видобувається відкритим

способом на Завальєвському графітовому

комбінаті та Західно-Інгулецького

родовищі (Кіровоградська обл.). Почато освоєння Судимонтського родо-

вища (Хмельницька обл.).

Доломіт розробляється відкритим способом родовищ Новотроіцьке, Еле-

новське, Стильське. Ямське родовище відробляється підземним способом.

Почато освоєння Криворіжського родовища (Дніпропетровська обл.) та Північно-

Шевченковське (Донецька обл.).

В Україні відомі численні родовища гіпсу (Песковське, Михайловське, Ар-

темівське та ін.).

Флюси та доломітизовані вапняки розробляються відкритим способом

(кар’єри Каракубський, Західно-Кадиковський, Червонопартизанський, Псилерахсь-

кий, Єленовський, Новотроіцький, Волновахський, Старобешевський та ін.). В пер-

спективі засвоєння нових родовищ:

гора Госфорт в Криму, Півнично-

Шевченковське в Донецькій обл., Південно та Східно-Багеровське на Керченському

півострові.

Вогнюупорні глини видобувають з 5 родовищ відкритим способом (Друж-

ковське, Приазовське, Кіровоградське, Часов-Ярське, Веселовське).

Вторинний каолін розробляється відкритим способом з 5 родовищ (Полож-

ське, Кіровоградське, Владимірське, Новоселіцьке, Мурзинське).

Бентонітових та палигорських глин (родовища Черкаське, Горбське та

ін.);

цеолітів (Сокирницьке); флюсових вапняків та доломітів (Єленовське, Новотроіць-

ке, Каракубське та ін.); кварцитів (Овручське та Баничське); Формуючих пісків (Орі-

ховське, Положське та ін.); кварцевих пісків Великоглебовичське, Новомихайловсь-

ке, Красногоровське та ін.); природних пігментів (Целік); перліту в Закарпатті; маг-

незиту (Правдинське); нефеліну у Приазов'ї та ін.

Кварцова сировина розробляється відкритим способом родовищ Овручсь-

ке, Глуховське, Красногоровське, Резниковське.

Формуючий матеріал (глини та піски) видобувається відкритим способом в

Бонтишевському, Часов-Ярському, Оріховському, Гусаровському, Вишневському,

Шабельковському, Малишевському, Черкаському та Горбському родовищах.

Нерудні будівельні матеріали (бутово-щебенева продукція) отримують із

428 родовищ будівельного каміння (700 кар’єрів). Усього розвідано 1300 родовищ

нерудних будівельних матеріалів з них 300

родовищ піску. Велике значення мають

вапняки (родовища Волощинське, Григорьєвське та ін.); мергелю (Здолбкновське,

Краматорське та ін.); глини (Гуменецьке, Волощинське та ін.); опоки (Первозванов-

ське, Коноплянське, Амвросиєвське та ін.).

Запаси крейди представлені родовищами Лисичанська та Слов’янська. В

Амвросиєвке – мелові мергелі (сировина цементу).

Відомо численні родовища декоративно-облицовачного каміння: гранітів

(Янцевське,

Трикратне, Ємел’яновське, Жежелевське Капутинське та ін.); лаброда-

риту (Головинське, Синій камінь та ін.); габро (Слипчицьке, Горбулівсь-

ке); мармуру (Требушанське); туфу (Ковачське); вапняків (Східно-Інкерманське,

Біюк-Янкойське, Гаспринське, Кадиковське та ін.).

Штучне каміння розташовано в 19 родовищ гранітів та гранодіорітів; 5 габ-

ро та 3 лабродоріту.

Відомі поклади торфу (більше 2000 родовищ; 2,4 трлн. т).

1.2. Особливості відкритого способу розробки родовищ

Сучасна гірнича галузь базується у своєму розвитку на досягненнях гірни-

чої науки та практики. Великий внесок у науку з відкритої розробки родовищ корис-

них копалин зробили академіки Н.В.Мельников, В.В.Ржевський, проф. Є.Ф.Шешко,

П.І.Городецький, Б.П.Боголюбов, Г.А.Нурок, М.Г.Новожилов, А.І

.Арсент’єв,

Ю.П.Астаф’єв, Б.Н.Тартаковський, В.С.Хохряков та ін.

родючих породах; 4 – розкривний уступ по токсичних породах; 5 – видобувний

уступ; 6 – колісний скрепер, що транспортує родючий ґрунт; 7 – відвал токсичних

порід; 8 – відвал потенційно родючих ґрунтів; 9 – бульдозер, що планує ділянку; 10

– ділянка відвалу, що підготувана до засипання родючим ґрунтом; 11 – колісний

скрепер, що відсипає родючий ґрунт; 12 – шар відсипаного родючого ґрунту.

Структуру для сільського господарства ділянок,

що рекультивуються, необ-

хідно формувати за аналогією з природною будовою ґрунту, тобто робити дво -,

тришаровій (ґрунт + суглинок + пісок чи глина). Загальна потужність шару, що реку-

льтивується, складає 1,7—2,5 м, шару кореня життя — не менш 0,8 м для зернових

культур і багаторічних трав і 1,5—2 м — для плодових і лісових культур. Верхню час-

тину шару

кореня життя формують з родючої ґрунтової маси, а нижню — з малоро-

дючих ґрунтів.

Нижче кореняжиттєвого шару повинний знаходитися достатній за потужніс-

тю шар порід із сприятливими водно-фізичними властивостями, під яким можуть роз-

ташовуватися токсичні породи. Термічно активні шари (вуглисті сланці тощо) повинні

знаходитися під шаром глини товщиною не менше 1

м.

Найбільш важливі задачі гірничотехнічного етапу рекультивації — правильне

формування рельєфу підлягаючої рекультивації території і структури шару, що реку-

льтивується.

Вартість гірничотехнічної рекультивації 1 га поверхні 2,5— 3,5 тис. грн.

12.4. Рекультивація для рекреаційних, водогосподарчих і

будівельних цілей

Один із розповсюджених напрямків рекультивації ландшафтів, порушених

відкритими розробками,— створення на місці відпрацьованих кар'єрів і

відвалів зон

відпочинку, водоймищ різного призначення, лісопаркових зон і мисливських угідь.

Особливо часто для цих цілей використовуються кар'єри з видобутку будівельних

матеріалів і прилягаючі до них порушені території. В останні роки все частіше під

зони відпочинку приділяються території, що звільнилися після видобутку вугілля,

залізної руди й інших корисних копалин.

Великий розвиток рекультиваційних робіт, що спрямовані на створення во-

доймищ і зон відпочинку на місці відкритих розробок, одержали в європейських краї-

нах. У ФРН, наприклад, підготовка кар'єрів для водоймищ і використання їх у рекреа-

ційних цілях включена в технологічний цикл підприємства, що дозволяє зменшіть

вартість роботи й поліпшити ландшафтно-архітектурне оформлення території.

Якщо території, порушені відкритими розробками, прилягають до населених

пунктів, вони використовуються під житлове, промислове й інші види будівництва

(автодороги, склади, службові приміщення й ін.).

Позитивні приклади використання відпрацьованих кар'єрів для рекреаційних

і будівельних цілей є в Україні, ФРН, США й в інших країнах.

розміщенням порід, створенням максимально зручного рельєфу й оптимальних гід-

рогеологічних і мікрокліматичних умов, що забезпечує ефективність рекультивації в

цілому.

Якщо шар розкривних порід містить породи різних груп, то для найбільш

ефективної підготовки відвалів до біологічної рекультивації необхідні роздільна виїм-

ка й селективне відвалоутворення з розміщенням токсичних ґрунтів на глибині 1,5—3

від поверхні відвалів. Однак селективна рекультивація, звичайно, вимагає розділь-

ної виїмки різних шарів розкриву, що змушує в багатьох випадках відмовитися від

економічних безтранспортних технологічних схем і використовувати більш мобільні,

але менш економічні схеми й технічні засоби.

Технологічні схеми рекультивації поділяються на дві групи:

∗ із тимчасовим розміщенням родючих ґрунтів на проміжних складах і їх на-

ступному використанні для рекультивації (рис. 12.1);

Рис.12.1. Технологічна схема рекультивації з тимчасовим розміщенням родючих ґру-

нтів у проміжному відвалі: 1 – колісний скрепер, що розвантажує ґрунт; 2 - проміж-

ний відвал; 3 – бульдозер, що розміщує ґрунт; 4 – відсипаний шар родючого ґрунту;

5 – шар глини; 6 - потенційно родючі породи; 7 – токсичні породи; 8 – ділянка зем-

ної поверхні зі знятим родючим шаром; 9 – колісний скрепер, що знімає родючий

ґрунт

∗ з безпосереднім укладанням родючих ґрунтів на поверхню відвалу, тобто з

виконанням рекультивації одночасно з гірничими роботами й відвалоутворенням

(рис. 12.2).

Рис.12.2. Технологічна схема рекультивації з безпосередним укладення родючих

ґрунтів на поверхні відвалу: 1 – колісний скрепер, що знімає родючий ґрунт; 2 – діля-

нка земної поверхні зі знятим родючим шаром; 3 – розкривний уступ по потенційно

Відкритий спосіб розробки у порівнянні з підземним характеризується на-

ступними принциповими особливостями:

∗ потребою вилучення з кар’єру (чи переміщення в його контурах) значних

обсягів розкривних порід, витрати на розробку яких складають основну частину зага-

льних витрат на видобуток корисної копалини;

∗ потребою дотримання певної послідовності відробки шарів; виймання

ниж-

ніх шарів можливо тільки після виймання значного обсягу вищележачих шарів;

∗ безмежною можливістю використання високопродуктивного крупнога-

баритного гірничого обладнання, що забезпечує комплексну механізацію та автома-

тизацію виробничих процесів.

До переваг відкритого способу відносять:

∗ кращі виробничі умови та більш висока безпечність праці (кількість нещас-

них випадків на 1000 робітників

менше у 5…6 разів, а на 1 млн. т видобутку – в

13…17 разів);

∗ питомі капітальні витрати на будівництво кар’єрів в 2…3 рази нижче, ніж

на будівництво шахт, та термін будівництва кар’єрів значно менший при однієї поту-

жності;

∗ кращі умови для повного виймання корисної копалини з розподіленням її з

технологічних

типів та сортів; менше втрати та засмічення корисної копалини;

∗ великі можливості використання потужних та високопродуктивних машин

та механізмів, відсутність трудомістких робіт щодо кріплення і, як наслідок, більша (в

5…8 раз) продуктивність праці та менша (в 2…4 рази) собівартість продукції;

∗ великі можливості інтенсифікації гірничих робіт та збільшення виробничої

потужності підприємства, що дозволяє сконцентрувати видобуток на відносно меншої

кількості підприємств високої продуктивності.

До недоліків відкритого способу відносять:

∗ більш шкідливий вплив гірничих робіт на навколишнє середовище: засмі-

чення повітряного простору пилом, газами, шумами; зміни рівня ґрунтових вод на

територіях, що прилигають до кар’єру;

∗ потреба відводу значних земельних ділянок

не тільки під кар’єр, а й під

відвали гірських порід;

∗ велика залежність від кліматичних та метрологічних умов.

1.3. Способи графічного зображення елементів відкритих гірничих

робіт

В залежності від функціонального призначення гірничі креслення поділяють

на проектні, маркшейдерсько-геологічні, виробничо-технологічні та ілюстративні.

На проектних кресленнях відображають проектні рішення щодо спору-

дження кар’єру та його окремих частин. На підставі чого визначають обсяг та вартість

робіт.

Маркшейдерсько-геологічні креслення

виконують та регулярно доповнює

маркшейдерсько-геологічна служба підприємств. На цих кресленнях на основі вимі-

рів, зйомок та розрахунків фіксують на визначний час положення та стан гірничих

виробок, відвалів, обладнання та комунікацій; відображають рельєф земної по-

верхні, геологічні умови залягання та ін.

Виробничо-технологічні креслення, що виконують технічні служби кар’єру,

доповнюють проектні рішення. До них

відносять паспорти буровибухових ро-

біт, виймально-навантажувальних, від-

вальних, рекультиваційних робіт щодо

конкретних умов; уточнюються крес-

лення проведення виробок, транспортні

схеми, календарні плани розвитку гір-

ничих робіт та ін.

Ілюстративні креслення

служать для графічного пояснення

принципових технічних, технологіч-

них та організаційних рішень при ви-

добутку

корисних копалин.

При графічному зображенні рі-

зних об’єктів та елементів відкритих ро-

біт основним видом частіше є план,

представляє собою проекцію об’єкта,

що відображається, на горизонтальну

площину (вид зверху).

Додатково до плану частіше

надають розрізи та перерізи.

Один з основних елементів

кар’єру є уступ (рис.1.1). Верхню бровку

укосу

уступу на плані показують суціль-

ною (безперервною) лінією основної

товщини

a, нижню бровку b, яка в при-

роді в результаті обсипання звичайно,

виражена нечітко, на плані показують

тонкою лінією. На поверхні укосу уступу

перпендикулярно до горизонталі про-

водять тонкі лінії максимального скату

с. Відстань між лініями максимальних скатів приймають у межах від 2…3 мм до

половини відстані від верхньої до нижньої бровки. Масив розкривних порід на плані

укосу уступу умовно позначають бергштрихами

d – відрізками основної товщини,

завдовжки, що дорівнює 1/3…1/4 відстані між лініями бровок, що проставляються

між лініями максимальних скатів. Площина вертикального розрізу на плані показа-

на відрізками А – А зі стрілками, що указують напрям погляду спостерігача.

Масив корисної копалини на плані укосу уступу позначається здвоєними

бергштрихами

е. Поверхня укосу насипу (відвалу, розвалу підірваної гірської маси

та ін.) позначають лінією верхнього контуру (суцільна лінія основної товщини), ліні-

єю нижнього контуру (тонка штрих пунктирна лінія

q) та лініями максимальних ска-

тів

с бергштрихами. Розкривні породи та корисна копалина на укосах насипів по-

значають аналогічно масиву, відповідно одним чи двома бергштрихами.

Вид розкривних порід чи корисної копалини у розрізах позначені умовними

позначками, що прийняти в геології (рис.1.2 ). При відсутності потреби щодо виді-

лення конкретного типу розкривні поріди, звичайно, позначають в перерізах штри-

ховою

під кутом 45

, а корисні копалини – більш частішою штриховою під кутом

Представлення про розташування й потужність шарів порід із різними влас-

тивостями дають агрохімічні карти-схеми, що при проектуванні й експлуатації гірни-

чих підприємств повинні включатися в число основних геологічних документів.

12.2. Етапи рекультивації

Рекультивація земель на територіях, порушених відкритими гірничими робо-

тами, як правило, проводиться у три етапи.

Перший — підготовчий —

включає обстеження й типізацію порушених тери-

торій, вивчення специфіки умов на порушених і підлягаючих порушенню землях (гео-

логічна будова, склад порід, придатність їх до біологічної рекультивації й інших видів

використання, прогноз динаміки гідрогеологічних умов тощо), визначення напрямків

рекультивації й цільового використання земель, установлення вимог до наступних

етапів рекультивації й вибір методів

роботи, складання техніко-економічних обґрун-

тувань і технічних робочих проектів з рекультивації. Ці дані в поєднанні з іншими фа-

кторами є основою вибору найбільш раціонального й ефективного виду рекультива-

ції.

Другий - гірничотехнічна рекультивація, тобто інженерна чи технічна підго-

товка території до різних видів використання. Проводиться цей етап на підставі роз

роблених на першому етапі проектів рекультивації і включає раціональне формуван-

ня поверхні за рахунок родючих чи потенційно родючих порід, врегулювання водяно-

го режиму, формування ложа водойм, різні меліоративні заходи, будівництво інжене-

рних споруд тощо.

Третій — біологічна рекультивація й перехід до цільового використання те-

риторій, що рекультивуються, — полягає в остаточному відновленні

родючості й біо-

логічної продуктивності порушених земель, створенні сільськогосподарських і лісого-

сподарських угідь, розведенні риби у водоймах, дичині в лісах тощо.

12.3. Основні положення гірничотехнічної рекультивації

Гірничотехнічна рекультивація — найбільш трудомісткий та дорогий етап,

що забезпечує ефективність біологічної рекультивації і подальшого цільового вико-

ристання земель. Перш ніж приступити до рекультивації, необхідно установити, для

якої мети вона робиться. Це дозволяє внести відповідні корективи в технологію роз-

кривних робіт і відвалоутворення й використовувати для рекультивації основне уста-

ткування ще в період експлуатації кар'єру.

Головні напрямки робіт і задачі гірничотехнічного етапу рекультивації зе-

мель, порушених при відкритій розробці родовищ:

∗ підготовка порушеної поверхні до

різних видів використання — створення

раціональних форм рельєфу зі сприятливою структурою відвалів, планування повер-

хні, виположування укосів, ліквідація наслідків усадки, проведення меліоративних

заходів, нанесення орних шарів ґрунту тощо;

∗ створення мережі під'їзних колій;

∗ регулювання гідрологічного режиму (створення дренажних канав, регулю-

вання стоків, перенесення русел річок і каналів тощо);

∗ створення необхідних інженерних споруджень.

Вивчення, класифікація й прогнозування поширення порід розкривної товщі

дозволяє цілеспрямовано формувати відвали з найбільш раціональним

Рис. 1.1. Зображення уступів на

кресленнях: I – розкривного; II – видо-

був-ного; III – змішаного; IV – відваль-

ного;

обладнані суцільним черпаковим ланцюгом чи ланцюгом з холостими ланками. Драги

з суцільним черпаковим ланцюгом діють більш стійко та рівномірно, що пояснюється

меншими динамічними навантаженнями в процесі черпання. Драги, що обладнані

черпаковим ланцюгом з холостими ланками, діють менш стійко – зазнають великі

динамічні навантаження, ніж драги із суцільним ланцюгом. Ємність черпака вимірю-

ється в літрах і визначає назву драги – малолітражна (ємність черпаків до 100 л),

середнього літражу (100…250 л) та багатолітражна (більш 250 л).

Обладнані засобами гідромеханізації драги бувають землесосні, ерліфтні, гі-

дроежекторні. Розробка ними розсипів може вестися з випередженим механічним

або гідравлічним рихленням породного масиву (рис. 11.9).

Рис.11.9. Способи відробки вибою драгою: а – пошаровий; б – підбійний

За глибиною розробки порід, що залягають нижче рівня води, розрізняють

драги малої глибини черпання (до 6 м), середньої глибини черпання (6…18 м) та ве-

ликої глибини (більше 18 м). На драгах використовують електричні, дизель-

електричні та дизельні приводи.

12. РЕКУЛЬТИВАЦІЯ ЗЕМЕЛЬ, ЩО ПОРУШЕНІ ВІДКРИТИМИ ГІРНИЧИМИ

РОБОТАМИ

12.1. Склад і властивості

розкривних порід

Роботи з рекультивації спрямовані головним чином на відновлення земель

для сільського господарства й лісових насаджень. При цьому важливі агрохімічні

властивості розкривних порід, що визначають їхню родючість і придатність для ви-

рощування тих чи інших культур.

Головними факторами, що обмежують можливість біологічного освоєння

відвалів, є склад ґрунтового середовища, її

кислотність, зміст живильних речовин і

зводненість. Серед порід, складованих у відвали, часто виявляються мулкуваті, май-

же цілком водонепроникні глини, марні кварцові піски, породи що вміщують пірит і

створюють у результаті окислювання піриту сильно кисле середовище. До неродючо-

го також відносяться скельні вивержені й засолені породи, що містять розчинні у воді

солі

натрію й магнію вище припустимих меж. Хімічна меліорація таких порід обхо-

диться занадто дорого, тому при відвалоутворенні їх необхідно укладати в нижній

частині відвалів, зверху покривати малородючими, а потім — родючими ґрунтами.

Малородючі ґрунти (глини третинні, аргіліти, піски) придатні для землеробс-

тва й лісокультури після меліорації. Потенційно родючі ґрунти (суглинки четвертинні,

глини озерно-болотні) придатні для лісових культур і в якості ґрунтоутворюючого го-

ризонту при сільськогосподарському освоєнні. Родючі ґрунти (чорноземи, ґрунти лу-

гові й торф'яно-болотні) придатні для біологічної рекультивації без усякого поліпшен-

ня.

135

(рис.1.1). В насипах м’які розкривні по-

роди позначають точками, а зруйновані ске-

льні – згідно рис. 1.1.V.

Лінійні розміри на кресленнях від-

критих гірничих робіт указують, звичайно, в

метрах без вказівки розмірності (рис.1.3).

Схил поверхні представляється у вигляді

дробі виду i = 0.06, що означає, що перепад

відміток на відстані 1000 м складає 60 м. Той

же схил може бути позначено у вигляді 6%

чи 60

оо

Машини та механізми на гірничотех-

нічних кресленнях показують спрощено, іноді

вказують лише місце стояння машини, по-

значаючи її положення основними висями, а

також розмірами робочих параметрів облад-

нання. При цьому у точці перетинання голо-

вних осей ставлять тип чи марку машини

(рис. 1.4).

На рис. 1.5 наведені уніфіковані

спрощені зображення елементів

кар

’єру, які частіше використовуються.

Усі креслення виконують у

масштабі.

Рис.1.4. Зпрощене зображення машин та механізмів на гірничих кресленнях: а –

мехлопата; б - драглайн; в – вибій екскаватора-мехлопати; R

ч.у

- радіус черпання

на рівні стояння екскаватора; R

– радіус розвантаження

Оскільки поверхня землі, робочих горизонтів, покрівля та підошва корисних

копалин, що зображається на гірничих кресленнях, частіше мають неправильну фо-

рму, плани супроводжуються цифрами (числовими відмітками), що указують на від-

далення різних точок об’єкта, що зображається, від горизонтальної площини, що

приймається за відліковий рівень, який вважається нульовим. Відмітки

точок та рів-

нів, що розміщені нижче відлікового, указуються зі знаком “−“, вище – зі знаком “+”.

При додатному значенні висотної відмітки знак “+” допускається не вказувати. При-

клади позначення висотних відміток наведені рис.1.6.

Рис.1.2. Геологічний переріз:

1- суглинок; 2 – піщано-гравійна-

валунна маса; 3 – пісок; 4 – вапняк;

–

оломіт

;

6 - глина

Рис. 1.3. Постановка розмірів на гірни-

чих кресленнях

Рис.1.5. Уніфіковані зображення елементів кар’єру: а – вибій мехлопати; б – розвал

гірської породи; в – вибій драглайна; г – вибій роторного екскаватора; д – вибій

скрепера; е – горизонтальна траншея; ж – ковзний з’їзд; з – похилі траншеї; і –

напівтраншеї; к – крута траншея; л – свердловини; м – автодорога; н – рейкова

колія.

Рис.1.6. Умовні позначення висотних відміток

Цифри на цьому рисунку означають, на скільки метрів нижче або вище відлі-

кового рівні розміщені позначені точки чи поверхні. За різністю відміток точок верх-

ньої та нижньої бровок (рис.1.7) можна визначити висоту уступу у районі лінії А-А:

Н=175,9--158,8=17,1 м, чи висоту підйому по з

’їзду: Н

= 176,4 – 158,2 = 18,2 м.

транспортування. Похилий виїзд створюється під кутом, що забезпечує рух наванта-

женого скрепера.

Ефективною схемою розробки є схема з акумульованою траншеєю, згідно

якої бульдозери використовують для виймання торфу, а колісні скрепери – для від-

валоутворення. Скреперно-бульдозерна схема розробки широко розповсюджена в

умовах багаторічної мерзлоти на сухих та маловодних родовищах глибиною 4...8 м

при малих запасах (до 1 млн. м

) корисної копалини.

Особливості гідравлічної розробки

Гідравлічна розробка розсипів включає основні технологічні процеси: відда-

лення торфу; розмив пісків та транспортування; промивання пісків на спеціальних

промивних установках; гідровідвалоутворення.

Водопостачання гідроустановок здійснюється з використанням природного

або штучного напору, а іноді при комбінації цих способів. Розмив породи з масиву чи

навалу, що створено екскаваторами

чи бульдозерами, виконується гідромоніторами.

Гідротранспортування пульпи здійснюється самопливне чи під напором.

Для підвищення продуктивності землесосних установок завжди намагаються

забезпечити достатній похил плотика у бік зумпфа. При цьому похил частіше штучно

підвищують шляхом підробки плотика.

Підвищення транспортуючої здатності пульпи та зменшення розтікання її у

призабійному просторі досягається улаштуванням вздовж вибою пульпонапрямних

щитів

заввишки 0,4…0,5 м, які потім замулюють пустими породами. Для зосереджен-

ня потоку пульпи риють канаву струменем гідромонітора.

Запобігання втрат золотоносних пісків протягом їх транспортування та зачи-

щення плотика досягається улаштуванням біля зумпфа обмежуючих щитів заввишки

1,5 м. Після закінчення зачищення та опробування плотика гідромонітори та напря-

мні щити переміщують для відробки нового

сектора.

Збагачують піски частіше в декілька стадій. На першій – отримують так звані

сірі шліхи, які доводять на спеціальних установках. При розробці золото-платинових

розсипів промивання пісків частіше усього здійснюється на шлюзах з колодами пря-

мокутного перерізу, які переміщують по мірі посування фронту робіт. Для збагачення

пісків, що вміщують мінерали невеликої

густини, використовують стаціонарні збага-

чувальні установки спеціальних конструкцій.

11.4. Розробка драгами

Драга – спеціалізоване судно, що оснащено необхідним обладнанням для

підводного черпання порід, рихлення та класифікації їх за крупністю, відділення цін-

них компонентів, віддалення хвостів до відвалів. Черпання породи здійснюється лан-

цюгом, який піднімає наповнені ковші й розвантажує породу через завальний лоток в

промивальний пристрій. Цей пристрій складається із барабанного

грохоту та зрошу-

вальної труби, в яку насосами подається вода. Після промивання й класифікації ма-

теріали за величиною фракція, що залишилася та вміщує метал, провалюються че-

рез отвори грохота та поступає разом із водою на шлюзи чи відсаджувальні машини.

Драга складається із понтона, головних ферм (суперструктури), черпального

та промивального агрегату, збагачувальних

установок, обладнання для віддалення

хвостів, спеціальних засобів, які забезпечують її переміщення.

Драги поділяються на одночерпакові та багаточерпакові. Перші обладнані

ковшем типу механічна лопата чи грейферним ковшем (грейферні драги), другі