Способ вскрытия полезных ископаемых спиральной траншеей

Способ вскрытия полезных ископаемых спиральной траншеей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ вскрытия полезных ископаемых (ПИ), включающий проходку общей внутренней траншеи спиральной формы трассы на бортах карьера по предельному положению его контура посредством последовательной проходки наклонных траншей до оснований уступов, развитие горных работ на горизонтах, подвигание фронта горных работ на каждом горизонте по веерной схеме с поворотным пунктом в точке примыкания горизонтальной трассы к наклонной и транспортировку горных пород (ГП) во внешние отвалы [1].

Недостатками способа, снижающими технико-экономические показатели (ТЭП) и интенсивность отработки карьера, является следующее.

1. Большой объем вскрыши при строительстве и в начальный период эксплуатации карьера в силу необходимости отработки основного объема ГП верхних горизонтов (в большей части площади карьерного поля) для обеспечения возможности производства работ на нижележащих (например, четвертом, пятом и т.д.) уступах.

2. Большой объем работ по проходке разрезных траншей на горизонтах по предельному контуру карьера при пониженной производительности горно-транспортных машин (ГТМ) в стесненных условиях и повышенном сейсмическом воздействии на борта карьера при взрывании крепких ГП в зажатой среде в контурах траншеи, повышенной сложности формирования откосов бортов карьера экскаваторами из траншеи и увеличении расстояний транспортирования ГП, отрабатываемых в контурах этих траншей их кривизной, предопределенной примыканием разрезных траншей по всей длине к непрямолинейным предельным контурам бортов карьера, а также ограниченными возможностями перемещения основных объемов ГП силой гравитации и энергией взрывов в направлении их транспортирования автосамосвалами.

3. Наличие выпуклых в плане в направлении общей траншеи участков фронта горных работ на горизонтах, исключающих прямолинейность трасс транспортирования ГП по рабочим площадкам уступов до съезда и тем самым увеличивающих расстояния транспортирования ГП и объемы работ по строительству и содержанию дорог.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ вскрытия ПИ, включающий формирование общей внутренней траншеи спиральной формы трассы по предельному контуру этапа отработки карьера посредством последовательной проходки наклонных траншей от предыдущего рабочего горизонта, после развития горных работ на нем, к последующему, веерное развитие фронта работ на каждом вскрываемом внутри этапа отработки карьера горизонте и транспортирование ГП во внешние отвалы при встречном движении груженых и порожних автосамосвалов [2] (прототип).

Однако данный способ характеризуется следующими недостатками, снижающими интенсивность и эффективность строительства и эксплуатации карьера.

1. Большим объемом вскрышных работ при строительстве и в начальный период эксплуатации карьера, обусловленным необходимостью отработки ГП верхних уступов в большой площади карьерного поля для создания возможности вскрытия нижележащих уступов.

2. Большим объемом работ по проходке разрезных траншей на рабочих горизонтах по предельному контуру этапа, уменьшающим производительность ГТМ и ТЭП вскрышных работ:

2.1. стесненностью работ в контурах траншеи, допускающей применение в основном лишь тупиковой схемы подъездов автосамосвалов под погрузку, время маневров автосамосвалов по которой в 5-6 раз больше, чем по сквозной схеме, что снижает производительность автотранспорта и соответственно увеличивает время простоев экскаваторов в его ожидании;

2.2. кривизной выполняемых по непрямолинейным контурам этапа карьера траншеи, удлиняющей трассы, уменьшающей скорость движения автосамосвалов и увеличивающей расход горючих материалов, а также увеличивающей объемы работ и затрат по формированию и содержанию дорог;

2.3. непредназначенностью траншей и направлений развития от них работ на горизонтах для перемещения силой гравитации и энергией взрывов основных объемов ГП в направлении их транспортирования автосамосвалами, препятствующей уменьшению расстояний транспортирования ГП: по [2] ГП уступов перемещаются этими силами вкрест или против нужного направления, соответственно либо не уменьшая, либо увеличивая расстояния транспортирования ГП (либо не улучшая, либо ухудшая ТЭП производства вскрышных работ):

2.3.1. необеспечением в окрестности участка примыкания продольного фронта работ к съезду на каждом горизонте условий формирования кратчайших дорог и приближения ГП к съезду силой взрыва;

2.4. несоответствием расположения разрезных траншей (подчиненного направлению размещения спиральной трассы в контурах этапа) требованиям минимизации сейсмического воздействия взрывов на прикарьерный массив и технологии формирования откосов бортов этапа экскаваторами, т.к. взрывание крепких ГП в контурах траншей блоками, расположенными вдоль бортов этапа с примыканием к ним, в зажатой среде, предопределяет максимальное сейсмическое воздействие на борты этапа (особенно негативное на их участках, приближенных к предельному контуру карьера) по сравнению с любым другим расположением блоков, а формирование откосов экскаваторами из траншей (особенно с узким дном и пологими откосами) сложнее и менее эффективно, чем с рабочих площадок уступов заходками вкрест бортов;

2.5. зажатостью взрываемых в контурах траншеи ГП, снижающей качество их дробления и соответственно темпы проходки траншей в силу увеличения времени выемочно-погрузочных циклов и простоев экскаваторов по причинам замены тросов и ремонта ковшей, учащающихся наличием негабаритов во взорванной массе.

3. Наличием на рабочих горизонтах криволинейных участков фронта работ с обращенной в сторону общей траншеи выпуклостью в плане, удлиняющих трассы транспортирования ГП до съезда и увеличивающих объем работ по строительству и обслуживанию дорог.

Задача изобретения - повышение эффективности и интенсивности отработки карьеров путем рационального вскрытия рабочих горизонтов и полезных ископаемых.

Задача решена тем, что в способе вскрытия полезных ископаемых, включающем формирование общей внутренней траншеи спиральной формы трассы по предельному контуру этапа отработки карьера посредством последовательной проходки наклонных траншей от предыдущего рабочего горизонта, после развития горных работ на нем, к последующему, веерное развитие фронта работ на каждом вскрываемом внутри этапа отработки карьера горизонте и транспортирование ГП во внешние отвалы при встречном движении груженых и порожних автосамосвалов, после предварительного определения контуров этапа отработки карьера и линии примыкания съезда к горизонту первой добычи полезных ископаемых, проходку первой и каждой последующей наклонной траншеи начинают на расстоянии от нее, определяемом зависимостью

где P_j - длина горизонтальной проекции общей траншеи между линиями ее примыкания к горизонту первой добычи полезных ископаемых и начала «j-той» наклонной траншеи к горизонту работ, м;

j - порядковый номер наклонной траншеи сверху-вниз от земной поверхности;

D_j и В - соответственно высотные отметки линий примыкания начала «j-той» наклонной траншеи к горизонту работ и общей траншеи к горизонту первой добычи полезных ископаемых, м;

i - средневзвешенный уклон наклонных траншей рассматриваемого участка общей траншеи, ^o/_oo;

l_н - средняя длина нормативных площадок между смежными наклонными траншеями на рассматриваемом участке общей траншеи, м;

h - высота рабочего уступа, м,

и от и вдоль линии примыкания ее дна к рабочему горизонту выполняют заходку длиной, определяемой выражением

2R≤l_з=Ш_д×K,

где R - радиус разворота автосамосвалов, м;

l_з - минимально допустимая по технико-экономическим показателям работ длина заходки по низу, м;

Ш_д - ширина дна наклонной траншеи, м;

K - величина отношения длины первой поперечной борту этапа заходки по низу к ширине дна траншеи (K>1),

и от нее до примыкания к противоположному борту этапа карьера поперечными траншее заходками формируют продольный прямолинейный фронт в створе торцов первой заходки и заходки на расстоянии, определяемом зависимостью

,

где L - длина по борту этапа рабочего горизонта между линией примыкания к нему наклонной траншеи и проекцией на него нижней бровки передового откоса предстоящей первой поперечной заходки на нижележащем горизонте, м;

Ш_з - ширина заходки по целику пород, м,

длиной, определяемой зависимостью

l_p=l_з+h(ctgα+ctgβ)+Ш_п+Б,

где l_р - длина поперечной заходки по низу на расстоянии «L» по борту карьера от линии примыкания дна наклонной траншеи к рабочему горизонту, м;

α и β - соответственно углы наклона борта этапа карьера и откоса рабочего уступа между вскрываемым и нижележащим горизонтами, град.;

Ш_п и Б - соответственно ширина транспортной полосы на вскрываемом рабочем горизонте и бермы на борту этапа карьера в вертикальной плоскости нижней бровки передового откоса первой поперечной заходки нижележащего горизонта, м,

и после завершения подготовки горизонта для проходки новой наклонной траншеи фронт поворачивают относительно торца первой поперечной заходки на расстояние от пункта примыкания к борту аналогично определяемого нижележащего фронта, определяемое зависимостью

l_ф=h·ctgβ+Ш,

где l_ф - кратчайшее расстояние в горизонтальной проекции между верхними бровками продольных фронтов смежных горизонтов от точки примыкания нижележащего из них к борту этапа карьера, м;

Ш - ширина площадки между смежными продольными фронтами у борта этапа карьера, принимаемая по практическим данным флангового развала пород, м,

и по вышеизложенному и в последовательности и взаимосвязи работ на горизонтах, определяемой зависимостью

j=η+ρ,

где η - порядковый номер рабочего горизонта сверху-вниз;

ρ - порядковый номер положения продольного прямолинейного фронта на горизонте,

продолжают формировать общую спиральную траншею до горизонта первой добычи полезных ископаемых, при этом между положениями продольных фронтов на горизонтах формируют поперечный промежуточный фронт и в процессе отработки пород его перемещают в направлении противоположного борта этапа карьера от величины, определяемой выражением

В_р≥l_з,

где В_р - величина расхождения выполненного и выполняемого положений продольного фронта в поперечном общей траншее направлении, м,

до прибортового целика шириной, определяемой выражением

Ш_ц≥l_з,

где Ш_ц - ширина прибортового целика пород от нижней бровки его откоса до борта этапа карьера, м,

и с совмещением с работами по его формированию целик отрабатывают до борта этапа карьера поперечными ему заходками, а слабые породы отрабатывают до борта невыпуклым к общей траншее, или поперечным промежуточным фронтом, дороги на горизонтах формируют и породы транспортируют до съездов по прямолинейным трассам и работы на каждом нижележащем горизонте выполняют за пределами створа точки примыкания его наклонной траншеи к вышележащему горизонту и точки последнего на борту, отстоящей от продольного его фронта к нижележащему на величину «Ш».

Предлагаемый способ отличается от известного [2] и др. вышеизложенной последовательностью операций, направлением горных работ и характеризующими способ параметрами, представленными в виде математических зависимостей и выражений. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях [1], [2] и др. и обеспечивают получение положительного эффекта - решения поставленной задачи. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений [1], [2] и др.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она неочевидна и характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображены контуры первой наклонной траншеи и предстоящих работ на горизонте в исходных ориентирах, вид в плане; на фиг.2 - контуры выработки на рабочем горизонте и предстоящей второй наклонной траншеи, вид в плане - схема для вывода математических зависимостей; на фиг.3 - положение горных работ на момент начала проходки третьей наклонной траншеи, вид в плане - схема для вывода математических зависимостей; на фиг.4 - схема осуществления поворота продольных фронтов и формирования нового фронта для вскрытия горизонта первой добычи полезных ископаемых и развития работ на нем; на фиг.5 - схема совмещения во времени работ по повороту продольных фронтов с транспортированием пород по прямолинейным трассам; на фиг.6 - положение уступов этапа карьера на момент начала развития добычных работ на двух горизонтах, вид в плане - схема для вывода математических зависимостей.

Способ осуществляют следующим образом.

По геолого-маркшейдерским и проектным материалам, содержащим погоризонтные планы и разрезы с контурами ПИ, уступов и бортов карьера на них, предварительно определяют контуры этапа отработки карьера 1 (фиг.1) и в них горизонт первой добычи ПИ и линию его пересечения «ав» с плоскостью борта этапа отработки карьера в окрестностях кровли ПИ 2. При этом контуры этапа 1 устанавливают с учетом особенностей залегания ПИ в недрах и необходимости минимизации расстояний транспортирования пород по поверхности карьера. Их устанавливают с соблюдением нормативной устойчивости бортов этапа (например, с коэффициентами устойчивости 1,3÷1,5) таким образом, чтобы линия примыкания «ав» горизонта первой добычи к борту этапа отстояла от ПИ и исключалось их наличие под будущим съездом на нем. Перпендикулярно этой линии примыкания «ав», от нее в окрестностях, например, торца ПИ 2 откладывают отрезок прямой «cd» (см. фиг.1) длиной, равной проектной ширине съезда, и таким образом предварительно определяют линию примыкания съезда к горизонту первой добычи ПИ.

После этого, от линии «ef» на земной поверхности по контуру этапа 1 начинают проходку первой наклонной траншеи 3 на расстоянии от линии «cd» примыкания съезда к горизонту первой добычи ПИ, определяемом зависимостью, полученной следующим образом.

Согласно фиг.1 и 6

где P₁ - длина горизонтальной проекции общей траншеи между линиями ее примыкания к горизонту первой добычи ПИ и начала первой наклонной траншеи к горизонту работ - земной поверхности, м;

n - количество рабочих уступов от земной поверхности до горизонта первой добычи ПИ;

D₁ и В - соответственно высотные отметки линий примыкания начала первой наклонной траншеи к горизонту работ - земной поверхности и общей траншеи к горизонту первой добычи ПИ, м;

h - высота рабочего уступа, м;

i - средневзвешенный уклон наклонных траншей рассматриваемого участка общей траншеи, ^o/_oo;

l_н - средняя длина площадок между смежными наклонными траншеями на рассматриваемом участке общей траншеи, соответствующих нормативным параметрам поворотной площадки и необходимой ширине проезда на участке примыкания прямолинейных трасс дорог к съезду, м.

Совместным решением (1) и (2) получим

Согласно фиг.6, длина горизонтальной проекции съезда P_j от начала каждой последующей наклонной траншеи до линии «dc» его пересечения с горизонтом первой добычи ПИ уменьшается относительно рассчитанной по зависимости (3) на соответствующее количество величин «» и «l_н», что учитывается общей зависимостью

где P_j - длина горизонтальной проекции общей траншеи между линиями ее примыкания к горизонту первой добычи ПИ и начала «j-той» наклонной траншеи к горизонту работ, м;

j - порядковый номер наклонной траншеи сверху-вниз от земной поверхности;

D_j - высотная отметка линии примыкания начала «j-той»наклонной траншеи к горизонту работ, м.

Очевидно, что при j=1 (порядковый номер наклонной траншеи), зависимость (4) обращается в зависимость (3).

Например, в условиях D=506 м; В=458 м; i=0,109^o/_oo; l_н=34 м; h=12 м, (см. фиг.6) согласно (4),

;

Р₁=48·(9,166+2,833)-34-0;

Р₁=48·11,999-34;

P₁=575,947-34;

P₁=541,947≈542 (м);

;

Р₂=575,947-68-1·109,991;

Р₂=397,956≈398 (м);

аналогично Р₃=254 м; Р₄=110 м.

Зависимость (4) является необходимым условием выполнения способа, поскольку определяет на земной поверхности и на рабочих горизонтах местоположения исходных пунктов проходки наклонных траншей, в совокупности обеспечивающих пересечение общей траншеи горизонта первой добычи ПИ в пункте, наиболее соответствующем особенностям залегания их в недрах и потребностям интенсификации их вскрытия; зависимость (4) является важной составляющей в системе последовательности, направлений, параметров и пределов горных работ, определяющей объемы и темпы их производства и углубки карьера. Выбор исходных пунктов проходки наклонных траншей не по зависимости (4) при прочих равных условиях влечет либо выход общей внутренней траншеи на горизонт первой добычи ПИ в отдалении от них и тем самым увеличивает объемы вскрытия, сроки строительства карьера и начала добычных работ, либо влечет выполнение внутренней траншеи в окрестности ПИ над горизонтом первой добычи с распространением нижележащего (под ней) откоса на ПИ и оставлением их части в борту при дальнейшей отработке карьера.

После проходки наклонной траншеи до основания уступа горные работы на горизонте развивают в отличие от [1], [2], [3] и др. без проходки по контуру борта горизонтальной разрезной траншеи. Для этого от линии примыкания «gm» (фиг.1 и 2) дна наклонной траншеи 3 к рабочему горизонту, вдоль нее, выполняют первую поперечную наклонной траншее и борту этапа карьера заходку 4 длиной, определяемой выражением

где R - радиус разворота автосамосвалов, м;

l_з - минимально допустимая по технико-экономическим показателям работ длина заходки по низу, м;

Ш_д - ширина дна наклонной траншеи, м;

K - величина отношения длины первой поперечной борту этапа заходки по низу к ширине дна траншеи - интегральный показатель обеспечения технологических параметров рационального развития работ на горизонте (K>1), определяемый по практическим данным.

Например, при R=8,11 м, Ш_д=16 м и K=2,

2·8,11<l_з=16·2; 16,22<l_з=32 (м).

Выражение (5) является необходимым условием выполнения способа, поскольку выполнением первой поперечной заходки длиной «l_з≥2R» начинают формирование поворотной площадки нормативной ширины, необходимой для транспортной связи рабочего горизонта через съезд с поверхностью карьера. Наряду с этим «l_з» определяет объем работ по выполнению самой заходки 4 и как параметр геометрической фигуры между заходкой 4 и контурами этапа 1 и продольного фронта 5 (см. фиг.1 и 2) влияет на ее площадь и объем предстоящих на горизонте до проходки новой наклонной траншеи 6 вскрышных работ, а также влияет на длину последующих поперечных заходок в названных пределах фигуры и опосредованно через их длину - на производительность ГТМ. Область существования первой поперечной заходки определяется правой частью выражения (5): l_з=Ш_д·K, при K>1, т.к. при K≤1, l_з≤Ш_д, т.е. поперечной заходки не существует. Конкретное значение «K» принимают с учетом вышеизложенного влияния заходки на технологические параметры и показатели работ, более детально представленные ниже.

После выполнения заходки 4, от нее до противоположного ей борта этапа карьера формируют продольный фронт работ 5 квазипараллельными заходке 4 последующими поперечными траншее 3 заходками, представленными линиями «штрих-двойной пунктир» в динамике будущего развития работ на фиг.1 (на фиг.1-5 этими линиями показаны контуры предстоящих выработок, стрелками показаны направления работ и прямолинейных трасс транспортирования пород на горизонтах к съезду).

Продольный фронт 5 формируют прямолинейным в створе торцов первой поперечной заходки 4 и поперечной борту этапа заходки на расстоянии, определяемом зависимостью, полученной следующим образом.

Согласно фиг.2,

где L - длина по борту этапа рабочего горизонта между линией «gm» примыкания к нему наклонной траншеи и проекцией на него нижней бровки «sr» передового откоса предстоящей первой поперечной заходки на нижележащем горизонте, м;

Ш_з - ширина заходки по целику пород, м.

Заходку на расстоянии «L» выполняют длиной, определяемой зависимостью, полученной следующим образом.

Согласно фиг.2 и 3,

где l_р - длина поперечной заходки по низу на расстоянии «L» по борту карьера от линии примыкания дна наклонной траншеи к рабочему горизонту, м;

α и β - соответственно углы наклона борта этапа карьера и откоса рабочего уступа между вскрываемыми и нижележащими горизонтами, град.;

Ш_п и Б - соответственно ширина транспортной полосы на вскрываемом рабочем горизонте и бермы на борту этапа карьера в вертикальной плоскости нижней бровки «sr» передового откоса первой поперечной заходки нижележащего горизонта, м,

Например, в вышеприведенных условиях расчета по зависимости (4) и по выражению (5) l_з=32 м, при Ш_з=18 м, α=54°, β=75°, Ш_п=24 м и Б=0 на первом рабочем горизонте (см. фиг.2) и Ш_п=24 м и Б=16 м (транспортная берма) на втором рабочем горизонте (фиг.3), согласно (6), на первом и также на втором горизонте

; L=162 (м),

Согласно (7) l_p=32+12(ctg54°+ctg75°)+24+0;

l_p=56+12(0,7265+0,2679); l_p=56+11,93; l_p=67,93≈68 (м) - на первом рабочем горизонте и l_p=32+12(0,7265+0,2679)+24+16; l_p=72+11,93;

l_p=83,93≈84 (м) - на втором рабочем горизонте.

Очевидно, что величина «l_p» в силу неравенства условий индивидуальна для каждого горизонта, a «L» при равенстве условий может быть постоянной на горизонтах. Отношение величин, установленных в рассматриваемых условиях по зависимости (7) и выражению (5) на первом рабочем горизонте (см. фиг.2), составляет ; и на втором горизонте (см. фиг.3) составляет ; , что показывает существенное увеличение длины поперечных заходок относительно первой на горизонтах и необходимость учета этого увеличения при определении «l_з» по выражению (5) как и учета уменьшения длины заходок на участке выклинивания выработки в борту (в точке «z»), а также подтверждает значимость параметров «l_з» и «l_p» и соответственно выражения (5) и зависимостей (6) и (7) для выполнения способа. В целом зависимости (6) и (7) являются необходимым условием выполнения способа, поскольку вкупе они определяют координаты точки, определяющей положение продольного фронта горных работ (и соответственно объем и сроки выполнения горных работ на горизонте до проходки наклонной траншеи), необходимое для недопущения распространения развала ГП на участки выполняемой или выполненной от линии «υu» наклонной траншеи 6 (см. фиг.2). В частности, входящим в зависимость (7) параметром «Ш_п» (в определяемом зависимостями (6) и (5) месте на горизонте) и «l_з» определены:

- положение продольного фронта горных работ, необходимое и достаточное для подготовки горизонта к проходке новой наклонной траншеи на нижележащий горизонт в минимальных объемах и сроках работ с обеспечением их безопасности и надлежащей производительности ГТМ;

- возможность транспортирования между фронтом 5 и верхней бровкой торца будущей первой поперечной выработки на нижележащем горизонте по прямолинейным трассам к съезду отрабатываемого объема развала ГП, образующегося по всей длине фронта 5 в процессе его перемещения в новое положение 7 (см. фиг.3).

Таким образом, по изложенному, зависимостями (6) и (7) определена возможность безопасного и экономичного совмещения горных работ по изменению положения продольного фронта и проходки наклонной траншеи на новый горизонт и возможности интенсификации вскрытия горизонтов.

Продольный фронт 5 формируют до примыкания его к противоположному борту этапа в точке «z» (см. фиг.2) с транспортированием отрабатываемых ГП к съезду по прямолинейным трассам (см. фиг.1) до полной выемки ГП в контурах 1 и 5 и выклинивания выработки в борту, без оставления ГП уступа между вертикальной плоскостью передовой нижней бровки «sr» первой поперечной заходки будущей наклонной траншеи и точкой «z», и этим заканчивают подготовку горизонта к проходке новой наклонной траншеи 6 от линии «υu». Изложенным исключают транспортирование указанных объемов ГП по непрямолинейным трассам, неизбежным в случае отработки этих ГП после или в процессе проходки траншеи 6.

После завершения этой (исключающей транспортирование ГП по непрямолинейным трассам) подготовки горизонта начинают от линии «υu», положение которой определяют по зависимости (1), проходку наклонной траншеи 6 и перемещение фронта 5 в новое положение 7. Эти работы выполняют с совмещением по времени, без совмещения в одной вертикальной плоскости, на безопасном расстоянии забоев вышележащего и нижележащего горизонтов друг от друга.

Продольный прямолинейный фронт 5 поворачивают по предлагаемому способу относительно торца первой поперечной заходки 4 с перемещением по противоположному борту этапа карьера. Его новое положение 7 определяют нижеследующим. По зависимостям (4)-(7) определяют положение 8 аналогичного фронта на нижележащем втором горизонте, необходимое для проходки с него третьей наклонной траншеи 9 на третий рабочий горизонт (см. фиг.3). От точки «о» примыкания к борту верхней бровки этого фронта 8 вышележащий фронт 7 (первого горизонта) дистанцирован у борта на расстояние, определяемое зависимостью, полученной следующим образом.

Согласно фиг.3, кратчайшее расстояние между положениями 7 и 8 фронтов на участке борта в горизонтальной проекции представлено перпендикулярным вышележащему фронту 7 отрезком «оω» прямой линии, состоящим из величины заложения откоса уступа, равной «h·ctgβ», и ширины площадки «Ш». Обозначив «l_ф» этот отрезок, получим

где l_ф - кратчайшее расстояние в горизонтальной проекции между верхними бровками продольных фронтов смежных горизонтов от точки примыкания нижележащего из них к борту этапа карьера до вышележащего, м;

Ш - ширина площадки между смежными продольными фронтами у борта этапа карьера, принимаемая в основании уступа слабых пород равной «Ш_з», крепких пород - равной ширине флангового развала взорванных ГП по практическим данным или больше нее, м.

Например, в вышеприведенных условиях, в основании первого уступа слабых пород,

l_ф=12·ctg75°+18; l_ф=12·0,2679+18; l_ф=3,2148+18; l_ф=21,2148≈21,2 (м);

в основании второго уступа крепких ГП при ширине флангового развала взорванных пород по практическим данным 20 м,

l_ф=12·ctg75°+20; l_ф=3,2148+20; l_ф=23,2148≈23,2 (м).

Зависимость (8) является необходимым условием выполнения способа, поскольку определяет наличие в прибортовой зоне этапа карьера площадки, обеспечивающей:

- безопасность работ на нижележащем горизонте. Без этой площадки между фронтами 7 и 8 выклинивание в борту выработки на втором горизонте осуществимо лишь посредством сдваивания двух технологических уступов в единый откос высотой 24 м (в нашем примере), не оформленный отрезной щелью и не исключающий вывалов и скатывания кусков ГП в узкое пространство ведения работ, а в окрестности торца выработки (в окрестности точки «z′») - посредством формирования бермы между двумя уступами, недостаточной для предохранения людей и техники ширины, что небезопасно. Для обеспечения безопасности работ в этих случаях необходима заоткоска уступов в прибортовой части фронтов посредством формирования отрезной щели, что нерационально в силу дополнительных затрат времени и средств на буровые и взрывные работы (БВР);

- нераспространение ГП (при перемещении вышележащего продольного фронта) в выполненную на нижележащем горизонте выработку. При отсутствии указанной площадки неизбежны сброс части ГП первого уступа в уже выполненную между вторым уступом и бортом этапа выработку и последующая отработка этого навала на втором рабочем горизонте (вместо первого) с увеличенным расстоянием транспортирования, после дополнительного перегона экскаватора на участок ранее завершенных работ; в ином случае неизбежна остановка работ по подготовке второго горизонта для проходки третьей наклонной траншеи 9 до завершения перемещения вышележащего фронта в положение 7 и образования площадки между фронтами 7 и 8, определяемой зависимостью (8), т.е. остановка работ для обеспечения необходимого условия выполнения способа, но уже продольной заходкой, с потерей преимуществ поперечных заходок и со снижением темпов вскрытия;

- транспортирование ГП отрабатываемого развала в торце поперечных заходок по прямолинейной трассе между фронтом в положении 7 и линией «υо» (см. фиг.3);

- соответствие технологии отработки прибортового целика пород, описанной ниже.

После выполнения поворота продольного прямолинейного фронта 5 в положение 7 по зависимости (4)-(8) формируют фронт 8 и затем траншею 9. Таким образом, в зависимости (8) местоположений вышележащих и нижележащих фронтов, с повторением вышеизложенных операций по проходке наклонных траншей, продолжают формировать общую внутреннюю траншею со спиральной формой трассы в последовательности и взаимосвязи работ на горизонтах, определяемой нижеследующим.

По вышеизложенному, вскрышные работы на первом рабочем горизонте осуществляются первым уступом (порядковые номера уступа и горизонта совпадают) с выполнением первого продольного фронта 5 (или фронта 5 в первом своем положении) для подготовки горизонта к проходке второй наклонной траншеи 6. Для подготовки к проходке третьей наклонной траншеи 9 продольный фронт 5 первого горизонта первым уступом перемещают во второе положение 7 и на втором рабочем горизонте вторым уступом формируют продольный фронт в первом его положении 8. Аналогично, третьим положением фронта первого уступа, вторым положением фронта второго уступа и первым положением фронта третьего уступа подготавливают третий горизонт к проходке четвертой наклонной траншеи на четвертый горизонт первой добычи ПИ (фиг.4). Изложенную последовательность и взаимосвязь этих работ на горизонтах определяет зависимость

где η - порядковый номер рабочего горизонта сверху-вниз;

ρ - порядковый номер положения продольного прямолинейного фронта на горизонте.

Например, для проходки второй наклонной траншеи (см. фиг.2)

2=1+1; для проходки третьей наклонной траншеи (см. фиг.3) ситуация на первом горизонте 3=1+2; на втором горизонте 3=2+1; для проходки четвертой траншеи - ситуация на первом горизонте 4=1+3; на втором горизонте 4=2+2; на третьем горизонте 4=3+1.

Зависимость (9) является необходимым условием выполнения способа, поскольку невыполнение ее на любом рабочем горизонте в интервале от высотных отметок основания первого уступа до отметки горизонта первой добычи руды влечет либо ухудшение ТЭП работ, либо ухудшение и ТЭП и безопасности работ, либо их остановки. Так, формирование фронта 5, например, сначала ближе к борту этапа, чем на фиг.2, с последующим перемещением во второе положение 5 в нарушение зависимости (9), т.к. 2≠1+2, - влечет уменьшение длины поперечных заходок относительно минимально допустимой по ТЭП «l_з» и соответственно в превалирующей части площади между бортом этапа и фронтом 5 влечет отработку ГП разрезной горизонтальной траншеей, примыкающей по длине к борту и продольными заходками со всеми их вышеописанными недостатками, ухудшающими ТЭП и безопасность работ. Аналогично, вышеизложенное явится следствием формирования фронта 8 на втором горизонте посредством одного перемещения (двух положений) или двух перемещений (трех положений), при которых 3≠2+2 и 3≠2+3 и т.д. Формирование фронта 8 без перемещения фронта 5 (при котором 3≠1+1 и 3≠2+0) неосуществимо. Невозможно формирование фронта необходимой длины на третьем горизонте для проходки четвертой наклонной траншеи при втором положении 7 фронта 5, (при котором 4≠1+2), удерживающем фронт 8 второго горизонта в первом положении (4≠2+1); возможна лишь незначительная часть работ в окрестности торца третьей наклонной траншеи. Аналогичны следствия и других нарушений зависимости (9).

При повороте продольного прямолинейного фронта 5 в положение 7, а затем в положение 10, а фронта 8 в положение 11 (фиг.4) слабые и крепкие ГП между указанными положения фронтов начинают отрабатывать соответственно без БВР и при их помощи от торцов первых поперечных наклонным траншеям 3 и 6 заходок от точек «о′» и «о″» с подвиганием работ в общем направлении противоположного борта этапа карьера и тем самым обеспечивают возможность транспортирования отрабатываемых ГП к съезду по прямолинейным трассам. При этом между выполненными и выполняемыми положениями этих фронтов, до их расхождения в поперечном общей траншее направлении на величину, не меньшую «l_з», объемы 12 и 13 пород отрабатывают заходками (с уменьшением длины каждой последующей заходки относительно предшествующей), согласными (параллельными и квазипараллельными) выполненным фронтам (нижним бровкам их откосов «o′m′» и «o″r′» (см. фиг.4). Отработкой ГП в контурах «o′-m′-c′-o′» и «о″-r′-е′-о″» с транспортированием их по первому и второму рабочим горизонтам к съезду по прямолинейным трассам на горизонтах формируют поперечный промежуточный фронт по линии «с′m′» первого и по линии «е′r′» второго уступа. При его формировании посредством отработки крепких ГП, например, объема 13 или 12 при наличии крепких ГП, улучшают и повышают использование энергии взрывов нижеследующим.

Поворотом продольного фронта 5, фронта 8 и др. относительно торца первой на каждом горизонте поперечной заходки, примыкающей к наклонной траншее, уменьшают угол между продольным фронтом и трассой общей траншеи по сравнению с углом, получаемым поворотом этого фронта относительно места примыкания горизонтальной разрезной траншеи к наклонной по известным способам [1-3] и др. (т.е. относительно точек «g» и «b′» на фиг.1-3). Этим смещением оси поворота из точек «g» и «b′» в точки «о′» и «о″» и уменьшением за счет этого угла поворота продольного фронта по отношению к трассе общей траншеи достигают благоприятного соответствующего смещения местоположения взорванных ГП относительно площадки между наклонными траншеями, например, 6 и 9 (большего приближения к ним, или меньшего удаления от них по сравнению с известными способами, но в любом случае, при взрывании параллельных продольному фронту блоков, перемещенные и разваленные взрывом ГП при меньшем угле между фронтом и общей траншеей размещаются ближе к названным площадкам съезда).

Таким образом, поперечный промежуточный фронт на участках поперечного общей траншее не меньшего «l_з» расхождения положений продольных фронтов на горизонтах формируют посредством отработки от точек «о′» и «о″» в направлении противоположного борта этапа объемов 12 и 13 ГП и тем самым обеспечивают уменьшение расстояния транспортирования этих ГП путем технологического создания и поддержания рациональных условий формирования прямолинейных дорог и у