Увеличение угла откоса борта карьера за счет предлагаемого мероприятия на примере Коршуновского карьера



В статье автор определяет возможность увеличения угла откоса борта карьера и устанавливает его взаимосвязь с объемом вскрышных пород.

Ключевые слова: угол откоса борта карьера, транспортная берма, коэффициент вскрыши, объем вскрышных пород.

Вопрос снижения объемов пустых пород актуален в практике добычи полезных ископаемых, рассматриваемый объект в исследовании — «Коршуновский карьер». Производство работ на данном карьере должно быть максимально эффективным и безопасным. Рассмотрим работу [1], в которой авторы рассмотрели функции, которые выполняет такой элемент дороги, как «обочина», и его необходимость в карьере: обеспечение устойчивости земляного полотна; повышение безопасности дорожного движения и использование их при чрезвычайных ситуациях [2], [3], [4]. В сравнении с дорогами общего пользования эти функции в карьере выполняются другими способами. В зарубежной практике в параметрах транспортной бермы отсутствует элемент «обочина», так как её функции выполняет часть ширины проезжей части. Однако, авторы не рассмотрели вопрос зависимости отсутствия конструктивного элемента дороги «обочина» на результирующие углы бортов карьера, и, следовательно, на объемы вскрышных пород и полезного ископаемого. Также авторы данной работы не учли вопрос о передвижение людей в карьере по обочинам — данная проблема легко решается использованием автотранспорта для передвижения людей.

Рассмотрим вариант сокращения ширины транспортной бермы на Коршуновском карьере, если изменить конструкцию существующей бермы (рисунок 1), используя работу [1] авторов, ширина транспортной бермы сократится на 3 м. Проиллюстрируем это на рис. 1 и рис. 2.

Рис. 1. Существующий поперечный профиль технологической автодороги на транспортной берме для автосамосвалов БелАЗ 75131 г/п. 130 т на Коршуновском карьере

Рис. 2. Предлагаемый поперечный профиль технологической автодороги на транспортной берме для автосамосвалов БелАЗ 75131 г/п. 130 т на Коршуновском карьере

По одному из поперечных разрезов карьера, изменяя углы бортов карьера, построим прогнозный график зависимости объемов вскрышных пород и определим среднее значение снижения объемов вскрышных пород при увеличении бортов карьера на 1 ⁰ . Проиллюстрируем это на рис. 3.

Рис. 3. График прогноза зависимости объемов вскрышных пород от результирующего угла борта карьера

По данным графика в среднем при увеличении углов борта карьера на 1 ⁰ объемы вскрышных пород снижаются на 1017 тыс. м ³ .

Отстроив линии результирующих углов на каждом горизонте карьера, внеся изменения в размеры каждой транспортной бермы, и совместив два поперечных разреза геометрически видна разница в объемах вскрышных пород на каждом горизонте. Угол северного и южного борта карьера увеличился на 0,4 ⁰ . Проиллюстрируем это на рис. 4.

Рис. 4. Совмещенные контура карьера при существующей и предлагаемой транспортной бермах

Вычислим объемы вскрышных пород по каждому из горизонтов, начиная с горизонта, где начинается существующее положение горных работ, результаты расчетов занесены в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты вычислений объемов вскрышных пород по каждому горизонту

Горизонты	V в при конечном контуре карьера с транспортной бермой Ш тр.б .=30м», по горизонтам,тыс. м 3	Vв при конечном контуре карьера с транспортной бермой Ш тр.б. =27 м ", по горизонтам, тыс.м 3
15	3122,2	2849,6
30	5413,7	4840,5
45	4736,0	4519,9
60	4138,9	3967,8
75	3958,7	3710,2
90	2488,9	2097,2
105	521,8	444,9
Итого:	24380,1	22430,1

На основе данных в таблице 1 построим график изменения объемов вскрышных пород по горизонтам. Проиллюстрируем это на рис. 5.

Рис. 5. График изменения вскрышных пород по горизонтам при использовании предлагаемого мероприятия

По данному графику наблюдаются всплески изменения объемов вскрышных пород на 30 и 90 горизонтах они объясняются тем, что линии результирующих углов упираются в конечный контур карьера, а также из-за неравномерного положения горных работ и неправильной формы рудного тела, прослоек в рудном теле пустых пород.

Далее построим график нарастающего объема вскрышных пород от горизонта горных работ. Проиллюстрируем это на рис. 6.

Рис. 6. График нарастающего объема вскрышных пород от горизонта

Определяем по данному графику, что при понижении горных работ на 1 м, объем вскрыши в целом снижается 18,6 тыс.м ³ , а также общий объем вскрышных пород при изменении углов бортов карьера и достижении проектной глубины карьера 465 метров по северному борту и 600 метров по южному борту снизился на 1949,99 тыс. м ³ .

С помощью имеющихся данным построим динамику изменения коэффициента вскрыши по горизонтам для варианта предприятия и для предлагаемого варианта. Проиллюстрируем это на рис. 7.

Рис. 7. Динамика изменения коэффициента вскрыши по горизонтам для варианта предприятия и предлагаемого варианта

Данная динамика показывает снижение коэффициента вскрыши на каждом горизонте на различные значения, коэффициент корреляции между ними равен 0,94. Следовательно, между данными значениями имеется сильная связь. Коэффициенты вскрыши изменяются по полиномиальным зависимостям из-за некоторых точек экстремумов. Величина достоверности аппроксимации подтверждает корреляционную зависимость. В результате анализа данных прослеживается сокращение объемов вскрышных пород на 1949,99 тыс.м ³ и снижение коэффициента вскрыши в среднем на 0,068 м ³ /м ³

Таким образом, проведенное исследование показало, что изменение параметра конструкции карьерных автодорог позволяет увеличить углы бортов карьера, следовательно снизить объемы вскрышных пород, получить экономический эффект в виде экономии средств на вскрышных работах.

Литература:

1. Забелин В. В., старший научный сотрудник лаборатории оптимизации открытых горных разработок, Зырянов И. В., д.т.н., заместитель директора по научной работе; Шаповалов Ю. М., ведущий инженер-технолог, Научно-исследовательский и проектный институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» (ПАО). Параметры карьерных дорог/ В. В. Забелин, И. В. Зырянов, Ю. М. Шаповалов// Горная промышленность.-2015.-№ 5 (123).-С. 43–46.
2. СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.0385. М.: Минрегион России, 2013;
3. Правила дорожного движения РФ в редакции от 01 марта 2021 г;
4. ГОСТ Р 52399 2005 Геометрические элементы автомобильных дорог. М.: Стандартинформ, 2006 г.;
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых»/ Государственное унитарное предприятие «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». — М.: 2013. 285 с;
6. Хохряков В. С., Проектирование карьеров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1980, 336 с.