Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)

Практические приемы геометрического анализа вытянутых по простиранию карьерных полей в их конечных контурах методом трапеций рассматриваются на примере сложного геологического профиля (рис. 5.15, а). Порядок построений принимается следующий.
1. Определяют ширину разрезной траншеи по дну и в соответствии с принятой схемой вскрытия и порядком развития работ выбирают ее местоположение для каждого этапа — обычно для каждого уступа.
2. Посредине между каждыми двумя смежными положениями дна разрезных траншей проводят горизонтальные средние линии.
3. Для каждого положения дна карьера (этапа работ) проводят линии откоса рабочих бортов со стороны висячего и лежачего бока залежи до пересечения с поверхностью земли или конечным контуром карьера. Замена поуступного вычерчивания рабочих бортов (или их участков) линиями общих откосов допустима, если рабочие площадки на всех уступах борта (или участка) равны по ширине. Линии откоса бортов могут также вычерчиваться ломаными и криволинейными.

4. На том же или на другом листе проводят вертикальную ось (график справа, см. рис. 5.15, а), на которую переносят отметки дна разрезных траншей по каждому этапу. На горизонтальных линиях графика (см. рис. 5.15, а — продолжение средних линий профиля) откладывают для каждого этапа развития работ в карьере ординаты, выражающие объемы горной массы, полезного ископаемого и вскрышных пород.
5. Измерителем определяют сумму всех горизонтальных отрезков между границами этапа, которая является ординатой горной массы для данного этапа. В этом же масштабе ее откладывают на линии ординат, проходящей посредине между конечными отметками данного этапа. Например, для этапа VI (рис. 5.15, б) ординатой горной массы является сумма отрезков aa' + bb' + сс' + dd' + ее' + ff' + gg' + hh' + kk' + mm' + nn'. Ее откладывают посредине между отметками -100 и -120, соответствующими этапу VI.
6. Аналогично суммированием всех отрезков средних линий горизонтов, находящихся в пределах залежей на данном этапе, определяют ординаты полезного ископаемого. Например, для этапа VI ординатой полезного ископаемого является сумма отрезков pg + of' + gs + tr.
7. График горной массы и полезного ископаемого получается при соединении конечных точек соответствующих ординат (см. рис. 5.15, а).
Если залежь содержит прослойки пород, извлекаемых раздельно, во избежание частых измерений можно установить их среднее содержание (в процентах) в залежи и уменьшить соответственно ординаты полезного ископаемого на графике. Таким же образом учитывают потери полезного ископаемого. Вычитанием на графике из ординат горной массы ординат полезного ископаемого получают ординаты объемов вскрышных пород, по которым строят соответствующий график.
Для определения значений текущего коэффициента вскрыши делят (можно непосредственно измерителем) ординаты вскрышных пород на ординаты полезного ископаемого и в соответствующем масштабе строят график изменения текущего коэффициента вскрыши в зависимости от углубления горных работ.
Каждая ордината выражает приращение площади горной массы (полезного ископаемого, вскрыши) при увеличении глубины карьера на единицу. Поэтому площадь, заключенная между двумя какими-либо ординатами горной массы, осью абсцисс и графиком горной массы, является площадью горной массы, извлекаемой при углублении горных работ между высотными отметками соответствующих ординат.
Общая площадь между начальной и конечной ординатами, графиком горной массы и осью абсцисс соответствует в масштабе общей площади горной массы, извлекаемой по данному геологическому профилю при производстве горных работ до конечной глубины. Аналогично площадь, заключенная между графиком полезного ископаемого и осью абсцисс, соответствует площади извлекаемого полезного ископаемого, а площадь между графиком вскрышных пород и осью абсцисс — площади вскрышных пород.
Измерение площадей на графике методом трапеций наиболее легко производить с помощью табл. 5.6. Для этого значения ординат вскрышных пород и полезного ископаемого, являющихся средними линиями трапеций, умножают на высоту каждого этапа (расстояние между соответствующими высотными отметками в масштабе). Нарастающим итогом показывается сумма площадей полезного ископаемого и вскрышных пород. Делением суммы площадей вскрышных пород на сумму площадей полезного ископаемого находят значения среднего коэффициента вскрыши для всех этапов глубины и строят график его изменения. Все показатели режима горных работ в рассматриваемом профиле связаны с принятым направлением развития работ и закономерностями формирования бортов карьера.
Для получения натуральных величин извлекаемых объемов в блоке достаточно умножить площади, указанные в табл. 5.6, на квадрат масштаба чертежа и на длину блока по простиранию.

Пo простиранию карьера или его участка рассматривается несколько геологических профилей и должны быть получены сводные графики извлекаемых горной массы и полезного ископаемого для всего карьера (участка). Для этого на каждом этапе по глубине карьера суммируют объемы работ по горной массе, вскрышным породам и полезному ископаемому в отдельных блоках по простиранию карьерного поля и вычисляют значения текущих и средних коэффициентов вскрыши дня всего карьера.
Сводный график по форме обычно соответствует форме графиков по профилям. По оси абсцисс на нем откладывают этапы работ по глубине, а по оси ординат — площади горной массы, полезного ископаемого, вскрышных пород (объемы работ при увеличении глубины карьера на единицу). Для большей компактности сводного графика масштаб ординат и площадей на этом графике принимают отличным от масштаба для отдельных профилей.
При описанном методе геометрического анализа карьерного поля площадь, мм2, от разноса одного торцового борта при единичном приращении глубины карьера (на 1 мм) учитывается по формуле

где Шд — ширина дна, мм; Hл, Нв и H — высота торцового борта по лежачему, висячему бокам и посредине дна, мм; γг и γcp — угол откоса торцового борта и средний угол откоса по лежачему, висячему и торцовому бортам, градус.
Делением суммы площадей от разноса двух торцовых бортов на сумму извлекаемых запасов для исследуемого горизонта работ определяется дополнительный текущий коэффициент вскрыши от разноса торцовых бортов.
Общий объем горной массы, мм3, заключенный в одном торцовом борту карьера, устанавливается, чтобы уточнить средний коэффициент вскрыши и общие объемы работ, по выражению

При вычерчивании этапов положения горных работ углы откосов рабочих бортов определяются из условия принятой ширины рабочих площадок и высоты уступов.
Графики текущих коэффициентов вскрыши являются действительными только при условии, что горные работы развиваются так, как это вычерчено на профилях. Построенные графики текущих объемов горных работ позволяют выявить необходимые и возможные параметры карьера по мере развития горных работ.
Календарный график объемов вскрышных и добычных работ может быть получен путем преобразования (трансформации) графика режима горных работ аналогично методике, изложенной ранее. Пример выполнения геометрического анализа карьерного поля приведен на рис. 5.16—5.19.