Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства. Угол откоса уступа — угол наклона откоса уступа к горизонтальной плоскости. Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называются верхней и нижней бровками. Горизонтальные поверхности уступа, ограничивающие его по высоте, называют нижней и верхней площадками . Площадка, на которой расположены развал породы, горные машины и транспортные средства, называется рабочей площадкой. Свободная площадка называется нерабочей.
Рабочий горизонт уступа — площадка, на которой установлено основное горное оборудование, предназначенное для разработки уступа. Рабочий горизонт по ширине разделяют на параллельные полосы - заходки , Определяемые по высоте и длине высотой и длиной, уступа, а по ширине — применяемым способом разработки. Заходку по длине делят на отдельные блоки, имеющие самостоятельный забой и разрабатываемые самостоятельными средствами отбойки и выемки. Это делает возможной отработку уступа несколькими забоями постановку на одном уступе нескольких экскаваторов. Торец заходки, где непосредственно осуществляется выемка породы, называется забоем.
Часть заходки по длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа. Подготовка фронта работ заключается в основном в подводе транспортных путей и линий электропередач. Обычно в работе находится несколько уступов.
Боковая поверхность, ограничивающая карьер и его выработанное пространство, называется бортом карьера. Если на нем ведутся горные работы, то он называется рабочим бортом, который постепенно перемещается, приближаясь к конечным контурам (границам) карьера. Борт карьера или его отдельные участки, контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. Уступы, составляющие нерабочий борт карьера, называются нерабочим. Они разделяются площадками: транспортными, предохранительными и очистки.
Транспортные площадки длиной 10—15 м служат для расположения транспортных путей связывающих рабочие площадки в карьере с поверхностью. Предохранительные площадки шириной 3—5 м предназначены для повышения устойчивости борта и для задержания кусков породы, обрушивающихся при выветривании уступов. Площадки очистки — это расширенные предохранительные площадки шириной 7—10 м, которые оставляют через три-четыре уступа по высоте. По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площадками очистки.
Пространство, образующееся после извлечения полезного ископаемого в результате очистных работ называется выработанным пространством.
При подготовке месторождения к разработке проходят траншеи, которые представляют собой открытые горные выработки значительной длины по сравнению с шириной и глубиной. Первой проходят откаточную (капитальную) траншею, которая обычно располагается за контурами карьерного поля и служит для транспортирования вскрышных и добычных пород из карьера. Разрезную траншею проходят только для засечки уступов и создания первоначального фронта работ. В процессе разработки месторождения разрезная траншея расширяется, постепенно образуя выработанное пространство карьера.
Насыпь пустых пород, удаляемых при разработке месторождения, называется породным отвалом. Отвалы могут располагаться в выработанном пространстве карьера или на поверхности вне контура карьера. В первом случае их называют внутренними, во втором — внешними.
Подготовительные работы в карьере
После выделения разведенного участка месторождения полезного ископаемого под разработку карьера приступают к выполнению определенного комплекса работ, называемых подготовительными. Выбор места для организации карьера имеет большое значение. От этого зависят сумма капитальных вложений для освоения карьера, объем подготовительных работ и необходимые сроки ввода его в эксплуатацию, качество и стоимость продукции во время эксплуатации.
На каждое разрабатываемое месторождение должна быть составлена геологическая документация — геологический паспорт (план и схема привязки месторождения, геологические разрезы с условными обозначениями, таблица подсчета запасов, данные лабораторных испытаний, краткая характеристика месторождения).
До начала строительства карьера должны быть оформлены в установленном порядке документы па горный отвод и отвод земельных участков. В проекте разработки карьера должны быть предусмотрены: система разработки и режим работы карьера, вид транспорта, схема установки дробильно-сортировочного оборудования, схема подъездных путей и складов, мероприятия по технике безопасности, а также мероприятия в соответствии с требованиями «Основных положений по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых, проведению геологоразведочных, строительных и иных работ», утвержденных Госстроем СССР, Минсельхозом СССР и Гослесхозом СССР.
При производстве работ в карьерах необходимо выполнять требования, предусмотренные «Едиными правилами безопасности при взрывных работах», утвержденными Госгортехпадзором СССР.
До начала основных работ по добыче материалов, кроме общестроительных подготовительных работ (устройство подъездных путей, очистка территории от леса и кустарников и др.), должны выполняться горноподготовительные работы (вскрышные работы, устройство капитальной и разрезной траншей, нарезка уступов и др.), объем и последовательность которых устанавливаются проектом.
Растительный слой грунта на площади, занимаемой карьером и отвалами пустых пород, следует снимать (в талом состоянии), складировать и хранить его для использования при восстановлении нарушенных при разработке карьера земель пли повышении плодородия малопродуктивных угодий (рекультивация земель).
Рекультивация земель должна производиться в два этапа: технический и биологический. В технический этап входят уположение откосов уступов, обратная надвнжка растительного грунта и его планировка.
В биологический этап рекультивация входит укрепление всей поверхности засевом многолетних трав с прикаткой грунта.
Вскрышные работы.
При разработке мягких, полускальных и скальных вскрышных пород чаще всего применяют экскаватор механическая лопата и только на мягких породах экскаватор драглайн с погрузкой вскрышных пород в транспортные средства. Работа экскаватора непосредственно в отвал требует особых условий.
При выборе экскаватора и организации работ особое значение имеют радиус и высота черпания, и разгрузки ковша.
Величина приведенных коэффициентов меняется в зависимости от условий работы и квалификации машиниста экскаватора. Особое значение для повышения производительности экскаватора имеет увеличение количества циклов экскавации в минуту.
Рабочий цикл экскавации состоит из операций: набор породы в ковш во время его движения по забою; вывод ковша из забоя и подъем рукояти экскаватора вверх на высоту, достаточную для погрузки транспортных средств или для разгрузки ковша в отвал; поворот стрелы к месту разгрузки ковша; установка ковша в положение разгрузки; разгрузка ковша; установка ковша после разгрузки в положение разворота его к забою; поворот стрелы экскаватора на подошву забоя.
Время, необходимое для выполнения всех перечисленных операций, равно 0,2—0,5 мин и называется рабочим циклом экскавации.
На повышение скорости выполнения отдельных операции влияет ряд моментов — состояние машины, характер разрабатываемых пород, расстояние установки экскаватора от транспортного пути, угол поворота экскаватора при работе и т. д. Уменьшение продолжительности цикла может быть вызвано совмещением отдельных операций, например первых двух. Для создания необходимых условий совмещения операций следует стремиться к снижению высоты транспортных средств.
Основная операция в рабочем цикле экскаватора — набор породы в ковш, занимающий 4(М-50% времен» всего цикла. Правильное выполнение этой операции не только уменьшает продолжительность цикла, но и увеличивает коэффициент наполнения ковша, поэтому можно совмещать ее с выводом ковша из забоя.
Угол поворота в основном зависит от расположения экскаватора в отношении забоя и транспортных средств. Поэтому в конце черпания желательно, чтобы радиус черпания был равен 0,7-0,9 максимального радиуса резания; движение рукояти должно происходить в пределах 1/3-1/2 длины зубчатой рейки; расстояние между осью движения экскаватора и транспортных средств следует устанавливать на 0,25-0,75 м. меньше конструктивной величины радиуса загрузки; погрузочные пути следует укладывать, а автомобили подавать как можно ближе к забою.
Чтобы частично уменьшить влияние угла поворота на производительность экскаватора, следует в интервалах между подачей транспортных средств под погрузку набирать породу при наибольшем угле поворота.
На производительность экскаватора влияет и коэффициент наполнения ковша, который зависит от характера породы, ее вязкости, кусковатости, от высоты уступа и техники черпания, а также от квалификации машиниста экскаватора. Во время работы экскаватора необходимо, чтобы черпание было окончено и момент наполнения ковша.
Для нормального наполнения ковша необходимо, чтобы высота забоя для легко- и среднеразрабатываемых пород составляла 0,65 h, а для трудноразрабатываемых и скальных пород была примерно h (h - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до его напорного вала).
Все перечисленные факторы, влияющие на производительность экскаватора, должны уточняться в зависимости от конкретных условий.