Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

— горное предприятие, предназначенное для добывания полезных ископаемых, в т. ч. естеств. строит, материалов, из недр земли открытым способом. Карьеры для добычи строительного камня в практике называют каменоломнями. Месторождение полезного ископаемого или, чаще, его часть, отводимая для разработки одного карьера, наз. карьерным полем, границы к-рого определяются совокупностью вертикальных поверхностей, проходящих через верхний и нижний контуры карьера в конечном его положении.

Глубина карьера, выражаемая расстоянием по вертикали от его подошвы до уровня земной поверхности, обычно доходит до 100— 200 м, как исключение — до 600 м и более; ширина карьерного поля, определяемая по падению залежи, зависит от угла падения и глубины разработки; длина поля бывает от неск. сот м до 4—5 км. Для доступа к месторождению с поверхности или к отд. горизонтам проводят траншеи — открытые горные выработки трапецеидального сечения и значительной по сравнению с глубиной и шириной длины. В зависимости от устойчивости пород углы откоса траншей бывают от 30° до 70°. При разработке карьера месторождение разделяется на отд. уступообразные слои — горизонты, ограничиваемые по вертикали верхней и нижней площадками, на к-рых размещаются добычные, транспортные и др. механизмы; горизонты обозначаются абсолютными топографич. отметками. Поверхность горной выработки, перемещающаяся в процессе горных работ, наз. забоем, к-рый в зависимости от направления работ бывает торцовым или фронтальным.

Основные производственно-технич. элементы карьера: уступы, заходки, блоки. Уступ- слой пустых пород или полезного ископаемого, имеющий ступенеобразную рабочую поверхность, отрабатываемый забоем с двумя или тремя обнаженными плоскостями и имеющий самостоятельные средства отбойки, погрузки и транспортирования; иногда уступ разделяется по высоте на поду ступы, выемка к-рых производится самостоятельными средствами добычи, но обслуживается общим для всего уступа транспортом. Заходка — отд. лентообразная полоса отработки горизонтального слоя породы или полезного ископаемого. Блок или пай заходки — выделенная по длине часть заходки, разрабатываемая одним выемочным механизмом. Наибольшая производительность добычных механизмов при наименьших затратах на буровзрывные и транспортные работы, а также безопасность ведения работ обеспечиваются при оптимальной высоте уступа.

На К. встречается след. высота уступа (в м) в зависимости от применяемых средств выемки: для механич. лопат 10—20; для многочерпаковых экскаваторов верхнего черпания 10—30, нижнего черпания 10—40; для драглайнов 10—35.

С начала организации карьера в нем производятся: подготовка территории (удаление лесного или кустарникового покрова, осушение болот, отвод рек, перенос дорог и т. д.); осушение карьерного поля и ограждение его от притока поверхностных вод; горно-капитальные работы (проведение капитальных траншей для транспортных коммуникаций, и разрезных — для создания фронта вскрышных и очистных работ); капитальная вскрыша — первичное обнажение; вскрышные работы (последовательное, постоянно опережающее добычные работы обнажение полезного ископаемого во время его разработки) и собственно добычные работы. Осн. производств, процессы в карьере: отбойка и выемочно-погрузочные работы, транспортировка карьерных грузов и отвальные работы. Отбойка и выемочные работы производятся с целью отделения пород вскрыши или ископаемого от массива с одновременным разрыхлением или раздроблением. Разнообразие горно-геологич. и технико-организац. условий, в к-рых производятся осн. производств, операции в К., обусловливает применение большого количества видов, типов и моделей горных машин различного назначения. На карьере строит, материалов отбойка крепких горных яород производится буровзрывными способами или камнерезными машинами, выемка мягких и сыпучих пород — экскаваторами.

Первичные буровзрывные работы выполняют методами: шпуровым; глубоких скважин или колонковых и котловых зарядов; минных камер или камерных зарядов. Шпуровой метод — удлиненные заряды в шпурах диам. 75 мм, г луб. до 5 м при бурении ручнйми бурильными молотками и до 8—Юле при использовании тяжелых буровых машин на спец. треногах, тележках или вышках. Применяется на небольших К. с высотой уступа до 10 ле и при неполностью механизированной погрузке, при спец. работах, когда возможно использование зарядов небольшого веса, при вторичном разбуривании крупных кусков и в тех случаях, когда необходимо мелкое дробление. Бурение выполняется пневматич. бурильными молотками (ручными или колонковыми) с помощью погружных перфораторов, к-рые производят ударное и вращательное движение бурового инструмента, находясь непосредственно в скважине, и погружных пнев- моударников, к-рые, следуя непосредственно за вращающейся коронкой (долотом), создают при незначительной скорости вращения (25—75 об/мин) до 2,5 тыс. у даров/мин бурового инструмента по забою. В очень крепких породах с тонкозернистой структурой находит промышленное Применение термобур, обеспечивающий проходку скважин, напр., диам. 225—275 мм в гематитах со скоростью 5,1 м/час, в кварцитах — 4,5 м/час, в диазитах — 5,6 м/час.

Метод глубоких скважин высокопроизводителен, внедряется там, где необходимо разрыхление твердых пород, достаточное для работы мощными экскаваторами. При высоте уступов 10—30 ж для скважин от 100 до 300 мм и больше используются удлиненные заряды ВВ. Это наиболее целесообразный метод в условиях комплексной механизации; Бурение глубоких скважин производится станками ударно-канатного бурения. Наибольшее распространение в СССР получили станки отечественных марок БУ-2 й БС-1, производительность тс-рых при диаметрах скважин 150---230 мм в самых крепких породах в среднем составляет от 2 до 2,8 ж в смену и в мягких — от 40 до 56,8 м в смену. Метод минных камер (камерных зарядов) для сосредоточенных зарядов, закладываемых в спец. выработки при большой высоте уступа, встречается редко. Перечисленные методы применяются и в сочетаниях друг с другом.

Вторичные буровзрывные работы осуществляют методом открытых или накладных зарядов или зарядов, закладываемых в неглубокие шпуры. Накладные заряды используются преим. при добыче камня из валунов, а также при добыче в К. различных строит, материалов, когда организация буровых работ нецелесообразна. При этом требуется значительно большее, иногда десятикратное против шпурового метода, повышение расхода ВВ, помещаемого непосредственно на валун или на крупные куски породы, но этот перерасход компенсируется простотой метода и тем, что при нем исключаются дорогостоящие буровые работы. Для уменьшения удельного расхода ВВ и усиления эффекта взрыва применяются прессованные патроны с кумулятивной выемкой. На карьерах могут быть использованы все ВВ, применение к-рых разрешено в пром-сти. Наибольшее распространение на К. получили аммониты, дымный порох, реже используются тротил и смеси или сплавы его с гексогеном; аммиачная селитра, бездымный порох. На больших К. все шире применяется способ короткозамедленного взрывания, при к-ром развал взорванной породы уменьшается на 20—25% и значительно снижается сейсмич. эффект взрыва.

Выемочно-погрузочные работы производятся гл. обр. экскаваторами. Наиболее распространены на карьерах механич. лопаты и драглайны, все более широко используются высокопроизводительные роторные экскаваторы. Драглайны (большей частью шагающие экскаваторы — ЭШ) имеют ковши емкостью 1—25 м3, радиус действия 10—75 м и производительность (для песка и гравия при работе в отвал) до 1260 м3/час. Механич. лопаты (с жесткой связью ковша со стрелой) применяются с обратной и прямой лопатой на гусеничном ходу: карьерные — fc ковшами емкостью 4—10 м3 и вскрышные — с ковшами емкостью 4—35 м3. Шагающие вскрышные экскаваторы (с рабочим оборудованием драглайна) изготовляют с ковшами емкостью от 6 до 50 м3. Роторные экскаваторы эффективны при валовой разработке мягких пород, где требуется высокая производительность (300—8000 м*/час), и при раздельной выемке пластов полезного ископаемого сложного строения.

Многочерпаковые экскаваторы ведут разработку забоя, непрерывно двигаясь вдоль откоса уступа; они обычно имеют встроенные в них транспортеры или применяются в сочетании с транЬпортными мостами или отвалообразователями. При валовой разработке в высоких забоях с почти вертикальным откосом используются скребковйе экскаваторы. В карьерах, особенно на отвалочнйх работах, широко применяют средства т. н. малой механизации: бульдозеры, скреперы, струги. Бульдозеры эффективны при перемещении породй не далее 100 ж (на выемке, перемещении грунта в К., на отвалах, уборке недомыва и др. работах). Скреперы используются на вскрышных, добьхчных й всПомотат. работах (зачистка кровли пласта, планировка площадок) в породах, не требующих предварит, разрыхления. Струги применяются иногда на очистных работах для подчистки кровли пласта ископаемого и удаления сравнительно плотных и небольшой мощности наносов; толщина, снимаемого слоя не более 6 м. В К. небольшой производительности более рациональны легкие транспортеры и погрузочные машины.

Карьерный транспорт бывает безрельсовый (автотракторный, канатные и прицепные скреперы, кабельные экскаваторы и кабельные краны, отвалообразователи); конвейерный и рельсовый (со стационарными двигателями — канатные с бесконечным канатом, скиповые и клетьевые подъемники и др., и с подвижными двигателями — электровозами, паровозами и мотовозами). Наиболее распространены автотракторный, конвейерный и рельсовый транспорт. К автотракторному относятся: автосамосвалы, предназначенные для экскаваторной погрузки, с емкостью кузова 3,5—40 ж3, при грузоподъемности 5—70 т\ седельные тягачи с прицепами с разгрузочным устройством через дно (типа хоппер), с емкостью прицепов до 100 т при скорости передвижения до 35—40 км/час (их преимущества — маневренность, способность преодолевать крутые подъемы, простота эксплуатации, удобство ремонта); гусеничные тракторы с прицепами (при более мощных тракторах соединяют неск. прицепов, образующих автопоезда). Конвейерный транспорт благодаря простоте организации и обслуживания, непрерывности действия, небольшому расходу электроэнергии и др. качествам получает все более широкое распространение. Обычно он применяется в сочетании с одноковшовыми экскаваторами, к-рые грузят породу на транспортер через погрузочную воронку. Однако использование его ограничивается главным образом мягкими породами или мелкокусковыми скальными грунтами. Рельсовый транспорт применяется на большинстве К. как самостоятельный и в «сочетании! с другими1 видами транспорта. Откаточные пути, как стационарные, так и передвижные, преим. ширококолейные (1524 мм), передвигаемые ж.-д. кранами или специальными машинами-путеукладчиками. Порода перевозится в отвалы саморазгружающимися вагонами-думпкарами грузоподъемностью от 50—80 т (четырехосные) до 180 т (восьмйосные) и вагонами с глухим металлическим кузовом (гондолами и хопперами) емкостью до 90 т с открывающимися на дне вагона люками. Основной тип локомотива, применяемого на карьерах — электровозы, гл. обр. троллейные; Мотовозы используются редко, преим. на маневровых работах.

Отвальные работы на совр. карьерах достигают иногда десятков миллионов м в год. По расположению отвалы делят на внутренние (расположенные, в выработанном пространстве) и внешние (вне контуров К.), по способу образования — на тупиковые, веерообразные и кольцевые. Формируются отвалы экскаваторами, отвальными плугами (легкими — ОП-1, РОС-1, тяжелыми — МОМ-1, ПС, при этом высота отвалов может достигать 25—30 ж), бульдозерами. Для непосредственной транспортировки пород в отвалы применяются отвалообразователи, транспортно-отвальные мосты пролетом до 250 ж, длиной отвальных консолей до 173 ж, производительностью до 5 500 м*/час. Работы ведутся единым, законченным, управляемым из одного пункта технологич. комплексом устройств, полностью обеспечивающих транспортирование пород и отвалообразование. При гидродобыче, а также при наличии благоприятных условий отвалы образуются намывом.

К. для добычи строит, камня, песка, известняка и др. характеризуются большой производительностью, комплексной механизацией, охватывающей все производств, операции, и комплектным оборудованием взаимно увязанных мощностей и типов машин. Внедряются автоматизация и дистанционное управление комплексом производств. процессов.

Лит.: Ворошилин И. Р., Механизация горных работ, Свердловск—М., 1952; Мельников Н. В., Справочник инженера и техника по открытым горным работам,4 изд., М,, 1961; Шешко Е. Ф., Открытая разработка месторождений полезных ископаемых, 3 изд., М., 1957; Шешко Е. Ф., Ржевский В. В., Основы проектирования карьеров, М., 1958.

Карьер