Procesos Mineros I

V. V. RGEVSKY PROCESOS DE MINEROS EN TRABAJOS A CIELO ABIERTO

Parte 1 PRODUCCIÓN DE PROCESOS La cuarta edición, revisada y ampliada.

Aprobado por el Ministerio de Educación Especial Superior y Secundaria de la URSS como libro de texto para estudiantes universitarios que estudian en la especialidad "Tecnología y Mecanización Integrada del Desarrollo Abierto de Yacimientos Minerales .

LABOR RED SHIPPING MINING INSTITUTE MOSCÚ "NEDRA * 1978

Rzhevsky VV

Procesos de minería a cielo abierto. Ed. 4er, Edición. Sr. Don. M., "Nedra", 1978. 541 p.

El libro trata de los conceptos básicos de la minería a cielo abierto, procesos de fabricación de la minería a cielo abierto, su tecnología, mecanización y organización: los métodos de preparación de roca para la excavación, perforación, voladura, excavación y carga, moviendo los bienes de volteo, educadas descarga, obras auxiliares, las características de los flujos de mercancías, la base de la organización, la automatización, la planificación actual y operativa y la gestión de procesos, asegurando la calidad cal idad de los minerales extraídos.

El libro pretende ser un libro de texto para estudiantes de universidades y facultades de minería, que se especializa en la minería a cielo abierto.

PREFACIO "Tecnología y Mecanización Integrada del Desarrollo A cielo abierto de Yacimientos Minerales" se estableció en 1965. El plan de estudios de esta especialidad incluye tradicionalmente el curso "Procesos de minería abierta". El libro de texto para este curso se publicó por primera vez en 1966. La segunda edición del libro de texto fue publicada en 1974. Con los años, siguió el progreso de la tecnología y medios de aplicación de los procesos de producción en las canteras, para ampliar aún más el alcance del desarrollo público. Como resultado de la investigación en curso, el diseño y el análisis de la experiencia de la empresa, también se expandió la base científica de esta disciplina académica. Simultáneamente, se mejoró el plan de estudios, se desarrollaron escuelas adyacentes y aparecieron nuevas disciplinas. Todo esto condujo a la necesidad, de acuerdo con el nuevo plan de estudios modelo, de procesar el contenido de la estructura metodológica del libro de texto. Cuando se trabaja en la tercera edición del autor ha tratado de desarrollar la ciencia, la ingeniería y las bases de cálculo, por supuesto, diferentes de los cursos especiales relacionados (disciplinas geológicas, la destrucción de las rocas, máquinas de transporte y sistemas, gestión de la producción, etc.), evitando la duplicación de los conocimientos transmitidos y al mismo tiempo, conservó la idea de un vínculo recíproco entre todos los procesos de producción.

La base científica y metodológica inicial del curso de formación "Procesos de minería A cielo abierto" es la doctrina del objeto de las obras menores y de todos los procesos de producción. Tal objeto es las rocas: extracción y diversos minerales. Las disciplinas geológicas tratan las rocas desde posiciones genéticas descriptivas, sin evaluación físico-técnica y minero-técnica de las rocas desde el punto de vista de su desarrollo A cielo abierto. Al mismo tiempo, los datos experimentales relativamente simples sobre las rocas en las condiciones específicas de cada cantera deberían servir como base para la ingeniería moderna y los cálculos económicos en la planificación y el diseño de la tecnología, la mecanización y la organización de las operaciones mineras. Por lo tanto, el autor trató de considerar cada proceso sobre la base de físico-técnico, que se refleja en las condiciones de determinación para la aplicación de diversos tipos y clases de equipo, el establecimiento de parámetros de proceso tecnológicos, en los métodos de cálculo del rendimiento de las máquinas mineras y de transporte.

El leitmotiv metódico del libro de texto se caracteriza por el deseo de mostrar al estudiante como un valor independiente de cada libro de texto.

CONCEPTOS BÁSICOS DE LAS OBRAS EN MINERIA A CIELO ABIERTO 1. ELEMENTOS ESCENCIALES DE LOS TRABAJOS MINEROS A CIELO ABIERTO 1.1. FORMAS DE DESARROLLAR UN DEPÓSITO MINERAL La minería a cielo abierto se llama a un conjunto de obras producidas desde la superficie de la tierra para extraer una variedad de rocas y crear varios pozos y excavaciones. La escala más grande de minería abierta está asociada con la extracción de minerales. Al mismo tiempo, todos los trabajos y procesos relacionados con la extracción de minerales del interior se realizan en labores mineras superficiales. Bajo el método de explotación subterráneo, los minerales se extraen mediante la construcción de excavaciones subterráneas especiales. Cuando las operaciones de minería a cielo abierto se dividen en extracción (excavación, la reubicación y la colocación de la sobrecarga) y minería (excavación, transporte, y el almacenamiento y descarga de minerales). De acuerdo con los objetivos y características de la producción en la explotación, se distinguen las diferentes obras de minería, combinando la realización de excavaciones de apertura (trinchera de corte) y preparatorias (trincheras capitales y semi-trincheras, trincheras divididas y otras excavaciones, por ejemplo, subterráneas, etc.). El propósito del trabajo preparatorio de la minería es la creación de acceso de transporte a los frentes iniciales de trabajo de las operaciones mineras. Desarrollo abierto incluye también la preparación de la operación de depósito y sus secciones individuales (en su mayoría preparación de la superficie), para asegurar la estabilidad del macizo de roca desarrollado en el subsuelo y las estructuras (asegurando el régimen del agua, previniendo la combustión espontánea de rocas y la deformación de la superficie, recuperación, etc.) Los trabajos especificados deben hacerse en el orden determinado. Entre ellos, es necesario mantener relaciones y dependencias claras, que permitiendo bajo las condiciones técnicas asegurar en cualquier momento el frente requerido de operaciones de sobrecarga y minería, operación productiva y segura del equipo utilizado y el funcionamiento general del campo. El orden y la secuencia de realización de la minería superficial en el campo se denomina sistema de desarrollo. El sistema de desarrollo adoptado debe garantizar la seguridad de las operaciones, el funcionamiento de lo planificado y la rentabilidad de su entorno, la capacidad de producción planificada de la cantera, la integridad de la ex tracción de reservas, el uso integrado de todos los minerales, la protección del subsuelo y el medio ambiente.

1.2. TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE CAMPO La tecnología de desarrollo de campo es un conjunto de métodos y técnicas para la implementación mecanizada de procesos interrelacionados de minería, basados en el conocimiento fundamental de las leyes de desarrollo y las capacidades de los medios técnicos. Las operaciones de extracción directa en canteras consisten en excavar, transportar y almacenar minerales y sobrecargar. Por consiguiente, todo el conjunto de las operaciones de minería se puede dividir en procesos interconectados de producción principal

(tecnológicos): preparación de roca para excavación, excavación y el trabajo de carga, transporte de la masa de roca, almacenaje (vertido) roca y la descarga o el almacenamiento de los minerales de residuos(escombrera). Si el enriquecimiento primario o procesamiento de minerales se realiza en el producto final, también se incluyen en los principales procesos de producción. Los procesos tecnológicos son aquellos en los que las rocas desarrolladas (preparadas) cambian su estado y ubicación. A cada proceso principal de producción corresponden trabajos auxiliares que permiten implementar sistemáticamente el proceso básico o facilitarlo. Además, se están llevando a cabo varios procesos auxiliares generales en las canteras: suministro de energía, ventilación, drenaje de agua, control de recursos minerales, reparaciones de equipos, etc., que facilitan las operaciones mineras. Las operaciones de carga y descarga, la transferencia y descarga (almacenamiento) de la masa unen los procesos mineros principales y auxiliares, constituyendo un complejo tecnológico único y esencialmente continuo de operaciones mineras, en el cual la organización de un proceso influye en la organización de otros procesos asociados al mismo. Todos los principales procesos de producción en canteras están mecanizados. Actualmente, los métodos predominantes de mecanización de los procesos de producción son mediante excavadoras, medios hidráulicos y combinación de los anteriores. El método de excavación se aplica mediante una variedad de medios mecánicos (excavadoras, raspadores, medios mecánicos de transporte, etc.), y de los principales procesos de producción hidráulicos se llevan a cabo con la ayuda de agua y equipos especiales, el método de excavación por medios mecánicos es universal, por medio de ella, se extrae hasta el 95% del volumen total de las rocas en minería; El método hidráulico se utiliza principalmente en el desarrollo de rocas que son fáciles de lavar y transportar por agua, en presencia de fuentes de agua y electricidad barata. Los medios de mecanización de los procesos de producción deben corresponder en primer lugar a las características de las rocas, de lo contrario la ejecución de estos procesos se vuelve técnicamente imposible o muy difícil. Es importante no solo tener la capacidad técnica de excavar y transportar las rocas, sino también garantizar la alta productividad de los medios de mecanización en cada proceso, su fiabilidad en el funcionamiento y la durabilidad de la operación. Grandes volúmenes de rocas extraídas y transportadas en canteras con cientos de millones de toneladas al hacen que sea necesario seleccionar los medios técnicos de mecanización de los principales procesos correspondientes a la productividad, tamaño, esfuerzo de desarrollado (potencia) entre sí. Tal cadena de máquinas y mecanismos interconectados que proporcionan un desarrollo y movimiento confiable y efectivo de las rocas se denomina complejo de equipos de la cantera. La mecanización integrada entre si proporciona la mecanización completa no solo de los procesos principales, sino también de los auxiliares. El complejo de equipos de cantera incluye medios de mecanización de los trabajos auxiliares correspondientes a los equipos básicos de capacidad y productividad.

De todas las operaciones, el trabajo manual duro ha sido reemplazado. El proceso más costoso y lento en el desarrollo de los trabajos mineros a cielo abierto es el transporte de las rocas. Los costos mínimos en él transporten se logran tr ansportando a las rocas a la posición final en distancias más cortas o moviéndolas en distancias más largas con medios de transporte más económicos. En los complejos de equipos para minería y trabajos de desmonte, por regla general, se incluyen vehículos. Se distinguen por la presencia de dispositivos de descarga en el complejo tecnológico de superficie o de los consumidores. La operación más efectiva y planificada de equipos de minería y transporte se logra en la línea de producción de operaciones mineras, caracterizada por l a implementación de todos los procesos al mismo ritmo, la continuidad del proceso de desarrollo general y la uniformidad en el tiempo (ritmo). La producción en flujo continuo es más fácil de lograr cuando se usan equipos continuos (excavadoras rotativas, bandas transportadoras, etc.). Los principales principios en los que se basan la tecnología y la mecanización de las operaciones mineras son: producción continua, combinación de los procesos principales, independencia de los procesos, distancia de transporte más corta de la masa rocosa y la reducción en el número y volúmenes de trabajo auxiliar.

1.3. EL CONCEPTO DE LA CARRERA Como resultado de la producción de las operaciones mineras a cielo abiertas, se forman grandes excavaciones en la superficie de la tierra, cuyo agregado se llama cantera. El contorno de la sección transversal de estas muescas no está cerrado. En el sentido administrativo y económico, una mina se llama cantera, Ella lleva a cabo el desarrollo a cielo abierto del depósito. En la industria del carbón y en los depósitos de tipo placer, la cantera se denomina sección (corte o corta). Cuando se explotan minas a cielo abierto de un depósito horizontal o inclinado, es necesario eliminar las rocas de cobertura (sobrecarga) (Fig. 1.1, a), y no se está desarrollando el lecho (suelo) del depósito. En depósitos inclinados, además de realizar el destape del depósito, es necesario eliminar algunas de las rocas estériles que rodean para crear un acceso de transporte a las diferentes partes del depósito en profundidad y para garantizar la estabilidad de la masa rocosa después de la extracción. Dado que, para estos fines, el ángulo de la pendiente del macizo rocoso no debe ser mayor que 25-30 ⁰, con desarrollo de los trabajos a cielo abierto de depósitos inclinados, se eliminan solamente las rocas del lado pendiente del depósito y no se eliminan las rocas del lado yacente (Figura 1.1, b). Al desarrollar los depósitos empinados o abruptos, las rocas se retiran forzosamente de los lados yacente y pendiente (Fig. 1.1, c). La extracción de grandes masas de recubrimiento que contienen rocas estériles es un rasgo característico de la explotación a cielo abierto de carbón y de otros mineares, cuando los volúmenes anuales de rocas transportadas pueden exceder varias veces los volúmenes de los minerales extraídos. En la explotación de depósitos de materiales de construcción, la cantidad de trabajo para extraer rocas estériles es pequeña, y en algunos casos completamente ausente.

Fig. 1.1. Esquemas fundamentales para el desarrollo de depósitos a cielo abierto: a - horizontal; b - inclinado; c  – empinado (vertical o abrupto); 1 - espacio trabajado; 2 y 3 escombreras internas y externas; 4 y 5  – borde de trabajo y conservado; 6 - contorno final de la cantera (borde de liquidación ); 7 bermas; I, II, III, IV - secuencia del desarrollo del trabajo en los (bancos); H p.3 - altura del área de trabajo; H k - es la profundidad final de la cantera; ϒp - es el ángulo de la pendiente del borde de trabajo; ϒH - ángulo de la pendiente del lado yacente (no funcional); ϒ H.Л – ángulo del lado yacente (lado no trabajado); ϒH.B ángulo de pendiente del borde de liquidación del lado pendiente. Cuando las operaciones mineras se llevan a cabo desde la superficie de la tierra, se crea la necesidad técnica de extraer grandes volúmenes de material en minería, por lo que se requieren el uso de equipos potentes para la destrucción, excavación y transporte de rocas en canteras. La extracción de minerales, sobrecarga y rocas estériles es realizada por capas delante de la parte superior inferior; Como resultado, el macizo rocoso desarrollado toma la forma de

bancos. Entre capas adyacentes (salientes) se dejan áreas para colocar excavadoras, comunicaciones de transporte y otros fines de producción. Como resultado de la extracción de minerales y la sobrecarga en la corteza terrestre, se forma una superficie escalonada del espacio ya formado (ver Figura 1.1). El tamaño del espacio desarrollado durante la explotación de los depósitos horizontales aumenta en ancho y extensión en el plano (ver Figura 1.1.a), y al desarrollar depósitos inclinados y verticales o abruptos, tanto en términos del plano como de profundidad (ver Fig. 1.1.b y c), creándose gradualmente bancos en la profundidad del depósito. La profundidad del espacio trabajado en la explotación de potentes depósitos abruptos puede alcanzar varios cientos de metros. La extracción de rocas y minerales en la capa inferior o de la creación de una nueva capa es posible solo después de la extracción de la masa rocosa en todas las capas superpuestas o parte de la misma capa. Por lo tanto, la extracción de la las rocas estériles debe superar la extracción de minerales en el tiempo y el espacio. Con el fin de reducir los costos del transporte de rocas que cubren al depósito, en la explotación de depósitos horizontales y poco profundos, se tienden a desplazarse las rocas en la menor distancia al espacio previamente creado. En los depósitos inclinados y pronunciados, en la mayoría de los casos no hay posibilidad de colocar el estéril dentro de la cantera y son transportados fuera de ella. Los montículos de rocas estériles y de minerales de baja ley creados en la explotación a cielo abierto se llaman vertederos o escombreras. Los vertederos colocados en el espacio de cantera trabajado se llaman internos (ver Fig. 1.1, a), y fuera de los contornos de la cantera - externos (ver Fig. 1.1. b y c). Para la producción en la explotación minería a cielo abierto se requieren grandes cantidades de espacio (plataformas anchas, largas filas de bancos, etc.) con el propósito de utilizar equipos de alta potencia y productividad. La productividad de las excavadoras de cantera puede alcanzar decenas de millones de metros cúbicos de roca por año, lo que requiere personal altamente calificado y una organización clara de la producción. La seguridad de la producción de operaciones mineras a cielo abierto se logra a través de la implementación de medidas para la remoción de aguas superficiales y subterráneas, protección contra la nieve, fortalecimiento y estabilidad de las pendientes de los bancos propensas al deslizamiento y colapso, etc. Las canteras a menudo crean polvo y polución de la atmósfera debido a pozos de perforación, repetidos transbordos de la masa rocosa por excavadoras, incendios locales (durante la explotación del carbón), el funcionamiento de motores a diesel, movimientos intensivos de camiones mineros y otras causas. En tales casos es necesaria la ventilación de los lugares de trabajo y la toma de medidas para la lucha contra el polvo y los incendios.

1.4. ELEMENTOS Y PARÁMETROS DE LA CARRERA El depósito o parte del mismo, explotado por una sola cantera, se denomina campo de la carrera. El campo de carrera es una figura geométrica tridimensional, caracterizada por las dimensiones en planta y profundidad; es parte del campo de la cantera el sitio industrial o plantas metalúrgicas y otras instalaciones de producción. Como ya se mencionó, en la explotación de canteras se lleva a cabo por capas, con las capas superiores atrasadas de las capas inferiores. Usualmente las capas son horizontales (Figura 1.2, a). A veces, un depósito inclinado se explota con capas inclinadas (Figura 1.2. b y c), y con capas verticales o abruptas (Figura 1.2, d).

Fig. 1.2. Esquemas típicos de capas y bancos: Hc - altura (espesor) de la capa; Hy - altura del banco

Fig. 1.3. Elementos de la repisa: 1 y 2 - plataformas inferior y superior; 3 - pendiente de la cara del banco; 4 y 5 - borde superior e inferior; 6 - lugares de construcción para comunicaciones del transporte. L φy1 y Lφy2  – longitud del frente de trabajo del primer y segundo banco, Hy1 y Hy2  – altura de primero y segundo banco. En general, una capa es un concepto más amplio que un banco. El banco es una parte desarrollada por separado de la capa de roca, que tiene la forma de un escalón. En las condiciones más comunes de explotación por capas horizontales e inclinadas, los bancos horizontales e inclinadas coinciden con ellas y tienen la misma altura (espesor de capa) y dimensiones en planta. Con una gran altura de la capa horizontal (hasta 50-100 m), también se puede desarrollar con bordes inclinados (Fig. 1.2, e). Las capas verticales pueden explotarse mediante bordes horizontales (ver Figura 1.2, d).

Cada banco se caracteriza por una altura, que corresponde al horizonte en la ubicaci ón para las comunicaciones del transporte en él. Las alturas de los bancos pueden ser absolutas (en relación con el nivel del mar) o, más raramente, condicional (en relación con un punto constante en la superficie). En las capas horizontales, las alturas son constantes, y para las capas inclinadas las alturas son variables. La superficie horizontal o inclinada del banco, que la limita en altura, se denomina áreas inferior y superior (Figura 1.3), y la superficie inclinada, que limita el banco en el costado del espacio trabajado, es la pendiente del banco. El ángulo de la pendiente del banco es el ángulo formado por la superficie de la pendiente del banco y el plano horizontal, y las líneas de intersección de la pendiente con las áreas superior e inferior son respectivamente los bordes superior e inferior del banco. Se distinga entre bancos de trabajo activos y no activos. En los bancos de trabajo, se lleva a cabo la extracción del material estéril o del mineral. Si el sitio está equipado con el equipo necesario para explotar un banco, se llama plataforma de trabajo.

Fig. 1.4. Esquemas para la explotación por subetapas: a - al mismo tiempo con diferentes excavadoras; b - en serie con una excavadora; c  – simultáneamente con dos excavadoras; Hy - la altura del banco; H Пy1 y HПy2 - altura respectivamente de la primera y segunda subetapa.

A menudo, los bancos se dividen en subetapas (sub bancos) (Figura 1.4), que son explotados por diferentes equipos de excavación o el mismo equipo en serie o simultáneamente, pero tienen las mismas rutas de transporte en el borde. La parte del banco a lo largo de su longitud, preparada para el desarrollo, se llama el frente del trabajo del borde, que se mide por su longitud Аф. El frente del trabajo del borde puede ser rectilíneo o curvilíneo en planta, y su longitud permanece constante o varía, dependiendo, ante todo, de la forma y el tamaño del depósito que se está desarrollando. La preparación del frente se realiza principalmente con comunicaciones de transporte y energía para garantizar el funcionamiento de los equipos en el borde. Como resultado de la excavación de rocas, se desarrolla el banco de trabajo. En la mayoría de los casos, varios campos se están desarrollando simultáneamente en la cantera, y a

menudo, la creación de nuevos bordes en la profundidad de la cantera. Las superficies laterales escalonadas, formadas por pendientes y plataformas de salientes y que delimitan el espacio trabajado, se llaman los lados de la cantera (ver Figura 1.1). El lado, representado por los bancos de trabajo, se llama borde de trabajo de la cantera. La línea que limita la cantera al nivel de la superficie de la tierra es el contorno superior de la cantera, y la línea que delimita al fondo (abajo) de la cantera, es el contorno inferior. En la producción de operaciones mineras, la posición del borde de trabajo, los contornos superiores e inferiores de la cantera varía en el espacio. Gradualmente, los bancos individuales, comenzando desde la parte superior de la cantera, alcanzan los contornos finales (límites) de la cantera. En el momento del cierre (final) de las obras a cielo abierto, corresponden a la profundidad final y las dimensiones finales de la cantera en el plano (ver Figura 1.1). Las pendientes de los bancos de los bordes no operativos de la cantera, sobre las cuales no se llevan a cabo operaciones mineras, están separadas por bermas (plataformas) transporte y seguridad. El conjunto de bancos, que están en desarrollo simultáneo, se llama la zona de trabajo de la cantera. La posición de la zona de trabajo está determinada por las marcas de las áreas inferiores de los bancos de trabajo superior e inferior (en el momento dado) de la cantera (ver Figura 1.1). La longitud del frente de trabajo de la mina es la longitud total de los frentes de minería de todos los bancos de trabajo. Para introducir un nuevo borde en el desarrollo, es necesario crear un acceso de transporte a él y el frente inicial del trabajo con la plataforma de trabajo correspondiente. Para la ubicación de las comunicaciones de transporte, mediante las cuales la masa rocosa del nuevo banco será transportada a la superficie o de los bancos superpuestas, es necesario abrir la repisa, es decir, realizar labores mineras especiales (apertura) desde la superficie o reborde suprayacente. En la mayoría de los casos, estos puntos conectan puntos ubicados en diferentes elevaciones (si abren un banco, la diferencia en la elevación es igual a la altura del banco) y, por lo tanto, tienen una cierta pendiente. Durante la construcción, los trabajos de apertura usualmente son de forma de sección trapezoidal o triangular y se denominan, respectivamente, las trincheras de corte y trincheras capitales (Figuras 1.5a y b). Para crear un frente de trabajo inicial en una borde destapado (corte del banco), es necesario realizar una excavación horizontal (con poca frecuencia con una pequeña pendiente para drenaje de agua) de una longitud considerable en comparación con las dimensiones de la sección transversal trapezoidal (triangular), una trinchera (semitrinchera) o un corte pozo, cuya longitud y ancho tienen ciertas dimensiones (Figura 1.5, c y d).

Fig. 1.5. Esquemas de labores mineras: 1 y 2 - trinchera de capital y medio frotada respectivamente; 3, 4 y 5 - respectivamente, una trinchera, un medio fragmentar y un hoyo; con el ángulo de la pendiente del lado de la zanja; a - ancho de la suela de la zanja; Las flechas indican la dirección del desarrollo de las operaciones mineras

Los principales parámetros de la cantera son los siguientes: 1) La profundidad final, que en el desarrollo de los depósitos inclinados y empinados determina la posible capacidad de producción de la cantera, sus dimensiones a lo largo de la superficie, el volumen total de la masa de roca extraída. Para depósitos horizontales y suaves, la profundidad final está determinada por las condiciones naturales y varía de manera insignificante durante todo el período de desarrollo; Botkins. La profundidad final se establece cuando se diseña la cantera. Las canteras modernas tienen una profundidad de hasta 400 m. Los proyectos prevén la posibilidad de abrir operaciones mineras a una profundidad de 700-900 m. 2) Las dimensiones de la cantera en la superficie a lo largo del depósito y a través del depósito están determinadas por el tamaño del depósito, el fondo de la cantera, la profundidad y los ángulos de la inclinación de sus bordes. Se calculan gráficamente o analíticamente. La forma de la cantera en el plano generalmente es casi ovalada. La longitud de la cantera varía desde cientos de metros a 8 km, y el ancho, según el tipo de depósito, es de hasta 4 km. 3) Las dimensiones del fondo de la cantera se establecen por las ventanasternovnem de la parte desarrollada del depósito en la marca de la profundidad final de la cantera. Las dimensiones mínimas del fondo de la cantera están determinadas por las condiciones para una excavación y carga segura de las rocas en el borde inferior (de al menos 20 m de ancho y al menos de 50-100 m de largo). 4) Los ángulos de las pendientes de los bordes de la cantera están determinados por las condiciones para la estabilidad de las rocas del macizo y la ubicación de

las comunicaciones de transporte. Se los considera más empinadas para reducir la cantidad de destape. 5) El volumen total de la masa rocosa en los contornos de la cantera es el indicador más importante que determina la capacidad de producción de la empresa en el período de su existencia. Con un relieve plano de la superficie, el volumen de roca en la cantera (m3) se puede estimar con precisión mediante la siguiente expresión:

Donde, Sд - área inferior de la cantera, m2; Hk - es la profundidad de la cantera, m, Pд - es el perímetro del fondo de la cantera, m; ϒcp - ángulo promedio de la pendiente de los bordes de la cantera, grado. El área, la forma del contorno y el perímetro del fondo de la cantera dependen principalmente del tamaño y la forma del depósito. El fondo de la cantera, si es posible, una forma redondeada para aumentar la estabilidad de los lados y reducir el volumen de la sobrecarga extraída. 6) Las reservas minerales en los contornos de la cantera son el indicador más importante que determina la posible escala de extracción, la vida de la cantera y los resultados del desarrollo económico. Las reservas dentro de cada margen (horizonte) y campo de la mina en su conjunto se establecen durante la exploración del depósito, y luego se definen y recalculan en los contornos de la cantera al diseñarlo y operarlo de acuerdo con las condiciones establecidas y periódicamente cambiantes para los minerales.

2. LAS ROCAS DE ROCA COMO OBJETO DE DESARROLLO 2.1. RECURSOS MINERALES Y SU CALIDAD Los minerales incluyen todo tipo de rocas extraídas con fines económicos, de construcción, industriales, y se utilizan en su forma original o después del procesamiento. Al extraer minerales por método a cielo abierto, es inevitable que estos minerales estén cubiertos por las rocas de sobrecarga. Las rocas minerales y de sobrecarga están unidas por el concepto de masa rocosa. La división de rocas en minerales y sobrecarga es relativamente. Con el progreso de las técnicas de extracción y procesamiento, muchos tipos de sobrecarga están empezando a usarse como minerales. Los minerales son de gran importancia en la economía del país, ya que son la base de la construcción y la industria, y la escala de su extracción y procesamiento determina el nivel de producción material, la riqueza y el desarrollo económico del estado. Distinga minerales útiles: metales (menas de metales negros, de colores, nobles, radiactivos y raros), no metálicos (materias primas para industrias metalúrgicas, químicas y otras), combustibles (carbón, pizarra bituminosa, turba, etc.) y rocas de construcción (calizas, mármoles, granitos, grava, arenas, etc.). Un conjunto de propiedades que determina el grado de idoneidad y la eficiencia económica de uso se denomina calidad de un mineral. Para carbones, por ejemplo, los

indicadores de calidad son valor calorífico, contenido de cenizas, contenido de humedad, abultamiento, el contenido de impurezas minerales, rendimiento volátil azufre, etc., y para los minerales: la composición porcentual de los elementos químicos, la composición mineralógica, las características estructurales y de textura, y otras propiedades. Cada producción, a su manera, regula la calidad del mismo mineral. Por ejemplo, cuando el procesamiento químico del carbón en materiales sintéticos no regula su calor de combustión; dolomita utilizado en sistemas de purificación de agua, se estima que para otros parámetros de calidad que la misma dolomita utilizada para la producción de productos refractarios. Algunas propiedades cualitativas de un mineral se encuentran entre las principales útiles, mientras que otras, que lo complican o lo hacen más costoso de procesar u operar, son perjudiciales. Por ejemplo, para los minerales de metales no ferrosos, las propiedades útiles son el contenido de metales recuperables, y nocivos: el contenido de arsénico, sulfuros secundarios, alta humedad, etc. La calidad de los minerales en el subsuelo es de condición estimada (es una condición del contrato o una norma que los productos suministrados deben cumplir), que se monta en las diversas etapas de exploración, diseño, desarrollo y producción. Se debe garantizar el uso efectivo del subsuelo, teniendo en cuenta los costos de extracción y procesamiento de minerales y el posterior uso de los productos. Por ejemplo, al establecer las condiciones para la energía del carbón, el costo de la energía debe tenerse en cuenta; cantidad de electricidad generada, con el aumento de la distancia de transportes se necesitará aumentar la calidad. La desviación de las condiciones en las operaciones mineras se estima por pérdidas cuantitativas y cualitativas. Las pérdidas cuantitativas caracterizan la disminución en el volumen del mineral conglomerado debido al abandono en el subsuelo, la atribución a la sobrecarga de rocas, el derrame durante la carga y el transporte, y por otras razones. Las pérdidas cualitativas (dilución) caracterizan el grado de mezcla del mineral con el mineral estéril y el mineral de calidad inferior.

2.2. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DE LAS ROCAS Los objetivos de la minería a cielo abierto son las rocas diversas: magmáticas, metamórficas y sedimentarias, que yacen en el espesor de la corteza terrestre en el lugar de su formación y que cubren sus depósitos: rocas trituradas, redepositadas o transferidas. Durante el desarrollo, las rocas están sujetas a varios tipos de influencias, principalmente mecánicas: golpes, cizalladura, compactación, desplazamiento y otras, como resultado de lo cual su estado cambia. En el caso general, natural y artificialmente

alterado (por explosión, métodos mecánicos de destrucción, reducción de agua, fortalecimiento químico, etc.) estado de las rocas. En la ingeniería de minas es importante conocer las propiedades físicas, tecnológicas y las características de rocas: la densidad, porosidad, resistencia a la humedad de los diversos esfuerzos, abrasividad, la viscosidad, la fragilidad, la estabilidad, el aumento de la fractura, etc. Cuando se expone a un macizo rocoso, primero es necesario conocer las propiedades de las rocas en su estado natural, la duración de otros fines (carga, movimiento, almacenamiento, aplastamiento, etc.) debe determinarse y tenerse en cuenta las propiedades de las rocas en un estado artificialmente alterado. En este caso, las propiedades de las rocas dependen tanto de las propiedades de las rocas en el estado natural, y en la forma en que se ven influidas en la etapa de desarrollo. El cambio en las propiedades comienza en el sitio de ocurrencia de las rocas. Por ejemplo, durante la explosión, no solo ocurre la destrucción de las rocas, sino también el debilitamiento de las diaclasas en el macizo rocoso adyacente; al desaguar también cambian las propiedades de las rocas en la matriz, y así sucesivamente. Por lo tanto, es habitual combinar rocas en grupos, categorías y clases con un cierto rango de propiedades y características. Para el desarrollo a cielo abierto, todas las rocas son convenientes dividirlas en grupos: rocoso y semi-local (en su estado natural), diaclasado destruido (rocas alteradas artificial o naturalmente del primer grupo); denso, suave (cohesivo) y suelto. Los grupos o tipos de rocas predeterminan los métodos de su desarrollo y los medios técnicos utilizados para esto. Teniendo en cuenta el papel importante de la fracturación de rocas para el cálculo de procesos tecnológicos y la evaluación de la dificultad de extraer rocas, es deseable establecer, antes del comienzo de las operaciones mineras, métodos especiales: el tipo de fracturamiento; Los ángulos de incidencia y acimuts de los principales sistemas de fractura; longitud, apertura y distancia entre grietas en los sistemas; naturaleza y grado de grietas de relleno; volumen total de macizo agrietado (en %); el tamaño de bloques en la matriz. La disminución de la resistencia de la roca en el macizo se caracteriza por un coeficiente de atenuación estructural igual a la relación de la adhesión de una sola pieza de roca cuando se separa de la matriz Km para adherirse a ella en una muestra. Ki- Las grietas y las perturbaciones tectónicas de rocas ígneas y metamórficas, así como los contactos de capas de rocas sedimentarias excede 0.05-0.1 MPa. Al evaluar la fracturación de un macizo rocoso mediante métodos sísmicos y acústicos, se puede utilizar un índice de fractura ac ústica Д, igual a la relación de los cuadrados de las velocidades de propagación de las ondas longitudinales en el conjunto y en la muestra de esta roca.

2.3. CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA Y LAS SEMI-ROCAS Las rocas duras en la mayoría de los casos son de rocas ígneas y metamórficas, así como algunas rocas sedimentarias saturadas con agua y se caracterizan por una resistencia a la tracción y compresión uniaxial en muestra de más de 50 MPa. Estos incluyen, en particular, cuarcitas, granitos, basaltos, gabros, calizas fuertes, areniscas, esquistos arenosos, conglomerados silíceos.

Las masas rocosas incluyen rocas ígneas y metamórficas erosionadas en rocas sedimentarias principalmente (arcillas, arcillosas arenosas y arcillosas, areniscas arcillosas y calcáreas, minerales de hematites, margas, brechas calcáreas y conglomerados, caliza, argillitas, limolitas, yeso, sal gema, piedra y carbón y otras). El límite de su resistencia bajo compresión uniaxial de una muestra (cuando está saturado con agua) es de 20 a 50 MPa. Una diferencia característica entre las rocas semi-duras de las menos fuertes (densas) es la necesidad de su destrucción preliminar durante el desarrollo (generalmente de manera explosiva). De acuerdo con el grado de fractura (bloqueo) del tercer orden en el conjunto, hay cinco categorías de rocas y semi-roca (Tabla 2.1). En rocas extremadamente fisuradas, las fuerzas de cohesión entre las partes individuales son muy pequeñas (Ai = 0.1-0.01; λ = 0.01-0.065). Las rocas fuertemente fracturadas a menudo tienen camas pronunciadas y grietas visibles (Ai = 0.25-0.1, λ = 0.05-0.15), y la adhesión entre las dos es insignificante. Las rocas medianamente fracturadas se caracterizan por una estructura de bloque pronunciada, grietas bien distinguibles (Ai = 0.4-0.25, λ = 0.1-0.55). Las rocas de baja fracturación se caracterizan por una estructura de bloque pronunciada y grietas visibles, a veces llenas de material pequeño no cementante; la resistencia al desprendimiento de bloques es considerable (Ai = 0,6-0,4; λ= 0.5-0.9). Las rocas prácticamente monolíticas se caracterizan por tamaños de bloques muy grandes (A i = 1-0.6, λ = 0.6-0.98). Las rocas estratificadas se caracterizan por tener capas pronunciadas de baja potencia y son relativamente homogéneas. La adhesión en la cama es mucho menor que en la dirección transversal. Las superficies de contacto de las capas después de la separación suelen ser uniformes. Las rocas duras y semi-duras (semi solidas) en el macizo también pueden estar en un estado perturbado, congelado o una mezcla de diferentes clases. Rocas fracturadas - alteradas de forma natural o artificial; se caracterizan por fisuras abiertas profundas. Las rocas naturalmente alteradas se encuentran principalmente en zonas de perturbaciones tectónicas. En las rocas perturbadas a lo largo de fracturas continuas de fallas y disturbios disyuntivos, la cohesión de la matriz es muy poco o inexistente. Cuando las zonas se llenan con material de arcilla, especialmente agua saturada, el coeficiente de fricción interna disminuye bruscamente en comparación co n su valor en la roca no perturbada. Las rocas dañadas artificialmente son típicas para las zonas de meteorización, desplazamiento, colapso, deslizamientos de tierra, impacto sísmico de explosiones. Las lutitas metamórficas de sericita, clorita y talco son especialmente erosionadas en afloramientos. Además de reducir la resistencia de rocas perturbadas, sus otras propiedades también cambian. Tabla 2.1. Clasificación interdepartamental de rocas según el grado de fracturamiento en el macizo

Las rocas rugosas son típicas de texturas complejas, en zonas de contacto y perturbaciones tectónicas. Las rocas secas con grietas bajas con una temperatura bajo cero cambian casi insignificantemente sus propiedades. Las rocas fisuradas semi-locales congeladas de alta humedad (12-18%) y de resistencia relativamente baja (20-30 MPa) tienen una mayor resistencia a las fuerzas externas debido al llenado de grietas con hielo. Durante el deshielo, tales rocas, por ejemplo, limolitas, se ablandan debido a la expansión de grietas, disolución de sustancias cementantes, aumento de la humedad natural.

2.4. CARACTERÍSTICA DE LAS ROCAS DESTRUIDAS Como resultado de la explosión, rotura mecánica y la fragmentación natural o fuerzas (colapso, a la intemperie, etc.) De la roca y las rocas en movimiento semi en el estado destruido y convertido adecuado para la carga y en movimiento medios técnicos convencionales. Las rocas destruidas difieren en el grado de cohesión, grumos y fuerza en la muestra, lo que corresponde a la resistencia de la roca antes de la fractura. La cohesión refleja la naturaleza de los enlaces entre las rocas adyacentes, cuya resistencia a la separación es significativamente mayor que la de menos que la resistencia al corte. El grado de conectividad depende principalmente de la solidez de las rocas destruidas, así como de su volumen, que se expresa por los valores de cohesión de Kc (enlace natural), el enlace K3 (vínculo entre la naturaleza mecánica de la fractura) y el ángulo de fricción interna de las rocas de la ρ. El aflojamiento caracteriza el aumento en el volumen de la roca destruida en comparación con el ocupado en el macizo y está determinado por el valor del factor de aflojamiento Kp. En términos de conectividad, las rocas destruidas se dividen en tres categorías: Categoría I -  rocas sueltas friable. Se caracteriza por la presencia de numerosos espacios de aire entre las piezas, pero es posible sujetar las piezas individuales y el acoplamiento entre ellas. Las razas son propensas a la rotura y la formación de pendientes claramente definidas. El coeficiente de desintegración es Kp = 1.4-1.65, y algunas veces más;

Categoría II -   rocas sueltas cohesivas. Se caracteriza por la presencia de pequeñas

brechas de aire (vacíos) entre bloques y piezas naturales individuales. No hay acoplamiento entre ellos, pero las piezas se sujetan y el acoplamiento entre las piezas permanece y el agarre sobre las grietas naturales inalteradas en las piezas. El coeficiente de aflojamiento Kp = 1.2-1.3. El montículo no tiene pendientes claramente definidas; Categoría III - relacionada con rocas destruidas. Representado por partes naturales del macizo, no completamente separadas unas de otras. En este caso, la fractura de la matriz aumenta, pero la adhesión entre los bloques permanece en gran medida. El coeficiente de aflojamiento es Kp = 1.03-1.05, con menor frecuencia 1.05-5-1.1. Las repisas tienen una fuerte pendiente. Categoría IV - rocas trituradas grandes con el tamaño de las piezas más grandes 1,5-2,0 m; dcp = 0.4-0.6 m; Categoría V- son rocas de gran tamaño que contienen piezas individuales de 2.5-3.0 m

de tamaño; dcp = 0.7-0.9 m. Para rocas sueltas finas, finas y de grano medio, el factor máximo de aflojamiento es limitado y usualmente no excede 1.5. Las rocas explotadas se llaman, respectivamente, rocas muy grandes, grandes, medianas, pequeñas y muy solubles. Las rocas finamente molidas con finura de piezas de no más de 0.2 m resultantes de la trituración mecánica (en trituradoras) se llaman rocas rotas, y no más de 0.1 m pequeñas y medianas. Las rocas muy fragmentadas incluyen la masa grava-grava, cuyo tamaño de partícula es 70-40, 40-20, 20-10, 10-5 mm. Las categorías de rocas destruidas por bultos y grado de conectividad dependen del tipo y las condiciones del proceso de su destrucción. En la trituración mecánica o el movimiento adicional por varios medios técnicos, las razas siempre están sueltas; La conexión entre las piezas individuales se debe solo a las fuerzas de fricción y un engranaje pequeño. Las rocas arruinadas de cualquier abultamiento pueden ser cohesivas o sueltas dependiendo de la naturaleza y las condiciones de la voladura, y también de la ubicación después de la explosión. Las rocas destruidas, desplazadas y depositadas en terraplenes y vertederos, se caracterizan por el coeficiente de fricción interna igual a la tangente del ángulo β de la relación natural. Usualmente β = 34 - 38. A una altura de los terraplenes de rocas de grumos gruesos HH < 10 m, el ángulo β = 42 - 45. En la parte inferior de los terraplenes altos, debido a la dispersión de las piezas, el ángulo de la pendiente se extiende a 2530 ° C. Solo para HH = 10-20 m las rocas tienen un compromiso hasta 0.05-0.1 MPa.

Los montículos creados, por regla general, son heterogéneos debido al r elleno de rocas litológicamente diferentes, así como a su tamaño. Con el tiempo, las rocas en los terraplenes son compactadas, cementadas por los productos de intemperie y adquieren una adhesión significativa (hasta 0,5 MPa), sin perder la fricción interna. Tales rocas ya están cubiertas. Es más fácil compactar rocas semi-rocosas trituradas. Las laderas de los viejos montículos se declinan a 27-32 °. Las piezas de producción que son más grandes que las permitidas para las condicio nes tecnológicas se llaman sobredimensionadas; están sujetos a aplastamiento adicional. El tamaño y la producción de piezas sobredimensionadas son términos relativos, determinados por la capacidad del equipo de carga y transporte. Cuanto mayor sea el tamaño permitido de una pieza, menor será la salida del sobredimensionado con la misma calidad de explosión.

2.5. CARACTERÍSTICAS DE LA DENSIDAD, SUAVE Y ROCAS SUELTAS Las rocas densas incluyen arcillas duras, tizas, carbones pardos y bituminoso, minerales de arcilla, etc. La resistencia máxima de las rocas bajo compresión uniaxial es de 5-20 MPa. Son capaces de mantener pendientes en un ángulo de hasta 60-70 ° en un ángulo de hasta 10-20 m en el macizo, pueden ser desarrolladas por máquinas mineras sin destrucción preliminar con suficiente esfuerzo de excavación (no menos de 0.3-0.4 MPa). Muy a menudo, en ausencia de una técnica poderosa, tales rocas se explotan o aflojan antes de excavar. Con un cambio rápido, las rocas densas se rompen, pero con la exposición prolongada a una carga, se comportan como cuerpos de plástico. El ángulo de fricción interna es β = 16-35 °, la adhesión de Kc en la pieza es de 0.5-4 MPa. Las rocas blandas incluyen arcillas de arena, margas, margas arenosas, carbones blandos, rocas ígneas y metamórficas completamente desintegradas, etc. Su resistencia a la compresión es de 1-5 MPa, el ángulo de fricción i nterna es p = 14 - 23 °, la adhesión es Kc = 0.054- 0.1 MPa. Estas rocas son lo suficientemente fáciles sin un aflojamiento preliminar para ser desarrolladas por todo tipo de máquinas excavadoras con fuerzas de excavación de 0.2-0.3 MPa y pueden mantener pendientes en un ángulo de 50-60 ° a una altura de hasta 7-15 m. Cuando se secan, estas rocas se vuelven semisólidas, pero bajo la acción del agua se hincha. Neuplotnennye rocas arcillosas (algunos tipos de graso toikodnspersnyh arcillas hidrófilas, arenas limosas, limos, precipitación zatorfovannyh, licuado y el suelo loess regado) tienen resistencia a la compresión no más de 1 MPa, el ángulo de fricción interna β