Концентричное расположение фронта вызывает необходимость изменения его протяженности в процессе работы карьера. Такое расположение фронта обеспечивает минимальные объемы горно-калитальных работ и высокий темп углубки.
Фронт работ уступа может перемещаться параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от одной его границы к другой (однобортовая выемка), параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от промежуточного положения к границам (двухбортовая выемка), радиально от центра выемочного слоя к его границам или от периферийных участков к центру, по вееру с поворотным пунктом, расположенным на границе карьерного поля или вблизи нее (см. рис.3.2).
Длина Lфу фронта работ уступа и скорость vф его подвигания должны обеспечить работу экскаваторов с заданной годовой эксплуатации оной производительностью, определяемой по формуле (3.1)
Пэ.г.=hуLф.у.Vф./Nэ.у.,
где Nэ.у - число экскаваторов, работающих на данном уступе.
Число экскаваторов на уступе может быть различным, однако при использовании мощного оборудования желательно иметь на уступе один экскаватор, производительность которого равняется запланированному объему работ. Это позволяет улучшить организацию работ на уступе и способствует повышению производительности оборудования. При малой длине фронта работ и небольшой скорости его подвигания возникает необходимость отработки группы уступов одним экскаватором, что связано с периодической перестройкой транспортных коммуникаций. Перегон экскаваторов (особенно мощных) с уступа на уступ связан со снижением их производительности и нежелателен по техническим причинам. При работе на уступе двух экскаваторов и более фронт работ уступа делится на отдельные экскаваторные блоки, длина которых для экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 составляет 500-600 и 1000-1400 м соответственно при использовании автомобильного и железнодорожного транспорта. Скорость подвигания фронта работ зависит от мощности оборудования, мощности залежи, производительности карьера и других факторов и изменяется в пределах 30-250 м в год. Обычно годовая скорость подвигания фронта работ изменяется в пределах 40-140 м. Рабочая зона карьера - это зона, в которой осуществляются вскрышные и добычные работы. Она характеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов, одновременно находящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметками рабочих уступов и длиной их фронта работ. Рабочая зона представляет собой перемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которой осуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. Она может охватывать один, два или все борта карьера. При строительстве карьера рабочая зона, как правило, включает только вскрышные уступы, а к окончанию горно-капитальных работ - и добычные. Число вскрышных, добычных и горно-подготовительных забоев в рабочей зоне не может устанавливаться произвольно, так как от этого зависит выполнение планов по отдельным видам работ. В рабочей зоне карьера каждый экскаватор в процессе работы занимает определенную горизонтальную площадь Sб, которая характеризуется шириной В рп рабочей площадки и длиной Lб экскаваторного блока. Обычно S6 = 20/40 тыс. м2 при железнодорожном транспорте и S6=5/20 тыс.м2 при автомобильном транспорте. Число экскаваторных блоков, которое может разместиться в рабочей зоне карьера, определяется по формуле (3.2)
Nб=k0kр.б.Sр.з./Sб
где: k0 =0,85 /0,93 - коэффициент, учитывающий наличие откосов уступов в рабочей зоне;
kр.б.=0,7/0,8 – коэффициент учитывающий наличие резервных (нерабочих) блоков.
3.3 Классификация систем разработки
Наибольшее применение в горнотехнической литературе и практике получили классификации систем разработки, предложенные проф. Е.Ф. Шешко, акад. Н.В. Мельниковым и акад. В.В. Ржевским.
В основу классификации, предложенной акад. В.В. Ржевским (табл.3.1.), положены горно-геологические и геометрические предпосылки, характеризующие порядок разработки месторождения. Согласно этой классификации имеет место существенное различие систем разработки горизонтальных и пологих, а также наклонных и крутых месторождений. Системы разработки горизонтальных месторождений характеризуются только порядком выполнения вскрышных и добычных работ, так как горно-подготовительные работы в этих условиях заканчиваются в период строительства карьера. Возобновиться горно-подготовительные работы могут только в период реконструкции карьера. Такие системы разработки называются сплошными (с постоянной рабочей зоной).
Таблица 3.1 – классификация систем разработки
| Индекс групп систем | Группы | Индекс подгрупп | Подгруппы | Индекс систем | Системы разработки |
| С | Сплошная (с постоянным положением рабочей зоны) | СД | Сплошная продольная | СДО | Сплошная продольная однобортовая |
| СДД | Сплошная продольная двухбортовая | ||||
| СП | Сплошная поперечная | СПО | Сплошная поперечная однобортовая | ||
| СПД | Сплошная поперечная двухбортовая | ||||
| СВ | Сплошная веерная | СВЦ | Сплошная веерная центральная | ||
| СВР | Сплошная веерная рассредоточенная | ||||
| СК | Сплошная кольцевая | СКЦ | Сплошная кольцевая центральная | ||
| СКП | Сплошная кольцевая периферийная | ||||
| У | Углубочная (с переменным положением рабочей зоны) | УД | Углубочная продольная | УДО | Углобочная продольная однобортовая |
| У | Углубочная (с переменным положением рабочей зоны) | УДД | Углубочная продольная двухбортовая | ||
| УП | Углубочная поперечная | УПО | Углобочная поперечная однобортовая | ||
| УПД | Углубочная поперечная двухбортовая | ||||
| УВ | Углубочная веерная | УВР | Углубочная веерная рассредоточенная | ||
| УК | УК | Углубочная кольцевая | УКЦ | Углобочная кольцевая центральная | |
| УС | Смешанная (углобочно-сплошные) | УСД | Углобочно-сплошная продольная | УСДО | Углобочно-сплошная продольная однобортовая |
| УСП | То же, поперечная | УСПД | То же, поперечная двухбортовая | ||
| УС | Смешанная (углобочно-сплошные) | УСВ | То же, веерная | УСВР | То же, веерная рассредоточенная |
| УСК | То же, кольцевая | УСКЦ | То же кольцевая центральная |
Примечание. К наименованию системы добавляется: "с внешними (или внутренними) отвалами". Системы разработки наклонных и крутых месторождений характеризуются порядком выполнения вскрышных, добычных и горноподготовительных работ, так как горно-подготовительные работы на таких месторождениях ведутся как в период строительства карьера, так и в процессе его работы (для воссоздания фронта вскрышных и добычных работ нарезаются очередные по глубине уступы). Такие системы разработки называются углубочными (с переменной рабочей зоной).
Месторождения со сложными топографическими и горно-геологическими условиями могут разрабатываться смешанными (углубочно-сплошными) системами.
Порядок разработки месторождения связан с развитием горных работ по отношению к контурам карьерного поля. В связи с этим различают следующие системы разработки по направлению выемки в плане:
продольные однобортовые и двухбортовые, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается параллельно длинной оси карьерного поля;
поперечные однобортовые и двухбортовые, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается параллельно короткой оси карьерного поля.
веерные, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается по вееру с центральным (общим) или рассредоточенным (два и более) поворотными пунктами.
кольцевые, когда фронт вскрышных и добычных работ имеет форму кольца и разработка ведется от центра к границам карьерного поля или от границ к центру.
Классификации систем разработки, предложенной акад. В.В. Ржевским, предшествовали классификации, разработанные проф. Е.Ф. Шешко, (1949 г.) и акад. Н.В. Мельниковым (1951 г.).
В основу классификации, предложенной проф. Е.Ф. Шешко (табл. 3.2 и рис. 3.3), положено направление перемещения вскрышных пород в отвалы. Эта классификация включает следующие группы систем.
Группа А включает системы с поперечным перемещением вскрыши в отвалы без применения транспортных средств (бестранспортные системы) .
Группа Б включает системы с продольным (вдоль фронта) перемещением вскрыши в отвалы с применением транспортных средств (транспортные системы).
Группа В включает комбинированные системы с поперечным и продольным перемещением вскрыши в отвалы. Эти системы являются комбинацией транспортных и бестранспортных систем.
Системы с поперечной перевалкой вскрыши во внутренние отвалы являются технологически наиболее простыми и экономичными.
Таблица 3.2. – классификация групп систем разработки
| Группы систем разработки | Наименование систем разработки | Условное обозначение систем разработки |
| А, Системы разработки с перевалкой вскрыши (с поперечным перемещением вскрыши в отвалы) | 1. Система разработки с непосредственной перевалкой вскрыши | А-1 |
| 2. То же, с кратной экскаваторной перевалкой вскрыши | А-2 | |
| 3. То же, с перевалкой вскрыши отвало-образователями | А-3 | |
| Б. Системы разработки с перевалкой вскрыши (с продольным перемещением вскрыши в отвалы) | 4. Система разработки с перевозкой вскрыши на внутренние отвалы | Б-4 |
| 5. То же, на внешние отвалы | Б-5 | |
| 6. То же, на внешние и внутренние отвалы | Б-6 | |
| В. Системы разработки с перевалкой и перевозкой вскрыши (с поперечным и продольным перемещением вскрыши в отвалы) | 7. Система разработки с частичной перевозкой вскрыши на внутренние или внешние отвалы | В-7 |
| 8. То же, с частичной перевалкой вскрыши во внутренние отвалы | В-8 | |
| А-0. Системы разработки с незначительным объемом вскрышных работ, когда способы перемещения вскрыши в отвалы не имеют существенного значения | А-0 |
Однако перевалка породы в рабочих органах экскаваторов ограничивает параметры этих систем и область их применения. Здесь жестко взаимоувязаны вскрышные и добычные работы, а объем вскрытых запасов строго ограничен.