Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Определение основных параметров карьерного поля

1.1 Границы карьерного поля

Основные параметры карьера ограничивают массив месторождения, который включает определенный объем вскрыши и запасы полезного ископаемого.

Соотношение этих объемов и запасов при эксплуатации не должно быть больше граничного коэффициента вскрыши, соответствующего данным горно-геологическим условиям.

Глубина карьера определяется по контурному коэффициенту вскрыши с помощью графоаналитического метода расчета и в сравнении его на каждом горизонте углубления горных работ с граничным коэффициентом вскрыши. Принимаем высоту уступа, h1=h2=hi. Контуры бортов карьера при каждом углублении горных работ отстраиваются под углом погашения горных работ.

Глубину карьерного поля определяем графоаналитическим способом.

Расчеты ведутся следующим образом:

- горизонтальная мощность пласта, м.

Объем полезного ископаемого.

,

где Sпи - сечение полезного ископаемого. - объемный вес угля, т/м.

Для бурового угля = 1,2-1,35т/м, для каменного угля = 1,3-1,6т/м.

Подсчет объема вскрыши:

Находим контурный коэффициент вскрыши.

Найденные значения заносим в таблицу и для каждого горизонта величину Ккi сравниваем со значением Кгp. На том горизонте, где Кki будет равен Кгр следует прекращать открытые горные работы и переходить к подземным. Этот горизонт и определит конечную глубину карьера.

Таблица 1 - Сравнение контурного коэффициента вскрыши с граничным

№ гор.	Si	K кi	Сравнение
1	692	2.1	10
2	1148	3.5	10
3	1639	5	10

Глубина карьера Нк=3*10+10=40, ширина карьера по верху Вк=190.

Построения и расчеты представлены в приложении 1 (на миллиметровке).

Принимаем основные параметры карьерного поля:

Длина карьера по поверхности - Lк=2900 м.

Ширина карьера по поверхности - Вк=190 м.

Ширина дна карьера - Вд=33 м.

Глубина карьера - Нк=40 м.

Угол откоса нерабочего борта карьера - =35

Угол откоса рабочего борта карьера - =17

1.2 Расчет запасов полезного ископаемого и объемов вскрыши в конечных контурах карьера

В установленных границах карьера необходимо определить, какое количество запасов полезного ископаемого заключено в этих границах и какие объемы вскрыши необходимо удалить из карьера при эксплуатации, чтобы добыть эти запасы.

Объемы вскрыши (Vв) и геологические запасы полезного ископаемого определяются основными параметрами карьерного поля и зависят от условий залегания месторождения.

, т.

, т.

,

=1.3 (10) - определяется для каждого горизонта.

- определяется для каждого горизонта.

..

Запасы полезного ископаемого:

, т.

- объем полезного ископаемого для каждого горизонта, т:

- объем полезного ископаемого в конечных контурах карьера, т:

- объем вскрышных работ для каждого горизонта, м3:

- объем вскрышных работ в конечных контурах карьера:

- слоевой коэффициент вскрыши, т/м3 (15)

- определяется для каждого горизонта:

- промышленный средний коэффициент вскрыши, т/м3:

- эксплуатационный коэффициент вскрыши.

Таблица 2 - Обоснование производственной мощности карьера

Карьеры	Промышленные запасы, млн/т	Срок амортизации, лет Та	Производственная мощность, млн.т Аr
Малые	До 5-10	8-10	0,1-0,8
Средние	10-20	10-20	0,8-2
Большие	20-150	20-40	2-5

Промышленные запасы карьера являются основой для установления производственной мощности предприятия - количества полезного ископаемого, которое будет добываться ежегодно в процессе эксплуатации карьера (Агод):

где Та - срок эксплуатации карьера, год.

Среднегодовой объем вскрыши:

1.3 Календарный график и график режима горных работ

График режима горных работ показывает, как распределяются в границах карьера запасы полезного ископаемого и соответствующим им объемы вскрыши по отношению к глубине карьера.

Строим график режима горных работ, а затем на его основе календарный график горных работ. Сначала строится график режима горных работ, как зависимость текущих объемов от глубины карьера. Затем на его основе строится календарный график горных работ с учетом производственной мощности карьера по добыче угля, срока службы карьера и равномерности распределения объемов вскрыши по годам или (если срок службы карьера более 15-20 лет) по периодам отработки с возрастанием текущих объемов вскрыши от периода к периоду.

Длина горизонтов распределяется следующим образом:

,

где Li-1 - длина i-го горизонта, м, Hi-1 - высота i-го горизонта, м, сtgгнб - угол откоса нерабочего борта карьера, град

Промышленные запасы полезного ископаемого рассчитываются в соответствии с длиной горизонта.

Qi = Qпот* Li, т

где зн - коэффициент извлечения полезного ископаемого: (100 - П)/100, т.е. 0,95.

Срок отработки горизонтов:

Тi=Qi/Aг - определяется для каждого горизонта

Годовой объем вскрыши:

Vгодi=Vi/Ti

Текущий коэффициент вскрыши:

Ктек=Vгод/Агод

1.4 Режим работы

При проектировании разрезов большое значение имеет выбор оптимального календарного режима работы, при котором обеспечивается рациональное использование горнотранспортного оборудования, максимальная производительность труда и минимальные затраты на производство товарной продукции.

Режим работы принимается в соответствии с требованиями «Временных норм технологического проектирования угольных и сланцевых шахт (ВНТП 2-92)» Москва, 1993 г. и техническим заданием на разработку проектной документации.

Режим работы на основных процессах (добыча угля, подготовка и выемка вскрышных пород): 354 дня в году в 3 смены продолжительностью по 8 часов каждая.

Режим работы вспомогательных служб - 260 рабочих дней в году, в две смены продолжительностью по 8 часов. Взрывные работы предусматривается проводить в дневное время суток.

2. Технологическая часть. Вскрытие месторождения и проходка траншеи

2.1 Выбор схемы вскрытия месторождения

Выбор схемы вскрытия производится на основе горно-геологических условий, топографических особенностей, инженерно-геологических и производственных условий.

Назначение вскрывающих горных выработок и их месторасположение.

Место проведения разрезных траншей.

Достоинства и недостатки схемы вскрытия.

2.2 Выбор системы разработки

Система открытой разработки - это определенный порядок выполнения подготовительных, вскрышных и добычных работ, обеспечивающий планомерную и безопасную разработку месторождения с заданной производственной мощностью предприятия при минимальных затратах в рациональном использовании его запасов и минимальном воздействии на окружающую среду.

Выбор системы разработки для отработки месторождения осуществляется по «Классификации систем открытой разработки», предложенной академиком В.В. Ржевским. В основу этой классификации положено направление развития горных работ в плане и профиле.

Основными факторами, влияющими на выбор системы разработки, являются:

· горно-геологические условия залегания полезного ископаемого и особенности рельефа;

· горнотехнические условия эксплуатации;

· перспектива дальнейшей отработки месторождения.

При выборе систем разработки рассматриваются следующие варианты:

Сплошная поперечная система разработки. Первоначально производится строительство карьера первой очереди до предельной глубины отработки. Далее движение фронта горных работ осуществляется по простиранию пластов в горизонтальной плоскости без углубки. Основным достоинством данной системы разработки является возможность осуществления внутреннего отвалообразования. Малая длина фронта работ и необходимость постоянного передвижения транспортных коммуникаций усложняют организацию ведения работ и являются недостатками данной системы разработки.

Углубочная продольная система разработки. Характеризуется развитием горных работ, как в плане, так и по глубине. При этой системе разработки, по мере развития горных работ в плане, осуществляется постоянное вскрытие и отработка нижележащих горизонтов карьера. Данная система разработки, по сравнению со сплошной поперечной системой, характеризуется более простой организацией работ и возможностью создания значительного по простиранию фронта работ. Последний аргумент особенно актуален при отработке наклонных и крутопадающих месторождений, представленных свитой пластов сравнительно небольшой мощности. Недостатком данной системы разработки, по сравнению с предыдущей, является большой объем пород, размещаемых во внешний отвал.

Анализ факторов, определяющих выбор системы разработки, показал, что отработку запасов участка целесообразно осуществлять по углубочно-продольной системе разработке. В качестве комплекса оборудования, согласно классификации академика В.В. Ржевского, принят экскаваторно-транспортно-отвальный (ЭТО) комплекс.

Подготовку коренных пород к выемке предусматривается осуществлять буровзрывным способом с бурением скважин станками вращательного бурения. Экскавация горной массы будет осуществляться одноковшовыми гидравлическими экскаваторами, мехлопатами с электроприводом. Для транспортирования горной массы к местам складирования предусмотрено применение автомобильного транспорта. Вскрышные породы будут складироваться во внешние и внутренний бульдозерные отвалы. Также, в начальный период отработки предусмотрено применение бестранспортной технологии с использованием драглайнов. Уголь предусматривается транспортировать на погрузочный комплекс, откуда он будет отгружаться в железнодорожный транспорт

2.3 Выбор способа проходки капитальных и разрезных траншей

Выбор способа проведения траншей проводится исходя из следующего: используется такое горнотранспортное оборудования, которое будет применяться в строительный период и в период эксплуатации.

Выбранный способ должен быть экономичным и развивать высокую скорость проходки.

Определение объемов работ при проходке траншей

Рисунок 1. Общий вид капитальной траншеи



Рисунок 2. План, продольный и поперечный профили траншеи

Определение ширины нижнего основания траншеи.

Ширина траншеи понизу определяется двумя условиями: конструкциями и размерами транспортного пути и безопасным расположением оборудования при проведении траншеи.

Ширина разрезной траншеи понизу:

=2*14.5+2*2=33 м,

где - радиус разворота автомобиля, м, с - безопасный зазор, м

Определение ширины верхнего основания траншеи.

, м.

где h - высота уступа (конечная глубина траншеи), - угол откосов бортов траншеи.

Объем разрезной траншеи определятся по формуле:

, м3

где i - уклон траншеи, %о i=0,002, б- угол откосов бортов траншеи.

Объем разрезной траншеи.

Длина капитальной траншеи определяется по формуле:

L = h /i=10/0.002=2900, м.

Объем погонного метра траншеи определяется по формуле.

, м3

где l - 1 м.

Определяем объем траншеи с учетом коэффициента разрыхления.

2.4 Расчет буровзрывных работ при проходке траншей

Выбор способа и средств взрывания.

Скорость проходки капитальной траншеи во многом зависит от принятого способа проходки траншеи и организации работ.

Ряды скважин располагают параллельно оси траншей. Скважины бурятся по всей длине траншеи на требуемую глубину, с учетом перебура.

Крайние ряды скважин бурятся наклонно к оси траншеи. Число рядов скважин зависит от ширины траншеи по дну и от крепости взрываемых пород. Взрывная сеть монтируется из ДШ с обязательным применением пиротехничеких замедлителей типа КЗДШ.

Врубной (центральный) ряд взрывается первым он работает при одной поверхности обнажения.

Действие зарядов двух соседних рядов, взрываемых с замедлением происходит уже при двух обнаженных плоскостях и достигает интенсивное дробление массива.

Определение параметры буровзрывных работ:

Определяем линию наименьшего сопротивления по подошве при короткозамкнутом взрывании по формуле:

м.

где d -диаметр скважины, м; - плотность заряжания, штатное 0,8 -0,9 кг/м3; q - удельный расход ВВ, 0,8 кг/м3..

Определение расстояния между скважинами в ряду по формуле:

а = m .W=1*5=5, м

где m - коэффициент сближения заряда, 0,8-1,0.

Поскольку взрывание короткозамедленное принимают квадратную сетку, расстояние между рядами а=b.

Число рядов скважин определяется по формуле:

, ряда

где в - ширина траншеи понизу.

Определяем длину скважины по формуле:

 м.

где Н- глубина траншеи, м., lпер - глубина перебура, м (для Кузбасса от 1,0 - 2,4 м.), б- угол наклона скважины.

Скважины крайних рядов имеют угол наклона такой же, как и борта траншеи, а скважины расположенные в средних рядах вертикальны.

Вместимость ВВ рассчитывается по формуле:

, кг.

Определение веса заряда скважины выполняется по формуле:

, кг.

Определяем длину заряда в скважине по формуле:

, м.

Конструкция заряда может при проходке траншеи быть сплошной или рассредоточенной одним-двумя воздушными промежутками в зависимости от глубины траншеи.

Верхняя часть заряда (15-20%) должна состоять из простейших дешевых ВВ. Нижняя часть при обводненности состоит из водоустойчивого ВВ (грамонит30/70, грамотол).

Зарядка скважин должна быть механизированная, кроме установки боевиков и шашек Д=400, ДШ.

Интервал замедления устанавливается по шведской формуле:

, м/сек,

где К- коэффициент акустической жесткости пород, К=3ч5.

Из практических данных принимаем массовый взрыв, объемом который должен обеспечить работу экскаватора на пол месяца.

Определяем объем горной массы взрываемой одной скважиной:

, м3.

Определяем количество скважин взрываемых за один взрыв:

, шт.

где n - количество взрывов в месяц, шт.

Определяется общая глубина скважин по формуле:

, м.

карьерный разрезный траншея контурный

Список используемой литературы

Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. - М: Недра, 1991.

Астафьев Ю.П. Горное дело. - М.: Недра, 1982.

Кутузов Б.Н. Взрывные работы. - М: Недра. 1988.

Друкованньш М.Ф. и др. Буровзрывные работы на карьерах. - М.: Недра. 1990.

Размещено на Allbest.ru

...