Открытая геотехнология

 

Введение

 

          Целью данного курсового проекта является:

- Обоснование параметров, производительности  и режима работы карьера;

- выбор способа, схемы и системы  вскрытия при разработке месторождений  открытым способом;

- выбор наиболее подходящего  оборудования и их количества для каждого производственного процесса;

- определение расчетным путем  мощности и расстановки оборудования, обеспечивающего производство горных  работ в установленном объеме  и порядке.

    

     Задачами данного курсового проекта является:

- Практическое закрепление материала  изученного по дисциплине;

- Получение навыков в решении  горно-инженерных задач с использованием  различного рода справочных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

 

 

 

Наименование показателей	Вариант 98
Годовая производительность карьера по руде, млн. т.	15
Расстояние транспортировки, км	11
Горизонтальная мощность рудного тела, м	100
Длина руднго тела, м	3000
Угол падения рудного тела, град	55
Мощность насосов, м	20
Мощность прослойков пустых пород, м	-
Климатический район	Южный
Коэффициент крепости пород по шкале проф.М.М.Протодъяконова	10
Плотность горной породы, т/ м3	2,7
Категория пород по трещеноватости	III
Взрываемость пород	Средневзрываемые
Обводненность пород	Сухие
Граничный коэффициент вскрыши, м3/м3	5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2. Обоснование параметров и производительности карьера

 

В соответствии с коэффициентом крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова определим углы погашения бортов карьера. f=10 составляют (табл. 2):

Со стороны лежачего бока - 40º

Со стороны высячого бока - 45º

 

 

Найдем конечную глубину карьера по формуле В.В. Ржевского:

м    (1)

 

 

 

     где Нк - глубина карьера, м;

          Кгр - граничный коэффициент вскрыши (табл. 2), м3/м3;

          mг - горизонтальная мощность рудного тела (табл. 1), м;

           mп - мощность прослоев пустых пород (табл. 1), м;

           gв, gл - углы погашения бортов карьера со стороны висячего

           и лежачего боков, град.

 

≈230 м

 

 

Определяем длину и ширину карьера по верхнему контуру:

 

         Lв = Lp + Hк·(ctggв + ctggл),                         (2)

 

Вв = mг + Hк·(ctggв + ctggл),                         (3)

 

где Lв - длина карьера по верхнему контуру, м;

     Lp - длина рудного тела по простиранию (табл. 1), м;

     Вв - ширина карьера по верхнему контуру, м.

 

         Lв = Lp + Hк·(ctggв + ctggл)=3000+230(1,19+1)=3500 м

 

          Вв = mг + Hк·(ctggв + ctggл)=100+230(1,19+1)=600 м

 

Вычисляем запасы полезного ископаемого в контуре карьера:

 

Vp = (mг-mп)·(Нк-hн)·Lp,                         (4)

 

      где Vр - запасы полезного ископаемого в контуре карьера, м3;

           hн - мощность наносов (см. табл.1),м.

 

          Vp = (mг-mп)·(Нк-hн)·Lp =(100-0)(230-20)3000=63000000 м3

 

 

Определяем объем горной массы в контуре карьера:

 

Vг.м = mг ·Lp·Hк + H2к×·(Lp + mг)·ctggср+1,05×H3к·ctg2gср,             (5)

 

         где Vг.м - объем горной массы в контуре карьера, м3;

               gср - средний угол откоса бортов карьера при погашении, град.

 

         Vг.м =100*3000*230+(230)2((3000+100)/2)ctg((45+40)/2)+

         +1,05*(230)3* ctg2((45+40)/2)=158476753 м3.

 

 

Находим средний коэффициент вскрыши:

 

                                                    (6)

 

          где Кср - средний коэффициент вскрыши, м3/м3.

 

 

1,52≤ 5

 

 

  Вычислить производительность карьера по вскрыше и горной массе:

                                          (7)

 

Аг.м = Ар·(1+Кср),                                 (8)

 

      где Ав - годовая производительность карьера по вскрыше, млн. м3;

            Ар- годовая производительность карьера по руде (табл. 1), млн. т;

        g - плотность полезного ископаемого (табл. 2), т/м3;

        Аг.м – годовая производительность карьера по горной массе, млн. т.

 

  8,44 млн.м3

 

     Аг.м = Ар·(1+Кср)=15(1+1,52)=37,8 млн.т.

 

 

 

3. Выбор оборудования  и режим работы карьера

 

Для расчетной годовой производительности по горной массе Агм=37,8 млн.т и заданному расстоянию транспортирования 11 км, подбираем емкость ковша эксакаватора и соответствующее транспортное оборудование и его грузоподъемность.

     Емкость ковша экскаватора составляет 8-12 м3, грузоподъемность автосамосвала 105-180т. и более.

    По емкости ковша подбираем модель экскаватора.

Экскаватор марки ЭКГ-12:

- Вместимость ковша 12 м3;

- Максимальный радиус черпания  на уровне стояния Rч.у=14,3 м;

- Максимальный радиус разгрузки Rp.max=18,5 м;

- Максимальный радиус черпания Rp.max=21 м;

 

     По грузоподъемности  подбираем марку автосамосвала.

Автосамосвал БелАЗ-7521:

- Грузоподъемность 180т;

- Геометрический объем кузова 80 м3;

- Габаритные размеры 13580*7640*6100;

- Масса снаряженного автомобиля  – 145 т;

 

     Для принятой модели экскаватора и крепости пород по шкале М.М. Протодъяконова (табл. 6) принимаем буровой станок марки СБШ 320 с диаметром долота 320 мм.

 

    По произведенным расчетам  имеем годовую производительность  карьера по горной массе 37,8 млн.т, поэтому целесообразно применять непрерывную рабочую неделю и три смены в сутки по 8 часов.

     С учетом заданного  климатического района (Южный) по табл. 7 число рабочих дней в году для наших условий принимает 355 дней в году.

 

 

4. Вскрытие карьерного  поля

 

     Предоставленное месторождение находится в равнинной местности, поэтому вскрытие карьерного поля производим временными вскрывающимися и разрезными траншеями по контакту руда порода (со стороны висячего бока залежи). В конечном контуре выезд из заглубленной части карьера будет производиться по системе капитальных полутраншей (съездов), уложенных в лежачем боку рудного тела, и представляет собой тупиково-петлевую форму трассы.

     По классификации  проф. Шишко (табл. 7.1 и 7.3) капитальные  полутраншеи:

- по расположению относительно  контура карьера – внутренние;

- по числу уступов, обслуживаемых  системой траншеи – общие;

- по основному назначению –  одиночные;

- по стационарности – стационарные.

Глубина заложения траншей Нт=15 м (равна высоте уступа).

Продольный уклон траншей iр=10% (табл. 8).

Угол откоса траншей α=70º (табл.13).

 

Длина вскрывающей траншеи и съезда в плане:

 

,м                                                       (9)

где iр- руководящий (продольный) уклон, %.

 

 

Ширина вскрывающей траншеи и съезда по дну:

 

Ширина траншеи по дну составляет bт=37м (табл. 10,11).

 

Определяем объем вскрывающей наклонной траншеи:

 

.                                                     (10) 

м3

 

Строительный объем разрезной траншеи (м3):

 

Vрт = h·Lрт·(bрт + h·ctgα),                          (11)

 

где Lрт – длина разрезной траншеи, м;

       bрт – ширина нижнего основания разрезной траншеи (табл. 11), м.

 

Vрт = h·Lрт·(bрт + h·ctgα)=15*3000*(40+15ctg70)=2043000м3

 

 

Определяем длину трассы, необходимой для вскрытия одного горизонта (м)

 

,м                                                            (12)

 

где h – высота уступа, м;

      lп – длина горизонтальной площадки примыкания,м;

      

,

 

 

5. Система разработки  месторождения

 

     В основу классификации  систем разработки акад. Н.В. Мельникова  положен способ производства  вскрышных работ. По этой классификации  выделяются следующие системы разработки: бестранспортная, экскаватор-карьер, транспортно-отвальная, специальная, транспортная и комбинированная.

     Для наших условий  принимаем транспортную систему  разработки. Вскрыша перемещается  транспортными средствами (Автосамосвал БелАЗ-7521) на внешние отвалы. Погрузку горной массы производим экскаваторами (ЭКГ-12). Транспортная система разработки применяется для отработки месторождений различной формы с породами любой крепости, что указывает правильность выбора системы разработки для наших условий.

     Основными отличительными  признаками классификации систем  разработки акад. В.В. Ржевского являются  направление выемки в плане  и профиле. Направления выемки  в плане разделяются на продольное, поперечное, веерное и кольцевое. Направления выемки в профиле разделяется на сплошное и углубочное.

     По углу падения  рудного тела в наших условиях  по типу относиться крутопадающей  залежи. При разработке таких залежей в период эксплуатации ведутся вскрытие и нарезка новых рабочих горизонтов. В этом случае положение рабочей зоны постоянно меняется, поэтому системы разработки таких месторождений относятся к группе углубочных систем – с переменным положением рабочей зоны.

     По классификации  систем разработки акад. В.В. Ржевского  для наших условий принимаем углубочную, продольную, двухбортовую систему разработки с внешними отвалами.

     Основные параметры  системы разработки: высота и  угол откоса уступов, ширина рабочих  площадок, ширина заходок, длина  фронта работ, угол откоса рабочего  борта, длина экскаваторного блока, число рабочих уступов, длина фронта работ.

 

С учетом изложенного определяем высоту уступа:

 

,                                   (13)

 

   где h – высота уступа, м;

          Hч.max – максимальная высота черпанья принятого экскаватора, м.

 

 

Угол откоса рабочего уступа α=70º (табл.13).

 

Определяем ширину рабочей площадки:

 

при использовании буровзрывных работ:

 

П = В + С1 + Т + m + dв + Л +dп;                 (14)

 

        где C1=2,5÷3,5 – расстояние от нижней бровки уступа или развала до

                   транспортной полосы, м;

                 Т – ширина транспортной полосы (СНиП 2.05.07-91), м;

                  m=3,5 – расстояние от линии электропередачи до кромки

                  транспортной полосы, м;

                 dв=6÷7 – ширина полосы для движения вспомогательного

                 транспорта (при использовании автотранспорта dв=0), м;

                Л – ширина полосы готовых к выемке запасов, м;

               dп – ширина призмы возможного обрушения (табл. 13),м;

                В – ширина развала взорванной горной массы, м.

 

П=42+3+15+3,5+0+25+3,5=92 м.

 

 

Определим ширину резервной полосы запасов:

 

,                                                 (15)

 

где μ – норматив обеспеченности запасами полезного ископаемого, мес.

             (табл.14);

      Ар – годовая производительность карьера по полезному ископаемому, т;

       Lр.у – длина добычного фронта на уступе, м (Lр.у = Lр);

       nо – количество добычных уступов.

 

м.

 

 

Количество одновременно разрабатываемых добычных уступов:

 

,                                               (16)

 

где bрт – ширина разрезной траншее (ее учитывают, если подготовка

               горизонтов ведется по залежи), м;

       δ – угол падения залежи, град.

 

 

 

6. Производственные процессы

 

6.1     Подготовка пород к выемке.

 

     Подготовку скальных и полускальных пород к выемке ведут с использованием энергии взрыва.

Длина перебура (м) рассчитывается по формуле: