4.2. Определение параметров карьера

Определение и расчет текущего коэффициента вскрыши

Текущий коэффициент вскрыши студент рассчитывает по отношению объёма вскрышных пород к объему полезного ископаемого за единицу времени

, м³/м³ , (4.1)

где V_г.м – объём горной массы, м³;

V_г.м – объём вскрышных пород одного уступа, м³;

V_в – объём полезного ископаемого в пределах одного уступа, м³

За единицу времени следует взять время отработки одного уступа и рассчитать объем вскрышных и добычных работ в пределах одного уступа, при этом угол откоса борта карьера студент выбирает по показателю крепости вмещающих пород и крепости полезного ископаемого

Расчет конечной глубины карьера, определение устойчивого угла борта карьера. Для этого студент устанавливает значения конечной глубины карьера по равенству текущего и граничного коэффициентов вскрыши, т.е. C = К_тек. Рассчитывая значения C и К_тек на глубине 50м, 100м, 150м и так далее каждый раз проверяя равенство текущего и граничного коэффициентов вскрыши, установить конечную глубину карьера. При этом следует учитывать, что средний коэффициент вскрыши не должен превышать 8. При больших значениях этого коэффициента разработка месторождения будет не рентабельной.

Конечная глубина карьера горизонтальных и пологих месторождений определяется по формуле:

H_к = h_вск.+ h_п.и, (4.2)

где: h_вск.- мощность вскрыши, м; h_п.и.- мощность полезного ископаемого.

Конечная глубина карьера при разработке наклонных и крутых залежей определяется сопоставлением значений граничного и текущего коэффициентов вскрыши. С увеличением глубины карьера увеличивается и текущий коэффициент вскрыши. При достижении некоторой промежуточной глубины карьера Н_к.п., значение текущего коэффициента вскрыши станет равным граничному, следовательно, дальнейшее увеличение глубины карьера приведет к необоснованным затратам.

Конечная глубина карьера при разработке наклонных и крутых залежей определяется по формулам проф. Боголюбова Б.П.:

= (4.3)

= (4.4)

где - конечная глубина карьера, м;

k _гр – граничный коэффициент вскрыши, м³/м³;

m _г =

α - угол падения п.и.

D – ширина дна карьера минимально допустимая при наклонных и крутонаклонных месторождениях D = 30/40 м;

 - средний угол откоса лежачего борта карьера;

 - средний угол откоса лежачего бока.

Также конечная глубина карьера определяется по формуле (4.5):

H= , (4.5)

где: _ср – усредненные углы откоса бортов карьера, град.

Р - периметр дна карьера, м;

S_n - площадь дна карьера, м²;

k_гр - граничный коэффициент вскрыши.

Угол откоса борта карьера определяется ориентировочно по таблице 1.2., стр. 18, изд. «Технология, механизация и организация ОГР»; авторы П.И. Томаков, И.К. Наумов. М., Недра, 1986 г.

Установив конечную глубину карьера и выбрав угол откоса борта карьера, следует определить коэффициент устойчивости борта карьера при выбранных параметрах карьера и заданных свойствах вмещающих пород. Для расчета коэффициента устойчивости, следует воспользоваться учебным пособием по геомеханике (раздел - расчет горного давления при ведении открытых горных работ).

Расчет параметров элементов карьера (объем горной массы, объем вскрыши, запасы полезного ископаемого в контурах карьера).

Необходимо рассчитать объем горной массы в контурах карьера по формуле В.В. Ржевского:

V_гм = 0,6*(K_г + 2)*Н_k*m_г,*Lпр, м³ (4.6)

где L_пр - длина месторождения по простиранию, м.

Этот объем при равнинном рельефе поверхности может быть определен по формуле акад. В.В. Ржевского

V_гм = Sд*H_к + Р_д*Н²_к * ctg_ср + Н³_к *ctg_ср, , м³ (4.7)

где S_д - площадь дна карьера, м²;

Нк - глубина карьера м;

Р_д – периметр дна карьера, м;

γ – усредненный угол откоса нерабочих бортов карьера;

Далее, следует определить объем полезного ископаемого, находящегося в контурах карьера

V_п.и = (Н_к- H_и)* m_г *Lпр, м³

и определить общий объем пород вскрыши (рыхлая + скальная)

V_в = V_гм - V_п.и , м³

где S - площадь подошвы карьера, м²;

Н_к - глубина карьера, м;

β_n - угол откоса n-го участка борта карьера, град;

l - длина n-го участка борта карьера;

β_ср- средний угол откоса борта карьера, град.

Для подсчета объема вскрышных пород следует учитывать, что объём горной массы включает объём вскрышных пород и объем запасов полезного ископаемого, т.е.

V_г.м. = V_вск.+ V_п.и..

Для определения запасов полезного ископаемого в контурах карьера для наклонных и крутых залежей необходимо рассчитать минимальный объем запасов, оставляемых в недрах. При известной длине дна объём запасов определяют в контурах карьера по формуле:

V_п.и.= [m_г* H_к – (S₁+S₂)]*L_д , (4.8)

где: m_г – горизонтальная мощность полезного ископаемого, м;

H_к – глубина карьера, м;

S₁, S₂ - площадь оставляемого в недрах полезного со стороны висячего и лежачего бока соответственно, м²;

L_д - длина дна карьера, м.

Максимальный объем извлекаемого полезного ископаемого следует определять по формуле:

, (4.9)

где: В_Д – ширина дна карьера, м;

β_н - угол откоса нерабочего борта карьера, град;

m_г –горизонтальная мощность полезного ископаемого, м;

H_к – глубина карьера, м;

L_д - длина дна карьера, м.

Размеры карьера на уровне дневной поверхности следует определять после того, как установили параметры дна карьера, его конечную глубину и устойчивый угол откоса борта карьера. Размеры карьера на уровне дневной поверхности определяют по формулам:

длина карьера L_к = L_д + H_к ctgβ_н + H_к ctgβ_р (4.10)

ширина карьера В_к = B_д + H_к ctgβ_н + H_к ctgβ_р (4.11)

где: L_д и B_д длина и ширина карьера на уровне дневной поверхности, м;

H_к – конечная глубина карьера, м;

β_н и β_р - углы откоса нерабочего и рабочего бортов карьера соответственно.

Далее в курсовом проекте следует определить параметры уступа (высота, угол откоса), количество уступов, количество и размеры транспортных и предохранительных берм, тип забоя экскаватора.