Содержание

Введение

Горная промышленность является основной сырьевой и топливной базой современной индустрии . Она главный источник топлива для энергетики и других отраслей экономики сырья для черной и цветной металлургии , для химической промышлености ,удобрений для сельского хозяйство, строительных материалов для сооружений промышленных и жилых зданий , дорог и многое другое.

Открытый способ разработки по сравнению способом во много раз производителей, экономической и безопасней. Производительность при открытом способе разработке в 5-8 раз выше, а себестоимость в 2-4 раза ниже, чем при подземном способе разработке месторождения полезных ископаемых. Поэтому в настоящее время открытый способ ведения горных работ имеет большее распространение.

В сравнении с подземной разработкой месторождений полезных ископаемых открытый способ имеет следующие преимущества:

- высокая безопасность труда;

- лучшие производственные условия;

- меньшие сроки строительства;

- невысокие капитальные затраты;

- меньшие потери полезного ископаемого;

- при необходимости легче увеличить производственную мощность.

Но ОГР имеют также и недостатки:

- отчуждение больших земельных площадей;

- понижения уровня грунтовых вод на больших площадях;

- зависимость от климатических условий.

При современном уровне развития технике и технологий возможность применения не ограничивается физическими свойствами пород, условиями их залегания, климатическими условиями. Но экономическая целесообразность развития месторождения, выбор техники, технологии ведения ОГР зависят от:

- рельефа мерности;

- угла падения пласта;

- мощности пласта;

- формы и строения пласта;

- климатических и гидравлических условий.

Отличительными признаками ОГР является то, что они ведутся непосредственно с земной поверхности и включают два основных вида работ – вскрышные и добычные.

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, вмещающих полезное ископаемое. Они обеспечивают до-ступ к полезному ископаемому и создают условия для его без-опасной добычи.

Вскрышные и добычные работы ведутся на месторождение совместно, с некоторым опережением во времени и в про-странствие добычных работ вскрыши.

В результате этих работ образуется карьер, который представляет собой комплекс открытых горных выработок, предназначенных и оборудованных для открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

1 Общая часть

1. Горно – геологическая характеристика

Данное месторождение будет разрабатываться открытым способом.

Пласт полезного ископаемого залегает на глубине 30 м. Горизонтальная мощность полезного ископаемого М_з=180м, залегает под углом 15°. Вмещающими породами являются аргиллиты, алевролиты и песчаники с крепостью по шкале профессора Протодьянова f=6 – 9. Объёмный вес полезного ископаемого 1,24 т/м³. Условно считаем, что верхний горизонт сложен четвертичными отложениями и будет разрабатываться без БВР.

2. Расчет параметров карьера

К параметрам карьера относятся:

a) предельная глубина карьера;

b) длина бортов карьера;

c) объем вскрыши;

d) объем полезного ископаемого.

Определение контуров карьера имеет важное значение при разработке, так как от них зависит объем вскрышных пород в карьере, его производственная мощность и срок существования. Контуры карьера влияют на выбор способа вскрыши и места заложения траншеи, на выбор способа вскрыши и места заложения, на поверхность сооружений, транспортных коммуникаций на поверхности и на многие другие решения. Соответственно устанавливают технические границы карьера.

Углы откоса нерабочих бортов карьера должны обеспечить устойчивость бортов и допускать размещения на необходимых площадках. Параметры карьера определяют из его геологических размеров в поперечном и продольных разрезах.

Для определения конечных контуров, объёмов вскрыши и полезного ископаемого будет использоваться аналитический метод расчётов, как наиболее удобный и позволяющий найти параметры карьера путём решения утонений.

Определяем граничный коэффициент вскрытия К_ГР.

(1)

где К_ГР – граничный коэффициент;

С_П – стоимость выемки полезного ископаемого подземным способом, руб.;

С_В. – стоимость выемки вскрыши, руб.; С_О – стоимость выемки полезного ископаемого открытым способом, руб.

Определяем средний угол бортов карьера _СР, град.

(2)

где _Р – угол рабочего борта карьера; _Н – угол нерабочего борта карьера; _Т – угол торцевого борта карьера;

Определяем глубину карьера Н_К, м

(3)

где λ - коэффициент неравномерности вскрышных работ М_пи - горизонтальная мощность пласта, м. _Ср – средний угол бортов карьера.

Определяем ширину карьера под наносами В₁,м.

(4)

где B_н - ширина карьера по низу, м; H_пи - глубина полезного ископаемого, м.

(5)

Определяем ширину карьера по поверхности В₂,м.

₍₆₎

(6)

Определяем длину карьера под наносами L₁,м.

Определяем длину карьера по поверхности L₂,м.

(8)

Определяем объем карьера V, млн м³.

(9)

где S_Д - площадь дна карьера, мм; Н_к - глубина карьера, м; Р_Д -периметр дна карьера, м; _ср - усреднённый угол откоса бортов; n - число участков бортов карьера, шт.

Рассчитываем объем полезных ископаемых V_пи, млн м³.

(10)

млн м³

Рассчитываем геологические запасы угля Q_Г, т.

(11)

где  - объемный вес.

млн м³

Рассчитываем балансовые запасы Q_б, млн. т.

(12)

где k_извл – коэффициент извлечения запасов.

Рассчитываем объем вскрыши V_вскр,м³

(13)

Выбираем режим работы карьера: 2смены по 12часов.

Непрерывная рабочая неделя со скользящими выходными днями.

Рассчитываем количество рабочих дней в году для карьера N_РАБ, дней.

(14)

Выбираем производственную мощность карьера.

Производственная мощность карьера – это количество горной массы добываемой в карьере в единицу времени (Т/год, Т/месяц)

Q_пр=34,06 (млн. т)

то рационально принять

Q_т/год=4 (млн. т/год)

Определяем средний коэффициент вскрыши К_ср, м³/т.

(15)

Рассчитываем срок службы карьера Т, год.

(16)

где t₁- время на строительство карьера,(сек) t₂ – время на закрытие карьера,(сек)

Определяем производственную мощность карьера по вскрыше Q_вскр, млн. т/год.

(17)

1. Выбор и обоснование способов вскрытия

Вскрытие – это горные работы по созданию комплекса капитальных и временных траншей и съездов, а также других горных выработок и сооружений, обеспечивающих грузо-транспортную связь между рабочими горизонтами в карьере и приёмными пунктами на поверхности. Вскрытие карьерного поля осуществляется горными выработками, которые начинаются с поверхности или с уже вскрытого горизонта, и заканчивается на отметке рабочей площадки вскрываемого горизонта.

Различают способ, схему и систему вскрытия.

Способ характеризуется типом вскрытия выработок.

Схема вскрытия – совокупность всех вскрышных выработок обозначенных в данный момент, грузо-транспортная связь рабочих горизонтов с горизонтами доставки горной массы.

При выборе вскрытия руководствуются следующими требованиями:

• большая пропускная способность;

• обеспечение наименьшей дальности транспортирования пустых пород и руд;

• минимальный срок строительства;

• минимальный объём горно-капитальных работ;

• такое распространение вскрышных работ, при котором наибольшие объёмы вскрыши вынимаются в более отдалённый период.

1. Выбор и обоснование системы разработки

Система разработки месторождения – это определённый порядок выполнения горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ. В условиях данного месторождения СОР должна обеспечивать безопасную экономию и наиболее полную выемку кондиционных запасов при соблюдении мер безопасности ведения работ и охране окружающей среды. При крутом залегании пласта вскрытие месторождения производится в период всей отработке карьера. Для выполнения вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ в определённом объёме и порядке применяются различное горное и транспортное оборудование. На карьере необходимо стремиться обеспечить такую технологию все основные, и вспомогательные процессы и операции полностью механизированы, а применяемые машины и механизмы по своей мощности и производительности взаимосвязаны и обеспечивают заданный темп работы.

Так как угол откоса борта карьера 15^о, мощность наносов 7 метров, глубина карьера 101 метр, то принимаю по классификации Шешко Е.Ф. систему разработки: с перевозкой породы на внешние отвалы (Б-5), характеризуется перемещением породы на более значительные расстояния, обычно по пути с подъемом в грузовом направлении.

По классификации Ржевского в.В. Принимаем систему разработки: продольная однобортовая сор.

2 Специальная часть

2.1 Выбор экскаваторов и расчет их производительности

Для добычи полезного ископаемого и отработки вскрыши применяем экскаватор ЭКГ-10.

Техническая характеристика экскаватора ЭКГ-8и.

- ёмкость ковша, м³ 8

наибольший радиус черпания, м 17,5

наибольший радиус разгрузки, м 15,5

наибольшая высота черпания, м 12,6

радиус черпания на уровне стояния 11,7

наибольшая высота разгрузки, м 8,4

Производительностью экскаватора называется его выработка за единицу времени. Она определяется по объему горной массы в плотном теле или по весу горной массы и измеряется за один час, сутки, месяц, год.

Теоретическая производительность экскаватора П_теор, /час

(18)

где Е - емкость ковша, м;

t_цт - теоретическая продолжительность цикла, мин;

Теоретическая продолжительность цикла определяется расчетным путем, исходя из конструктивных данных экскаватора, при высоте забоя, равной высоте расположения напорного вала, где угол поворота 90 градусов и разгрузка породы ведется в отвал.

Теоретическая продолжительность цикла указывается в паспорте экскаватора.

Техническая производительность учитывает условия работы экскаватора в забое и является максимально возможной для данной модели при непрерывной работе в конкретных условиях и является исходной для определения эксплуатационной производительности экскаватор.

Рассчитываем техническую производительность экскаватора П_тех, /час.

(19)

где k_нап – коэффициент наполнения ковша, 0,9; t_ц – техническая продолжительность цикла, т.е. продолжительность цикла в данных условиях,мин; К_р – коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора (=1,5).

Эксплуатационная производительность экскаватора учитывает не только конкретные условия. Но и использование экскаватора во времени П_экс, м/час.

(20)

где К_ис – коэффициент использования экскаватора во времени (=0,75).

Определяется сменную производительность экскаватора П_см, /смену.

(21)

где t – время смены, сек;

Определяется суточную производительность экскаватора П_сут, /сутки.

(22)

где n_сут – количество смен работы в сутки.

Определяется годовую производительность экскаватора П_год, /год.

(23)

где N_год – годовое число дней работы экскаватора.

Месячная производительность определяется после определения годовой производительности экскаватора П_мес, /мес.

(24)

Определяю количество экскаваторов на добыче, N_экс, шт.

(25)

Принимаю 2 экскаватора

_{Уточняю}

Определяем количество экскаваторов на вскрыше, N_экс, шт.

(26)

Принимаем 3 экскаватора.

2.2 Расчет параметров системы открытой разработки

Ширина заходки экскаватора для мехлопаты зависит от радиуса черпания на горизонте установки

При железно дорожном транспорте ширину заходки принимают максимальной, чтобы сократить число передвижных путей. При автомобильном и контейнерном транспорте ширину заходки можно принимать меньше, т.к. автомобиль может подъехать сбоку или сзади.

Определяем ширину заходки для экскаватора ЭКГ - 8 А, м.

(27)

_A=18м

Высота уступа это вертикальное расстояние от верхней бровки уступа до нижней площадки уступа.

высота уступа устанавливается с учетом безопасности работ и зависит от размера экскаватора и физико-технических свойств пород.

Высота уступа в мягких и плотных породах при отработке уступа без БВР не должна превышать Н_{ч мах} т.к. образуются навесы и козырьки.

Определяем высоту уступа при отработке уступа с БВР для экскаватора ЭКГ - 8 H_у, м.

(28)

где H_у – высота уступа, м; H_ч.max. – максимальная высота черпания экскаватора, м.

_{Принимаю Hу=15м}

Определяю ширину рабочей площадки, Ш_Р.П., м.

(29)

где С₂ – расстояние от оси железнодорожного пути до нижней бровки уступа, м; С₁ – расстояние от оси железнодорожного пути до полосы дополнительного оборудования, м; П_в – ширина полосы для размещения устройств электроснабжения, м; П – ширина полосы для размещения дополнительного оборудования, м; b_П – ширина полосы безопасности, м;

(30)

где α_Р – угол откоса рабочего уступа; α_У – угол устойчивого откоса уступа.

.