Курсовая работа

по дисциплине «Геотехнология открытая»

на тему: «РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРА»

Вариант № 61

Выполнил:

_____________________ Студент гр. ГД-141 Иванов Антон Викторович

(подпись)

Проверил:

канд. техн. наук,

доцент кафедры ОГРиЭ ________________ И.В. Машуков

Новокузнецк

2017

Исходные данные для проектирования

Таблица – Параметры месторождений полезных ископаемых (МПИ) и элементов системы разработки

№ варианта	Угол падения МПИ, α, град.	Мощность МПИ, m, м	Длина МПИ по простиранию, Lпр, м	Высота уступа, Hу, м	Ширина площадки уступа, Впл, м	Угол откоса уступа, αу, град.	Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т	Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3
61	50	15	1800	20	15	70	6	1,8

В курсовом проекте необходимо определить главные параметры карьера:

1. Контурные коэффициенты вскрыши К_к;

2. Конечную глубину карьера Н_к;

3. Количество уступов N_у;

4. Запасы полезного ископаемого Q_п.и;

5. Объем горной массы по вскрыше V_в;

6. Средний коэффициент вскрыши К_ср;

7. Ширину карьера на земной поверхности В_к;

8. Длину карьера на земной поверхности L_к;

9. Ширину дна карьера В_д;

10. Длину дна карьера L_д;

11. Построить поперечный и продольный профиль карьера;

12. Определить угол нерабочего борта карьера на предельном контуре _н.б.

1 Расчет главных параметров карьера

1.1 Расчет контурных коэффициентов вскрыши К_к

Контурные коэффициенты вскрыши рассчитываются как отношение объемов вскрыши к запасам полезного ископаемого. После определения объемов вскрышных пород и запасов полезного ископаемого для каждого уступа определяются значения контурных коэффициентов вскрыши К_кi для каждого уступа по формуле (8) методики

К_к1 = , К_к2 = , К_к3 = и т.д.

Для расчета контурных коэффициентов вскрыши К_к необходимо рассчитать запасы полезного ископаемого на единицу длины простирания месторождения величиной, равной один метр (1 м) по формулам (2) и (3) методики

∆Q₁ = S_п.и.  l₁  ρ_п.и., т;

∆Q₂ = S_п.и.  l₂  ρ_п.и., т,

Площадь полезного ископаемого определяется площадью параллелограмма с основанием, равной горизонтальной мощности и высотой, равной высоте уступа H_у и определяется по формуле (4) методики и равны

S_п.и. = m H_уsin^-1α_п = 15 20sin^-150° = 15 201,3 = 391,6 м²

Запасы полезного ископаемого на один метр длины по простиранию определяются по формуле (14) и равны

∆Q₁ = S_п.и.  l₁  ρ_п.и. = 391,6 м²  1,8 т/м³ = 704,9 т

Величина ∆Q₁ заносится в таблицу 1.

При выдержанном залегании полезного ископаемого объемы вскрышных пород на единицу длины простирания месторождения величиной, равной один метр (1 м) рассчитываются по формулам (2) и (3) методики

∆V₁ = S_в1l₁, м³;

∆V₂ = S_в2 l₂, м³

Площадь вскрышных пород для i-ого горизонта определяется по формуле (22) методики

S_вi = (msin^-1α_п  N_i  H_у  ctg _н.б.i)  N_i H_у –

• (msin^-1α_п  N_(i-1)  H_у  ctg _н.б.(i-1))  N_(i-1)  H_у – m H_уsin^-1α_п

Площадь вскрышных пород для первого уступа определяется по формуле (17) и равна

S_в1 = (msin^-1α_п  H_у  ctg _н.б.1)  H_у – m H_уsin^-1α_п = (15sin^-150°  20 ctg 70°)  20 – 15 20sin^-150° = (151,3  20  0,36)  20 – 15  20  1,3 = (19,5  7,2)  20 – 15 20 1,3 = 26,7  20 – 390 = 534 – 391,6 = 144 м²

Контурный коэффициент вскрыши для первого уступа определяется по формуле (15) и равен

К_к1 = = = =0,204 м³/т

Величины S_в1 и К_к1 заносятся в таблицу 1 и сравниваются с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для третьего уступа значительно меньше граничного коэффициента вскрыши и поэтому рассчитывается контурный коэффициент вскрыши для второго уступа.

Площадь вскрышных пород для второго уступа определяется

S_в2 = (15sin^-150°  20 ctg 54°)  2  20 – (15sin^-150°  20 ctg 70°)  20 – 15 20  sin^-150° = (15  1,3  20 0,73)  2  20 – (151,3  20  0,36)  20 – 15  20  1,3 = (19,5  14,6)  40 – (19,5  7,2)  20 – 15 20 1,3 = 33,1  40 – 534 – 391,6 =1324 – 534 – 391,6 = 398,4 м²

Контурный коэффициент вскрыши для второго уступа определяется

К_к2 = = = =0,56 м³/т

Величины S_в2 и К_к2 заносятся в таблицу 1 и сравниваются с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для второго уступа значительно меньше граничного коэффициента вскрыши и поэтому рассчитывается контурный коэффициент вскрыши для третьего уступа.

Площадь вскрышных пород для третьего уступа определяется

S_в3 = (15sin^-150°  3  20 ctg 49°)  3  20 – (15sin^-150°  20 ctg 54°)  2  20 – 15 20  sin^-150° = (15  1,3  3  20 0,87)  3  20 – 1324 – 391,6 = (19,5  52)  60 – 1324 – 391,6 = 71,5  60 – 1324 – 391,6 = 4299 – 1324 – 391,6 = 2583,4 м²

Контурный коэффициент вскрыши для третьего уступа определяется

К_к3 = = = =3,67 м³/т

Величины S_в3 и К_к3 заносятся в таблицу 1 и сравнивают с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для третьего уступа значительно меньше граничного коэффициента вскрыши и поэтому рассчитывается контурный коэффициент вскрыши для четвертого уступа.

Площадь вскрышных пород для четвертого уступа определяется

S_в4 = (15sin^-150°  4  20 ctg 47°)  4  20 – (15sin^-150°  3  20 ctg 49°)  3  20 – 15 20  sin^-150° = (15  1,3  4  20 0,93)  80 – 4299 – 391,6 = (19,5  74,6)  80 – 4299 – 391,6 = 94,1 80 – 4299 – 391,6 = 7528,1 – 4299 – 391,6 = 2837,5 м²

Контурный коэффициент вскрыши для четвертого уступа определяется

К_к4 = = = =4,025 м³/т

Величины S_в4 и К_к4 заносятся в таблицу 1 и сравнивают с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для четвертого уступа меньше граничного коэффициента вскрыши и поэтому рассчитывается контурный коэффициент вскрыши для пятого уступа.

Площадь вскрышных пород для пятого уступа определяется

S_в5 = (15sin^-150°  5  20 ctg 46°)  5  20 – (15sin^-150°  4  20 ctg 47°)  4  20 – 15 20  sin^-150° = (15  1,3  100 0,965)  100 – 7528,1 – 391,6 = (19,5  96,5)  100 – 7528,1 – 391,6 = 116  100 – 7528,1 – 391,6 = 11600 – 7528,1 – 391,6 = 3680,3 м²

Контурный коэффициент вскрыши для пятого уступа определяется

К_к5 = = = =5,22 м³/т

Величины S_в5 и К_к5 заносятся в таблицу 1 и сравнивают с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для пятого уступа меньше граничного коэффициента вскрыши и поэтому рассчитывается контурный коэффициент вскрыши для шестого уступа.

Площадь вскрышных пород для шестого уступа определяется

S_в6 = (15sin^-150°  6  20 ctg46°)  6  20 – (15sin^-150°  5  20 ctg46°)  5  20 – 15 20  sin^-150° = (15  1,3  2  120 0,965)  120 – 11600 – 391,6 = (19,5  115,8)  120 – 11600 – 391,6 = 135,3  120 – 11600 – 391,6 =16236 – 11600 – 391,6 = 4244,4 м²

Контурный коэффициент вскрыши для шестого уступа определяется

К_к6 = = = =6,02 м³/т

Величины S_в6 и К_к6 заносятся в таблицу 1 и сравнивают с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для шестого уступа незначительно больше граничного коэффициента вскрыши. Для проверки рассчитывается контурный коэффициент вскрыши для седьмого уступа.

Площадь вскрышных пород для седьмого уступа определяется

S_в7 = (15sin^-150°  7  20 ctg 45°)  7  20 – (15sin^-150°  6  20 ctg 46°)  6  20 – 15 20  sin^-150° = (15  1,3  7  20 1)  7  20 – 16236 – 391,6 = (19,5  140)  140 – 16236 – 391,6 = 159,5  140 – 16236 – 391,6 = 22330 – 16236 – 391,6 = 5702,4 м²

Контурный коэффициент вскрыши для седьмого уступа определяется

К_к7 = = = = 8,09 м³/т

Величины S_в7 и К_к7 заносятся в таблицу 1 и сравнивают с граничным коэффициентом вскрыши. Величина контурного коэффициента вскрыши для седьмого уступа значительно больше граничного коэффициента вскрыши и поэтому разработка седьмого уступа экономически не целесообразна.

Таблица 1 – Величины объемов вскрышных пород, запасов полезного ископаемого и контурных коэффициентов вскрыши для каждого горизонта

№№ горизонтов	∆Vi , м3	∆Qi , т	Ккi, м3/т	Сравнение Ккi и Кгр
1	144	704,9	0,204	0,204 < 6
2	398,4	704,9	0,56	0,56 < 6
3	2583,4	704,9	3,67	3,67 < 6
4	2837,5	704,9	4,025	4,025 < 6
5	3680,3	704,9	5,22	5,22 < 6
6	4244,4	704,9	6,02	6,02 ≈ 6
7	5702,4	704,9	8,09	8,09 > 6

1.2 Расчет количества уступов N_у

Сравнение контурного коэффициента вскрыши с граничным показало, что предельное значение контурного коэффициента вскрыши находится на шестом горизонте, поэтому принимается шесть уступов.

N_у=6

1.3 Расчет конечной глубины карьера Н_к

Конечная глубина карьера Н_к составляет по формуле (9) методики и равна

Н_к =N_i  H_у =6  20 м =120 м

1.4 Расчет запасов полезного ископаемого Q_п.и

Запасы полезного ископаемого на длину простирания месторождения полезного ископаемого L_пр определяются по формуле (14) и равны

∆Q_п.и. = S_п.и.  L_пр  ρ_п.и. = 2349,6 м²  1800 м  1,8 т/м³ = 7612704 т (7,6 млн. т)

Площадь полезного ископаемого определяется площадью параллелограмма с основанием, равной горизонтальной мощности и высотой, равной конечной глубине карьера Н_к и определяется по формуле (4) методики и равна

S_п.и. = m  Н_к  sin^-1α_п = 15  120  sin^-150° = 15 120  1,3 = 2349,6 м²

1.5 Расчет объема горной массы по вскрыше V_в

При выдержанном залегании полезного ископаемого объем вскрышных пород для всех шести уступов на длину простирания месторождения полезного ископаемого L_пр определяются по формуле (11) методики

V_в= (S_в1  S_в2  S_в3  S_в4  S_в5  S_в6)  L_пр = 13888 м²  1800 м = 24998400 м³ (25 млн. м³)

где S_в1-6 – суммарная площадь вскрышных пород для всех шести уступов и определяется по формуле и равна

S_в1-6 = S_в1  S_в2  S_в3  S_в4  S_в5  S_в6 = 144 м²  398,4 м²  2583,4 м²  2837,5 м²  3680,3 м²  4244,4 м² = 13888 м²

1.6 Расчет среднего коэффициента вскрыши К_ср

Средний коэффициент вскрыши К_ср рассчитывается по формуле (13) методики и равен

К_ср = V_в / ∆Q_п.и.= 24998400 м³ / 7612704 т = 3,28 м³/т.

1.7 Расчет ширины карьера на земной поверхности В_к

Ширина карьера на земной поверхности В_к. рассчитывается по формуле (24) методики и равна

В_к = msin^-1α_п  2N_i  H_у  ctg _н.б.i = 15sin^-150°  2  6  20  ctg 46° =

15  1,3  2 6  20  1,03 = 19,5  248,5 = 268 м

1.8 Расчет длины карьера на земной поверхности L_к

Длина карьера на земной поверхности L_к определяется по формуле (16) методики и равна

L_к = L_пр  2H_к  ctg _н.б. = 1800  2 120  ctg 46° = 1800  2 120  1,03 = 1800  248,5 =2048,5 м

1.9 Расчет ширины дна карьера В_д

Ширина дна карьера В_д будет равна горизонтальной мощности залежи и рассчитывается по формуле (19) методики и равна

В_д = m sin^-1α_п = 15  sin^-150° = 15 1,3 = 19,5 м,

так как по технологическим условиям ширина дна карьера не может быть меньше 30 м, то принимаем В_д = 30 м.

1.10 Расчет длины дна карьера L_д

Длина дна карьера L_д будет равна длине по простиранию L_пр месторождения полезных ископаемых и равна 1800 м.

В курсовом проекте определены главные параметры карьера:

1. Контурные коэффициенты вскрыши К_к для каждого уступа

Уступ №	Ккi, м3/т
1	0,204
2	0,56
3	3,67
4	4,025
5	5,22
6	6,02

2. Конечная глубина карьера Н_к = 120 м;

3. Количество уступов N_у = 6;

4. Запасы полезного ископаемого Q_п.и = 7612704 т (7,6 млн. т);

5. Объем горной массы по вскрыше V_в = 24998400м³ (25 млн. м³);

6. Средний коэффициент вскрыши К_ср = 3,28 м³/т;

7. Ширина карьера на земной поверхности В_к = 268 м;

8. Длину карьера на земной поверхности L_к = 2048,5 м;

9. Ширину дна карьера В_д = 30 м;

10. Длину дна карьера L_д = 1800 м;

11. Фактический угол нерабочего борта карьера на предельном контуре по построенным профилям карьера составляет _н.б. = 46°.

Библиографический список

1. Геотехнология открытая. Методические указания к выполнению курсового проекта [Текст] / И.В. Машуков, Д.В. Малофеев. − Новокузнецк: СибГИУ , 2014. – 50 с.

2. Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. Учебник для вузов: [Текст] / Ю.И. Анистратов, К.Ю. Анистратов. −3-е изд., перераб. и доп. – М.: НТЦ Горное дело, 2008. – 471 с.

3. Анистратов Ю.И. Проектирование карьеров: Учебное пособие для вузов : [Текст] / Ю.И. Анистратов, К.Ю. Анистратов. −3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЕМОС Лимитед. 2003.−176 с.

4. Трубецкой К. Н. Основы горного дела. Учебник для вузов: [Текст] / К. Н. Трубецкой, Ю.П. Галченко; под ред. К. Н. Трубецкого. – М.: Академический проект / Рос. гос. геологоразведоч. ун-т, 2010. – 279 с.

Учебное издание

Составители:

Игорь Владимирович Машуков,

Денис Владимирович Малофеев