5. Відвальні роботи й рекультивація порушених земель

Основні вимоги до вибору місця розташування відвалів. Способи відвалоутворення, що використовуються на сучасних кар'єрах. Розрахунок продуктивності відвального устаткування і параметрів відвала (площа і висота відвала, кількість відвальних тупиків). Організація і порядок рекультиваційних робіт. Розрахунок устаткування для рекультивації порушених земель.

5. Охорона праці

Подати перелік основних заходів для забезпечення безпеки роботи трудящих у кар'єрі по кожному з технологічних процесів гірничого виробництва.

ОСНОВНА ЧАСТИНА ПРОЕКТУ

Тема основної частини курсового проекту вибирається студентом самостійно, а в разі потреби разом з керівником проекту. При вирішенні питань основної частини проекту ретельно аналізується один з технологічних процесів сучасного гірничого виробництва: буро-вибуховий, виймально-навантажувальний, транспортний або відвальний. В основній частині проекту можуть також розглядатися питання розкриття й підготовки нових горизонтів, вибору раціональних параметрів системи розробки.

Усі проектні рішення основної частини виконуються на основі різноманітного порівняння розрахованих техніко-економічних показників з ретельним осмисленням кожного, і детальним обґрунтуванням найбільш ефективного рішення.

ГРАФІЧНА ЧАСТИНА ПРОЕКТУ

Графічний матеріал курсового проекту виконується на 2 аркушах формату А4, на яких повинно бути представлено:

- на перший лист виноситься план гірських робіт, на плані повинні бути зазначені всі горизонти гірничих робіт, система капітальних траншей, транспортні комунікації, розставлена запроектована кількість виймально-навантажувального і бурового устаткування;

- другий лист виконується за узгодженням з керівником курсового проекту і на ньому відображаються технологічні показники багатоваріантної основної частини проекту.

ОФОРМЛЕННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Графічна частина проекту виконується олівцем або тушшю. Усі розміри проставляються з урахуванням прийнятого масштабу в системі СІ. Креслення варто виконувати акуратно, з урахуванням прийнятих стандартів. У нижньому правому куті креслення повинен бути штамп наведений на малюнку 1 із заповненими відповідними осередками.

Пояснювальна записка повинна верстатися в наступній послідовності: титульний лист, завдання на виконання курсового проекту, зміст пояснювальної записки, текст пояснювальної записки, структура якої дотримується даних методичних вказівок, основна частина курсового проекту, список використаної літератури. При написанні курсового проекту студент повинен строго дотримуватися загальних вимог та правил оформлення текстових та графічних студентських робіт, затверджених ректором КТУ (СТОУ-01-06, Кр.Ріг, 2006р.)

МЕТОДИЧНІ ПОЯСНЕННЯ ДО ВИКОНАННЯ РОЗДІЛІВ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

1. Розкриття і система розробки родовища.

Основні питання, які вирішує студент при виконанні цього розділу:

а) вибір способу розкриття родовища;

б) вибір основних параметрів розкривних виробок;

в) вибір способу проведення траншей;

г) вибір системи розробки родовища;

д) визначення параметрів елементів системи розробки родовища:

- висоти уступу;

- мінімальної та нормальної ширини робочого майданчика;

- довжини блока;

г)інтенсивності гірничих робіт.

Вихідна інформація:

а) річна продуктивність кар’єру за гірськими породами, м³/рік;

б) довжина фронту гірничих робіт у кар’єрі, м;

в) тип та марка основного виймально-навантажувального та транспортного обладнання;

г) ширина траншеї знизу, м;

д) кут укосу борту траншеї, град.;

е) довжина розрізної траншеї, м.

Вибір способу розкриття родовища є важливою частиною проектування відкритої розробки, який визначає подальші техніко-економічні показники роботи гірничого підприємства, існуючі способи розкриття родовищ. При виборі способу розкриття враховується рельєф поверхні, елементи залягання родовища, інженерно-геологічні та гірничотехнічні умови.

Елементи залягання родовища, безпосередьо глибина, кут падіння та форма покладу суттєво впливають на спосіб розкриття. Горизонтальні та похилі пласти з неглибоким заляганням звичайно розкривають траншеями, які розташовуються за межами контуру кар’єру, тоді як похилі та круті поклади корисних копалин з великою глибиною залягання розкривають траншеями, які розташовуються, за можливістю, у межах кар’єрного поля.

Інженерно-геологічні умови під час вибору способу розкриття родовища впливають, головним чином, на розташування капітальних траншей. Їх розташовують у найбільш стійких породах з найменшою оводненістю.

До гірничотехнічних умов, які впливають на розкриття кар’єрного поля, відносять: прийняту систему розробки та її параметри, об’єм перевезень й інше. При переміщенні гірських порід з кар’єру стрічковими конвеєрами або похилими канатними підйомниками родовище розкривають крутими траншеями, при використанні залізничного або автомобільного транспорту слід вибирати невеликий похил траншей.

У всіх випадках спосіб розкриття повинен забезпечувати безпеку робіт, задану пропускну здатність розкривних виробок, максимальну економічність робіт.

У гірничій справі застосовують велику кількість різноманітних варіантів розкриття родовищ. Способи розкриття класифікують за їх головними ознаками: наявністю, положенням, кількістю, призначенням та видом розкривних виробок.

При виборі способу розкриття слід користуватися матеріалом, наведеним у таблиці Т.1.

Таблиця Т.1

Характеристика видів та способів розкриття родовищ корисних копалин

Вид розкриття	Група	Спосіб розкриття
Безтраншейне	-	Розкривні виробки відсутні
Траншейне	Зовнішніми траншеями	Окремими траншеями. Груповими траншеями. Загальними траншеями
	Внутрішніми траншеями	Окремими траншеями. Груповими траншеями. Загальними траншеями. Крутими траншеями
	Комбінованими траншеями	Різні сполучення основних способів
Підземними виробками	Горизонтальними виробками	Штольнями Тунелями
	Шахтними стволами	Похилими шахтними стволами. Вертикальними шахтними стволами
Комбіноване	Комбінування траншейного розкриття з безтраншейним	Безтраншейне розкриття породних уступів та траншейне-добувних. Траншейне розкриття породних уступів і без-траншейне-добувних.
	Комбінування траншейного розкриття з підземним	Траншейне розкриття породних уступів та шахтними стволами-добувних

Розкриття родовища полягає в забезпеченні транспортного зв’язку робочих горизонтів кар’єру з поверхнею шляхом проведення спеціальних гірничих виробок. Розкривними виробками можуть бути траншеї, шахти або штольні.

Траншеями називаються відкриті гірничі вироблення трапецієподібного перетину та значної довжини. З боків траншеї обмежені бортами, а знизу – підошвою. Траншеї розташовані на косогорі, мають тільки один борт і називаються напівтраншеями. За призначенням розрізняють капітальні, розрізні та спеціальні траншеї.

Основними параметрами капітальної траншеї є її продовжній похил, довжина та ширина знизу, кути укосів бортів та об’єм.

Продовжній похил капітальної траншеї залежить від виду застосованого виду транспорту. За величиною похилу траншеї бувають похилі та круті. Похилі траншеї мають похил до 40 - 120‰ і призначені для залізничного та автомобільного транспорту. Похил крутих траншей може досягати 18 - 45º. Вони призначені для конвеєрних установок або канатних підйомників. Довжина капітальної траншеї L визначається її кінцевою глибиною та величиною продовжнього похилу:

, (Т.1)

де Н – кінцева глибина траншеї, м;

I – величина подовжнього похилу, ‰.

Ширину траншеї знизу встановлюють у залежності від виду транспорту та кількості стрічок руху, а також згідно з параметрами прохідницького обладнання та способів проходки.

Кути укосів бортів капітальних траншей приймають в залежності від терміну служби траншей та їхніх властивостей. Кут укосу траншеї, яка пройдена у м’яких, щільних та напівскельних породах, приймається не більше величини кута природного укосу, а у скельних породах – до 50 - 65º.

Об’єм окремої капітальної траншеї при рівній поверхні визначається як сума об’ємів правильних геометричних фігур (призм та пірамід різної величини), які складають її (рис. Т. 1).

Рис. Т.1. Схема до розрахунку об’єму капітальної траншеї

Як бачимо з рис. Т.1, об’єм капітальної траншеї дорівнює:

, (Т.2)

де

(Т.3)

Кінцева формула для визначення об’єму капітальної траншеї, після декількох перетворень набуде наступного вигляду:

(Т.4)

де В – ширина траншеї знизу, м;

- кут укосу борту траншеї, градус.

Розрізна траншея є продовженням капітальної траншеї. Її проводять на кожному горизонті для створення первісного фронту робіт на уступі. Після проведення розрізної траншеї один або обидва її борти розробляють і у міру розвитку гірничих робіт на уступі розрізна траншея як гірнича виробка перестає існувати.

Розрізну траншею проводять горизонтально або з невеликим похилом (3 - 5º) для стікання води. Глибина розрізної траншеї дорівнює висоті уступу, який готується до роботи, довжина її залежить від довжини фронту робіт на уступі, а ширина знизу визначається параметрами прохідницького обладнання і способом проходки. Кут укосу розрізної траншеї приймається рівним куту укосу уступу.

Об’єм розрізної траншеї визначається як об’єм прямої призми, в основі якої лежить трапеція:

(Т.5)

де L - довжина траншеї, м.

Способи проведення траншей різноманітні і залежать головним чином від властивостей порід, способу переміщення порід у відвал, типу та параметрів прохідницького обладнання, форми та розмірів поперечного перетину траншеї. Основною ознакою, за якою визначається ефективність прийнятого способу проведення траншей, є спосіб переміщення породи у відвал. Згідно з цим розрізняють наступні способи проведення траншей: без- транспортні, транспортні, комбіновані та спеціальні.

Системою відкритої розробки родовища називають установлений порядок виконання комплексу підготовчих, розкривних та добувних робіт, які забезпечують виїмку запасів корисних копалин.

Раціональна система розробки повинна забезпечити видобуток корисних копалин в обсязі, що відповідає плану, максимальний його витяг з надр, високу продуктивність праці та економічність при максимальній безпеці праці.

Системи відкритої розробки класифікуються за способом транспортування розкривних порід у відвали, способом проведення розкривних робіт і типом використовуваного гірничо-транспортного устаткування.

Таблиця Т.1

Класифікація систем розробки

Клас системи	Групи систем розробки
I. Безтранспортні	1.Проста. 2.Ускладнена.
II. Транспортно-відвальні	3.Із застосуванням консольних відвалоутворювачів. 4.Із використанням транспртно-відвальних мостів.
III. Транспортні	5.Із залізничним транспортом. 6.Із автомобільним транспортом. 7.Із конвеєрним транспортом. 8.Із комбінованим транспортом.
IV. Комбіновані	9.Для нижнього уступу-системи розробки I та II класів; для верхніх уступів – системи розробки III класу.

Основними елементами системи розробки являються: висота уступу, ширина робочого майданчика, довжина блока та фронту робіт, інтенсивність гірничих робіт.

Висоту уступу проектують з урахуванням безпеки ведення гірничих робіт, фізико-механічних властивостей порід, які розробляються, типу гірничого і транспортного обладнання, потрібної виробничої потужності кар’єру та інших факторів.

Оптимальна висота уступу забезпечує мінімальні витрати на розробку родовища при безпечному веденні гірничих робіт.

Висоту уступу, у залежності від робочих розмірів екскаватора та характеру вибухових робіт, приблизно визначають за формулою М.В.Мельникова:

(Т.6)

де а=0,8(R_ч+R_p) – ширина розвалу породи після вибуху, м;

R_ч та R_p – радіуси черпання та розвантаження екскаватора, м;

- кут укосу уступу, градус;

- кут укосу розвалу подрібненої вибухом породи, градус;

k_p – коефіцієнт розпушення породи;

η^’- відношення лінії найменшого опору першого ряду свердловин до висоти уступу (0,55 – 0,70); η^” – відношення відстані між рядами свердловин до лінії найменшого опору (0,75 – 0,85).

Розповсюджена висота уступів на кар’єрах при застосуванні механічних лопат складає 10 - 15, рідше 30 м, драглайнів – 10 - 25, рідше 40м, багатоківшевих екскаваторів верхнього черпання – 10 - 20, рідше 30 м, нижнього черпання 10 – 30, рідше 40 м.

Ширина робочого майданчика один з основних елементів системи розробки. Вона визначає об’єми розкривних порід, вихід різних видів корисних копалин, надійну та безпечну роботу гірничо-транспортного обладнання, показники буро-підривних робіт та інше.

З метою зменшення поточних об’ємів розкривних порід ширину робочого майданчика намагаються запроектувати якомого менших розмірів. Зменшення ширини робочого майданчика обмежується умовами безпеки роботи гірничо-транспортного устаткування.

Рис. Т.2. Схема до визначення ширини робочого майданчика

Мінімальна ширина робочого майданчика, що забезпечує безпечну працю гірничого обладнання, визначається в основному розмірами прийнятих екскаваторів, видом кар’єрного транспорту та параметрами буро-підривних робіт.

При розробці скельних порід із застосуванням залізничного транспорту мінімальна ширина робочого майданчика дорівнює:

(Т.7)

де z – ширина смуги безпеки, яка встановлюється згідно з розмірами призми обвалення, м;

Т – ширина транспортної смуги, м;

с – відстань між бровкою розвалу та транспортною смугою (2,0 – 2,5), м;

X – величина розвалу породи після вибуху, м;

А – ширина заходки по цілиною, м.

Ширина основи призми обвалення, на якій не можна розташовувати гірничо-транспортне обладнання:

(Т.8)

де h – висота уступу, м;

 - кут укосу робочого уступу (60 - 80);

 - кут стійкого укосу уступу (35 - 60).

Ширина транспортної смуги при одноколійному рельсовому шляху складає 3 м, при двоколійному – 7,5 – 15 м, у залежності від ширини між коліями. При перевезенні за допомогою електровозів транспортна смуга повинна включати смугу, на якій установлюють контактну мережу. При використанні автомобільного транспорту ширина транспортної смуги визначається у залежності від кількості та ширини стрічок руху, звичайно вона дорівнює 3 – 8 м.

Ширина розвалу x у більшості випадків визначається дослідницьким шляхом; вона залежить від висоти уступу, фізико-механічних властивостей порід, параметрів буро-підривних робіт та інших факторів. При висоті уступу 10 – 15 м величина розвалу звичайно складає 20 -25 м.

Мінімальна ширина робочих майданчиків у скельних породах - 40 – 50 м.

Робота з мінімальною шириною робочого майданчика має ряд недоліків, тому ширина робочих майданчиків на добувних уступах повинна бути у середньому нормальною, а на всіх інших уступах – не менше мінімальної. Середня ширина нормального робочого майданчика добувного уступу повинна забезпечувати заданий резерв запасів готових до виймання, і може бути визначена за формулою:

, (Т.9)

де - нормальна ширина робочого майданчика, м;

- мінімально допустима ширина робочого майданчика, м;

- продуктивність кар'єру за відповідними видами порід, м³/рік;

- довжина фронту робіт за цими породами, м;

- висота уступу, м;

- нормативний коефіцієнт готових до виїмки запасів гірської маси.

Забезпеченість кар'єру запасами руди й обсягами розкривних порід, готовими до виїмки, виражається в місяцях або частках року, виходячи з планованої продуктивності його в черговому році. При цілодобовому режимі роботи і застосуванні колісних видів транспорту забезпеченість кар'єру повинна складати:

• готовими до виїмки запасами руди – не менше 2,5 місяці ( = 0,21);

• готовими до виїмки обсягами скельних розкривних порід – не менше 2,5 місяці ( = 0,21);

• готовими до виїмки обсягами пухких розкривних порід – не менше 1,8 місяця ( = 0,15).

Нормальна ширина робочих майданчиків скельних уступів при залізничному транспорті складає 60 – 80 м.

При розробці м’яких порід багатоківшевими екскаваторами ширина робочих майданчиків може бути 100 м і більше.

Довжина блока визначається головним чином інтенсивністю розробки, висотою уступу та можливістю безперебійного забезпечення забоїв транспортом.

При максимальній інтенсивності розробки необхідно прагнути зменшити довжину блока з метою введення у роботу великої кількості екскаваторів. Довжину блока при застосуванні залізничного транспорту приймають у м’яких породах не менше 300м, у скельних – не менше 400м, при автомобільному транспорті довжина блока може бути 100 – 250 м або меншою.

Інтенсивність гірничих робіт характеризується швидкістю посування фронту гірничих робіт та їх заглибленням.

Швидкість посування фронту гірничих робіт визначають за формулою:

, (Т.10)

де А – продуктивність кар’єру за гірською масою, м³/рік;

L_ф – довжина фронту гірничих робіт у кар’єрі, м.

Швидкість посування фронту на сучасних кар’єрах змінюється від 60 до 500 м на рік, а то й більше.