В.Ф. Колесников Определение основных параметров карьера

1

Министерство образования Российской Федерации

Государственное учреждение Кузбасский государственный технический университет

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРА

Лабораторный практикум по дисциплине "Технология и комплексная механизация открытых горных работ" для студентов всех форм обучения специальности 090500

Составитель В.Ф. Колесников

Утвержден на заседании кафедры Протокол № 6 от 15.02.02 Рекомендован к печати учебнометодической комиссией специальности 090500 Протокол № 6 от 15.02.02 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2002

1

УДК 622.271.3

Колесников В.Ф. Определение параметров карьера: Лабораторный практикум по дисциплине "Технология и комплексная механизация открытых горных работ" для студентов всех форм обучения специальности 090500 / Гос. учрежедение Кузбас. гос. техн. ун-т. − Кемерово, 2002. − 32 с.

Изложен материал по определению главных параметров карьеров и границ карьерного поля для различных условий залегания полезных ископаемых, установлению производственной мощности предприятия.

Рецензент: проф., д-р техн. наук В.Г. Проноза.

©Кузбасский государственный технический университет, 2002

©В.Ф. Колесников, составление, 2002

2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема лабораторной работы: "Определение основных параметров карьерного поля и границ карьера".

К основным параметрам карьерного поля относятся: длина карьера по поверхности ( Lк ), ширина карьера по поверхности ( Вк ), длина дна

карьера ( Lд), ширина дна карьера (Вд), глубина карьера ( Нк), угол откоса нерабочего борта карьера (γнб), угол откоса нерабочего торца

карьера (γнт).

Совокупность основных параметров характеризует границы карьера в массиве разрабатываемого месторождения.

Углы откосов нерабочих бортов (γнб) и нерабочих торцов (γнт)

карьера определяются свойствами вмещающих и покрывающих пород и их величины принимаются равными (γнт =γнб ).

Для учебных расчетов величина углов нерабочего борта карьера может быть найдена из табл. 3.4 [1].

Длина карьера по поверхности определяется природными, техническими и технологическими факторами. Величина длины карьера устанавливается исходя из конкретных условий и принятой технологии открытых горных работ.

Ширина карьера по поверхности и глубина карьера устанавливаются в зависимости от условий залегания месторождения полезного ископаемого.

Длина дна карьера, его ширина определяются длиной и шириной карьера по поверхности и углами откоса нерабочих бортов и торцов карьера.

Основные параметры карьера ограничивают массив месторождения, который включает определенный объем вскрыши и запасы полезного ископаемого.

Соотношение этих объемов и запасов не должно быть больше граничного коэффициента вскрыши, соответствующего данным горногеологическим условиям.

Кгр = СпС−Сд ,

в

где Сп – стоимость добычи 1 т полезного ископаемого при разработке данного месторождения подземным способом, р./т; Сд − стоимость добычи 1 т полезного ископаемого при разработке данного месторожде-

3

ния открытым способом, р./т; Св – стоимость удаления 1 м3 вскрыши при разработке данного месторождения открытым способом, р./м3.

3.1. Границы карьера при разработке горизонтальной залежи

При открытой разработке горизонтальных залежей не только длина, но и ширина карьера поверхности определяется природными, техническими и технологическими факторами.

Так проектные размеры карьерных полей на месторождениях Кан- ско-Ачинского буроугольного бассейна, представленных мощными го-

пласта и определится суммой мощностей покрывающих пород ( Нв) и полезного ископаемого ( т)

Но необходима проверка экономической целесообразности ведения открытых горных работ на данной глубине. Для этого достаточно выдержать условие

где Кср − средний коэффициент вскрыши, м3/т; Кгргор − граничный коэффициент вскрыши для рассматриваемых условий при разработке горизонтальной залежи, м3/т.

Кгргор = СпС−Сд , (3.3)

в

где Сn , Сд и Св − конкретные данные действующих предприятий на

горизонтальных залежах, р./т (р./м3).

При большой площади карьерного поля, когда можно не учитывать разнос бортов и торцов карьера, средний коэффициент вскрыши рассчитывается как отношение единичных объемов покрывающих пород к единичным запасам полезного ископаемого (рис. 3.1).

4

Рис. 3.1. Границы карьера при разработке горизонтальной залежи

Средний коэффициент вскрыши рассчитывается по формуле

Таким образом, границами карьера при горизонтальном залегании месторождения будут плоскости нерабочих бортов и нерабочих торцов, а также лежачий бок полезного ископаемого.

5

3.2.Границы карьера при разработке пологих, наклонных

икрутых залежей

Для всех указанных условий залегания месторождений длина карьера Lк определится, как отмечалось выше, природными, техниче-

скими и технологическими факторами.

Угол откоса нерабочих бортов и торцов карьера (γнб) определится

горно-геологическими условиями залегания.

Поэтому длина дна карьера при разработке пологих, наклонных и крутых залежей определяется из выражения

Другие параметры карьера ( Вк , Вд, Нк) определяются нахождени-

ем такой глубины разработки, при которой затраты открытого способа достигают размеров подземного. Данная глубина находится двумя основными методами:

1) сравнением контурных коэффициентов вскрыши с граничным

( Кк с Кгр); 2) сравнением текущих коэффициентов вскрыши с граничным

( Ктек с Кгр).

Рассмотрим нахождение границ карьера с помощью названных способов на примере пологих, наклонных и крутых залежей графоаналитическим методом.

3.2.1. Границы карьера на пологой залежи

На действующих предприятиях, разрабатывающих пологие залежи, берем значения Сn , Сд и Св для определения величины конкретного

граничного коэффициента вскрыши

Выбираем один характерный геологический профиль рассматриваемого месторождения. На профиле с равнинной поверхностью под слоем рыхлых отложений мощностью ho залегает пласт полезного ис-

копаемого под углом αn (угол падения пласта) мощностью m .

Для определения границ карьера по двум способам необходимо иметь два экземпляра профиля. На этих профилях ниже слоя рыхлых отложений проводятся горизонтальные линии по падению пласта.

7

Контурный коэффициент вскрыши для горизонта 1 с отметкой (ho+h1) определится отношением объемов вскрыши между контурами 0'-0" и 1'-1" ( ∆V1) к запасам полезного ископаемого между контурами

0'-0 и 1'-1 ( ∆Q1). Для горизонта 2 − отношением объемов вскрыши между контурами 2'-2" и 1'-1" ( ∆V2 ) к запасам полезного ископаемого между контурами 2'-2 и 1'-1 ( ∆Q2 ).

При выдержанном залегании полезного ископаемого объемы вскрыши и запасы полезного ископаемого можно рассчитывать на единицу длины (1 м):

где Sв1 , Sв2 − площади вскрыши первого и второго горизонта соответственно на 1 м длины, м2; Sпu1 , Sпu2 – площади полезного ископаемого

первого и второго горизонтов соответственно, м2. Тогда

кращать открытые горные работы и переходить к подземным. Этот горизонт определит конечную глубину карьера.

Например, в нашем случае Кк4 ≈ Кгрпол. Тогда расстояние от горизонта 4 до поверхности определит глубину карьера Нк.

Линия нерабочего борта карьера 4'-4" определит границу карьера со стороны висячего бока, линия 4'-4 является границей карьера по глубине (дно карьера), линии лежачего бока пласта (4-3-2-1-0) и нерабочего борта в рыхлых отложениях (0-0"') являются границей карьера со стороны лежачего бока.

Расстояние между точками пересечения нерабочего борта висячего бока (4") и нерабочего борта лежачего бока (0"') с поверхностью определит ширину карьера Вк , а расстояние между точками пересечения

этих бортов с граничным горизонтом (4' и 4) определит ширину дна карьера Вд.