Общие сведения об открытых горных работах

С О Д Е Р Ж А Н И Е

	Введение ……………………………………………………
	Исходные данные ………………………………………….
1.	Общие сведения ОГР …………………………………….
1.1.	Терминология ОГР ………………………………………...
1.2.	Элементы уступа …………………………………………..
1.3.	Открытые горные выработки ……………………………..
2.	Главные параметры карьера …………………………...
2.1.	Общие сведения ……………………………………………
2.2.	Методика определения объёмов вскрыши и запасов полезного ископаемого ………………………………….......
3.	Параметры БВР …………………………………………..
3.1.	Общие сведения ……………………………………………
3.2.	Удельный расход ВВ ………………………………………
3.3.	Параметры скважинных зарядов …………………………
3.4.	Радиус опасной зоны по разлёту отдель­ных кусков породы …………………………………………………….......
3.5.	Производительность бурового станка СБШ …………….
4.	Выемочно-погрузочные работы ………………………..
4.1.	Общие сведения ……………………………………………
4.2.	Параметры технологической схемы разработки мягких и скальных пород экскаватором механическая лопата с погрузкой в автомобильный транспорт ………………….
4.3.	Параметры рабочей площадки ……………………………
4.4.	Производительность экскаваторов механических лопат ..
5.	Технологический расчёт автомобильного транспорта
5.1.	Общие сведения ……………………………………………
5.2.	Продолжительность рейса автосамосвала ……………….
5.3.	Производительность автомобильного транспорта ………
6.	Отвалообразование ………………………………………
6.1.	Общие сведения ……………………………………………
6.2.	Параметры бульдозерного отвала ………………………..
6.3.	Производительность бульдозеров ……………………….
7.	Экономическая оценка технологических процессов ОГР …………………………………………………………
	Список литературы ………………………………………

Введение

Практикум по проведению занятий предназначен для изучения и закрепления знаний по дисциплине «Технология открытых горных работ» и составлен в соответствии с учебным планом специальности 060800 (080502).

В практикуме изложен материал по терминологии открытых работ, определению главных параметров карьера, производственной мощности карьера, буровзрывной подготовке горных пород к выемке, выемочно-погрузочного оборудования, автомобильного транспорта, отвалообразования и стоимостных затрат технологии ОГР.

Все расчёты каждый студент выполняет самостоятельно в соответствии с индивидуальным заданием (исходные данные).
В конце практикума приводится список рекомендуемой учебно-методической литературы.

Студент должен:

знать:

§ технологические свойства вскрышных пород;

§ системы разработки и схемы вскрытия месторождений открытым способом в различных горно-геологических условиях;

§ основы комплектации технологических схем и основные характеристики современного и перспективного горного и транспортного оборудования карьеров.

уметь:

§ производить эксплуатационные расчеты горных и транспортных машин в различных технологических схемах, обосновать их выбор для заданных горно-геологических условий и объёмов горных работ;

§ выбрать технологию, рассчитать параметры буровзрывных работ и организовать проведение взрывных работ, обеспечивая требуемое качество взорванных пород, эффективность и безопасность;

владеть:

§ горной терминологией;

§ основными нормативными документами (ГОСТы, ПБ и др.), навыками работы на ЭВМ.

Исходные данные

Наименование	Обозначение, ед. измерения	Значения
Нормальная мощность полезного ископаемого	M, м	10,5
Угол падения полезного ископаемого	aПИ, град
Производственная мощность карьера	А, т/год	4 000 000
Время работы угольного месторождения	Т, лет
Плотность полезного ископаемого	rПИ, т/м3	1,35
Граничный коэффициент вскрыши	КГР, м3/т	5,0
Длина карьера по дну	Ld, км	2,5
Глубина карьера	НК, м
Система разработки	Транспортная
Временное сопротивление сжатию	sСЖ, МПа
Тип ВВ	Граммонит 79/21
Диаметр скважинного заряда	d, м	0,216
Угол наклона скважины	b, град
Марка экскаватора	ЭКГ-10
Вместимость ковша экскаватора	Е, м3	10,0
Высота уступа	НУ, м	13,0
Марка транспорта	БелАЗ-7549
Грузоподъёмность автосамосвала	qА, т
Дальность забойных дорог	LЗД, км	1,0
Дальность транспортирования вскрышных пород от карьера до отвала	LСТ, км	1,0
Дальность транспортирования вскрышных пород на отвале	LОТ, км	1,0
Высота отвала	Н0, м
Марка бульдозера на отвале	ДЗ-35C
Стоимость машиносмены бурового станка	, р./см
Стоимость долота	, р.
Cтоимость 1 кг взрывчатого вещества	, р./кг
Cтоимость машиносмены экскаватора	, р./см
Cтоимость машиносмены автосамосвала	, р./см
Cтоимость машиносмены бульдозера	, р./см

Практическое занятие № 1

Общие сведения об открытых горных работах

Цель занятия: изучить терминологию ОГР, открытые горные выработки и условные обозначения.

Общие сведения ОГР

Терминология ОГР

Карьером в административно-хозяйственном значении называют горное предприятие, осуществляющее открытую разработку месторождения, а в техническом значении – это совокупность открытых горных выработок, служащих для разработки месторождения полезных ископаемых. Угольные карьеры обычно называют разрезами.

Месторождение или его часть, разрабатываемая одним карьером, называется карьерным полем(рис. 1.1). Карьерное поле является объемной геометрической фигурой, характеризуемой высотой и размерами в плане.

Участок земной поверхности, занимаемый горным предприятием, называется земельным отводом. Обычно площадь земельного отвода во много раз превышает площадь карьерного поля.

Бортом карьера называется ступенчатая поверхность, ограничивающая карьер с какого-либо его бока.

Дном (подошвой) карьера называется поверхность, ограничивающая карьер снизу (рис. 1.1). Замкнутые линии пересечения борта карьера с дневной поверхностью и подошвой образуют соответственно верхний и нижний контуры карьера.

Угол, образуемый откосом борта карьера и горизонтальной плоскостью, проходящей через его подошву, называется углом откоса борта карьера.

Борт карьера, на котором производятся горные работы, называется рабочим бортом (рис. 1.1). После завершения работ в карьере образуется нерабочий борт. Соответственно этому различают угол откоса рабочего (b_Р) или нерабочего борта карьера (g_В, g_Л). На нерабочем борту горные работы не ведутся, но могут располагаться транспортные съезды.

Вертикальное расстояние между подошвой и усредненной отметкой земной поверхности называется глубиной карьера Н_К (рис. 1.1). Контуры карьера, соответствующие моменту окончания открытых горных работ, называются конечными. Им соответствуют конечная глубина и конечные размеры карьера в плане.

Под полезными ископаемыми понимаются все виды горных пород, добываемых для хозяйственных нужд, строительных и научных целей и используемых в сыром виде или после переработки.

Горные породы, являющиеся объектом открытых разработок, делятся на коренные, залегающие в толще земной коры по месту своего образования, и на покрывающие их наносы – породы измельченные, переотложенные или перенесенные.

Рис. 1.1. Параметры карьера в поперечном сечении

Горные работы по выемке и перемещению пустых пород, покрывающих и вмещающих полезное ископаемое, называются вскрышными работами.

Добычными работами называются работы по выемке полезного ископаемого.

Элементы уступа

Часть толщи горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта, называется уступом. Каждый уступ имеет свою высоту (рис. 1.2, а, б).

Часть уступа по его высоте, обрабатываемая самостоятельными средствами выемки, но обслуживаемая транспортом, общим для всего уступа, называется подуступом (рис. 1.2, в).

Рис. 1.2. Общий вид уступов и подуступов:

а – погрузка на уровне стояния; б – верхняя погрузка; в – верхняя и нижняя погрузка; H_У – высота уступа, м;
h₁ и h₂ – высота подуступов, м

Основными элементами уступа являются площадки, откос и бровки.

Площадкой уступа называется горизонтальная поверхность, ограничивающая уступ по высоте; различают нижнюю и верхнюю площадки уступа.

Площадка уступа, на которой располагается выемочное и транспортное оборудование, предназначенное для разработки горной породы на данном уступе, называется рабочей площадкой уступа.

Площадка небольшой ширины, оставляемая на нерабочем борту карьера для повышения его устойчивости и задержания осыпающихся кусков породы, называется предохранительной бермой.

Откосом уступа f называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства между верхней и нижней площадками уступа по его простиранию.

Угол наклона откоса уступа a к горизонтальной плоскости называется углом откоса уступа(рис. 1.2).

Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называются соответственно верхней и нижней бровками (c, d на рис. 1.3).

Торцевая часть заходки e, служащая непосредственным объектом разработки и перемещающаяся в результате ведения горных работ, называется забоем уступа.

Часть уступа шириной А_Э (рис. 1.3), разрабатываемая при неизмененном положении забойного транспортного пути, называется заходкой. Заходку по длине делят на отдельные блоки, имеющие самостоятельный забой и разрабатываемые самостоятельными средствами выемки. Это позволяет отрабатывать уступ несколькими забоями и устанавливать на одном уступе несколько экскаваторов.

Часть уступа по его длине, подготовленная для ведения горных работ, называется фронтом работ уступа. Суммарная протяженность рабочих фронтов уступов составляет фронт работ карьера.

Рис. 1.3. Элементы уступа

Рис. 1.4. Схемы открытой разработки залежи: а – горизонтальная;

б – пологая; в – крутая; 1 – выработанное пространство;

2, 3 – внутренний и внешний отвал; 4, 5 – рабочий и нерабочий борт; 6 – конечный контур карьера

Открытые горные выработки

Рис. 1.5. Условные обозначения уступов и забоев

Литература: [4, с. 26–27].

Практическое занятие № 2

Главные параметры карьера

Цель занятия: рассчитать параметры карьера: геологические и промышленные запасы полезного ископаемого, объём вскрышных пород и геометрические параметры контуров карьера.

2.1. Общие сведения

При определении главных параметров (в учебных целях) следует исходить из того, что все размеры, характеризующие поперечное сечение карьера, постоянны на всем простирании залежи и рассматриваются на примере одного профиля.

Величина углов откосов бортов карьера в конечных контурах зависит от физико-механических свойств, слагающих борта пород, условий их залегания и обводнённости, глубины карьера и изменяется в диапазоне от 35 до 45°.

Углы откосов рабочих бортов (b_Р) в основном определяются технологическими факторами: шириной рабочей площадки и высотой уступа, а величина их может изменяться в диапазоне от 10 до 20–25°.

При разработке наклонных и крутых залежей все главные параметры карьера, масштабы горных работ и их технология (способ вскрытия и система разработки) определяются конечной глубиной карьера.

В учебных целях конечная (проектная) глубина карьера
(см. исходные данные) рассматривается на примере крутопадающей залежи (см. рис. 1.4).

Главными параметрами карьера являются:

§ объёмы горной массы;

§ объём вскрыши;

§ запасы полезного ископаемого;

§ конечная глубина;

§ размеры по подошве;

§ углы откосов бортов;

§ размеры на уровне дневной поверхности.

2.2. Методика определения объёмов вскрыши

и запасов полезного ископаемого

Горизонтальная мощность полезного ископаемого, м:

, (2.1)

где М – нормальная мощность полезного ископаемого, м; a_ПИ – угол падения полезного ископаемого, град.

Далее определяют ширину дна карьера В_d, которая не должна быть менее 30 м. Поэтому необходимо сравнить ограничивающий параметр с горизонтальной мощностью залежи, т.е:

. (2.2)

В случае, если величина m_Г ³ 30 м, то ширину дна карьера принимают равной горизонтальной мощности В_d = m_Г.

Объем геологических запасов полезного ископаемого в принятых границах, м³:

, (2.3)

где А – производственная мощность карьера, т/год; Т – время работы карьера, лет; r_ПИ – плотность полезного ископаемого (r_ПИ=1,35), т/м³.

Промышленные запасы полезного ископаемого составляют, т:

, (2.4)

где k_ИЗ – коэффициент извлечения полезного ископаемого (k_ИЗ=0,95-0,97).

Объем вскрышных породв карьере за время его работы, м³:

. (2.5)

где К_ГР – граничный коэффициент вскрыши, м³/т.

Для последующих расчетов используют следующие годовые объемы:

§ полезного ископаемого, м³/год:

, (2.6)

§ вскрышных пород (подлежащих бурению), м³/год:

, (2.7)

где К_Т – текущий коэффициент вскрыши (К_Т ≤ К_ГР), м³/т.

Литература: [6, с. 10–20].

Практическое занятие № 3