Методические указания к расчету главных параметров карьера для крутой залежи

Для определения границ карьера графо-аналитическим методом для крутой залежи выполняется графическая работа аналогичная, как и для пологой залежи.

В соответствии с индивидуальным заданием вычерчивается в масштабе геологический профиль месторождения с пластом крутого падения (а_п), имеющий нормальную мощность (m) и перекрытой рыхлыми отложениями мощностью (h_o).

Из точек пересечения горизонтальных линий с кровлей и почвой пласта (1 и 1', 2 и 2', 3 и 3' и т.д.) проводятся наклонные линии под соответствующими углами откоса нерабочих бортов висячего (g_н.б.в.)и лежачего (g_н.б.л.) боков до пересечения этих линий с поверхностью (точки 0" и 0''', 1" и 1''', 2" и 2'",...) (рисунок 3).

Линия откоса нерабочего борта карьера строится посредством соединения верхней бровки самого верхнего уступа с нижней бровкой самого нижнего уступа.

Так, для первого горизонта объем вскрышных пород состоит из пород висячего бока ∆V_вв1 и лежачего бока ∆V_вл1. Объем пустых пород на один метр длины по простиранию рассчитываются по формуле

∆V_в1 = ∆V_вв1 + ∆V_вл1 = S_вв1 ´ 1м + S_вл1 ´ 1м, м³ (13)

Запасы полезного ископаемого на один метр длины по простиранию определяются по формуле

∆Q₁ = S_п.и. ´ l_1м ´ ρ_п.и., т (14)

где S_вв1, S_вл1, S_п.и. – соответственно сечения породы между контурами первого горизонта со стороны висячего и лежачего боков, сечение полезного ископаемого, м².

а)

б)

а) расчет контурных коэффициентов вскрыши;

б) определение основных параметров карьера

Рисунок 3 – Определение границ карьера при разработке крутой

залежи

Контурный коэффициент вскрыши определяется по формуле

К_к1= = . (15)

В таком же порядке рассчитываются контурные коэффициенты вскрыши для нижележащих горизонтов

К_к2= , К_к3= . (16)

Полученные контуры 0''-0'-0-0"' и 1''-1'-1-1'''; 1''-1'-1-1'" и 2''-2'-2-2'"; 2"-2'-2-2'" и 3''-3'-3-3"' и т.д. являются выработанным пространством и включают оббьем пустых пород и запасы полезного ископаемого для горизонтов (h₁, h₂, h₃, ...). Поперечное сечение выработанного пространства представляют геометрические фигуры в виде трапеций. Если углы откоса нерабочих бортов висячего (g_н.б.в.)и лежачего (g_н.б.л.) боков равны, то трапеция является равнобедренной. В этом случае расчеты площадей пустых пород и запасов полезного ископаемого упрощаются. Площадь пустых пород для i-ого горизонта будет составлять разницу площадей трапеции высотой, равной глубине расположения горизонта отработки и площади трапеции с высотой меньше на одну высоту уступа H_у (глубиной расположения вышележащего горизонта отработки).

Площадь полезного ископаемого определяется по формуле (4). Площадь вскрышных пород для первого уступа определяется площадью трапеции 0''-0'-0-0"' за вычетом площади полезного ископаемого (для случая отсутствия наносов). Площадь вскрышных пород для первого уступа определяется по формуле

S_в1 = (m ´ sin^-1α_п + H_у ´ ctg g_н.б.1) ´ H_у – m ´ H_у ´ sin^-1α_п (17)

В обобщенном виде площадь вскрышных пород для i-ого горизонта определяется по формуле

S_вi = (m´sin^-1α_п + N_i ´ H_у ´ ctg g_н.б.i) ´ N_i ´H_у –

– (m´sin^-1α_п + N_(i-1) ´ H_у ´ ctg g_н.б.(i-1)) ´ N_(i-1) ´H_у –

– m´ H_у´sin^-1α_п (18)

где N_i и N(_i-1) – количество уступов соответственно до i-ого и (i– 1) горизонта;

g_н.б.i и g_н.б.(i-1) – углы откоса нерабочего борта карьера соответственно для i-ого и (i – 1) горизонта;

Рассчитанные значения ∆V₁, ∆Q₁, и К₁ заносятся в таблицу 2 и сравниваются величины К_кi со значением К_гр. На том горизонте, где К_кi будет равен К_гр, следует прекращать открытые горные работы и переходить на подземную разработку. Этот горизонт определит конечную глубину карьера.

Таблица 2 – 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
	∆V1	∆Q 1	Кк1	Кк1 < Кгр
	∆V 2	∆Q 2	Кк2	Кк2 < Кгр
	∆V 3	∆Q 3	Кк3	Кк3 < Кгр
	∆V 4	∆Q 4	Кк4	Кк4 < Кгр
	∆V 5	∆Q 5	Кк5	Кк5 < Кгр
	∆V 6	∆Q 6	Кк6	Кк6 ≈ Кгр
	∆V 7	∆Q 7	Кк7	Кк7 > Кгр.

На примере показано, что на горизонте 6 от поверхности К_К6 ≈ К_гр. И тогда конечная глубина карьера Н_к составляет 6H_у.

Линия 6'-6 будет границей карьера по глубине и определит ширину дна карьера В_д, которая в этом случае будет равна горизонтальной мощности залежи и рассчитывается по формуле

В_д = m ´sin^-1α_п (19)

Линии нерабочих бортов карьера 6"-6 и 6'''-6 определят границы карьера со стороны висячего и лежачего боков, а расстояние между точками пересечения этих линий с поверхностью (6" и 6"') будет шириной карьера поверху В_к. и рассчитывается по формуле

В_к = m´sin^-1α_п + 2´N_i ´ H_у ´ ctg g_н.б.i (20)

Необходимо вычертить продольный профиль для определения значений длин контуров по простиранию L_i (рисунок 2). Длина дна карьера L_д будет равна длине по простиранию L_пр месторождения полезных ископаемых. Длина карьера на земной поверхности L_к определяется по формуле (12).

Приложение 1

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
								1,5
								1,8
								1,6
								1,5
								1,8
								1,6
								1,5
								1,8
								1,6
								1,5
								1,8
								1,6
								1,5
								1,8
								1,6
								1,5
								1,8
								1,6
								1,5
								1,8

Приложение 2

Таблица – Углы нерабочего борта карьера в зависимости от глубины карьера

Параметры борта карьера

Углы наклона элементов борта на предельном контуре (град.) при глубине карьера (м)

Глубина карьера

Углы нерабочего борта карьера

Приложение 3

Пример оформления титульного листа

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Институт горного дела и геосистем

Кафедра открытых горных работ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Геотехнология открытая»

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРА

Выполнил студент

Группы ГД-141

Иавнов А.В.

Проверил

Доцент, кафедры ОГР, канд. техн. наук

И.В. Машуков

Новокузнецк

2015

Библиографический список

Учебное издание

Составители:

Игорь Владимирович Машуков,

Денис Владимирович Малофеев

ГЕОТЕХНОЛОГИЯ ОТКРЫТАЯ

Методические указания к выполнению курсового проекта

для студентов, обучающихся по направлению подготовки (специальности) 130400 Горное дело,

специализации открытые горные работы, взрывное дело, подземная разработка рудных месторождений, подземная разработка пластовых месторождений, обогащение полезных ископаемых, горные машины и оборудование,электрификация и автоматизация горного производства, горно-промышленная экология

Напечатано в полном соответствии с авторским оригиналом

Подписано в печать

Формат бумаги 60´841/16. Бумага писчая. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 0,70. Уч. – изд. л. 0,78. Тираж 50 экз. Заказ

Сибирский государственный индустриальный университет

654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42.

Издательский центр СибГИУ