Обоснование конечной глубины, производственной мощности и структуры комплексной механизации карьера

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет

имени Т.  Ф. Горбачева»

 

Кафедра открытой разработки месторождений

полезных ископаемых

 

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине:

 «Технология и комплексная механизация открытых горных работ»

на тему:

 «Обоснование конечной глубины, производственной мощности и структуры комплексной механизации карьера»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             Выполнил: студент группы                                                    

 

                                        Проверил: доцент, к.т.н.

Мартьянов В.Л.                   

 

 

 

 

 

 

 

Белово 2013

 

 

 Содержание 

Стр.                                  

 

1.Геологическае и горнотехническая характеристика месторождения………3      

2.Основные параметры  карьера……………………………………………………3

2.1. Границы карьерного поля…………………………………………………………3

2.2.  Расчет запасов полезного  ископаемого и объемов вскрыши  в границах карьерного поля………………………………………………………………………..6

3. Календарный график  и график режима горных работ………………………9

4.Горно-строительные работы  для сдачи карьера в  эксплуатацию…………10

4.1.Организация проходческих работ……………………………………………….12

5.Обонование структуры комплексной механизации …………………………14

5.1. Общее положение ……………………………………………………………….14

5.2.Расчет параметров БВР…………………………………………………………..14

5.3.Расчет параметров экскавации…………………………………………………..23

5.4. Расчет транспорта……………………………………………………………….29

5.5. Отвалообразование……………………………………………………………..30

6.Вскрытие рабочих горизонтов  в период эксплуатации…………………….32

6. 1 Объемы и параметры вскрывающих  выработок……………………………..32

7.Список используемой  литературы……………………………………………34

 

Приложения (миллиметровки)

 

         

 

         

 

 

 

 

 

 

 

1.Геологические  и горнотехнические характеристики месторождения

 

    По условию залегания данное месторождение относится к крутопадающим залежам: угол падения пласта, =45 град. Нормальная мощность пласта, m=15 м, плотность полезного ископаемого – 1,35 т/м3.  Мощность рыхлых отложений, hо=10 м; крепость коренных пород – 70 Мпа, плотность коренных пород – 2,5 т/м3, длина карьера – 3000 м.

Угол откоса нерабочего борта принимается равным 45 град. Угол откоса рабочего борта 20 град.

По заданию коэффициент вскрыши (Кгр) равен  10 м3/т.

 

 

2. Основные параметры  карьера

 

К основным параметрам карьера относятся:

 

1. Длина карьера - Lк.

 

2. Ширина карьера - Вк.

 

3. Длина дна карьера - Lд.

 

4. Ширина дна карьера - Вд.

 

5. Глубина карьера - Нк.

 

6. Угол откоса нерабочего борта карьера - γнб.

 

7. Угол борта в торце карьера - γнт.

 

2.1 Границы карьерного поля

 

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

    Соотношение этих объемов и запасов при эксплуатации не должно быть больше граничного коэффициента вскрыши, соответствующего данным горно-геологическим условиям.

В соответствии с исходными данными, граничный коэффициент равен

Кгр =10 м3/т, длина карьера Lк = 3000 м, ширина дна карьера принята Вд = 20м.

 

2.1.1. Определение границ карьерного поля

 

         Глубина  карьера определяется по  контурному  коэффициенту вскрыши с помощью  графоаналитического метода расчета и в сравнении  его на каждом горизонте углубления горных работ с граничным коэффициентом вскрыши. Принимаем высоту горизонтов, h1=h2=hi=20м. Контуры бортов карьера при каждом углублении горных работ отстраиваются под углом погашения горных работ от пересечений линий горизонтов с кровлей пласта, т.е. согласно заданию в 45о.

2.1.1.1. Определение  глубины карьера

Площадь полезного ископаемого между соседними горизонтами

Sпи =mг

г=16 20=320м

     Запасы полезного ископаемого на горизонте

Qпи =Sпи

пи,       

где          Sпи  – сечение полезного ископаемого.

  пи – плотность полезного ископаемого, т/м3.

Qпи = 320* 1,35 = 432т,

Подсчет объема вскрыши на 1 м длины карьерного поля (площадей):

Для висячего бока:

Sвв = м3

м3

 м3

 м3

 м3

 м3

 

Для лежачего бока:

Sлв = м3

 м3

 м3

 м3

 м3

 м3

Объем вскрыши по горизонтам по сумме объемов висячего и лежачего боков залежи

Sв= Sвв +Sлв

S1=504+285=789 м3

S2=1008+560=1568 м3

S3=1512+840=2352 м3

S4=2007+1120=3127 м3

S5=2430+1390=3820 м3

Находим контурный коэффициент вскрыши:

,

 

 

 

 

 

   Найденные значения заносим в таблицу и для каждого горизонта величину  Ккi сравниваем со значением Кгp. На том горизонте, где Кki будет примерно равен Кгр следует прекращать открытые горные работы и переходить к подземным. Этот горизонт и определит конечную глубину карьера (см. табл. 2.1.1.1.1).

 

Таблица 2.1.1.1.1

№  гор.	Si	Qi	K кi	Кгр
1 2 3 4 5	789 1568 2362 3127 3820	432 432 432 432 432	1,8 3,6 5,4 7,3 9,5	< 10 < 10 < 10 < 10 ≈10

 

Глубина карьера составит Нк = 110 м, ширина карьера по верху Вк = 252м (измеряются с учетом масштаба на построенном на миллиметровке профиле).

Все текущие построения и расчеты представлены в приложении 1 (на миллиметровке).  

Принимаем следующие основные параметры карьерного поля:

          Длина  карьера по поверхности – Lк=3000м.

         Ширина карьера по поверхности  – Вк=252м

         Ширина  дна карьера – Вд=19м

         Глубина карьера – Нк= 110м

         Угол откоса нерабочего борта карьера - 45

        Угол  откоса рабочего борта карьера - 20

 

 

 

2.2. Расчет запасов полезного ископаемого  и объемов вскрыши в границах карьера

  В установленных границах карьера необходимо определить, какое количество запасов полезного ископаемого заключено в этих границах и какие объемы вскрыши необходимо удалить из карьера при эксплуатации, чтобы добыть эти запасы.

    Объемы вскрыши (Vв) и геологические (без учета потерь) запасы полезного ископаемого определяются основными параметрами карьерного поля и зависят от условий залегания месторождения. Построения производятся под углом рабочего борта γр = 20°. Площади вскрыши на 1 м длины карьера по висячему и лежачему бокам залежи рассчитываются как площади трапеций.

Для висячего бока:

 м3

 м3

 м3

 м3

 м3

 м3

Для лежачего бока:

 м3

 м3

 м3

 м3

 м3

Объем вскрыши:

 

м3

 

 м3

 м

 

 м3

 м3

Объем полезного ископаемого:

 

 м3

 м3

 

 м3

 м3

Промышленный

= 0,95

 м3

 м3

 

 м3

 м3

А где промышленные запасы полезного ископаемого: Qi = Vi * ρпи

Объем потерь полезного ископаемого:

= 0,05

 м3

 м3

 

 м3

 м3

Промышленный объем вскрыши:

 

 м3

 м3

 м3

 

 м3

 м3

       =  35531,7 м3

 

Текущий коэффициент вскрыши:

 

6183,51218,9=5,07

11673,11210,7=9,6

8995,11202,5=7,5

5441,71194,3=4,6

1982,51186,1=1,7

 

Средний коэффициент вскрыши:

     = 5,9

 

             Промышленные запасы карьера являются основой для установления производственной мощности предприятия – количества полезного ископаемого, которое будет добываться ежегодно в процессе эксплуатации карьера (Агод):

 = ,  

где Та – срок амортизации оборудования карьера, год.

 

Обоснование производственной мощности карьера

Карьеры	Промышленные запасы, млн/т	Срок амортизации, лет Та	Производственная мощность, млн.т Аr
Малые	До 5-10	8-10	0,1-0,8
Средние	10-20	10-20	0,8-2
Большие	20-150	20-40	2-5

 

  А год = /10 = 0,6млн. т/год

 

 

 

 лет.

 

Среднегодовой объем вскрыши:

= = = 3,6 тыс. м3/год

= = = 6 м3/т

 

3. График режима и календарный график горных работ

Графики режима и календарного плана горных работ приведены в приложениях (см. миллиметровки).

     График режима горных работ показывает, как распределяются в границах

 

карьера запасы полезного ископаемого и соответствующим им объемы

 

вскрыши в зависимости от глубины карьера.

 

     Сначала строится график режима горных работ на основании распределения объемов вскрыши и добычи по горизонтам. Затем на его основе строится календарный график горных работ с учетом производственной мощности карьера по добыче угля, срока службы карьера и равномерности распределения объемов вскрыши по годам или (если срок службы карьера более 15-20 лет) по периодам отработки с возрастанием текущих объемов вскрыши от периода к периоду.

     Рассчитываем распределение промышленных запасов полезного ископаемого по глубине карьера, для чего определяем длину карьера по горизонтам

 

.

м.

 м.

.

 м.

 

 

 

ρпи – плотность полезного ископаемого, т/м3.

Промышленные запасы полезного ископаемого по горизонтам:

 т

 

т

т

т

т

А где объемы вскрыши по горизонтам с учетом изменения длины карьера по глубине (горизонтам) ?

 

4. Горно-строительные работы  для сдачи карьера в эксплуатацию

    Определяем количество запасов полезного ископаемого, которое необходимо вскрыть и подготовить для сдачи карьера в эксплуатацию:

                                                 Агод = /10 = 601,24тыс. т/год

Qвпз = Агод/3, тыс.т.

Qвпз = 601,24/3 = 200,4тыс.т.

      Определяем длину разрезной траншеи, подготавливающие эти запасы:

Lрт = Qвпз /(mг*hу.ск.*ρп.и.), м

Lрт = 200400/(20*20*1,35) =371,1 м

   Объемов горно-строительных работ состоит из объема вскрывающих выработок и объема работ внутри карьера:

V стр. = Vвскв + Vвнкв,             где

             Vвнкв – объем внутрикарьерных выработок, м3;

      Vвск.в – объем вскрывающих выработок, м3.

       Объем внутри  карьерных выработок:

Vвнкв = Vртр +V0стр.,  где

где     Vртр – разрезной  траншеи, м3;

 

          V0стр – объем рыхлых отложений при строительстве м3;

 

Объем разрезной траншеи:

 

Vр.тр. = Sр.тр* Lр.тр, где