Вскрытие месторождения и проходка траншей

 

 

2   Вскрытие месторождения и проходка траншей

 

          Данный раздел позволяет сделать  выбор эффективного, экономичного  и целесообразного вскрытия месторождения. Определение объемов работ при проходке траншей позволяет правильно произвести расчет

- параметров буровзрывных работ (БВР),

- расхода взрывчатых веществ (ВВ),

- числа буровых станков и

-  выбрать оборудование для проходки траншей.

В разделе рассчитывается

- трасса капитальной  траншеи;

- определяются  форма, размеры поперечного сечения траншеи,

- объемы работ  при проходке траншеи;

- определяется  производительность экскаватора  при проходке траншеи;

- рассчитываются  буровзрывные работы при проходке  траншеи; 

- определяется  потребность парка буровых станков.

 

2.1 Выбор и  обоснования способа вскрытия месторождения

 

Вскрытие месторождения  производится для обеспечения транспортной связи между пунктами погрузки горной массы и пунктами ее разгрузки  на поверхности 

В качестве исходных данных при выборе способа вскрытия используются рельеф местности, размер карьера, его грузооборот и возможные грузопотоки, пространственное положение залежи, наличие и места расположения различных сортов полезного ископаемого и некоторые другие [2].

Для вскрытия разрабатываемого месторождения проектом принимается капитальная траншея. Отличительным признаком капитальных траншей является их наклонное расположение.

Поскольку  разрабатываемый  пласт полезного ископаемого  имеет довольно крутое падение, то для выбранной системы разработки характерен постоянный ввод в эксплуатацию новых по глубине рабочих горизонтов, в связи с чем вскрытие по мере отработки месторождения все время усложняется.

 Для  вскрытия  месторождения принимается фланговая  капитальная траншея с внешним заложением. Траншея групповая (вскрывает  группу уступов).

 

2.2   Характеристика  оборудования

 

          В качестве основного погрузочно-выемочного оборудования принимается одноковшовый экскаватор ЭКГ-15.

Экскаватор ЭКГ-15 предназначен для разработки и погрузки в транспортные средства полезных ископаемых и вскрышных пород на открытых горных работах в грунтах до V категории включительно, для размещения вскрышных пород в отвалы, для выполнения больших объемов земляных работ в промышленном строительстве.

Экскаватор обеспечивает высокую производительность, обладает хорошей маневренностью, прост в управлении и эксплуатации.

Современная конструкция, применение высокопрочных сталей в  ответственных механизмах и низколегированных сталей в основных металлоконструкциях экскаватора обеспечивает его надежную работу при больших динамических нагрузках, при температуре окружающей среды от —40 до 45°С.

Ковш оборудован модернизированным  механизмом торможения днища, уменьшающим колебания и предотвращающим удары днища о рукоять и корпус ковша.

Подвеска ковша выполнена из одного полиспаста с уравнительным блоком, расположенным на поперечной трубе верхней секции стрелы. Применение новой конструкции подвески ковша снизило нагрузку на стрелу при копании. Усиленная балка рукояти с жестко закрепленными полублоками повысила пределы усталостной выносливости рукояти.

Унифицированы конструкции  лебедок напора и подъема. Все  механизмы экскаватора снабжены индивидуальными электроприводами. Приводы поворота, подъема и напора оснащены подогревателями масла.

Все приводы экскаватора оснащены дисковыми электромагнитными тормозами, срабатывающими при размыкании цепей управления и полном обесточивании экскаватора.

Технические характеристики экскаватора карьерного ЭКГ-15
Параметры	Значение
Вместимость ковша  для тяжелых грунтов, м3	15
Длительность  цикла (работа в отвал, угол поворота 90°), с	28
Скорость передвижения экскаватора по горизонтальной площадке, км/ч	0,43
Максимальный  подъем, преодолеваемый экскаватором на твердом грунте, градус	12
Среднее удельное давление на грунт, МПа	0,21
Мощность сетевого двигателя, кВт	1250
Напряжение  подводимого тока, В	6000
Управление  основными движениями	Электрическое с помощью   командо-контроллеров
Управление  вспомогательными движениями	Электрическое и электропневматическое
Масса, т	675

 

 

 

Основные размеры  экскаватора ЭКГ-15
Параметры	Значение
длина стрелы	18
длина рукояти	13,1
наибольший  радиус копания	23,4
наибольшая  высота копания	15,6
наибольший  радиус разгрузки	20,2
наибольшая  высота разгрузки	10,8
радиус разгрузки  при наибольшей высоте	22,6
высота разгрузки  при наибольшем радиусе	7,8
наибольший  радиус копания на уровне стоянки	15,6
наименьший  радиус копания на уровне стоянки	10,10
габариты стрелы	16,02
высота экскаватора	18,5

 

 Бурение  выполняется станками СБШ 320.

 

2.3  Расчет  трассы капитальной траншеи   

 

Расчет трассы капитальной траншеи  выполняем  следующим образом.

Определяется  допустимая высота уступа, м:

Н_у = 1,5 ∙ Н_ч                                                          (31)

Н_у = 1,5 ∙ 15,6 = 23 м

где  Н_ч – наибольшая высота черпания экскаватора, м.

Определяется количество уступов карьера:

n_y = H_к / H_y                                                         (32)

n_y = 480 / 23,4 = 21

где H_к – глубина карьера, м;

      H_y – допустимая высота уступа, м.

          Определяется длина наклонного  съезда, м:

L_c = 1000 ∙ H_y / i                                                      (33)

L_c = 1000 ∙ 23,4 /30 = 780 м

где   i – уклон съезда, %;

       H_y – допустимая высота уступа, м.

 Определяется горизонтальное положение откоса нерабочего уступа, м:

Г = H_y ∙ ctg α_н                                                       (34)

Г = 23,4 ∙ ctg 62⁰ = 23 ∙ 0,53 = 12,2 м

где  H_y – допустимая высота уступа, м;

        α_н – угол откоса нерабочего уступа, град.

 

2.4  Определение формы и размеров поперечного сечения траншеи   

      

          Правильный выбор трассы, формы  и размеров траншей позволяет  определить экономически целесообразную длину траншеи, ширину рабочей площадки и до минимума свести затраты по проходке траншеи и сооружению площадки.

    

           Определяем ширина подошвы траншеи, м:

- для железнодорожного  транспорта и скальных пород

В = 2А  + 2К + 2О + 2С_к + С_п                                              (35)

    В = 1  +  2 +   0,8 + 7,4 + 5 = 16,2 (м)

где  А  – ширина обреза, м (в рыхлых породах А=1 м; в скальных породах А=0,5 м);

             О  – ширина площадки для установки опор, О=0,4 м (при железнодорожном транспорте );

       С_к – расстояние от оси железнодорожного полотна до площадки установки опор,  С_к =3,7 м;

       С_п – расстояние между осями путей, м (при двухпутных линиях С_п = 5 м; при многопутных линиях С_п = 5,3 м);

       К   – ширина кювета, м (в рыхлых  породах К=1,65 м; в скальных породах К=1 м);

Ширина подошвы  траншеи определяется в зависимости от вида транспорта и крепости пород.

Минимальная ширина траншеи  при двухпутном железнодорожном  пути составляет 14 м.

          Определяется поперечное сечение  траншеи, м²:

S_т = Н_у ∙ (В + Н_у ∙ ctg α_бт)                                             (36)

S_т = 23,4 ∙ (16,2 + 23 ∙ ctg 60⁰) = 678 м

где Н_у – допустимая высота уступа, м;

        В   – ширина подошвы траншеи, м;

      α_бт – угол откоса по бортам траншеи, град (в крепких скальных породах α=65¸75⁰; в скальных трещиноватых породах α=55¸60⁰; в осадочных породах (песчаники, известняки, аргиллиты) α=35¸55⁰; в слабосвязанных глинистых породах α=25¸40⁰).

 

2.5  Определение  объемов  работ при проходке  траншей     

 

Расчет объемов  работ необходим для определения  времени проходки траншей, режима работы, подачи транспортных средств на вывозку горной массы.

Определим ориентировочный объем извлекаемой горной массы при проходке капитальной траншеи на 1-2 уступа, м³:

V_т = Н²_у/i ∙[(B/2 + H_y/(3 tg α_бт)]                                           (37)

V_т = 23²/0,03∙[16,2/2 + 23/(3 tg 60⁰)]  = 845 тыс. м³

где  H_у – допустимая высота уступа, м;

       i – уклон съезда, %;

        В  – ширина подошвы траншеи, м;

        α_бт – угол откоса по бортам траншеи, град.

         

Далее определим объем извлекаемой горной массы при проходке разрезной траншеи, как объем призмы, в основании которой лежит трапеция, м³:

V_p = ( B + Н_у ∙ ctg α_бт) ∙ Н_у ∙ L_p)                                       (38)

V_p = ( 16,2 + 23 ∙ ctg 60⁰) ∙ 23 ∙ 200) = 136 тыс. м³

где  H_y – допустимая высота уступа, м;

        В   – ширина подошвы траншеи, м;

        α_бт – угол откоса по бортам траншеи, град;

       L_p – длина разрезной траншеи, L_p 200¸300 м.

 

2.6 Определение  производительности экскаватора  при проходке траншеи  

 

Равномерно  распределить весь объем работ и тем самым свести до минимума простой оборудования позволит правильное определение производительности экскаватора.

 

Определяем техническую производительность экскаватора, м³/ч:

   П_эт  = (3600/t_ц) ∙ Е ∙ (К_н / К_р) ∙К_ис                                         (39)

где  Е    – емкость ковша экскаватора, м³;

       К_н – коэффициент наполнения ковша экскаватора (табл. 5);

      К_р – коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора (табл. 6);

       К_ис – коэффициент использования экскаватора (табл. 7);

       t_ц – время цикла, с:

t_ц = t_ч +  t_пов + t_р                                                       (40)

где t_р– длительность разгрузки ковша экскаватора, с (при емкости ковша экскаватора 1-3 м³ t_р =1,5-2,5 с; при емкости ковша экскаватора 3-12 м³ t_р =2,5-2,7с; при емкости ковша экскаватора 12-20 м³  t_р = 2,9-3,5 с);

          t_пов – длительность поворота экскаватора, с;

          t_ч – длительность черпания, с.

t_пов = (10+ Е) +0,18 ∙ (β_п – 90⁰)                                                 (41)

t_пов = (10+ 16) +0,18 ∙ (125 – 90⁰) = 31,3 с

где  Е  – емкость ковша экскаватора, м³;

       β_п– угол поворота экскаватора, град.

t_ч = (194 ∙ d²_ср) + [E/(0,11∙Е +0,6)]                                           (42)

t_ч = (194 ∙ 0,6²) + [15/(0,11∙15 +0,6)] = 11,32 с,

где  Е    – емкость ковша экскаватора, м³;

       d_ср– размер среднего куска взорванной горной массы, м.

Тогда получаем:

t_ц = 11,3 +  31,3 + 3 = 45,6 с

П_эт  = (3600/45,6) ∙ 15 ∙ (0,7/ 1,5) ∙0,5 = 276 м³/ч

 

Таблица 5 –  Коэффициенты наполнения ковша экскаватора

 

Породы	Значение коэффициента
	для экскаваторов типа механическая  лопата	для экскаваторов типа драглайн
1	2	3
Пески, суглинки	1,0 – 1,1	0,9 – 1,05
Глинистые породы средней плотности и вязкости	0,75 – 1,0	0,6 – 0,9
Плотные и вязкие глинистые породы	0,6 – 0,8	0,4 – 0,7
Скальные породы	0,6 – 0,75	---

 

Таблица 6 –  Коэффициенты разрыхления породы в  ковше экскаватора

 

Породы	Значение коэффициента
1	2
Песок и гравий	1,1 – 1,2
Глина, глина  с галькой, суглинки	1,3 – 1,4
Щебенистый  грунт	1,4 – 1,45
Скальный грунт	1,4 – 1,6