Основы горного дела

 

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Забайкальский государственный университет»

(ЗабГУ)

Кафедра «Открытые горные работы»

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА 

к курсовой работе

по  дисциплине “Основы горного дела”

 

 

 

Выполнил  студент гр.

Проверил: Старший преподаватель

Рязанцев  С .С.

 

 

Чита 2012

Введение

Значительное развитие горнодобывающей  промышленности, обеспечивающей минеральными ресурсами, практически все отрасли  народного хозяйства, предусматривается  на основе доминирующего открытого  способа добычи ПИ.

Этот способ отличается от подземного более высокой производительностью  труда, при меньших  капитальных  затратах.

Добыча полезных ископаемых открытым способом в нашей стране производится с давних времен, этим способом добывается около 90% железных руд, до 60% руд цветных  металлов и угля.

Важнейшим условием надежной и высокопроизводительной работы горных машин является правильная эксплуатация, по этому обслуживающий  персонал должен хорошо знать устройство машин и умело организовать работу, чтобы была обеспечена их максимальная производительность и высокая экономичность, а также должны проводиться мероприятия  конкретных инженерных мер по совершенствованию  техники и технологии добычи и  переработки П.И.

Целью курсового задания является развитие навыков применения теоретических знаний для решения конкретных практических задач, возникающих в процессе горного производства и  проектировании.

Полезное  ископаемое добываемое в месторождении  –  уголь. Цена угля на ноябрь 2012 г составляет 42$ за тонну. Уголь очень ценится на мировом рынке, он даёт около половины мирового производства энергии.

Всего в России насчитывается около 10 крупных угольных бассейнов. 

 

 

1. Краткая горно-геологическая характеристика месторождения

Месторождение расположено в Забайкальском  крае, в 80 км от села Красный Чикой. Рельеф района преимущественно равнинный. В 5 км от месторождения находятся железнодорожные пути. Участок месторождения и его окрестности не заселены, удаленны от сельхозугодий и ЛЭП. Так как месторождение находится в районе с резко континентальным климатом число рабочих дней в году сокращенно до 350. Количество смен - 2.

Месторождение представлено угольным пластом залегающим горизонтально. Мощность залежи 80 м, длинна по простиранию 2000 м.

 Угольное  месторождение. Крепость  f = 1.5, объемная масса – 1.4 т/м³ .

Мощность наносов 20 м. Вмещающие породы представлены гранитными породами, крепостью f = 14 

Запасы  руды относятся к категории С₁. Глубина карьера 100 м. Длинна транспортирования руды и пород - 4 км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение объема, размеров, производительности и срока службы карьера, запасов полезного ископаемого и коэффициента вскрыши.

Площадь дна карьера:

S = L

B , м²

L – длинна дна карьера

B=800

S = 2000 800 = 1600000 м²

 

Периметр дна карьера:

Р = 2

(L + M) , м

Р =2 (2000+80) = 4160 м

 

Объем карьера рассчитывается по формуле:

V_{карьера} = V₁+V₂+V₃ =S

H_к+ P H_к² ctgγ_ср+ H_к³ ctgγ_ср , м³

V₁ – объем призмы с основанием дна карьера

V₂ – суммарный объем призмы треугольного сечения прилегающего к 4 сторонам V₁

V₃ – суммарный объем расчлененного конуса располагающихся в угловых участках карьера

Н_к – глубина карьера

γ_ср – средний угол откоса бортов рабочих уступов со стороны висячего и лежачего 

V_{карьера} = 1600000 100 + 4160 (100)² ctg30⁰ (100)³ ctg30⁰ = 197128000 (м³)

 

Длина карьерного поля:

L_к = L + 2

H_к ctgγ_ср , м

L_к = 2000 + 2 100 ctg30⁰ = 2340 (м)

 

Ширина карьерного поля:

В_к = М + 2

Н_к ctgγ_ср , м

В_к = 80 + 2 100 ctg30⁰ = 420 (м)

 

Объем полезного ископаемого:

V_пи = S

(Н_к – h_н) , м³

h_н – мощность наносов или мощность покрывающих пород

V_пи = 1600000 (100– 20) = 128000000 (м³)

 

Объем пустой породы:

V_п = V_{карьера} – V_пи , м³

V_п = 197128000 – 128000000 = 69128000 (м³)

 

Промышленные запасы ПИ в контурах карьера рассчитываем по формуле:

Q_пи = V_пи 

γ_пи η_и , т

η_и = 0.88 – коэф. извлечения учитывающий потерю ПИ при разработке

γ_пи = 1.4 – объемная масса ПИ (т/м³)

Q_пи = 128000000 1.4 0.88 = 143360000 (т)

 

Средний коэф. вскрыши:

К_ср = V_п / Q_пи , м³/т

К_ср = 69128000 / 143360000 = 0.48 (м³/т)

 

Производительность  карьера по ПИ:

П_пи = (Q_пи

(1 – П / 1 – R) ) / T_сл , т/год

П = 0,03 – коэф. потерь

R = 0,1 – коэф. разубоживания

T_сл = 34 год – срок службы карьера

П_пи = (143360000 (1 – 0,03 / 1 – 0,1)) / 34 = 4969813.3 (т/год)

 

Производительность  карьера по вскрыши:

П_в = П_пи

К_ср К_н  , м³/год

К_н = 1.1 – коэф. неравномерности распределения вскрыши по годам

П_в = 4969813.3 0.48 1.1 = 2624061.42(м³/год)

 

Производительность  карьера по горной массе:

П_г.м = П_пи

1/γ_пи + П_в , м³/год

П_г.м = 4969813.3 1 / 1.4 + 2624061.42 = 6173928.06 (м³/год)

 

Суточная производительность карьера по ПИ:

П^с_пи = П_пи / Т_г , т/сут

Т_г = 350 – число рабочих дней в году

П^с_пи = 4969813.3/ 350 = 14199.46 (т/сут)

 

Суточная производительность карьера по вскрыши:

П^с_в = П_в / Т_г , м³/сут

П^с_в = 2624061.42/ 350 = 7497.31 (м³/сут)

 

Сменная производительность по добычи:

П^см_пи = П^с_пи / n_см , т/смена

n_см = 3 – кол-во смен в сутки

П^см_пи = 14199.46 / 3 = 4733.15 (т/смена)

 

Сменная производительность по вскрыши:

П^см_в = П^с_в / n_см , м³/смена

П^см_в = 7497.31/ 3 = 2499.1 (м³/смена)

 

Расчетный срок эксплуатации карьера:

T_э = Q_пи / П_пи , лет

T_э = 143360000 / 4969813.3 = 28.8 (лет)

Срок службы карьера:

Т_сл = 34 (лет)

Параметр	Значение
Глубина карьера(Нк)=	100 м
Горизотальная мощность залежи(М)=	532 м
Площадь дна карьера(S)=	1600000 м2
Периметр дна карьера(P)=	4160 м
Средний угол откоса бортов рабочих  уступов(γср)=	30о
Объем карьера(Vкарьера) =	197128000 м3
Длина карьерного поля (Lк) =	2340 м
Ширина карьера по верху (Вк) =	420 м
Объем полезного ископаемого(Vпи) =	128000000 м3
Объем пустой породы(Vп) =	69128000 м3
Коэф. извлечения учитывающий потерю ПИ при разработке(ηи)=	0.88
Промышленные запасы ПИ в контурах карьера(Qпи) =	143360000 т
Средний коэф. вскрыши(Кср) =	0.48 т/м3
Коэф. неравномерности распределения  вскрыши по годам(Кн) =	1.1
Коэф. потерь(П)=	0.03
Коэф. разубоживания(R)=	0.1
Производительность карьера по ПИ(Ппи)	4969813.3 т/год
Коэф. неравномерности распределения  вскрыши по годам	1.2
Производительность карьера по вскрыши(Пв) =	2624061.42м3/год
Производительность карьера по горной массе(Пг.м) =	6173928.06 м3/год
Суточная производительность карьера  по ПИ(Пспи) =	14199.46 т/сут
Суточная производительность карьера  по вскрыши(Псв) =	7497.31 м3/сут
Кол-во смен в сутки	3
Сменная производительность по добычи(Псмпи) =	4733.15 т/ смена
Сменная производительность по вскрыши(Псмв) =	2499.1 м3/смена
Расчетный срок эксплуатации карьера(Tэ) =	28.8 лет
Срок службы карьера(Тсл) =	34 лет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Вскрытие рабочих горизонтов и горно-капитальные работы

2.1 Выбор и обоснование схем  вскрытия рабочих горизонтов

Целью вскрытия является обеспечение сформированных на уступах грузопотоков транспортными  коммуникациями, которые позволяют  перемещать грузы с рабочих горизонтов на поверхность или на промежуточные  горизонты.

Вскрывающие выработки начинаются с поверхности  или с уже вскрытого промежуточного рабочего горизонта и заканчиваются  на отметки рабочей площадки вскрываемого горизонта.

Выбор способа  вскрытия зависит от различных факторов, но определяется в первую очередь  видом вскрывающих выработок. Иногда месторождения вскрываются бестранспортным  способом, но в большинстве случаев  горизонты карьера вскрывают  капитальными траншеями и полутраншеями, подземными выработками, а также  комбинированными.

При разработки наклонных и крутопадающих месторождений  в относительно короткий срок изменяется положение рабочей зоны карьера. Это ведет к изменению и  развитию схемы вскрытия.

Изменение схемы вскрытия заключается в  проведении наклонной траншеи на новом нижнем горизонте, увеличении или сокращении числа вскрывающих  выработок на горизонте, создание новых  траншей, устройстве вскрывающих выработок.

При выборе способа, схем, системы вскрытия определяющее значение имеют: рельеф поверхности, размеры  карьера в плане и по глубине,   система разработки и  её параметры, грузооборот карьера и его  разделения на грузопотоки, элементы залегания  пластов и рудных тел, пространственное положение различных сортов полезного  ископаемого. От принятой системы вскрытия зависят объемы горно-капитальных, горно-подготовительных работ, показатели использования горного и транспортного оборудования в период эксплуатации.

Вскрытие  общими внутренними траншеями принимают  для наклонных и крутопадающих  пластовых месторождений, расположенных  на большой глубине (200-400м и более), а также для месторождений  расположенных в гористой местности.

Так как  будущая глубина карьера сравнительно большая, то железнодорожный вид  транспорта использовать будет не целесообразно, поэтому для транспортирования  ПИ и пустых пород будет применен автотранспорт, для которого подойдет спиральная форма  трассы.

Исходя, из выше перечисленного применительно  к нашему месторождению, выбираем схему  вскрытия рабочих горизонтов  общими внутренними траншеями со спиральной формой трассы.

2.2 Расчет  объёмов вскрывающих и подготовительных  выработок

Определение параметров траншеи

Траншеями называются открытые горные выработки  значительной длины при относительно не больших поперечных размерах.

По назначению они делятся на капитальные и  разрезные. Капитальные траншеи  обеспечивают доступ от поверхности  земли к месторождению,  а разрезные  создают фронт работ для выемки ПИ или вскрышных пород. Основными  параметрами траншеи являются: размеры  и форма поперечного сечения, продольный уклон, глубина и длина.

Углы  откосов бортов капитальных траншей  зависят от степени устойчивости пород. В нашем случае для крепких  интенсивно- трещиноватых пород они принимаются равными α=70 град. Ширина траншеи понизу определяется двумя условиями: конструкцией и размерами транспортного пути и безопасным расположением оборудования при проведении траншеи.

Глубина погружения внутренней траншеи равна  высоте уступа т.е. Н_у=16,5м , но первый уступ проходит на всю мощность наносов т.е 20 м

Величина  уклона капитальной траншеи зависит  от величины уклона грузотранспортных  путей, которая ограничивается требованиями безопасного движения транспортных сосудов, для автомобильного транспорта уклон составляет i= (0,06-0,1), принимаем i= 0,08_.

Определяем длину капитальной  траншеи по формуле:

L_т = Н_т / i

Где Н_к.т = Н_у =20 м - глубина траншеи равная высоте первого уступа 

L_т = 20 / 0,08=250 м

Определяем ширину капитальной  траншеи:

В = R_a + 0,5*a + 0,5*l + 2*c ,м

R_a = 12 м - минимальный радиус поворота самосвала

а = 4,9  - ширина автосамосвала (м)

l = 9,7  – длина автосамосвала (м)

с = 3  – безопасный зазор между самосвалом и бортом траншеи (м)

В = 12 +0,5*4,9 + 0,5*9,7 + 2*3 = 25,3 (м)

Определяем объем капитальной  траншеи:

V_к.т = Н_т² /i *(В/2+ Н_т/(3*tgα)) , м³

V_к.т = 20²/0,08*(25,3/2 + 20/(3*tg70)) =59550 (м³)

Определяем объём разрезной  траншеи по формуле:

V_рт = ( В_рт + Н_рт * ctgα_рт) * Н_рт * L_рт ,м³

В_рт - ширина разрезной траншеи равна ширине капитальной траншеи

Н_рт = 20 - высоту разрезной траншеи принимаем равной высоте первого уступа (м)