Технология разработки месторождений полезных ископаемых

СОГЛАСОВАНО

Руководитель работ по направлению подготовки бакалавров 080100,  
декан, профессор

____________ И.Б. Сергеев

«___» ___________ 2012 г.

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой РМПИ

профессор

____________ В.П. Зубов

«___» ___________ 2012 г.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

1

2

3

4

Аудиторные занятия (всего)

88

54

34

В том числе:

-

-

-

-

-

Лекции

35

18

17

Практические занятия (ПЗ)

53

36

17

Самостоятельная работа (всего)

128

54

74

В том числе:

-

-

-

-

-

Курсовой проект

Расчетно-графические работы

30

20

10

Реферат

34

34

Другие виды самостоятельной работы

64

34

30

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

зачет

Дифф

зачет

Общая трудоемкость                                     час

                                                                       зач. ед.

216

108

108

6

3

3

№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции, ч

ПЗ, ч

1

Введение, содержание дисциплины

2

-

2

Элементы залегания пластов, горные выработки. Запасы шахтного поля и основные параметры шахты

4

4

3

Вскрытие шахтных полей

2

3

4

Подготовка шахтных полей

2

2

5

Процессы и технологические схемы очистной выемки

4

6

6

Системы разработки пластовых месторождений

2

4

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

2

3

1.

Раздел 1. Введение, содержание дисциплины.

Содержание курса, его цели и задачи. Связь курса со смежными дисциплинами. Состояние угольной промышленности в России и в мире. Условия залегания и разработки пластовых месторождений. Осложняющие факторы. Экономические ориентиры технической политики при разработке пластовых месторождений.

2.

Раздел 2.  Запасы  шахтного поля и основные параметры шахты.

    Пласт и элементы его залегания. Классификация пластов по мощности, углу падения и строению. Горные выработки. Виды нарушенности пластов.

    Свита пластов. Физические  свойства и структурно-механические  особенности горного массива, угля  и вмещающих пород. Разделение  месторождений на шахтные поля. Параметры шахтного поля. Понятие  о балансовых и забалансовых запасах. Методы подсчёта и оценки запасов по степени разведанности. Промышленные запасы. Потери полезного ископаемого: классификация, виды и источники потерь. Понятие о разубоживании. Основные принципы установления нормативов потерь и экономическая оценка ущерба от потерь полезного ископаемого.

Основные параметры шахты. Производственная мощность и срок службы шахты, их связь с размерами и запасами шахтного поля. Экономическое значение и основные принципы определения оптимальных параметров шахты. Шахта, как многофункциональная система горной структуры, основные подсистемы шахты.

3.

Раздел 3. Вскрытие шахтных полей.

   Основные этапы разработки  шахтных полей. Понятие о технологической  схеме шахты. Экономическое значение  правильного выбора способа вскрытия. Требования, предъявляемые к рациональной схеме вскрытия и факторы, учитываемые при её выборе. Выбор места заложения главного ствола шахты. Схема взаимного расположения стволов в шахтном поле: центральная, центрально-отнесённая, фланговая, блоковая. Краткие сведения о технологическом комплексе на поверхности и околоствольных дворах шахт.

Основные и дополнительные вскрывающие выработки. Понятие о вертикальной и горизонтальной схемах вскрытия. Понятие о горизонте. Классификация схем вскрытия. Основные схемы вскрытия одиночных и свиты горизонтальных, пологих, наклонных и крутопадающих  пластов, их сравнительная оценка и условия применения.

Основные принципы и методика технико-экономического сравнения вариантов вскрытия. Стоимостные параметры. Критерии сравнения. Экономическая оценка сроков строительства шахты при сравнении вариантов.

Понятие о математико-экономической модели шахты и применении ЭВМ для решения задач оптимального проектирования.

4.

Раздел 4. Подготовка шахтных полей.

Принципы рациональной раскройки шахтного поля. Экономическое значение концепции горных работ: нагрузка на очистной забой, транспортную выработку. Зависимость условий вентиляции, транспорта и поддержания  выработок от схем подготовки шахтного поля.

Этажная подготовка шахтного поля. Последовательность отработки этажей. Прямой и обратный порядок отработки запасов этажа.

Определение действующей линии очистных забоев и необходимого числа забоев, схема  размещения очистных забоев в шахтном поле.

Деление этажа на подэтажи. Параметры этажной подготовки, достоинство, недостатки и область применения.

Панельная подготовка шахтного поля. Односторонние и двухсторонние панели, последовательность их отработки. Методика решения задач по оптимизации горно-технологических параметров. Стоимостные параметры и оценки их точности. Рациональные параметры панельной подготовки.

Погоризонтный способ подготовки. Определение наклонной высоты горизонта. Сущность блоковой подготовки шахтных полей. Последовательность отработки пластов в свите .Группирование пластов. Пластовая и полевая, индивидуальная и групповая подготовки. Типы горных выработок и уровни группирования. Технико-экономическое сравнение и условия выбора различных способов подготовки.

5.

Раздел 5. Процессы и технологические схемы очистной выемки.

      Технологические  процессы очистной выемки. Отбойка  и погрузка угля. Выемка угля  механизированная - комбайнами, стругами  и агрегатами, бурошнековая, угольными  пилами и отбойными молотками, буровзрывная, гидравлическая и  др. Концевые операции в лавах. Транспортирование угля в очистных забоях. Типы забойных конвейеров. Крепление очистных забоев. Понятие о горном давлении.             Перераспределение напряжений, деформирование и разрушение породного массива при очистной выемки пологих и крутых пластов. Опорное давление и механические процессы в краевой части пласта. Способы управления горным давлением в очистных забоях, строение, свойства и классификация пород кровли пласта.

Полное обрушение. Параметры обрушения. Частичное обрушение и частичная закладка. Полная закладка. Виды закладки и технология закладочных работ. Поддержание кровли целиками и искусственными опорами.

    Технологические схемы  очистной выемки, классификация  схем, их составные элементы.           Технология разработки длинными очистными забоями. Технологические схемы очистной выемки тонких и средней мощности пологих и наклонных пластов: с применением узкозахватных комбайнов и стругов с индивидуальной и механизированной крепью, с применением агрегатной выемки. Особенности технологии разработки тонких и средней мощности крутых пластов с применением отбойных молотков, комбайнов и выемочных агрегатов. Особенности разработки мощных пологих пластов на полную мощность и с делением пласта на слои. Технологические схемы разработки мощных крутых пластов на полную мощность с помощью щитовых перекрытий и с делением на слои.

      Организация работ  в длинных очистных забоях. Факторы, влияющие на экономические показатели  очистной выемки. Методика определения  нагрузки на очистной забой. Факторы ограничения. Проверка по газовому фактору.

      Технологические  схемы очистной выемки в коротких  очистных забоях, с помощью гидромеханизации, безлюдной выемки угля.

      Тенденция развития  и пути совершенствования технологии  и комплексной механизации очистных работ.

6.

Раздел 6. Системы разработки пластовых месторождений.

    Понятия о системах  разработки, требования, предъявляемые  к ним. Основные признаки и  классификация систем разработки.

Системы разработки пластов длинными очистными забоями. Сплошная система разработки в вариантах ²лава-этаж² и с делением этажа на подэтажи. Основные параметры системы. Экономическое значение и методика определения длины лавы. Способы поддержания и охраны подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ и на границе с выработанным пространством.

Столбовые системы разработки при различных способах подготовки шахтных полей, их отличительные признаки и параметры. Способы бесцеликовой разработки пластов. Определение рациональной длины выемочного поля. Влияние схем участкового транспорта и проветривания на конструктивные особенности системы разработки.

       Комбинированные системы разработки. Системы разработки короткими очистными забоями. Базовые варианты камерных и камерно-столбовых систем разработки. Основные параметры камер и целиков и методы их определения. Оценка потерь полезного ископаемого. Системы разработки на гидрошахтах.

       Сравнительная оценка эффективности и перспективы развития систем разработки пластовых месторождений.

№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции, ч

ПЗ, ч

1

Общие вопросы подземной добычи руд

2

-

2

Особенности вскрытия и подготовки рудных месторождений

4

6

3

Процессы очистной выемки

2

6

4

Системы разработки.

2

4

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

2

3

1.

Раздел 1. Общие вопросы подземной добычи руд.

Понятие о руде и породе. Промышленная характеристика руд. Горнотехническая  характеристика рудных месторождений. Особенности рудных месторождений, влияющие на технологию их разработки

Потери и разубоживание при подземной добыче руд. Виды потерь и разубоживания. Показатели извлечения руды, методы их определения. Экономические последствия от потерь. Нормирование потерь и разубоживания.

Влияние горных работ на окружающий массив.

2.

Раздел 2. Особенности вскрытия и подготовки рудных месторождений.

Вскрытие   и подготовка рудных месторождений. Основные стадии разработки месторождений. Вскрывающие выработки и схемы их расположения. Классификация способов вскрытия рудных месторождений. Вскрытие вертикальными стволами. Вскрытие наклонными стволами и штольнями. Комбинированные способы вскрытия.

Понятие о ступени вскрытия. Многоступенчатые схемы вскрытия. Понятие о способах вскрытия с концентрационными горизонтами. Выбор способа подъема в зависимости от производственной мощности рудника и глубины разработки. Методология выбора способа вскрытия при проектировании.

3.

Раздел 3. Процессы очистной выемки.

Классификация процессов очистной выемки.

Отбойка руды. Механическая отбойка. Отбойка руды шпурами и скважинами. Минная отбойка руды. Виды ВВ для очистных работ. Средства взрывания. Достоинства и недостатки каждого из способов, области их применения. Основные направления развития взрывной отбойки при подземной добыче руд.

Выпуск руды, виды выпуска. Выработки для выпуска руды. Вторичное дробление, назначение его. Места и способы вторичного дробления.

Гравитационная доставка горной массы, виды её. Скреперная доставка. Доставка самоходным оборудованием, питателями и конвейерами. Доставка руды взрывом. Область применения  основных способов доставки горной массы, их достоинства и недостатки. Перспективы развития способов доставки и техники для их осуществления.

Управление состоянием массива руды и вмещающих пород. Основные методы и способы управления горным давлением в очистном забое. Поддержание целиками, закладкой, крепью. Магазинирование руды, как вспомогательный способ поддержания. Управление горным давлением обрушением пород. Область применения  основных способов управления горным давлением, их достоинства и недостатки.

4

Раздел 4. Системы разработки. Классификация систем разработки рудных

месторождений.

     Системы разработки с открытым  очистным пространством. Потолкоуступные  системы разработки с применением  очистных комплексов. Сплошные и  камерно-столбовые системы разработки. Системы с подэтажной отбойкой  руды.

      Системы разработки с магазинированием руды (варианты с отбойкой с навала руды и блокового магазинирования). Системы разработки с закладкой выработанного пространства (слоевые с восходящим и нисходящим порядком отработки с твердеющей закладкой выработанного пространства). Системы разработки с креплением выработанного пространства. Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород, варианты систем с подэтажным и этажным обрушением. Комбинированные системы разработки.    Основные технико–экономические показатели систем разработки. Области рационального применения основных классов систем разработки рудных месторождений

№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции, ч

ПЗ, ч

1

Введение, содержание дисциплины Основные сведения об открытых горных работах 

1

2

2

Процессы подготовки горной массы к выемке

2

4

3

Выемочно-погрузочные работы. Транспортирование горной массы

2

4

4

Складирование и отвалообразование. Рекультивация земель, нарушенных горными работами.

2

4

5

Вскрытие месторождений и системы разработки. Основные технико-экономические показатели открытых горных работ

2

4

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

2

3

1.

Раздел 1. Введение, содержание дисциплины. Основные сведения об открытых горных работах.

     Сущность и технология разработки  месторождений полезных ископаемых  открытым способом. Понятия о технологических процессах разработки месторождений. Элементы, параметры и показатели карьера. Природные условия залегания месторождений. Полезные ископаемые и их качество, вмещающие породы. Технологическая характеристика горных пород. Коэффициенты вскрыши и добычи. Комплексное использование сырья при разработке месторождений открытым способом. Промышленно-экономическая оценка. Этапы открытой разработки месторождений.

2.

Раздел 2. Процессы подготовки горной массы к выемке.

       Общие сведения о способах подготовки горных пород к выемке. Подготовка к выемке сезоннопромерзающих и вечномерзлых пород. Механические способы подготовки к выемке. Технологические основы буровых работ. Виды бурения, область применения, типаж станков, технологическая оценка. технологические основы взрывных работ. Методы взрывного дробления массива на карьерах. Способы взрывания зарядов взрывных веществ и виды ВВ. параметры взрывных скважин и конструкция зарядов. Технологическая характеристика взрывных веществ и средств инициирования. Зарядка и забойка скважин. Характеристика взорванной породы. Методы дробления негабаритов. Основы безопасности ведения буро-взрывных работ.

3.

Раздел 3. Выемочно-погрузочные работы. Транспортирование горной массы.

Технологические основы экскавации. Типы забоев и заходок. Технологическая оценка основных видов выемочного оборудования. Выемка пород скреперами, бульдозерами и погрузчиками. Выемка горной массы одноковшовыми экскаваторами. Технологические параметры мехлопат. Технологические параметры драглайнов. Выемка с перевалкой пород в выработанное пространство. Выемка горных пород цепными и роторными экскаваторами. Разработка фрезерными комбайнами. Расчет производительности выемочного оборудования. Основы безопасности экскавирования. Технологическая оценка видов карьерного транспорта. Карьерный железнодорожный транспорт. Технологические схемы работы железнодорожного транспорта в карьере. Режим работы и определение производительности. Автомобильный карьерный транспорт. Технологическая характеристика автосамосвалов и карьерных дорог. Обмен автосамосвалов в забоях и на отвалах. Пропускная и провозная способность. Определение производительности карьерного автотранспорта. Перемещение пород конвейерами. Технологическая характеристика конвейеров. Комбинированный и специальный транспорт. Технологическая характеристика и схемы работы комбинированного транспорта. Гидротранспорт, пневмотранспорт.

4.

   Раздел 4.

     Складирование и отвалообразование.

       Рекультивация земель, нарушенных горными работами.

Виды и способы складирования и отвалообразования. Технологические схемы производства работ. Плужное отвалообразование. Отвалообразование мехлопатами, драглайнами и многоковшовыми экскаваторами, отвалообразователями, транспортно-отвальными мостами. Бульдозерное отвалообразование. Определение параметров отвалов и складов, производительности отвального оборудования. Усреднительные склады. Гидроотвалообразование

        Способы и технология горнотехнической рекультивации. Технологические схемы горнотехнической рекультивации и способы их применения. Технология разработки и сохранения плодородного слоя почвы. Способы механизации и оборудование для рекультивации. Оптимизация техногенных ландшафтов.

5.

Раздел 5.

Вскрытие месторождений и системы разработки.

Основные технико-экономические показатели открытых горных работ.

     Способы вскрытия  месторождений полезных ископаемых  и их классификация. Виды вскрывающих  горных выработок, определение их объемов, способов и времени проходки. Горно-подготовительные работы (ГПР). Технико-экономическая оценка ГПР.

      Классификация систем  открытой разработки месторождений. Показатели систем разработки. Нормирование запасов горной массы по подготовленности.

Определение основных технико-экономических показателей открытой разработки. Технико-экономическая оценка целесообразности открытой разработки месторождений, ее критерии. Современное состояние основных рынков минерального сырья. Планирование горных работ на карьерах.