Открытая разработка рудного месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Открытая разработка рудного месторождения

Исходные данные для курсового проектирования

1. Вид полезного ископаемого: рудная залежь

2. Угол падения пласта: - наклонные

3. Мощность пласта: m₅ - средней мощности

m₅=100…150 м.

4. Способ добычи: О - открытый

5. Местность: Р_в - равнинная

6. Производственная мощность: 4 млн.т. в год

7. Максимальная глубина залегания: 120 м.

8. Расстояние транспортирования: 3…5 км.

9. Породы вскрыши: глины, суглинки, известняки,

Выбор способа вскрытия карьерного поля

Вскрытие карьерного поля является одной из наиболее сложных задач открытой разработки месторождений, от правильного решения которой в значительной степени зависят технико-экономические показатели работы карьера. При обосновании способа вскрытия руководствуются следующими соображениями: принятый способ должен обеспечить минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ и рациональное распределение объемов вскрышных пород за весь срок отработки карьерного поля (максимальный объем вскрышных работ должен выполняться, как правило, в более поздние годы). При сопоставлении нескольких вариантов способов вскрытия оптимальный вариант определяется минимумом затрат на строительство карьера и на его эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).

Особенностями карьеров, разрабатывающих наклонные месторождения глубинного типа, являются значительная конечная глубина (100-150 м и более), постепенное (по мере развития горных работ) увеличение глубины карьера и числа вскрываемых уступов, непостоянство объемов грузопотоков, перемещение горной массы за контуры карьера (вскрыша перемещается на внешние отвалы, а полезное ископаемое на склады или на фабрики), наличие скальных и полускальных пород, обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило, вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей внутреннего или смешанного заложения.

В зависимости от угла падения залежи трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является стационарной или нестационарной (скользящей). В случае разработки крутых залежей (угол падения >35°) трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как она располагается на одном или двух рабочих бортах карьера. После достижения уступами своего конечного положения участки трассы капитальной траншеи в пределах этих уступов становятся стационарными. Использование скользящих трасс (скользящих съездов) обеспечивает минимальные объемы горнокапитальных работ, однако при этом возникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассах величина подъема уменьшается на 35% по сравнению с руководящим подъемом. Ширина скользящего съезда устанавливается из условия расположения на нем экскаватора, развала взорванной породы и путей.

При разработке крутых залежей применим петлевую (при автотранспорте) форму трассы. Крутые капитальные траншеи применяются при использовании в карьере конвейерного транспорта.

Крутые капитальные траншеи проводятся с поверхности до отметки первого концентрационного горизонта (до глубины 100-150 м), оборудованного перегрузочным устройством. По мере углубления карьера крутые капитальные траншеи удлиняются (через 45-60 м по глубине). Доставка горной массы от забоев до перегрузочного устройства осуществляется автосамосвалами.

На дневной поверхности предусматривалось строительство перегрузочного комплекса с конвейерного на ж.-д. транспорт. От перегрузочного комплекса неокисленные кварциты транспортируются до ДОФ в думпкарах грузоподъемностью 105 т. В качестве тягового средства были приняты тяговые агрегаты ОПЭ-1.

Богатую руду и вскрышные породы из экскаваторных забоев автосамосвалами грузоподъемностью 75 т доставляли к экскаваторным перегрузочным пунктам с автомобильного на ж/д транспорт. От перегрузочных пунктов скальные вскрышные породы транспортируются в отвал, а богатая руда на ДСФ.

Отработку скальной горной массы проектом предусматривалось осуществлять экскаваторами ЭКГ-8И на автотранспорт автосамосвалы грузоподъемностью 75 т.

Система отработки: транспортная с параллельным продвиганием фронта горных работ и с внешним отвалообразованием.

В границах земельного отвода можно расположить все объекты комбината: карьер, отвалы рыхлой и скальной вскрыши, песков, окисленных кварцитов и плодородного слоя, дробильная и обогатительная фабрики, хвостохранилище и шламохранилище, другие производственные объекты.

Предполагаемая схема добычи руды:

Подготовка площадок к бурению.

Бурение скважин.

Заряжение скважин.

Взрывание скважин.

Подготовка взорванной массы к экскавации.

Экскаваторная погрузка горной массы в автотранспорт.

Отвалообразование.

Первичное усреднение руды производится в карьере.

Усреднение руды на промежуточном складе.

Погрузка богатой руды и железистых кварцитов на ДФ.

Способ подготовки горных пород к выемке

Подготовка горных пород к выемке осуществляется с целью создания технической возможности и наилучших условий для выполнения последующих процессов выемки и погрузки горной массы, транспортирования, отвалообразования и переработки. В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемке может в основном осуществляться следующими способами: предохранением от промерзания, оттаиванием мерзлых пород, гидравлическим ослаблением или разупрочнением, механическим или взрывным рыхлением.

Сущность взрывного рыхления состоит в отделении пород от массива и дроблении их до заданной крупности. Взрывное рыхление нашло широкое применение при подготовке полускальных пород к выемке. Оно является практически единственным способом при подготовке скальных пород к выемке на карьерах.

Взрывные работы производятся в тех случаях, когда непосредственна выемка пород невозможна или затруднена без предварительного их -деления от массива и рыхления. От качества дробления пород в значительной степени зависят производительность погрузочного и транспортного оборудования и затраты на разработку. К взрывным работам на карьерах предъявляются следующие основные требования:

· Взрывание массива должно обеспечивать требуемую степень дробления.

· Максимальный допустимый размер кусков взорванной породы может быть ограничен.

· Куски взорванной породы, не удовлетворяющие приведенным выше ограничениям, называются негабаритными.

· Число негабаритных кусков горной массы должно быть минимальным, а дробление - равномерным.

· Развал взорванной массы должен быть кучным, а его размеры и форма должны соответствовать параметрам применяемого погрузочного и транспортного оборудования.

· Площадки и откосы уступов должны иметь заданные отметки и форму.

· Объем взорванной горной массы должен быть достаточным для бесперебойной работы погрузочных машин при обеспечении их безопасности и высоких технико-экономических показателей.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором методов ведения и параметров взрывных работ, а также рациональной их организацией.



Различают следующие методы взрывных работ: метод скважинных зарядов, метод котловых зарядов, метод шпуровых зарядов, метод камерных зарядов, метод накладных зарядов. Применим метод скважинных зарядов.

1 - заряд ВВ

2 - забойка

h_y - высота уступа

W - линия сопротивления на подошве

· Расстояние между скважинами, м 6

· Расстояние от конца рабочей площадки до скважины, м 4

· Линия сопротивления на подошве, м 8

· Заряд ВВ, м 12

· Забойка, м 6,5

· Высота уступа, м 15

· Диаметр скважины, м 243; 269

Подготовка рудных уступов к добыче

Перед бурением взрывных скважин на рудных уступах карьера обязательно производится зачистка бульдозером кровли уступа от остатков вскрышных пород и посторонних материалов.

Средняя мощность остаточного слоя вскрышных пород должна быть не более 0,2 м. При необходимости выравнивание кровли уступа производится подсыпкой руды. Бурение взрывных скважин на рудных уступах карьера производится после составления акта о сдаче блока с разрешения геологической службы. Опробование буровзрывных скважин производится путем отбора рудного шлама на химический анализ и технологические свойства согласно инструкции опробования. Отобранный рудный шлам сдается геологической службой в ОТК, а химлаборатория в течение суток со дня поступления проб из карьера производит анализы на железо: общее и магнетитовое. По групповым пробам исследуются технологические свойства железистых кварцитов. На основании данных химанализов по скважинам составляется картограмма блока, где указывается содержание железа по каждой скважине выделяется участки с балансовым содержание железа.

Выемочно-погрузочные машины

Ш Буровые станки

Для бурения взрывных скважин используются станки, которые по характеру воздействия разрушающих напряжений на забой скважин можно разделить на три группы.

К первой группе относятся буровые станки, обеспечивающие механическое воздействие на забой скважины. Эта группа представлена станками вращательного бурения режущими коронками (станки типа СБР), вращательного бурения шарошечными долотами (станки типа СБШ), ударно-канатного бурения (станки типа СБК), с погружным пневматическим молотком (пневмоударные станки типа СБУ).

Ко второй группе относятся буровые станки, обеспечивающие термическое или гидравлическое, или взрывное воздействие на забой скважины. Из этой группы на карьерах применяются только станки огневого; бурения (станки типа СБО). Гидравлическое, взрывное и другие виды 1 бурения находятся в стадии экспериментов.

К третьей группе относятся буровые станки, обеспечивающие комбинированное воздействие на забой скважины (комбинация механического и термического воздействия).

На карьерах наибольшее применение получили станки типа СБШ и ГБР (первая группа), которыми выполняются соответственно около 65 и 26% объема буровых работ. В ближайшие годы бурение взрывных скважин с использованием шарошечных станков останется преобладающим. Поэтому выбираем станок типа СБШ.

Для всех видов буровых станков последовательность выполнения операций определяется технологией бурения. При обуривании взрываемого блока выполняются следующие операции: установка бурового станка на место бурения скважины, собственно бурение, наращивание бурового става по мере углубки скважины, разборка бурового става. Смена изношенного бурового инструмента, переезд станка к месту бурения следующей скважины.

На шарошечных станках типа СБШ в качестве породоразрушающего инструмента используются долота с зубьями или штырями, армированными твердым сплавом. При вращении долота зубья или штыри скалывают частицы породы, которые выносятся из забоя скважины сжатым воздухом или водовоздушной смесью. Шарошечные станки наиболее перспективны для бурения скважин в породах с показателем Пб = 6-Н5. Сменная производительность шарошечных станков составляет 50-60 м при бурении скважин в породах с показателем П₆ . В крепких породах ориентируются на большое осевое усилие при небольшой частоте вращения долота. Затраты на буровой инструмент в общих затратах на шарошечное бурение скважин составляет 20-45%. От правильного выбора типа долот и режима бурения в значительной степени зависят их стойкость, скорость бурения и затраты на бурение.

Для данного типа работ выберем станок СБШ-250МН:

· Диаметр скважин, мм 243;269

· Глубина скважин, м 32

· Угол наклона скважин к горизонту, градусы 60-90

· Максимальное осевое усилие на долото, кН 300

· Частота вращения бурового става, мин^-1 30-150

· Скорость подачи бурового става на забой, м/мин 0-0,75

· Установленная мощность электродвигателя, кВт 400

· Расход сжатого воздуха на очистку скважин, м³/мин 25

· Масса, т 71

Выемочно-погрузочные работы заключаются в выемке горной массы из забоя и погрузке ее в средства транспорта или перемещении в отвал. В качестве выемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационные машины цикличного и непрерывного действия. В машинах цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры и др.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего элемента (лемех бульдозера), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горной массы.

Ш В данной работе целесообразно выбрать механическую лопату типа - ЭКГ-20, а также вскрышную механическую лопату - ЭВГ-35/65М. Этот вывод я сделал исходя из данных характеристики (столбцы располагаются соответственно): горный карьер добыча руда

· Вместимость ковша, м³ 20 35

· Радиус черпания на уровне стояния, м - 37

· Мах радиус разгрузки, м 21,6 62

· Мах радиус черпания, м 24 65

· Мах высота черпания, м 18 40

· Мах высота разгрузки, м 11,6 45

· Преодолеваемый подъем, градусы 12 5

· Масса экскаватора, т 1060 3790

· Установленная мощность двигателя, кВт 1358 5500

· Продолжительность цикла (при угле поворота ), с 32 56

При выборе драглайна, я остановился на типе - ЭШ 20/90:

· Вместимость ковша, м³ 20

· Длина стрелы, м 90

· Мах радиус черпания, м 83

· Мах глубина черпания, м 42,5

· Мах высота разгрузки, м 38,5

· Мах радиус разгрузки, м 83

· Масса экскаватора, т 1740

· Давление на основание (при работе), МПа 0,115

· Преодолеваемый подъем, градусы 7

· Продолжительность цикла (при угле поворота ), с 60

· Установленная мощность двигателя, кВт 2500

Для транспортировки горной массы используются автосамосвалы - БелАЗ 7519/7523

Характеристика уступа

· Высота уступа, м 15

Высота рабочих уступов принята:

а) по породам рыхлой вскрыши - в соответствии с высотой черпания применяемого оборудования;

б) по богатым рудам, неокисленным кварцитам, скальной вскрыше - 15м.

· Угол откоса уступа, градусы

· Ширина заходки

Для вскрышных механических лопат.

· Ширина рабочей площадки, м 15

· Угол откоса рабочего борта карьера, градусы 70

Нерабочих бортов в карьере нет, а при постановке бортов во временно нерабочее положение результирующий угол их наклона определяется согласно проекта с учетом размещения на них транспортных, предохранительных берм, а также устойчивых откосов уступов.

· Число рабочих уступов

Отвалообразование вскрышных пород

Ш Выбор мест расположения отвалов:

В зависимости от места расположения отвала по отношению к конечному контуру карьера различают внутренние отвалы, располагаемые в выработанном пространстве, и внешние отвалы, располагаемые за конечным контуром карьера. Использование выработанного пространства карьеров для размещения вскрышных пород позволяет сократить расстояние перемещения вскрыши. При этом отпадает необходимость в дополнительных площадях для размещения отвалов и сокращаются объемы работ по рекультивации земель, нарушенных горными работами. Однако создание внутренних отвалов возможно при разработке горизонтальных и пологих залежей, вынимаемых на всю мощность. В некоторых случаях создание внутренних отвалов возможно и экономически целесообразно при разработке наклонных и крутых залежей. Внешние отвалы, как правило, создаются при разработке наклонных и крутых месторождений, так как конечное положение дна (подошвы) карьера формируется только в конце его отработки. В начальный период разработки горизонтальных и пологих залежей, когда создается выработанное пространство карьера, вскрышные породы также вывозятся на внешние отвалы.

В случае разработки горизонтальных и пологих месторождений, имеющих значительную мощность покрывающих пород (40-50 м и более), одновременно создаются как внутренние, так и внешние отвалы. Вскрыша нижних уступов складируется на внутренних отвалах, а вскрыша верхних уступов - на внешних.

При выборе мест расположения внешних отвалов руководствуются следующими положениями. Отвалы должны располагаться по возможности ближе к карьеру, чтобы свести к минимуму затраты на перемещение вскрыши от забоя в карьере до пункта разгрузки на отвале. Подступы к отвалам должны быть удобными и не иметь крутых подъемов и спусков. Под отвалами не должно быть запасов полезного ископаемого, пригодных к разработке открытым способом в ближайшее время. Для складирования пород в первую очередь следует занимать площади непригодные или малопригодные для использования в сельском хозяйстве (болота, овраги и др.). Положение отвалов не должно мешать развитию горных работ на карьере. Отвалы целесообразно располагать на склонах гор и холмов, чтобы обеспечить минимум затрат на их сооружение. Приемная способность отвалов должна обеспечивать размещение вскрыши, удаляемой из карьера за весь период его работы.

В практике отвальных работ одновременное выполнение всех требований выбора мест расположения внешних отвалов практически невозможно.

Поэтому в каждом конкретном случае выбор мест расположения отвалов обосновывается технико-экономическими расчетами. В качестве критерия при этом принимается минимум капитальных и эксплуатационных затрат за весь период работы карьера. Оптимальный вариант мест расположения отвала должен удовлетворять условию

где:

· 3_тр - суммарные затраты на транспортирование пород вскрыши за весь период эксплуатации карьера, руб.;

· 3_р - затраты на рекультивацию поверхности отвалов, руб.;

· 3_у - затраты на выплату горным предприятием компенсации землепользователю за ущерб, наносимый изъятием земель, руб.

В отдельных случаях с учетом фактора времени может оказаться экономически целесообразным такой вариант, при котором отвал в первый период работы карьера располагается в непосредственной близости от его контура (и даже в границах конечного контура).

При развитии горных работ порода из этих отвалов вторично грузится и перемещается дальше за контуры развивающегося карьера. Крупные карьеры, как правило, имеют несколько отвалов, расположенных в различных направлениях, что позволяет сократить расстояние транспортирования вскрыши.

Отвалы для рыхлых и скальных пород будут располагаться в южном направлении. Вскрышные породы, подлежащие дальнейшему использованию складируются в отдельных отвалах или непосредственно из забоя транспортируются к местам их дальнейшей переработки.

Ш Отвалообразование при ж/д транспорте

При железнодорожном транспорте для складирования пород на отвалах применяются мехлопаты, драглайны, отвальные плуги, абзетцеры и бульдозеры.

Экскаваторное отвалообразование при использовании железнодорожного транспорта на отечественных карьерах является ведущим (на его долю приходится 85-90% объема складируемых пород). Работа отвальных экскаваторов состоит в экскавации породы, разгружаемой из думпкаров, и укладке ее в отвал. При использовании мехлопаты отвальный уступ разделяется на два подуступа. Мехлопата размещается на кровле нижнего подуступа. Для удобства приема и последующей экскавации разгружаемой породы из думпкаров экскаватор на кровле нижнего подуступа образует специальную приемную выемку (канаву) длиной равной полуторной или двойной длине думпкара, и глубиной 0,8-1 м. Локомотивосостав на отвал подается вагонами вперед. В приемную выемку, как правило, разгружаются думпкары поочередно. Укладка породы экскаватором в отвал производится в трех направлениях: вперед по ходу в нижний подуступ, в сторону развития отвала под откос нижнего подуступа и назад в верхний подуступ.

В зависимости от физико-технических характеристик пород, укладываемых в отвал, и пород основания отвала применяются две схемы организации работы экскаватора на отвале.

· Если складируемые породы и породы основания отвала устойчивы, укладка производится одновременно в верхний и нижний подступы отвала. После заполнения отвальной заходки экскаватор возвращается в первоначальное положение и начинает отсыпку новой заходки.

· В случае слабоустойчивых пород при прямом ходе экскаватора (от обменного пункта к тупику) производится отсыпка только нижнего подуступа. При обратном ходе экскаватор укладывает породу в верхний подуступ. Данная схема исключает холостой ход экскаватора. При этом повышается устойчивость отвала, так как экскаватор при обратном ходе движется по уплотненной породе нижнего подуступа, что сводит к минимуму возможность оползневых явлений.

Рациональная высота отвального уступа меняется в широких пределах и зависит в основном от физико-технических характеристик складируемых пород и пород основания отвалов, рельефа поверхности, параметров экскаватора и составляет на равнине 15-30 м, а в гористой местности 70 м и более. Высота верхнего подуступа зависит от высоты разгрузки экскаватора и составляет 4-6, 6-8 и 7-9 м соответственно для экскаваторов ЭКГ-5, ЭКН-8И иЭКГ-12,5.

Шаг переукладки отвальных путей (м) зависит от линейных параметров экскаватора и определяется по формуле

(5.3)

где: R_П, R_Р - соответственно радиус черпания и разгрузки экскаватора, м;

к_п = - коэффициент, учитывающий использование линейных параметров экскаватора.

Для экскаваторов ЭКГ-5, ЭКГ-8 и ЭКГ-12,5 шаг переукладки составляет соответственно 25, 30 и 35 м.

Оптимальная длина отвальных тупиков, обеспечивающая наиболее экономичное использование горного и транспортного оборудования, устанавливается на основе технико-экономических расчетов и составляет 1500-2000 м.

Производительность мехлопат на отвале, как правило, в 1,2-1,3 раза выше их производительности на карьере, что объясняется более высокими значениями коэффициента экскавации и коэффициента использования экскаваторов во времени на отвале (0,7-0,8 вместо 0,5-0,6). Использование мехлопат на отвалах возможно при складировании пород любой категории крепости.

Для складирования мягких и мелкораздробленных полускальных и скальных пород рационально применять драглайны. В связи с тем, что драглайны подходят не для всех погодных условий, то на отвалах широко используются экскаваторы типа ЭШ с ковшом вместимостью до 20 м³.

Комплексное использование нерудного сырья

К полезным ископаемым данного месторождения можно отнести следующие виды нерудного сырья:

-суглинки;

-глины;

-пески;

-кристаллические сланцы.

Нерудное сырье использовать по следующим направлениям:

1. Суглинки и глины использовать для изготовления керамзитового гравия.

2. Мел использовать в качестве цементного сырья и для производства тонкодисперсного мела.

Ликвидация негативных последствий ведения горных работ

Основными факторами загрязнения атмосферного воздуха являются работы связанные с добычей и перемещением горной массы в карьере и на отвалах, переработкой руды на дробильной и обог3. Пески использовать для технологических нужд предприятия и для сторонних организации.

Кристаллические сланцы использовать для производства щебня.

атительной фабриках, а так же транспорт и котельные. Для уменьшения выбросов пыли можно выполнять следующие мероприятия:

при бурении применять пылеподавление воздушно-водяной смесью, степень очистки 97 %;

в теплый период года производить поливка отвалов, на погрузке в карьере - увлажнение горной массы, эффективность пылеподавления при этом составит 90 %;

при производстве массовых взрывов предусматривать предварительное увлажнение взрываемых блоков с помощью машин УМП-1А, эффективность пылеподавления составит 72,5 %.;

для очистки воздуха от дробильной и обогатительной фабрик перед выбросом в атмосферу устанавливать аспирационные системы, степень очистки до 99 %.

Можно осуществлять рекультивацию нарушенных земель.

Рекультивация осуществляется по двум направлениям: сельскохозяйственная (восстановление пашни) и лесотехническая. Плодородный слой почвы, предварительно снятый с площадей, предназначенных для строительства новых объектов и добычи руды, использовать для рекультивации и улучшения малопродуктивных угодий.

Список используемой литературы

· Дмитриев А.П., Городниченко В.И. Практикум по дисциплине «ОГД» (2 часть). Москва, 2004 г.

· Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ. - М, Недра, 1986 г.

Размещено на Allbest.ru