Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Петрозаводский государственный университет

Горно-геологический факультет

Кафедра горного дела

Курсовая работа

«Исследование параметров карьера и процессов открытых горных работ»

Выполнил:

Студент: Мышев В.В.

Группа 130ОГР

Горно-геологический факультет

Проверил:

Преподаватель Германов А.А.

Петрозаводск 2014

Содержание

1. Введение

2. Капитальная траншея

3. Скважинный заряд и взрываемый блок

4. Рабочая площадка и рабочий борт карьера

5. Системы автосъездов и нерабочего борта карьера

6. Построение карьерного пространства

7. Ситуационный план горного предприятия

8. Исходные данные

9. Список используемой литературы

1. Введение

Открытые горные работы - способ добычи полезных ископаемых с поверхности земли с помощью горных выработок, находящихся под открытым небом.

Классификация

В зависимости от формы и положения залежи полезного ископаемого относительно земной поверхности по классификации академика Ржевского В. В. выделяют пять основных видов открытой разработки месторождений:

1. Поверхностный. Характеризуется отработкой месторождения на полную мощность вскрыши и полезного ископаемого. Вскрышные породы размещаются в отработанном пространстве карьера. Внешние отвалы устраиваются при строительстве карьеров, а также при особых горно-геологических и технологических условиях отработки месторождения полезных ископаемых.

2. Глубинного типа. Характерна выемка вскрышных пород и полезного ископаемого слоями в нисходящем порядке.

3. Нагорного типа. Характерно перемещение вскрышных пород и добытого полезного ископаемого на более низкие отметки сверху вниз.

4. Нагорно-глубинного типа. Характерны для сложных рельефов поверхности карьерного поля.

5. Подводная добыча. Характерно расположение кровли и почвы залежи ниже поверхности воды.

Подготовка горных пород к выемке

Включает отделение горных пород от массива и их рыхление. При скальных породах производится с помощью буровзрывных работ.

Погрузка горной массы в транспортные средства

Осуществляется с помощью различных подъёмно-транспортных механизмов: экскаваторов, погрузчиков, роторных комплексов и др.

Транспортировка горной массы

Для транспортировки горной массы используются различные транспортные средства:

· железнодорожный транспорт;

· автомобильный транспорт;

· конвейерный транспорт;

· скиповые подъёмники;

· гидравлический транспорт;

· подвесные канатные дороги.

2. Капитальная траншея

Капитальная траншея - служит для вскрытия карьерного поля или отдельной его зоны и создания грузотранспортной связи рабочих горизонтов с поверхностью в течение длительного времени. Капитальную траншею сооружают в равнинной местности (рис. 1, а); в районах с пересечённым рельефом на откосах для этих же целей используют капитальные полутраншеи (рис. 1). Капитальная траншея оборудуется стационарными транспортными коммуникациями.

По расположению относительно контура карьера, капитальные траншеи бывают внешними (рис. 2) и внутренними (рис. 2). Внешние располагаются за пределами проектного контура карьера, внутренние - в пределах контура на бортах. Нередко капитальные траншеи имеют смешанное расположение; это бывает в тех случаях, когда внешними траншеями вскрывают верхние уступы, а внутренними - нижние (рис. 2, в). Внешние траншеи сохраняют трапециевидную форму в сечении до конца срока их эксплуатации, внутренние - только в момент сооружения выработки на вскрываемом горизонте, на последнем этапе капитальная траншея принимает форму полутраншеи.

Капитальные траншеи характеризуются параметрами: уклоном i; (рис. 1), который определяется типом используемого транспорта, глубиной h (глубина вскрываемого горизонта), шириной для отдельных траншей, для транспортных берм, для групповых и общих траншей b, углами откосов бортов траншей.

Технологические схемы проведения капитальных траншей разделяются на 3 группы: бестранспортные, транспортные и комбинированные (верхний слой траншеи проходится без применения транспорта, нижний - с транспортом).

Бестранспортные технологические схемы используются при проведении капитальных траншей драглайном в мягких породах, а также при наличии свободных площадей на бортах для размещения отвалов и достаточной устойчивости пород. Эти схемы различают по расположению отвала и драглайна: с отвалом на двух бортах траншеи и перемещением драглайна по оси траншеи или зигзагообразно с расположением отвала и драглайна на одном борту и перемещением драглайна по оси, смещённой к одному из бортов траншеи.

Технологические схемы проведения капитальных траншей с использованием транспорта применяются в крепких и мягких горных породах. Они различаются видами применяемого транспортного и выемочно-погрузочного оборудования, характером его работы. Выделяют схемы: с железнодорожным транспортом - работа мехлопаты сочетается с тупиковой подачей вагонов в траншее; мехлопата оснащена удлинённым оборудованием, а вагоны расположены на борту траншеи с автотранспортом - выемка мехлопатой и тупиковая подача автосамосвалов под погрузку при развороте в специальных нишах, или на площадке у экскаватора(рис. 3, е); поточная подача автосамосвалов при кольцевом развороте на площадке у экскаватора; с конвейерным транспортом и роторным экскаватором (рис. 2); с гидротранспортом. Сооружение капитальных траншей в мягких породах возможно скреперами.

В комбинированных технологических схемах используются любые сочетания вариантов из первых двух групп.

При проведении капитальных траншей в крепких породах требуется применение буровзрывных работ. В схемах с железнодорожным транспортом и верхней погрузкой экскаватором с удлинённым оборудованием и с автомобильным транспортом при тупиковой подаче автосамосвалов подготовку горных пород к выемке осуществляют полосой, равной и меньше ширины самой траншеи, в других схемах подготовка ведётся на большую ширину. Глубокие капитальные траншеи проводят слоями, высота которых в мягких горных породах не более высоты черпания экскаватора, в крепких при буровзрывной подготовке - полуторной высоты черпания экскаватора.

Уменьшение объёма горно-строительных работ при сооружении капитальных траншей, особенно глубоких, достигается увеличением углов откосов бортов выработки, применением заоткоски бортов в скальных породах, предварительным щелеобразным, искусственным укреплением откосов в мягких неустойчивых породах и др.

Рис.1. План капитальной траншеи и полутраншеи

Рис. 2. План капитальной траншеи внешней и внутренней



Рис. 3.Схемы основных капитальных траншей

3. Скважинный заряд и взрываемый блок

Основные параметры

Н - высота уступа;

- высота развала;

- ширина развала;

W - линия сопротивления по подошве уступа;

А - угол откоса рабочего уступа;

- длина перебура;

- длина заряда ВВ

- длина забойки.

L_c - длина скважины

а - Расстояние между скважинами

Подготовка горных пород к выемке заключается в разрушении массива различными способами на куски, удобные для последующей выемки, погрузки и транспортирования. Рыхлые и мягкие породы могут разрабатываться непосредственно из массива экскаваторами или другими выемочными машинами. Подготовка полускальных пород ведется обычно ведется навесными рыхлителями на тракторах тяжелого типа. Подготовка к выемке скальных пород осуществляется посредством буровзрывных работ, при этом кусковатость должна быть оптимальной и определяется параметрами транспортных средств, дробилок и других приемных устройств.

Максимальный допустимый размер линейный размер куска породы, м, равен:

для одноковшовых экскаваторов - ;

для транспортных средств - ;

для конвейерного транспорта -;

для дробилок - ;

где g - вместимость ковша экскаватора,; Q - вместимость кузова автосамосвала или думпкара,;В_л - ширина конвейерной ленты, м; В_д- ширина прием. отверстия дробилки, м.

Куски, имеющие размеры больше допустимых, называют негабаритными и подвергают дополнительному дроблению. На большинстве карьеров и в разнообразных условиях применяют скважинные заряды. К основным параметрам взрывных скважин относится глубина, диаметр и угол наклона.

Глубина скважины L_c определяется высотой взрывного уступа H_y, углом наклона скважины к горизонту б и величиной перебура скважины L_пер ниже отметки подошвы уступа. Перебур необходим для качественного разрушения пород в подошве уступа.

Забойка скважины должна быть плотной, а ее длина L_заб - достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования сильной ударной воздушной волны. Для забойки используют буровую мелочь, песок с размерами частиц до 50 мм.

Параметрами взрываемых зарядов при их однорядном расположении являются : расстояние между скважинами в ряду а.

Горизонтальное расстояние от оси скважин до нижней бровки уступа W называется линией сопротивления по подошве уступа.

Для ведения взрывных работ в качестве взрывчатого вещества применяют в основном гранулированные ВВ (гранулиты, игданиты), реже - порошкообразные ВВ (аммониты, аммоналы). Взрывают заряды главным образом при помощи детанирующего шнура или электрическим способом.

4. Рабочая площадка и рабочий борт карьера

Основные параметры рабочей площадки и рабочего борта карьера

- высота уступа;

А - угол откоса рабочего уступа;

- угол откоса устойчивого уступа;

- ширина развала;

Ш_рп - ширина рабочей площадки;

С - безопасный зазор до транспортной полосы;

Т - транспортная полоса;

S - безопасное расстояние;

Z - призма обрушения;

Ш_вб(W) - ширина взрывного блок;

F - угол рабочего борта.

Ширина рабочей площадки Ш_рп устанавливается с учетом физико-механических свойств горных пород, рабочих параметров экскаватора и вида транспорта.

При разработке пород с предварительным их рыхлением буровзрывным способом минимальная ширина рабочей площадки определяется

Ш_рп = + С + Т + П + Z

где В_р - ширина развала, м; С - безопасный зазор между нижней бровкой развала и транспортной полосой, м; Т - ширина транспортной полосы, м; П - ширина полосы для размещения дополнительного оборудования и проезда вспомогательного транспорта, м; Z - ширина полосы безопасности (призмы обрушения), м.

Безопасный зазор С = 2-3 м. Ширина транспортной полосы при одноколейном пути Т = 3 м, при двухколейном Т = 7,5-15 м в зависимости от принятой ширины междупутья. Минимальная ширина междупутья 4,5 м. Ширина полосы для размещения дополнительного оборудования П = 5-6 м. Ширина полосы безопасности (призмы обрушения) определяется по формуле

Z = (ctgA_y - ctgA),

где - высота уступа, м; а_у - угол устойчивого откоса уступа, град ( = 35-60°); б - угол откоса рабочего уступа, град (б = 65-80°).

Угол откоса рабочего борта при железнодорожном транспорте составляет 7-12°, при автомобильном - 10-15°.

Число рабочих уступов и длина фронта работ должны быть наименьшими, но достаточными для обеспечения производственной мощности. Обычно на уступах располагаются несколько экскаваторов. Число экскаваторных забоев (число блоков) на одном уступе при железнодорожном транспорте не превышает 3, при автомобильном равно 5-6. Минимальная длина блока при железнодорожном транспорте 400-500 м, при автотранспорте 150-250 м.

Число одновременно разрабатываемых добычных уступов в карьере определяется

где - производственная мощность карьера по добыче, тыс. м³/год; - длина блока на уступе, м; - производительность экскаватора по добыче, тыс.м³/год; L - длина уступа, м.

Интенсивность горных работ в карьере характеризуется скоростью понижения горных работ У и скоростью подвигания фронта работ V_ф на уступах. Требуемая скорость понижения горных работ карьера по условию его производственной мощности должна обеспечиваться необходимой скоростью горизонтального подвигания фронта работ, между которыми существует зависимость.

V_ф = Уctgг_p

где г_p - угол откоса рабочего борта карьера (г_p = 14-18°).

5. Системы автосъездов и нерабочего борта карьера

Основные параметры системы автомобильных съездов и нерабочего борта карьера

- длина траншеи;

i - уклон траншеи;

В_пр - площадка примыкания;

В_б - берма безопасности;

В_с - ширина съезда;

G - угол нерабочего борта

Для передвижения автосамосвалов в карьер сооружают стационарные и временные автодороги. Стационарные автодороги строятся в капитальных траншеях, на поверхности и соединительных транспортных бермах на длительный срок, имеют дорожное покрытие и двухполосное движение. Временные автодороги, сооружаемые на уступах и отвалах, периодически перемещаются вслед за подвиганием фронта работ и, как правило, не имеют дорожное покрытие. Ширина проезжей части двухполосных дорог для автосамосвалов грузоподъемностью 75-120 т составляет 14-15 м.

Эффективность использования автотранспорта на карьерах в значительной степени зависит от схемы подъезда автосамосвала к забою и установки его у экскаватора. В зависимости от способа вскрытия рабочих горизонтов, размеров рабочих площадок, условий работы экскаваторов и числа автосамосвалов, находящихся одновременно в забое, применяют одиночную или спаренную установку их под погрузку. Автосамосвалы следует устанавливать так, чтобы обеспечить минимальный угол поворота экскаватора при погрузке.

6. Построение карьерного пространства

Основные параметры при построении карьерного пространства

В_к - ширина карьера по поверхности;

Н_к - глубина карьера;

h_н - мощность наносов;

F - угол рабочего борта;

H_y - высота уступа;

G - угол нерабочего борта;

m - мощность залежи

B - угол падения залежи.

Открытым способом разрабатываются месторождения полезных ископаемых любой формы, залегающих в разнообразных природных условиях.

По положению залежи относительно дневной поверхности различаются месторождения: поверхностного типа, расположенные на поверхности или покрытые наносами небольшой мощности; глубинного типа, расположенные значительно ниже господствующего уровня поверхности; нагорного типа, расположенные на возвышенности или склоне горы; высотно-глубинного типа, частично расположенные на горе или на горном склоне.

По углу наклона к горизонту различают следующие залежи: горизонтальные или слабонаклонные - до 10-15є; наклонные - от 10 до 30є; крутые - более 30є.

По мощности различают залежи: тонкие до 2-3 м; малой мощности - 10 -20 м; средней мощности - 20 -30 м; большой мощности - более 30-50 м.

По структурному строению и распределению качества: залежи простые однокомпонентные с однородным строением м равномерным распределением качественных признаков; сложноструктурные многосортные и многокомпонентные.

По преобладающим типам пород: скальные вскрышные породы и крепкие руды: мягкие и плотные покрывающие породы; полускальные вскрышные породы и полезные ископаемые; мягкие вскрышные породы и мягкие или плотные полезные ископаемые.

Тип пород определяет в основном выбор технологической схемы и моделей основного выемочного и транспортного оборудования.

7. Ситуационный план горного предприятия

месторождение траншея карьер горный

Основные элементы ситуационного плана горного предприятия

Вскрытием карьерного поля называются горные работы по созданию комплекса капитальных и временных траншей и съездов, обеспечивающих грузотранспортную связь между рабочими горизонтами в карьере и приемными пунктами на поверхности.

Рабочими горизонтами в карьере являются рабочие площадки уступов. Приемные устройства на поверхности - обогатительные фабрики, перегрузочные бункеры, склады, отвалы или станции. Траншеи и съезды оборудуются средствами транспорта.

Совокупность всех вскрывающих выработок называется схемой вскрытия. Вскрытие рабочих горизонтов карьеров осуществляется при помощи горных выработок - капитальными наклонными или крутыми траншеями и горизонтальными - разрезными, которые являются продолжением капитальных траншей и служат для подготовки месторождения к выемке, создавая начальный фронт работ на вскрытом уступе.

Капитальные траншеи могут быть внешними и внутренними. Внутренние траншеи располагают внутри контура карьера; внешние - за пределами его контура. Вскрывающие траншеи имеют трапециевидное сечение. При разработке неглубоких горизонтальных или пологих месторождений при числе уступов не менее трех применяют внешние траншеи.

Промплощадка - рабочая площадка, с расположенными на ней горнотехническим оборудованием, транспортом и коммуникациями.

Взрывоопасная зона - включает в себя непосредственно зону проведения взрывных работ и буферную зону возможной опасности.

Карьер - в хозяйственном значении - это горное предприятие, осуществляющее открытую разработку месторождения, а в техническом значении - это совокупность открытых горных выработок, служащих для разработки месторождения.

ДОФ - обогатительная фабрика - промышленное предприятие, на которых перерабатываются полезные ископаемые и выделяют из них один или несколько товарных продуктов с повышенным содержанием ценных компонентов и пониженным содержанием вредных примесей.

Отвал - место размещение пустых пород, полученных в процессе добычи полезного ископаемого.

Граница земельного отвода предприятия - граница отчужденной земельной площади, в пределах которой располагаются основные элементы горного предприятия. Как правило, во много раз превышает размеры самого карьерного пространства.

8. Исходные данные

N	Показатели	Ед. изм.	Формула, обозначение	Вариант №6
1	Высота уступа	м		15
2	Ширина дна траншеи	м		29,8
3	Уклон траншеи (съезд)	Тыс.	i	0,080
4	Длина траншеи по дну	м		15/0,080=187,5
5	Угол откоса уступа: устойч./раб.	Град.		45/75
6	Ширина развала	м		30
7	Высота развала	м		7
8	Длина перебура	м		0,5
9	Длина скважины	м		15+0,5=15,5
10	Длина забойки	м		0,27х15,5=4,185
11	Длина заряда В.В.	м		15,5-4,185=11,315
12	Расст. между скважинами	м	a	6,5
13	Л.С.П.П.	м	W	30
14	Безопасн. зазор до транс. пол.	м	С	1,5
15	Транспортная полоса	м	Т	13,5
16	Безопасное расстояние	м	S	1,5
17	Призма обрушения	м	Z	10,95
18	Ширина взрывного блока	м		30
19	Ширина рабочей площадки	м		87,45
20	Угол рабочего борта	Град.	F	52.5
21	Берма безопасности	м		10
22	Ширина съезда	м		30
23	Длина съезда	м		15/0,080=187,5
24	Площадка примыкания	м		30
25	Угол нерабочего борта	град	G	45.5
26	Мощность залежи	м	m	600
27	Длина залежи	м	L	500
28	Угол падения залежи	град	В	75
29	Мощность наносов	м		7
30	Глубина карьера	м		250
31	Ширина карьера по поверх.	м		980
32	Длина карьера по поверхности	м		1080

9. Список используемой литературы

1. «Технология и комплексная механизация добычи нерудного сырья для производства строительных материалов» (О.В. Шпанский, Ю.Д. Буянов)

2. «Справочник взрывника» (под общей редакцией профессора Б.Н.Кутузова)

3. «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых» (Е.М. Пахомов)

4. «Разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом». (Ю.С. Размыслов)

5. «Открытые горные работы». Часть I.(Ржевский В.В.)

6. «Открытые горные работы». (Трубецкой К.Н., Потапов М.Г)

7. «Терминологический словарь». (Мельников Н.Н)

8. «Горное дело». (Шехурдин В.К.)

Размещено на Allbest.ru