Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых

Курсовая работа

Тема: Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Дисциплина: "Подземные горные разработки"

Введение

Экологический потенциал каждой страны определяется, и в ближайшие десятилетия будет определяться уровнем производства металлов.

Существует следующие способы добычи руд:

подземный механизированный (т.е. обычный),

подземный физико-химический

открытый

добыча со дна морей и океанов.

Основными остаются подземный механизированный и открытый способ разработки.

С переходом на более глубокие горизонты открытый способ разработки становится все менее выгодным. Кроме того, при открытом способе и большой глубине разработки земная поверхность нарушается на длительное время на очень большой площади, как в результате самих работ, так и в связи с размещением пустых пород. С другой стороны, при открытом способе имеются широкие возможности дальнейшего увеличения размеров оборудования.

С учетом условий разведанных месторождений можно считать, что в перспективе удельный вес подземного способа будет постепенно возрастать.

Исходные данные для проектирования

Вариант
Мощность рудного тела, м.	60
Угол падения залежи, град.	40
Глубина залегания, м.	начальная	30
	конечная	530
Длина по простиранию, м.	700
Размер вкрест простиранию, м.	-
Объемная плотность, т/м3	3,8
Крепость	руды	12
	породы	12
Устойчивость	руды	Уст.
	породы	Уст.
Ценность породы	Средн.
Возможность обрушения поверхности	Нет
Слеживаемость	Нет

1. Общие положения

Разрезы и запасы рудного поля.

По данным размерам поля подсчитываем балансовые запасы.

т.

т.,

где mн - мощность рудной залежи в соответствии по нормам, м;

Hн, Hk - начальная и конечная глубина разработки соответственно, м;

- угол падения рудной залежи, град;

Vp - объемная плотность руды, т/м3

Промышленные запасы, подлежащие отработке подземным способам (Бп) определяются путем исключения запасов, отрабатываемых открытыми разработками (Б0):

Бп=Бб-Б0, т. Б0=0

Запасы, отрабатываемые открытым способом, определяются предельной глубиной карьера.

Месторождение горизонтальное, то при Н/тв>Кгр.

Применяем подземный способ разработки:

Н - мощность налегающих пород,

Mв - вертикальная мощность рудного тела,

Кгр - граничный коэффициент вскрыши, м/м3;

Кгр=8.

Все запасы, располагающиеся ниже дна карьера, подлежат выемки подземным способом, а контуры карьера должны быть учтены при выборе мест заложения вскрывающих подземных выработок и промплощадок шахт.

Производительность и срок существования рудника.

Расчетная производительность рудника определяется по горным возможностям и проверяется по нормальному сроку существования рудника.

Для горизонтальных месторождений производственная мощность определяется по формуле:

А=

где Бп - промышленные запасы карьера для подземных горных работ, т;

t - предполагаемый срок службы рудника, лет (т 2.4)

Задача решается методом приближения следующим способом: принимаются срок службы, определяется производительность, проверяется соответствие рассчитанной производительности экономически целесообразному сроку службы (т. 2.4)

2. Экономически целесообразный срок службы рудника

Годовая производственная мощность рудника, тыс. т.	Экономически целесообразный срок службы рудника, лет.
	Небольшая глубина и благоприятные условия разработки.	Большая глубина и неблагоприятные условия разработки.
100	15-25	30

По расчитаной производительности определяем фактический срок существования рудника.

где tраз+tзат - время на развитие и затухание работ, лет. (5 лет)

лет.

Режим работы предприятия.

Продолжительность рабочей недели трудящихся принимать:

на подземных работах 36 ч.

на поверхности (кроме горячих и вредных цехов) 40 ч.;

число рабочих дней в недели для всех категорий трудящихся 5;

продолжительность смены для подземных рабочих 7,2 ч.

Режим работы рудника по добыче черных металлов принимать: для шахт производительностью до 500 тыс. т. в год - 251.

3. Вскрытие месторождения

3.1 Высота этажа, подготовка, тип подземного транспорта. Зона сдвижения пород

Высота этажа принимается по параметрам принятой системы разработки.

Горизонтальные месторождения имеют панельную подготовку. Откаточные выработки, как правило, проходят в подстилающих породах. На концентрационных и этажных горизонтах (при поэтапном вскрытии), а также на откаточном горизонте для полых залежей используется электровозный транспорт (т. 3.1).

На калийных и марганцевых рудниках вместо электровозов применяют ленточные конвейеры.

Табл. 3.1 - Область применения электровозов и вагонеток

Производительность рудника, млн. т/год.	Ширина колеи, мм.	Сцепной вес электровоза, кН	Емкость вагонетки, м3
До 0,3	600	70	0,7

На промежуточных горизонтах применяется преимущественно самоходное оборудование (автосамосвалы, ПДМ, самоходные вагоны).

Вскрывающие выработки, здания, сооружения поверхности располагаются за зоной сдвижения горных пород. Углы сдвижения принимают по опыту рудников (т. 3.2)

Табл. 3.2 - Углы сдвижения пород при полной подработке

Крепость пород	Углы сдвижения пород, град.
Более 12	60	70	70	75

Зону сдвижения отстраивают от конечной глубины разработки (рис. 3.1.)

Рис. 3.1 - Углы сдвижения пород при полной подработке при углах () падение залежи

Берма безопасности имеет ширину для объектов 1 категории охраны - 20 м. К первой категории охраны относятся стволы шахт, копры, здания подъемных машин, районные электростанции, магистральные железные дороги и станции МПС, высоковольтные линии, электропередач.

3.2 Обоснование варианта вскрытия

Тип, число вскрывающих выработок, их сечение.

Тип, число и схемы расположения вскрывающих выработок принимаем в зависимости от длины вскрытия, глубины разработки, производственной мощности рудника и принятой схемы вентиляции.

Клетевой ствол и один или два вспомогательных ствола, оборудованных клетью с противовесом:

А - до 500 тыс. т. в год, Н - до 300м.

Сечение выработок, по которым подается воздух проверяются по допустимой скорости движения воздуха. Количество воздуха, необходимо для проветривания рудника, определяем по формуле:

для шахт с годовой производительностью до 900 тыс. т.

, м3/ч,

где А - годовая добыча шахты, млн. т.

Скорость вентиляционной струи воздуха определяется:

м/с < Vдоп.,

где Sсв - площадь поперечного сечения выработки (ствол, квершлаг), м;

- коэффициент уменьшения сечения за счёт армировки (в стволе), =0,8.

м/с.

Табл. 3.3 - Характеристика типовых вертикальных стволов для рудных шахт с годовой производительностью 0,-0,8 млн. т.

Годовая производительность рудника, млн. т.

Глубина разработки, м.

Рудоподъемные стволы

Вспомогательные стволы

Диаметр в свету, м.

Подъемные сосуды

Диаметр в свету, м.

Подъемные сосуды

Скипы

Клети

Скипы-Клети

Клети

Скипы-клети

Число

Грузоподъемность

Число

Колич. этажей

Размеры мxм

Число

Грузоподъемность, т.

Число

Колич. этажей

Размеры мxм.

Число

Грузоподъемность, т.

0,3

0,2

4,0

-

-

2

1

3,1x1,3

-

-

3,5

1

-

2,55x1,02

-

-

3.3 Оборудование подъема, околоствольные дворы, подземные дробильные комплексы

Табл. 3.5 - Примерный объем околоствольного двора (клетевые и скиповые ветви без камер и бункеров) главного рудоподъемного ствола

Производительность рудника, тыс. т. в год	Число стволов обслуживаемых околоствольным двором	Тип подъема	Тип околоствольного двора	Объем околоствольного двора, м3
150-300	1	Клетевой (2 клети)	Тупиковый двухсторонний или кольцевой	1200-1400

Тип околоствольного двора принимаем в зависимости от производительности рудника и способа подъема: тупиковый односторонний - производительность до 300 тыс.т в год.

рудник вскрытие выработка месторождение

Табл. 3.6 - Трансформаторные подстанции околоствольных дворов

Годовая производительность рудника, тыс. т/год	Размер камеры в свету, (bxhxl)	Объем, м3
		С свету	В проходке
100-300	4,8х(3,2+0,7)х29	540	660

Табл. 3.7 - Размер подземных бункеров

Годовая производительность рудника, млн. т.	Объем бункера, м3	Высота бункера, м.
150-300	20	8

Табл. 3.8 - Насосные станции

Водоприток, м3/ч	Тип насоса	Напор, м	Число насосов	Размеры насосной камеры (в свету), м.	Объем камеры, м3
120	ЦНС 180-500	500-900	3	4.1х3.5х20	379

Табл. 3.9 - Область применения дробильных комплексов в зависимости от мощности предприятия

Годовая производительность рудника, млн. т.	Тип дробилки и параметры приемного отверстия, мм.	Объем камеры дробильного комплекса, тыс. м.
1,0-1,4	Щековая 900х1200	2,46

3.4 Объемы горно-капитальных работ

Объемы горно-капитальных работ определяются сечением, длиной количеством выработок. В объемы горно-капитальных работ включаются все горные выработки, необходимые для пуска рудника (шахты) в эксплуатацию с достижением полной производительности, т.е. полные объемы главных, вспомогательных и вентиляционных стволов (штолен), околоствольных дворы, квершлаги и штреки пусковых горизонтов, капитальные рудоспуски, выработки комплексов подъемного дробления и загрузки скипов. Результаты заносят в табл. 3.10.

Табл. 3.10 - Объем горно-капитальных работ

Тип выработки	Площадь сечения, м.	Длина выработки, м.	Число выработок	Объем выработок, м3
Главный ствол (штольня)	38,5	830	1	31955
Вспомогательных ствол (штольня)	23,75	830	1	19712,5
Вспомогательный ствол №1 (штольня)	28,26	830	2	46911,6
Квершлаг	14,2	310	3	13206

4. Система разработки

4.1 Выбор системы разработки

В соответствии с исходными данными производится предварительный выбор конкурирующих систем разработки.

Табл. 4.1 - Условия применения наиболее распространенных в отечественной и зарубежной практике систем разработки

Системы разработки	Условия применения систем разработки
	Мощность рудных тел, м.	Угол падения, град.	Свойства	Глубина разраб-ки	Ценность руды	Склонность к самовозгаран. и слеж.	Сохранность поверхности
			руды	породы
Сплошная, камерно-столбовая	1,5-18	0-30	Уст	Уст	До 600	сред	-	Не сохр

4.2 Обоснование параметров системы разработки (описательного характера по данным литературы и практики)

Дается описания выбранной системы разработки. Предварительно перед этим выбираются основные размеры выемочного участка.

Выемочный участок включает часть запасов шахтного поля, для отработки которого применена в полном комплексе та или иная система разработки. При наклонном или крутом залегании рудного тела выемочным участком служит блок, при пологом и горизонтальном залегании - панель, блок, столб. Ширина панели и размеры целиков выбираются таким же образом, как и для сплошной системы.

Ширина панели составляет от 80-130 м. До 400-600 м. при разработки калийных солей. Ширина камер 8-20 м., поперечные размеры целиков такие же, как и при сплошной системе. В случае механической отбойки руды ширина камер принимается равной ширине прохода комбайна или двух-трех проходов с разделяющими их тонкими целиками.

Подготовка производится, так же как и при сплошной системе разработки, с теми лишь отличиями, что во0первых, рудный панельный штрек сбивают с каждой камерой, во-вторых, рудная подготовка применяется в полых залежах не только при использовании самоходного оборудования, но и при имеющих место на калийных рудниках транспортировании руды конвейерами, т.к. они могут работать при значительных уклонах.

Высоту выемочного участка, зависящую от мощности и длины рудного тела, угла его падения, устойчивости полезного ископаемого и вмещающих его пород, принимают равной: мощности, не превышающий её предельных значений. Длину выемочного участка принимают равной 100 м. Ширину выемочного участка, зависящую от мощности рудного тела, устойчивости полезного ископаемого и вмещающих пород, принимают равной 50 м.

Уступ - часть очистного забоя, образованная двумя пересекающимися плоскостями. Он создается при невозможности или нецелесообразности одновременной выемки руды по всей площади очистного забоя. По размерам в очистном забое различают длинные (более 10-15 м.) и короткие ( от 1.5 м. и более) уступы и по расположению горизонтальные, вертикальные и диагональные уступы. Высоту уступов применяем 2.5-5 м.

Целики - часть запасов п.и., не извлеченных или временно не извлекаемых в процессе выемочного участка. Они служат для охраны горных выработок, наземных сооружений, управление горным давлением и других целей. По назначению целики делят на опорные, панельные, барьерные и предохранительные, а по сроку службы - на временные и постоянные. Постоянные целики оставляют при невысокой в них ценности п.и., а временные при более ценном, допускающем получение экономического эффекта от их разработки. Опорные целики оставляют внутри выемочного участка в виде столбов различной формы и размеров или сплошных лент. Панельные и барьерные целики обычно сплошные, их оставляют на границах выемочного участка для сохранения панельных штреков и поддержания кровли выработанного пространства.

Табл. 4.2 - Запасы руды в блоке

Элементы блока	Параметры элементов	Объемные массы руды, т/м3	Запасы руды
	Длина, м.	Ширина, м.	Высота, м.	Объем, м.
Камерные запасы	100	50	10	50000	3.7	185000	62.5
Междублоковые, панельные, барьерные целики.	100	30	10	30000	3.7	111000	37.5
Всего						296000	100

Выбор (описательный) технологических схем и оборудования для основных процессов (отбойка, выпуск, доставка)

Применяется метод отработки каждого элемента блока. В зависимости от принятого метода отработки элемента блока. (панели) применяется схема механизации основных производственных процессов (табл. 4.3.). Выбирается тип машины, механизма или комплекса машин. Следует стремится к однотипному оборудованию для всех элементов блока (панели).

Табл. 4.3 - Примерные схемы механизации очистных работ

Система разработки	Процессы
Сплошная, камерно-столбовая	Бурение скважин (шпуров)	Заряжание скважин (шпуров) Выпуск, погрузка	Выпуск, погрузка	Доставка	Оборка и крепление кровли, боков залежи.
Сплошная камерно-столбовая	ПР, ПК	МЗЩ	ПМ+Б	АС	ПТ

Табл. 4.4 - Нормативные показатели потерь разубоживания по элементам систем разработки

Система разработки	Камера	МКЦ	Панельный целик	Днище	Потолочина
Сплошная камерно0столбовая	П	R	П	R	П	R	П	R	П	R
	2-4	4-5	100 (не вынимаются)	-	100 (не вынимаются)	-	-	-	-	-

Перечень производственных процессов (бурение, заряжание и взрывание, выпуск, погрузка и доставка руды, крепление, закладка и т.д.) Определяется в соответствии с намеченными методами отработки элементов блока и стадийностью очистных работ. Обоснование способа отработки руды для каждого элемента блока можно дать, пользуясь рекомендацией.

Табл. 4.5

Система разработки	Элементы блока (панели)
	Образование воронок (траншей)	Образование отрезной щели	Отработка основных запасов камеры	Отработка МКЦ	Отработка потолочин, днищ блоков
Сплошная камерно-столбовая	шпуровой	Шпуровой, скважинный	Шпуровой скважинный	-	-

Табл. 4.6 - Перфораторы и бурильные установки для очистных работ

Марка, наименование установки	Наименование показателей
	Глубина бурения, м.	Диаметр шпуров, мм.	Сечение забоя	Тип ходовой части
			Площадь, м2	Высота, м.	Ширина, м.	Мощность привода, кВт.
Телескопные перфораторы: ПТ-38	12	46-52	-	-	-	32
Колонковые перфораторы: ПК-60А	25	40-65	-	-	-	5,25

Табл. 4.7 - Погрузочные машины

Основные параметры	Тип машины
	С нагребающими лапами
	ПНБ-3Д
Минимальное сечение выработки, м2	8,7
Ширина выработки, м.	3,5
Высота выработки	2,5
Фронт погрузки, м.	не ограниченный
Максимальный размер погружаемого куска, мм.	800
Емкость ковша, м3	-
Техническая производительность, м3/мин.	5,0
Высота погрузки, мм.	2000
Тип ходовой части	гусеничный
Тип привода	электрический
Установленная мощность, кВт.	136/144
Основные размеры машин, мм. Длина Ширина Высота	9500 2700 1900
Масса, т.	27,0

Табл. 4.8 - Техническая характеристика дизельных подземных автосамосвалов

Показатели	“Блоунокс”
	195МС17
Вместимость кузова, м3	15,6
Грузоподъемность, т.	26
Мощность двигателя, кВт.	143
Максимальная скорость движения, км/ч.	40
Преодолеваемый уклон, град.	14
Радиус поворота, м: Внутренний Внешний	3,2 7,65
Габариты, м: Длина Ширина Высота	8,56 3,31 2,4
Масса, т.	19

5. Технико-экономические показатели

Основные технико-экономические показатели проекта приводятся в табл. 5.1.

При определении производственности блока в стадии очистных работ необходимо исходить от количества руды, добываемой за цикл, и его производственности. Под циклом очистных работ понимают совокупность операции по отбойке, управлению горным давлением, доставке и погрузке определенного объема руды.

Продолжительность цикла исчисляется от одного взрыва до другого. Для многих систем разработки часть указанных операций и процессов может отсутствовать или быть разобщенными в пространстве выполнятся параллельно. В таких случаях длительность их выполнения следует исключать из суммарной продолжительности цикла и производственности блока (камеры) будет определятся производственностью оборудования на доставке и погрузке руды. В работе, как правило, находится один погрузочный пункт и только при подготовке блока разобщенными откаточными выработками их может быть два.

Табл. 5.1 - Основные технико-экономические показатели

Показатели	Единицы измерения	По проекту
Годовая производительность шахты (рудника)	Тыс. Т.	292,3
Режим работы (число рабочих дней)	Дни	303
Суточная добыча	Т.	0,96
Потери руды	%	4
Разубоживание	%	4
Производительность блока (панели)	Тыс. Т./мин.	154,2

Библиографический список

1. Справочник по горно-рудному делу / Под ред. В.А. Гребеню, Я.С. Пыжьянова, И.Е. Ерофеева. М: Недра, 1983. - 816 с.

2. Агошков М.И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных. нерудных месторождений. М.: Недра, 1983. 424 с.

3. Брюховецкий О.С., Бунин Ж.В., Ковалев И.А. Технология и комплексная механизация разработки месторождений полезных ископаемых: Учебник. М.: Недра, 1989. 300 с.

4. Жигалов М.Л., Лрунин С.А. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учебник. М.: Недра, 1990. 423 с.

5. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений: Учебник. М.: Недра, 1984. 504 с.

6. Баранов А.О. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руд: Справочное пособие. - М: Недра. 1993. 283 c.

7. Каварма И.И., Дидок А.В. Средства механизации рудных шахта Справочник / Под ред. И.И. Каварма. Киев: Техника, 1989. 176 с.

8. Справочник по разработке соляных месторождений / Р.С. Пермяков, О.В. Ковалев, В.Л. Пинский и др. М.: Недра, 986. 212 с.

9. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. М.: НПО ОБТ, 1996.

10. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий: Учебник. М.: МГГУ, 1995. 508 с.

11. Именитов В.Р. Системы разработки рудных месторождений. М.: МГГУ, 2000.

Размещено на Allbest.ru