Проектирование технологии разработки запасов месторождения подземным способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Реферат

Введение

1. Определение способа разработки месторождения

2. Подсчёт балансовых запасов руды и годовой производительности рудника

3. Разработка месторождения подземным способом

4. Выбор системы разработки рудного месторождения

5. Выбор способа отбойки

6. Выбор бурового оборудования и расчет буровзрывных работ

Заключение

Список использованных источников

Реферат

Курсовой проект включает пояснительную записку, выполненную на 25 страницах формата А4, и графическую часть: 1 листа формата А1.

В данном проекте рассматривается подземный способ разработки месторождения. В работе проведен расчет балансовых запасов, производственной мощности рудника и срока его разработки, основных параметров шахты, графически показана схема вскрытия рудного тела, исходя из условий залегания рудного тела, выбрана система разработки. Так же выбраны параметры буровзрывных работ при подземном способе разработки.

Введение

В России имеются богатейшие запасы угля, руд черных и цветных металлов, редких и благородных металлов, калийных солей и других полезных ископаемых.

За годы власти, Россия в горной промышленности проделала большой и сложный путь становления на передовые рубежи в мире.

Существует два основных способа разработки месторождений полезных ископаемых: открытый и подземный.

При открытом способе разработки доступ к полезному ископаемому обеспечивается полным удалением вскрыши, т.е. покрывающих рудное тело или угольный пласт пустых пород, а все работы и процессы, связанные с извлечением полезных ископаемых из недр, совершаются в открытых горных выработках, имеющих сверху открытый по всей длине незамкнутый контур поперечного сечения.

Подземный способ разработки реализуется обычно с помощью шахтной или реже скважинной технологии. При подземном способе с применением шахтной технологии добычи доступ к рудному телу, процессы очистной выемки и выдача горной массы на поверхность осуществляется из подземных горных выработках, поперечное сечение которых со всех сторон окружено массивом горных пород.

При подземном способе разработки с применением скважинной технологии добычи доступ к рудному телу осуществляется через армированные трубами скважины, пробуренные с поверхности, а полезное ископаемое с помощью специальных физико-химических методов воздействия переходит в подвижное состояние и извлекается без присутствия людей под землей.

Открытый и подземный способы добычи широко применяются в условиях, благоприятных для каждого из них. В настоящее время открытым способом разрабатывается более 2/3 всех полезных ископаемых. Этот способ дешев, позволяет применять более мощное и производительное оборудование. Однако при этом на долгие десятилетия из хозяйственного оборота изымаются огромные площади сельскохозяйственных и лесных угодий. Кроме того, объем удаляемых, перемещаемых и складируемых в отвалы пустых пород в несколько раз превышает объем добываемого полезного ископаемого.

В некоторых случаях используются также комбинированный способ разработки, при котором месторождение одновременно отрабатывается открытым и подземным способами.

Цель курсового проекта заключается в определении способа отработки, балансовых запасов месторождения и производственной мощности предприятия, выборе схемы вскрытия и системы разработки, типа и количества оборудования на основных производственных процессах и расчете объема горно-капитальных работ.

1. Определение способа разработки месторождения

Определение способа разработки месторождения осуществляется на основе расчета предельной глубины карьера. Если конечная глубина залегания рудного тела меньше или равна предельной глубине карьера, то принимается открытый способ отработки рудного тела, т.е. карьером. В случае если конечная глубина залегания рудного тела больше рассчитанной предельной глубины карьера, принимается подземный способ отработки месторождения. Граничная глубина карьера (Н_Г) может быть определена аналитическим методом для однородного рудного тела по формуле:

, (1.1.)

где: - граничный коэффициент вскрыши,м³/м³;

М - горизонтальная мощность залежи, м;

,- углы откоса бортов карьера по висячему и лежачему бокам, град.

Принимаем подземный способ отработки месторождения.

2. Подсчет балансовых запасов руд и годовой производительности рудника

После выбора способа отработки определим балансовые запасы руды, подлежащие выемке технологиями подземных горных работ.

, (2.1)

где - длина рудного тела по простиранию, м;

- длина рудного тела в крест простирания, м;

- мощность наносов, м;

- конечная глубина залегания рудного тела, м;

- объемный вес руды, т/м³.

т/м³

Годовая производительность рудника определяется: для крутопадающих рудных тел по интенсивности разработки месторождения, определяемой понижением фронта очистных работ, для пологих и горизонтальных рудных тел по минимальному сроку его отработки.

Производительность рудника (тыс.т), разрабатывающего крутопадающее месторождение, определяется исходя из величины понижения (м/год) уровня очистных работ

, (2.2)

где - промышленные запасы для подземных горных работ, т;

t - экономически целесообразный срок службы рудника, лет (табл. 2.3)

Найдем срок существования рудника:

, (2.3)

где - время на развитие и затухание работ, лет. Суммарно примем 3 года.

.

3. Разработка месторождения подземным способом

При проектировании отработки запасов месторождения подземным способом необходимо принять решения по трем стадиям отработки: вскрытию, подготовке и очистной выемке.

Вскрытие состоит в проведении горных выработок, открывающих доступ с поверхности ко всему рудному телу или его части и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок. Вскрывающие выработки служат для транспортирования добытого полезного ископаемого и породы под землей на земную поверхность, для доставки людей, оборудования, материалов к рабочим местам, для проветривания горных выработок, откачки воды.

Тип, число и схема расположения вскрывающих выработок принимаются в зависимости от глубины разработки, производственной мощности рудника и принятой схемы проветривания.

Т.к. и , то для вскрытия рудного тела предполагается один скипо-клетевой ствол, вентиляционный ствол для подачи воздуха, спуска и подъема людей и оборудования и один или два вентиляционных ствола (для исходящей струи),оборудованных клетью с противовесом.

Схема проветривания диагональная. клетевой ствол расположен на промышленной площадке на центральном фланге месторождения, вспомогательные на правом и вентиляционный на левом фланге месторождения. Чистый воздух подается через вентиляционный ствол, выходит из вспомогательного.

Заложение стволов произведем с учетом сдвижения горных пород при их полной отработке на расстоянии 50м от границы зоны сдвижения.

Углы сдвижения пород определим по табл. 4.1.1. Т.к. коэффициент крепости пород месторождения равен 10, то углы сдвижения будут равны: и .

В зависимости от предполагаемой системы разработки - подэтажное обрушение с торцевым выпуском руды, принимаем высоту этажа в 100м.

Тип околоствольного двора примем в зависимости от производительности рудника и способа подъема. Производительность рудника равна 1,5 млн..т. в год, следовательно, выбираем комбинированную схему подготовки откаточных горизонтов с ортами и кольцевой откаткой.

Найдем количество воздуха, необходимого для проветривания рудника:

(3.1)

где А - производительность рудника

м³/с,

Определим скорость вентиляционной струи воздуха:

, м/с, (3.2)

где - площадь поперечного сечения выработки (ствол, квершлаг), м²; - коэффициент уменьшения сечения за счет армировки ствола, ; м/с.

Подготовка это проведение горных выработок -- откаточных и вентиляционных штреков, ортов, этажных восстающих, ходовых и вентиляционных и других выработок, -- открывающих доступ к очистным забоям и служащих для сообщения, транспорта, проведения коммуникаций, энергии, проветривания месторождения.

Очистная выемка - это проведение выработок для непосредственного извлечения полезного ископаемого - отработка камер, блоков, панелей, образование компенсационных камер, отрезных щелей. Подготовка рудных тел к очистной выемке начинается с проведения сети подготовительных выработок на откаточном горизонте. На крупных и наклонных залежах, где рудное тело по падению делят на этажи, различают следующие варианты подготовки:

* по типу подготовительных выработок -- штрековую и ортовую,

* по расположению выработок по отношению к рудному телу -- рудную, полевую и комбинированную;

* по схеме движения транспорта -- тупиковую и кольцевую.

Выбор схемы подготовки зависит главным образом от мощности рудной залежи. Так как предполагаемое рудное тело мощное, применяем полевую, рудную и комбинированную подготовку с проведением ортов с тупиковой или кольцевой схемой транспорта

Таблица 3.1 Объем горно-капитальных работ

№	Тип выработки	Площадь сечения, м2	Длина выработки, м	Число выработок	Объем выработок, м3
11	Главный ствол, м	38,47	530	1	20386,5
22	Вентиляционный ствол, м	28,26	672	2	17125,56
33	Квершлаг Гор	6,58	2360	2	15529
76	Околоствольный двор		2000	3	4500
87	Откаточный штрек	6,58	685	1	9015
	итого				78056,06

4. Выбор системы разработки месторождения

рудник буровой месторождение подземный

Предварительно осуществим выбор трех конкурирующих систем разработки пригодных по горно-геологическим, техническим факторам

Системы, выбранные для разработки данного рудного тела:

1 Камерная система разработки с подэтажной отбойкой

2 Системы разработки с подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды

3 Столбовая с обрушением налегающих пород.

С учетом ограничивающих факторов, таких как слеживаемость руды, склонность к самовозгоранию и необходимость сохранения земной поверхности. Далее осуществим выбор из конкурирующих систем разработки одной, которая обеспечивает минимальные значения потерь и разубоживания руды и характеризуется наименьшим значением удельного объема подготовительно-нарезных работ, а также соответствует следующим требованиям: безопасность работ и нормальные санитарно-гигиенические условия труда; максимальное извлечение полезного ископаемого из недр; минимальное воздействие на окружающую среду; постоянное качество выдаваемой продукции; максимально возможную производительность труда; минимальные издержки производства.

К данному рудному телу подходит Подэтажного обрушения система разработки, вариант с донным выпуском руды, доставкой руды самоходным оборудованием и наклонным междуэтажным целиком.

Параметры системы. В залежах малой и средней мощности. Максимальная высота этажа ограничивается по условию устойчивости обнаженных боковых пород, так как камеры располагаются длинной по простиранию, а потому их высота близка к длине, следовательно, увеличение площади обнажения снижает его устойчивость

В мощных залежах высота этажа ограничивается по устойчивости руды, так как камеры располагаются крест простирания, поэтому высота междукамерных целиков близка к их длине и увеличение боковой поверхности целиков снижает их устойчивость. Оптимизацию высоты этажа можно производить учитывая: затраты на проходку этажных выработок, затраты на проходку выработок для выпуска и доставки руды, затраты на доставку материалов и оборудования; ущерб потерь руды за счет неполной отбойки у контактов залежи; ущерб от потерь отбитой руды на лежачем боку при недостаточно крутом падении залежи; ущерб от потерь при выемке целиков (так как от высоты этажа зависит удельное значение запаса руда в целиках).

Объем подготовительно-нарезных выработок в блоке

Наименование выработок	Сечение, м2	Длина, м	010, м3
1.Полевой ОТК. штрек	6,58	100	658
-2.Наклонный съезд	6,58	96	632
3.Блоковый вент. восстающий	6	100	600
4.рудоспуск	4	100	400
5.Подэтажные дост. орты	6,58	62	408
6.Подэтажные буро-дост. штреки	6,58	500	3290
7.Полевой дост. штрек	6,58	500	3290
8.заезд на подэтаж	6,58	50	329
Всего	9607

Высота этажа от 50-60 м в залежах малой и средней мощности при неправильных контактах и недостаточно крутом падении, до 100-170 м в залежах средней мощности и мощных с крепкой устойчивой рудой и очень крутым падением.

В обособленных трубообразных залежах с небольшой длинной по простиранию на отдельных зарубежных рудниках увеличивают высоту этажа до 300м.

При высоте 100- 200 м и более могут быть оборудованы через 60-80м вспомогательные горизонты для доставки материалов сообщения и т.п.

Оптимизация высоты этажа (при этажной отбойке) возможно по условию минимума приведенных затрат, при этом учитываются: затраты по проходке подэтажных выработок и отбойке, а также по вторичному дроблению и доставке руды (так как увеличение глубины скважин может увеличить выход негабарита при отбойке); ущерб от потерь и разубоживания руды за счет неточной отбойки по контактам залежи. Изменяется высота подэтажа от 8-12 до 30-40 м; меньшие значение относятся к отбойке штанговыми скважинами, большие - к отбойке скважинами шарошечного бурения погружными пневмоударниками.

Ширина камер при разработке по простиранию равна мощности залежи, длинна -30-60 м по условия устойчивости боковых пород. В мощных месторождениях длина камер равна мощности залежи (до 70 -80 м), ширина -10-30 м, в зависимости от устойчивости рудной потолочины или боковых пород.

Ширина междукамерных целиков (при скважинной отбойке в камерах) 8-15м (большой размер относительно к мощным залежам и большому диаметру взрывных скважин, применяемых в камерах).

Залежи средней мощности с небольшой длинной по простиранию или падению отрабатывают иногда вообще одной камерой без оставления целиков. Если залежь вытянута по падению, то оставляют только междуэтажные целики, а если по простиранию, то - только междукамерные.

Оптимизация расстояния между выпускными отверстиями возможна по условию. Учитываются: затраты на проходку выработок для выпуска и доставки руды; затраты на оборудование и его монтаж при выпуске с помощью питателей; ущерб от потерь и разубоживания руды при выемке междуэтажного целика (так как запасы его возрастают с увеличением расстояния между отверстиями).

Количество блоков находящихся в отработке для обеспечения годовой производительности шахты определится:

(4.3)

где: и - соответственно годовая производительность шахты и годовая производительность блока, тыс.т./год.

Производительность блока зависит от типа применяемого оборудования на доставке рудной массы, его количества и производительности каждой единицы. Средства механизации доставки руды в очистных блоках для различных систем разработки приведены в таблице 5.1. Технические характеристики средств механизации доставки руды приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Техническая характеристика шахтной погрузочно-доставочной машины с ковшом ПД-2(Э)

Показатели	ПД- 2(Э)
Грузоподъемность	3
Объем кузова, м3	-
Объем ковша, м3	1
Площадь сечения выработок в свету,	5-7
Рекомендуемая длина доставки (макс),	60
Длина кабеля,	150
Наибольшая высота разгрузки ковша,	1,2
Наибольшая высота машины при погрузке,	-
Радиус поворота по наружному колесу,	4,35
Скорость, км/ч	10
Преодолеваемый уклон, град	18
Привод	Дизельный электрический
Мощность привода, кВт	50
Основные размеры, м: Длина Ширина Высота (по кабине)	6 1,32 1,86
Масса,т	7,1

5. Выбор способа отбойки

Под отбойкой понимается отделение части руды от массива с одновременным дроблением ее на куски.

В связи с преобладанием руд значительной крепости на месторождении, примем взрывной способ отбойки. Вследствие малой мощности рудного тела, достаточной устойчивости руды, будем применять отбойку скважинами, которая имеют массу преимуществ: увеличивается производительность труда на отбойке; повышается безопасность работ; обеспечивается взаимозависимость во времени бурения, взрывания и доставки руды, что позволяет отрабатывать руду даже невысокой устойчивости без закладки и крепления очистного пространства (отбитую руду выпускают через выработки в днище блока); уменьшается запыленность воздуха при этом, повышается общая культура труда. Веерными скважинами будем отбивать руду послойно параллельно поверхности массива.

Способ погрузки руды в сосуды рудничного транспорта - люковой.

6. Выбор бурового оборудования и расчет буровзрывных работ

Коэффициент крепости пород месторождения , поэтому следует применять бурильные установки с двумя перфораторами, коэффициент использования бурильных установок при этом составит .

Выберем тип бурового оборудования.

Станки для бурения с погружными пневмоударниками (диаметр скважин -105мм., глубина бурения - 50м.).

Для обуривания массива применим буровые станки НКР-100МА.

Техническая характеристика бурового станка ударно-вращательного бурения.

Показатель	Нкр-100МА
Диаметр скважин, мм	105
Глубина бурения, м	50
Число бурильных машин	2
Расход сжатого воздуха, м/мин	15
Направление бурения	15-20
Скорость вращения, с-1	2
Усилие подачи, кН	6
Мощность привода, кВт	-
Исполнение **	К
Скорость передвижения, км/ч	2
Габариты, м: длина ширина высота	1,8 0,7 -
Размеры буровой выработки, м	2,4*2,8
Масса, т	0,42

Примечания: ** К- на колонке

При отбойке с двумя обнаженными поверхностями длину л.н.с., определим, м:

где: - диаметр скважины, м; - плотность заряжания, кг/м³ (см. табл. 8.2); - коэффициент заполнения скважины, по ЕПБ ; - коэффициент сближения зарядов, при электрическом взрывании , при огневом ; - удельный расход ВВ, кг/м³.

Удельный расход ВВ определим по методике Б.Н. Кутузова:

,

где: - теоретический удельный расход ВВ в зависимости от крепости руды и ширины забоя, кг/м³;- коэффициент работоспособности ВВ, - коэффициент учитывающий размещение скважин; - коэффициент, учитывающий способ заряжания;

,

где n =1-0.5 (большие значения - в монолитных породах, меньшие - в трещиноватых), - коэффициент, учитывающий схему расположения скважин.

Взаимное расположение веерных скважин определяется максимальным расстоянием между концами соседних скважин и минимальными между заряженными частями скважин вблизи контура буровой выработки.

Lc=180 м

Lз=62,5 м

кг

Где q_c - вместимость одного метра скважины, - диаметр скважины, м; - плотность заряжания, кг/м³

кг

V=10*20*1,87=374 м³

Уточненный удельный расход

Основные технико-экономические показатели проекта приводятся в табл. 5.3

Таблица 5.3. Основные технико-экономические показатели

Показатели	Значение
Годовая производительность шахты (рудника), млн.т.	1500
Режим работы	NД=365
Суточная добыча, т	4109,59
Количество панелей в очистной выемке	=20
Объем подготовительно-нарезных работ, м3/тыс.т
Потери руды, %	П=1
Разубоживание, %	R=3
Производительность труда на очистных работах, т/чел. смен	1000т/смен
Производительность блока (камеры), тыс. т/год	П=75

Время подготовки и нарезки блока зависит от числа выработок, их протяженности, скорости проведения, числа одновременно действующих забоев и последовательности проведения выработок. Последовательность проведения выработок определяется схемой подготовки и нарезки блока, условиями безопасного ведения работ и эффективного проветривания забоев.

Заключение

Горнотехнические условие, при которых, залегает данное рудное тело, можно считать благоприятными, для большой высоты этажа. Это крутое падение залежи 80^° при котором сокращается запасы руды в этаже и следовательно, сокращается срок поддержания выработок, а кроме того, снижаются потери отбитой руды на лежачем боку. Возможность к слеживанию земной поверхности, устойчивые железные руды и породы средней устойчивости дает нам возможность применять систему разработки рентабельное относительно другим системам разработки.

В качестве способа разработки, учитывая имеющиеся данные, таких как большая глубина залегания рудного тела и большую высоту наносов, целесообразно технически и экономически применять подземный способ разработки месторождения.

Определив балансовый запас руды и годовой производительность рудника А=967 тыс. т мы выбрали схему вскрытия месторождения, который состоит из главного, (клетьевой) ствола, одного вспомогательного ствола и 2 вентиляционного ствола.

При выборе системы разработки мы исходили из определяющих факторов, таких как твердость руды и вмещающих пород, угол падения рудного тела, глубину залегания, после того был произведен выбор систем разработки подходящих по условию залегания рудного тела:

1. Камерная с массовой отбойкой целиков

2. Этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на камеры компенсации

3. Подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды

В ходе анализа систем, отвечающим всем требованиям при данных условиях принята система: Подэтажного обрушения с донным выпуском руды.

В связи с преобладанием руд значительной крепости на месторождении, примем взрывной способ отбойки. Вследствие малой мощности рудного тела, достаточной устойчивости руды, будем применять отбойку скважинами, которая имеют массу преимуществ: увеличивается производительность труда на отбойке; повышается безопасность работ; обеспечивается взаимозависимость во времени бурения, взрывания и доставки руды, что позволяет отрабатывать руду даже невысокой устойчивости без закладки и крепления очистного пространства

В качестве шахтной погрузочно-доставочной машины применяем ПД-2(2Э)

Для бурения скважин применяем станки ударно-вращательного бурения (диаметр скважин -105мм., глубина бурения - 50м.).

Список литературы

1. Именитов В.Р. Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений. М Недра, 1974

2. Астафьев Ю.П. Горное дело, 1973г.

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

4. Справочник инженера-шахтостроителя. В 2-х томах Том 1. Под общей ред. В.В. Белого. М. Недра, 1983 г.

5. Основы горного дела: Практикум для студентов специальности 130402 «Маркшейдерское дело» очной и заочной форм обучения. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ» 2008. Составитель Е.А. Романько.

Размещено на Allbest.ru