Размещено на http://www.allbest.ru

Основные понятия и определения

Карьер - горное предприятие, осуществляющее добычу полезного ископаемого открытым способом (открытыми горными работами).

Карьер - выемка в земной коре, ограниченная искусственно созданной поверхностью, являющаяся результатом работ по добыче полезного ископаемого открытым способом.

В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений термин карьер принято заменять соответственно терминами разрез и прииск.

Вскрыша - выемка пород, покрывающих полезное ископаемое, для обеспечения к нему полного доступа. Вскрыша осуществляется горизонтальными или слабонаклонными слоями, при этом боковая поверхность карьера приобретает уступную форму. для вскрыши чаще всего применяются экскаваторный или гидравлический способы.

Уступ - часть боковой поверхности карьера, имеющая форму ступени.

1 4 2

3 5

6

h

Рисунок 1 - основные элементы уступа:

1 - верхняя площадка уступа.

2 - нижняя площадка уступа.

3 - откос уступа.

4 - верхняя бровка уступа.

5 - нижняя бровка уступа.

6 - забой уступа.

h - высота уступа.

- угол откоса уступа.

Рабочая площадка уступа - площадка уступа, на которой размещается основное оборудование для его отработки Ширина рабочей площадки уступа превышает его высоту в 2 -4 раза.

Берма - площадка, на которой работа не производится. Различают предохранительные и транспортные (соединительные) бермы.

Откос уступа - наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.

Угол откоса - угол, образуемый плоскостью уступа и горизонтальной плоскостью.

Забой уступа - часть уступа, служащая объектом воздействия горного оборудования.

Особенности открытого способа:

необходимость удаления из карьера значительных объемов вкрышных пород, затраты на разработку которых составляют основную часть общих затрат на добычу полезного ископаемого;

необходимость соблюдения определенного порядка отработки слоев - выемку нижних слоев можно начинать только после отработки (выемки) вышележащих слоев;

неограниченная возможность использования крупногабаритного высокопроизводительного специального горного оборудования, обеспечивающего комплексную механизацию и автоматизацию всех производственных процессов.

Преимущества открытого способа:

возможность обеспечения высокого уровня автоматизации и механизации горных работ;

высокая производительность труда;

низкая себестоимость полезного ископаемого;

более безопасные условия труда;

более полное извлечение полезного ископаемого;

меньшие капитальные затраты.

Недостатки открытого способа:

зависимость некоторых параметров технологии от климатических условий;

значительный экологический ущерб при ведении горных работ.

Основные показатели открытых горных работ:

годовая производительность карьера по полезному ископаемому и вскрыше;

коэффициент вскрыши;

месячная производительность труда рабочего по полезному ископаемому;

затраты на 1 м³ вскрыши;

производственная и полная себестоимость полезного ископаемого;

капитальные затраты на 1т (1 м³) полезного ископаемого;

годовая прибыль и рентабельность карьера.

Для сравнения различных вариантов проектирования карьера используются приведенные затраты

З_п=(С+Е_н К)Q, руб

где С - себестоимость 1 т полезного ископаемого, руб/т;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений = 0,1 - 0,2;

к - капитальные затраты на 1 т полезного ископаемого, руб;

Q - годовой объем добычи полезного ископаемого, т.

Понятие коэффициенте вскрыши

Коэффициент вскрыши определяется отношением объемного или весового количества вскрыши к количеству добытого или подлежащего добыче полезного ископаемого. В зависимости от размерности коэффициент вскрыши называется весовым (т/т), объемным (м³/м³) и смешанным (вскрыша/полезное ископаемое м³/т).

Различают средний, текущий, контурный, граничный и плановый коэффициенты вскрыши.

Средний коэффициент К_ср определяется отношением объема V_в вскрыши к объему V_и полезного ископаемого в конечных контурах карьера

К_ср = V_в/ V_и

Текущий коэффициент вскрыши К_т определяется отношением объема V_в.т вскрыши, перемещенного из карьера или в пределах его границ за определенный промежуток времени (год, квартал, месяц) к объему V_и.т полезного ископаемого, добытого за тот же промежуток времени

К_т = V_в.т/ V_и.т

Контурный коэффициент вскрыши К_к определяется отношением объема вскрыши к объему полезного ископаемого, извлекаемому при изменении конечных контуров карьера.

Граничный коэффициент вскрыши К_гр характеризует удельный максимальный объем перемещаемых пород, при котором затраты на добычу единицы полезного ископаемого открытым способом не превышают аналогичных затрат С_п при подземном способе, т.е.

С_п

=С_о+К_тС_в

где С_о - затраты на добычу 1 т(м³) полезного ископаемого без учета затрат на вскрышу, руб;

С_в - затраты на 1 м³ вскрышных работ, руб;

К_т - текущий коэффициент вскрыши.

Граничное значение текущего коэффициента вскрыши определяется из выражений

С_о+К_тС_в=С_п К_т=К_гр=(С_п - С_о)/С_в

Плановый коэффициент вскрыши К_п - значение коэффициента вскрыши, которое принимается для определения себестоимости С полезного ископаемого при погашении затрат на вскрышные работы в период эксплуатации

С=С_и.т+К_пС_в.т

где С_и.т - текущие затраты на добычу 1 м³ полезного ископаемого без учета затрат на вскрышу, руб;

С_в.т - текущие затраты на 1 м³ вскрыши, руб.

Значения коэффициентов вскрыши являются важными показателями открытых горных работ. Они служат для определения экономически целесообразных границ открытых горных работ и глубины карьеров при разработке наклонных и крутых залежей, залегающих на значительной глубине, а также для планирования и регулирования производства карьера и себестоимости добываемого угля.

Карьер и его элементы. Определение параметров элементов карьера

Карьерное поле - месторождение или его часть, предназначенная для отработки одним карьером. Под этим термином следует понимать геометрическое тело сложной конфигурации, заключенное в конечных контурах карьера.

Борт карьера - боковая поверхность, ограничивающая карьер.

Подошва карьера - поверхность, ограничивающая карьер снизу.

Верхний и нижний контуры карьера - линии пересечения борта карьера соответственно с дневной поверхностью и подошвой.

Угол откоса борта карьера - угол, образуемый бортом карьера и горизонтальной плоскостью, проходящей через его подошву.

Рабочий борт карьера - борт, на котором в настоящий момент ведутся горные работы.

Глубина карьера - усредненное расстояние между подошвой и усредненной отметкой дневной поверхности.

Конечные контуры карьера - контуры, соответствующие моменту окончания открытых горных работ. Им соответствуют конечная глубина карьера и конечные размеры в плане. Конечный контур на дневной поверхности называется также технической границей карьера.

К главным параметрам карьера относятся объем горной массы в контурах, конечная глубина, размеры по подошве, углы откосов бортов, запасы полезного ископаемого в контурах и размеры на уровне дневной поверхности.

Объем V_г.м горой массы в контурах карьера, характеризующий масштаб горных работ. срок существования и производительность карьера можно определить по формуле чл.-кор. АН СССР В.В. Ржевского:

м³ (1)

где Н_к -глубина карьера, м;

S - площадь подошвы карьера, м²;

l_n - длина n-го участка борта, м;

_n - угол откоса n-го участка борта, град;

_ср - средний угол откоса борта, град.

град (2)

Согласно определению текущего коэффициента вскрыши , можно записать

К_т=(V_г.м - V_и)/ V_и, м³/м³ (1.3)

Исходя из формулы (1.1)

(1.4)

Приращение объема полезного ископаемого

(1.5)

где m_г - горизонтальная мощность залежи, м;

L_д - длина дна карьера, м.

Из выражений 1.3, 1.4 и 1.5 получаем

(1.6)

где Р - периметр подошвы карьера.

Преобразуя выражение 1.6 к виду

(1.7)

где _р - угол откоса рабочего борта карьера, град.

и решив квадратное уравнение относительно H_к получим формулу для определения промежуточной глубины карьера, при которой текущий коэффициент вскрыши будет равен граничному коэффициенту

, м (1.8)или

(1.9)где

(1.10)

Конечная глубина карьера определяется из выражения

, м (1.11)

Аналитические методы расчета конечной глубины карьеров являются достаточно приближенными, так как они не могут учесть всех горно-геологических, топографических и других особенностей месторождения. Для более точного решения этой задачи применяются другие методы - графические, графо-аналитические и метод вариантов. Технико-экономические расчеты показывают, что ряд месторождений страны целесообразно разрабатывать до глубины 700 - 800 м.

Балансовые запасы - запасы, отвечающие требованиям кондиций, разработка которых экономически целесообразна при современном уровне развития техники и технологии.

Забалансовые запасы - запасы, разработка которых экономически нецелесообразна при современном уровне развития техники и технологии.

Промышленные запасы - часть балансовых запасов, подлежащая извлечению из недр.

Проектные потери - часть балансовых запасов, проектируемая к безвозвратному оставлению в недрах. На карьерах потери составляют 3 - 10 %. карьер горный уступ вскрыша

Зависимость открытых горных работ от природных факторов

Обоснование экономической целесообразности использования открытого способа горных работ и выбор их технологии и механизации зависит от:

рельефа топографической поверхности месторождения;

положения залежи относительно поверхности;

угла падения, мощности и формы залежи;

климатических и гидрогеологических условий.

Рельеф поверхности может представлять равнину, склон, возвышенность, холмистую поверхность, водную поверхность.

В зависимости от положения залежи относительно поверхности она может быть:

поверхностной - мощность покрывающих пород 25 -30 м;

глубинной - мощность покрывающих пород более 30 м;

высотной - выше господствующего уровня топографической поверхности;

глубинно-высотной.

По углу падения различают следующие залежи:

горизонтальные;

пологие - угол падения 0 - 12^о;

наклонные - угол падения 13 - 30^о;

крутые - угол падения более30^о.

По мощности различают залежи:

пологие по вертикальной мощности

весьма малой мощности - 3-5 м;

малой мощности - 6 -20 м;

средней мощности - 20-40 м;

мощные более 40 м.

наклонные и крутые - по горизонтальной мощности

весьма малой - 15 -20 м;

малой - 25-75 м;

средней - 75 - 100 м;

большой мощности более 100 м.

По строению различают простые, сложные и рассредоточенные залежи.

Простые залежи имеют однородное строение.

Сложные залежи содержат прослойки пустых пород и некондиционного полезного ископаемого.

Рассредоточенные залежи содержат прослойки полезного ископаемого в виде тел, распределенных в массиве вмещающих пород.

Обводненность карьера определяется из выражения

k_вод =V_вод/Q_и

где V_вод - объем воды, откачиваемый из карьера за время t, м³;

Q_и - добыча полезного ископаемого за то же время, т.

Жесткость погодных условий оценивается показателем жесткости

Ж=t+2v_в, баллы

где t - абсолютное значение температуры, ^оС;

v_в- скорость ветра, м/с.

Размещено на Allbest.ru