Разработка месторождения полезного ископаемого "Даневцы" открытым способом

Размещено на http://www.allbest.ru

24

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “Горные работы“

КУРСОВАЯ РАБОТА

по теме: Разработка месторождения полезного ископаемого «Даневцы» открытым способом

Выполнил студент гр.102541

Адашкин И.А.

Проверил Сенкевич В.И.

МИНСК 2014

ВВЕДЕНИЕ

Ведущее место при добыче полезных ископаемых занимает прогрессивный открытый способ разработки, на долю которого приходится более 70% общего объёма добываемых полезных ископаемых. Такому широкому его развитию в значительной степени способствовало и способствует внедрение в практику результатов научных исследований по созданию новых и совершенствованию существующих технологий, техники и организации открытых горных работ

Основными техническими направлениями дальнейшего совершенствования технологии открытых горных работ являются повышение эффективности технологических схем путём комплексной механизации горных работ и оптимизации параметров используемого оборудования, разработка и внедрение новых технологических схем с включением техники цикличного и непрерывного действия. Рациональная комплектация оборудования, всемерное расширение области применения прогрессивных технологических решений с использованием специально создаваемого карьерного оборудования и комбинированного транспорта, а также совершенных форм организации и управления массовыми горными работами.

В связи с увеличением индивидуального гражданского строительства повышается спрос на строительные материалы. Это обуславливает необходимость проектирования новых карьеров по добыче строительных материалов.

Горные предприятия в отличие от многих других промышленных объектов и сооружений являются природно-технологическими комплексами. Параметры и показатели экономической эффективности горных предприятий определяются для данного уровня техники, в основном, природными факторами (строением и размером месторождения, рельефом местности, гидрологическими условиями и др.) и допустимыми воздействиями на окружающую среду. В отличие от других природно-технических комплексов (гидроэлектростанций, транспортных коммуникаций и т.д.) карьеры являются динамичными объектами, развивающимися в течение нескольких десятилетий во времени и пространстве. Вследствие этого ежегодно измеряются размеры карьеров, длина транспортных коммуникаций и горно-геологические условия, а также перемещаются в пространстве рабочие места

Оптимизация при выборе решений при выполнении проектов карьеров осложняется большой разновидностью определяющих факторов (природные, технические, экономические и социальные), вероятностным характером их воздействия, высокой степенью неопределённости и недостаточной изученностью ряда факторов к началу проектирования.

геологический месторождение полезный ископаемый порода горный



1. КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ДАНЕВЦЫ»

В административном отношении месторождение песчано-гравийной смеси и песка Даневцы находится на территории Поставского района Витебской области в 3 км на юго-запад от д. Даневцы и в 5 км на северо-запад от д. Рудошаны.

В геоморфологическом отношении месторождение приурочено к водно-порниковой равнине поозерского горизонта и характеризуется холмистым типом рельефа. Абсолютные отметки земной поверхности колеблются от 177,5 до 188,6 м.

Климат района умеренно-континентальный со среднегодовой температурой воздуха +5° С. Самый холодный месяц - январь со среднемесячной температурой минус 8° С, самый теплый - июль +19° С. Средняя глубина промерзания почвы под покровом под снежным покровом составляет 60 мм, а при отсутствии снегового покрова достигает…

Площадь месторождения занята пахотными землями.

1.1 Геологическое строение

В геологическом строении месторождения «Даневцы» принимают участие моренные флювиогляциальные отложения поозерского горизонта.

Флювиогляциальные отложении имеют повсеместное распространение, вскрываются непосредственно под почвенно-растительным слоем и литологически представлены песчано-гравийной породой, песками гравелистыми и безгравийными.

Песчано-гравийная порода желтого, желтовато-бурого, желтовато-серого цветов, пылеватая, глинистая. Среднее содержание гравия крупнее 5 мм колеблется от 14,8 до 47,5%. Гравий в смеси разнозернистый, преобладает фракция 5-10, 10-20 мм. Песок в смеси разнозернистый с преобладанием мелкозернистого, полевошпатово-кварцевый.

Моренные отложения на месторождении имеют ограниченное распространение и предоставлены супесями грубыми.

Полезным ископаемым на месторождении являются песчано-гравийная смесь с линзами и прослоем песков гравелистых и безгравийных. Полезное ископаемое залегает в виде пастообразной залежи, вытянутой в субмеридиональном направлении. Мощность полезного ископаемого изменяется от 1,8 до 14,8 м, средняя по месторождению - 6,9 м.

Вскрышные породы на месторождении представлены почвенно-растительным слоем, песками, супесями. Мощность вскрышных пород изменяется от 0,2 до4,0 м.

К подстилающим породам отнесены моренные супеси, пески, залегающие под песчано-гравийной смесью.

1.2 Качественная характеристика

Полезным ископаем на месторождении «Даневцы» являются песчано-гравийная смесь, пески.

Оценка качества полнзного ископаемого производилась в соответствии с ГОСТ 23735-79, ГОСТ 25607-83, СНиП 2.05.02-85. По данным лабораторных определений средневзвешенное содержание гравия крупнее 5 мм составляет 47,5%, что соответствует ГОСТ для дорожного строительства для природных песчано-гравийных смесей.

Содержание пылевидных, глинистых частиц в целом по месторождению не превышает 1,0%, что соответствует требованиям ГОСТ.

Таким образом, песчано-гравийная смесь пригодна для использования в дорожном строительстве в естественном виде без обогащения.



2. ГОРНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Горно-геологический анализ карьерного поля с уточнением запасов полезного ископаемого и вскрышных пород

Исходным материалом являются топографические планы с нанесенными изомощностями пород и полезного ископаемого и границами карьера. Для каждого из возможных вариантов развития горных работ устанавливают начальное положение фронта работ, ряд промежуточных и конечное. Для каждого положения фронта работ определяют извлекаемые объемы вскрыши и полезного ископаемого при подвигании фронта на единицу длины, т.е. находят элементарные приращения объемов, с помощью которых строится график режима.

Порядок выполнения работ:

Согласно принятому направлению развития горных работ (с запада на восток) поле разбивается серией параллельных линий, фиксирующих этапы работ. Число линий в простых условиях принимаем 14. Линии проводим через точки перелома контура карьера.

Фронт работ на каждой линии разделяем на участки одинаковой длины (в зависимости от масштаба чертежа 1:2000, принимаем длину участка 20мм). В середине каждого участка, пользуясь отметкой изомощностей, проставляем значение мощностей вскрыши и полезного ископаемого.

Расчет площади полезного ископаемого и вскрыши в приведенных сечениях проводиться по формуле:

где F - площадь полезного ископаемого или вскрыши в сечении, м²,

h - мощность полезного ископаемого или вскрыши в середине каждого участка, длиной 20мм, м,

h' - мощность в середине неполного участка, м,

l,l' - длина участка соответственно полного и неполного, см,

М - линейный масштаб, М=1:2 000.

Расчет длины фронта работ:

где n - количество участков длиной l=20мм,

М - линейный масштаб, М=20

Расчет текущего коэффициента вскрыши (м³/м³).

где F- площадь вскрыши в сечениях,

F-площадь полезного ископаемого в сечении, м

Для построения графика режима горных работ вычисляем объемы полезного ископаемого и вскрыши в слое:

где F-площадь вскрыши или полезного ископаемого в сечении, м

l-расстояние между сечениями, мм

2.2 Трансформация графика горно-геометрического анализа в календарный. Производительность карьера

Календарный график может быть получен путем преобразования графика режима горных работ. Для этого сначала находят возможную максимальную производительность карьера по горно-геологическим условиям П_max: для горизонтальных месторождений - умножением минимальной ординаты полезного ископаемого на график исследования режима горных работ F_min на скорость подвигания фронта работ при принятой технологии отработки карьера v_ф.

Производственная мощность карьера:

где

Тогда срок отработки карьера:

Необходимая производительность карьера может быть меньше или равна максимальной производительности по горно-техническим условиям.

П'_кП_мах

Принимаем программу карьера П=П

Затем по принятой производительности П'_к карьера по полезному ископаемому определяется срок отработки i -го контура с запасами V_iп.и полезного ископаемого



t_i= лет.

Исходя из срока отработки контура и объема V_iв вскрыши в нем определяют годовую производительность карьера по вскрыше в течении срока отработки контура.

П_в= м³/год

Результаты расчетов выражают в виде таблиц и графиков. На графике режима горных работ по оси абсцисс откладывается расстояние между сечениями, по оси ординат - объемы вскрыши и полезного ископаемого. В таблице, расположенной ниже графика режима, показывают запасы полезного ископаемого и объем вскрыши в каждом слое. Эти данные получены в результате выполненного ранее горно-геометрического анализа. На основании этих данных строится календарный график. Для этого в верхней строке указываются календарные годы разработки, а ниже в этом же масштабе времени откладывается продолжительность отработки каждого слоя. Верхняя строка этой таблицы является также шкалой оси абсцисс календарного графика. Полученные календарные графики служат в качестве исходных данных для обоснования годовых объемов вскрышных работ на карьере.

2.3 Выбор и обоснование рабочих и нерабочих углов откосов уступов и бортов карьера. Разбортовка карьера

По степени устойчивости горные породы разделяют на слабые (плывуны, сыпучие пески), устойчивые (суглинки, глины) и весьма устойчивые (известняки другие скальные породы). Устойчивость пород характеризуется углом естественного откоса. Устойчивость откосов уступов является основным условием безопасного ведения горных работ на карьерах. Обрушения и оползни откосов нарушают весь технологический процесс. Деформации откосов уступов могут быть вызваны несоответствием угла откоса уступа углу естественного откоса разрабатываемых пород. Нарушение устойчивости откосов ведет за собой увеличение объемов вскрыши, непроизводительные расходы на дополнительную переэкскавацию, нарушает режим работы на карьерах, вызывает простои и аварии горно-транспортного оборудования и приносит значительный материальный ущерб.

Скорость подвигания

Выбираемый рабочий и нерабочий углы откоса уступа и борта карьера должны прежде всего удовлетворять требованиям безопасного ведения горных работ, устойчивости бортов и условиям размещения на бортах необходимых площадок и транспортных коммуникаций.

Выбираем нерабочий угол откоса для уступа ,

Строение нерабочего борта карьера показано на рис. 1

Угол откоса определяется по формуле:

=arctg (

Для оконтуривания карьерного поля при горизонтальных и пологих залежах имеет значение принятая разбортовка карьера. Она может быть по отношению к граничной мощности полезного ископаемого в бортах карьера внешняя, внутренняя и половинчатая. В соответствии с заданием принимаем половинчатую разбортовку.

Ширина разноса борта карьера:

по верху AB= (h_в+Н_I) сtgг = 6.3*ctg23=15 м

по низу MN= Н_IIсtgг =4.6* ctg 23=11 м

CD= Н_Iсtgг =4.3* ctg 23=10.2 м

Рис. 2 Разбортовка карьерного поля.



2.3 Определение потерь полезного ископаемого

Согласно “Единой классификации потерь твердых полезных ископаемых при разработке месторождений” потери подразделяются на общекарьерные и эксплутационные.

Эксплутационные потери f_э складываются из потерь в подошве, при зачистке и в бортах карьера.

Так как на данном месторождении отсутствуют потери в целиках в пределах контура подсчета запасов, то общекарьерные потери f_o=0.

1. Потери при зачистке

f^з_э=

где h³ - толщина потерь полезного ископаемого при зачистке, h³=0.25м,

S_к - площадь карьера в контурах подсчета запасов, м²,

V - объем полезного ископаемого в контурах карьера, м³,

f^з_э=

2. Эксплутационные потери в подошве f

f=

где hⁿ - толщина потерь полезного ископаемого в подошве, hⁿ=0.3м.



где Р- периметр карьера,2960м

.

3. Потери в бортах

2.4 Подсчет запасов

Эксплутационные запасы

Уточненная программа карьера с учетом транспортных потерь:

П=1,004П=1,004??????? =753000 м/год

Срок существования карьера Т_к, лет

Т_к=



2.5 Определение объёмов вскрыши и плодородного слоя при разработке карьера. Средний коэффициент вскрыши

Объем вскрыши V_в складывается из вскрыши в контурах подсчета запасов V^к_в при разносе бортов карьера V^б_в и потерь полезного ископаемого при зачистке V^з_в.

V^к_в= h^ср_в?S_к, м³,

где h^ср_в - средняя глубина вскрыши по карьеру , h^ср_в =2.0м.

V^к_в=(2.0-0,2)* 429488=773078м³

Объем вскрыши при разносе борта V^б_в определяется согласно принятой схеме разбортовки карьера .

V^б_в= ( м³,

Объем при зачистке кровли полезного ископаемого

V^з_в= h³ S_к =0,25 ?429488=107372м³

Общий объем вскрыши по карьеру

V_в = V^к_в+ V^б_в+ V^з_в=947583 м³

Объем плодородного слоя складывается из объема в контурах подсчета запасов V^к_пл под отвалами V^о_пл, объема на ширину разноса борта карьера V^б_пл и объема на ширину защитной полосы, предотвращающей смыв плодородного слоя в карьер, V^с_пл.

V^к_пл= h_пл S_к, м³,

где h_пл - толщина плодородного слоя, h_пл=0,2м,

V^к_пл=0,2 ?429488=85898м³,

_пл = h_пл ? S_от, м³

где S_от - площадь, занимаемая отвалами м².

Вскрышной отвал располагаем по периметру борта карьера на расстоянии 50м от него. Принимаем отвал трапециевидной формы высотой H_от= 7м;

Площадь поперечное сечение отвала

м

_пл= 0,2* 157930=31586 м

V^б_пл= h_пл ? Р ? АВ ,м³

где В_р - ширина разноса бортов карьера поверху, АВ=15 м.

V^б_пл=0,2 ????????=8880 м³

V^с_пл= h_пл ? b? ? P, м³

где b? - ширина защитной полосы , b? = 5м.

V^с_пл= 0,2 ? 5 ?????????? м³.

Общий объем плодородного слоя V_пл определяется по формуле

V_пл = V ^к_пл + V^o_пл + V^б_пл + V^c_пл =129324 м³

2.6 Режим работы и производительность карьера

При проектировании карьеров большое значение имеет выбор оптимального календарного режима работы, при котором обеспечивается рациональное использование горнотранспортного оборудования, максимальная производительность труда и минимальные затраты на производство товарной продукции.

Нормы технологического проектирования рекомендуют для карьеров с годовой производительностью до 1…1,5 млн.т. пятидневную рабочую неделю при двух сменах в сутки. На карьерах строительных материалов принимаются 254 рабочих дней в году и пятидневная рабочая неделя при двух или трех восьмичасовых сменах в сутки.

Режим вскрышных работ может определяться от режима добычных работ. Однако вовсех случаях (особенно при сезонной работе) необходимо принимать в зависимости от климатических и горно-геологических условий, масштаба работ, вида и мощности горнотранспортного оборудования и режима работы обогатительных фабрик. На добыче полезного ископаемого ископаемого принимаем 254 рабочих дней в году и пятидневную рабочую неделю при двух восьмичасовых сменах в сутки.

Q^п.и_см=м³/смену

где П_к - принятая производительность карьера по полезному ископаемому, П_к=753000 м³/год.

Т_раб - число рабочих дней в году, Т_раб=254,

n_см - число рабочих смен в сутки, n_см=2 .

Производительность карьера по полезному ископаемому по уступам



Q^пи1_см= Q^пи2_см=м³/смену

На вскрышных работах принимаем 160 рабочих дней в году с пятидневной рабочей неделей при одной восьмичасовых сменах в сутки.

Среднегодовой объем по вскрыше

V_вср.г= V_в/Т_к=947583 /4.6=20600 м³/год

Сменная производительность карьера по вскрыше

Q^в_см= V_вср.г/160/2=20600 /2/160=644 м³/смену.

На снятии плодородного слоя принимаем 160 рабочих дней в году и пятидневную рабочую неделю при одной восьмичасовой смене в сутки.

Среднегодовой объем по плодородному слою

V_пл.ср.г=V_пл /T_к =129324 /4.6=28114 м³/год

Сменная производительность карьера по плодородному слою

Q^пл_см = V_пл.ср.г /(Т_раб * n_см)= 28114/(160*1)=176м³/смену.

2.7 Вскрытие карьерного поля и система разработки

Целью вскрытия месторождения является установление грузотранспортной связи между горизонтами его разработки и техническими сооружениями на поверхности и в карьере. Горизонтами разработки являются рабочие площадки. Сооружениями на поверхности являются станции, через которые грузы следуют на склады, дробильно-сортировочные заводы и обогатительные фабрики, отвалы, пункты назначения грузов.

Вскрытием месторождения называется проведение системы капитальных горных выработок, открывающих доступ от земной поверхности к месторождению или от какой-либо разрабатываемой его части к другой и обеспечивающих возможность проведения разрезных траншей.

На выбор способа вскрытия и места расположения вскрывающих выработок на карьерах строительных материалов существенные влияние оказывают: рельеф поверхности месторождения, мощность вскрышных пород и место расположения отвалов, направление трещиноватости, относительное расположение дробильно-сортировочной фабрики, качество пород месторождения и взаимное расположение слоев пород различной прочности, производственная мощность карьера и вид применяемого транспорта.

Общей называется траншея, вскрывающая сразу все уступ. Принимаем вскрытие внешней стационарной общей траншеей, так как оно обычно применяется для неглубоких горизонтальных или пологих месторождений. Траншею располагаем в северной части месторождения.

Направление фронта горных работ следует выбирать из условия сохранения его неизменной протяженности с учетом равномерности распределения вскрышных пород и полезного ископаемого на различных этапах отработки месторождения. Принимаем направление подвигания фронта работ с севера на юг.

Под системой разработки месторождения понимается порядок и последовательность выполнения открытых горных работ в пределах карьерного поля или его участка.

Выбираем сплошную систему разработки, так как при разработке строительных материалов, имеющих горизонтальные и пологие месторождения с небольшой мощностью вскрыши и полезного ископаемого, подготовительные работы обычно завершаются в период производства горно-капитальных, работ когда создается первичный фронт вскрыши и добычных работ на карьере. Система разработки таких месторождений относится к группе сплошных систем (с постоянным положением рабочей зоны), так как практически рабочая зона (по глубине) весь период эксплуатации месторождения остается неизменной.

Основными отличительными признаками классификации систем разработки В.В. Ржевского является направление выемки в плане и профиле, а также место расположения отвалов. Выбираем систему СПО - сплошная поперечная (фронт работ подвигается параллельно короткой оси карьерного поля) одноортовая.

2.8 Выбор основных параметров системы разработки

Основными параметрами систем открытой разработки являются: рабочие уступы, заходки, рабочие площадки, транспортные и предохранительные бермы, разрезные траншеи, отвалы.

Основными параметрами систем разработки являются: высота уступа и угол рабочих уступов, ширина заходок, ширина рабочих площадок, транспортных и предохранительных берм, угол откоса рабочего борта, длина фронта работ, численность рабочих уступов и размеры отвалов.

Высота уступа непосредственно влияет на ряд общекарьерных показателей: качество добытого полезного ископаемого, скорость подвигания горных работ, темп углубления горных работ, срок строительства карьера, объем горно-капитальных работ, общую протяженность фронта работ, внутрикарьерных путей и дорог, угол откоса рабочих и нерабочих бортов. Безопасность ведения горных работ является основным требованием.

При разработке горизонтальных и пологих залежей мощность залежей и покрывающих пород обычно предопределяет высоту и число уступов. На данном месторождении мощность залежи полезного ископаемого составляет в среднем 8.9 м, мощность вскрыши 1.8 м, поэтому разработку ведем двумя добычными уступами, высота которых 4,3 м и 4,6м. На вскрышном и первом добычном уступе принимаем экскаватор обратную лопату ЭО-5126 , на втором добычном уступе принимаем экскаватор драглайн Э-2503.

В нормальных заходках выемка породы производится при постоянном положении оси движения выемочных машин по длине заходки и максимальном использовании их рабочих параметров.

Ширина нормальной заходки в торцовом забое для обратной лопаты ЭО-5126

Анд= Rч(sin+sin),м

где Rч - радиус черпания, Rч=9,6м.

, - углы разворота экскаватора от его оси, при черпании, принимаем =0, = 45⁰

Анд= 9,6 ? (sin0⁰ + sin45⁰) =6,8м.

Минимальная ширина рабочей площадки драглайна

Ш_р.п.min.д= А_д + Б + С +С₂ +2Rа +С₃,м,

где А_д - ширина заходки драглайна, А_д=9,5м.

R_а - минимальный радиус поворота автосамосвала MАЗ-551605, R_а=9.0м;

С - ширина предохранительного навала, С= 2,5м,

С₂=1 м

С₃=1.5 м

Б - полоса (берма) безопасности,

Б= Н_у(ctg- ctg),м,

где Н_у - высота уступа, Н_ву=1.8 м, 4.3 м

- угол устойчивого откоса уступа, = 38⁰,

- угол откоса рабочего уступа, = 55⁰,

Б_I=1.8(ctg38⁰ - ctg55⁰) = 1.1 м -вскрышной уступ

Б_II=4.3(ctg38⁰ - ctg55⁰) = 2.6 м -первый добычной уступ

Ш _р.п.min.д = 6.8+ 1.1 +2.5 + 1 +2 9.0 + 1.5 = 30.9м. вскрышной уступ

Ш _р.п.min.д = 6.8+ 2.6 +2.5 + 1 +2 9.0 + 1.5 = 32.4м. первый добычной уступ

Ширина “нормальной” заходки в торцовом забое для драглайна Э-2503

Анд= Rч(sin+sin),м

где Rч - радиус черпания, Rч=11,1м.

, - углы разворота экскаватора от его оси, при черпании, принимаем =0⁰, =45⁰ .

Анд= 11,1 ? (sin0 ⁰ + sin45 ⁰) = 9,5м.

Ширина бермы безопасности :

для второго добычного уступа

Пб= Ну ? (ctg- ctg) = 4.6 ? (ctg 38⁰- ctg 55⁰) =2.8 м

где Н - высота уступа, м

в - угол устойчивого откоса уступа, град

б - угол рабочего откоса уступа, град.

Минимальная ширина рабочей площадки определяется по формуле:

Ш_р.п.min.э= А_нэ + Б+ С+ С₂+2R_а + С₃,м,

где А_д - ширина заходки экскаватора.

R_а - минимальный радиус поворота автосамосвала Маз 551605, R_а=9 м;

С - ширина предохранительного навала, С= 2,5м,

С₂- ширина полосы под ЛЭП, 1,0м;

С₃- ширина полосы для дополнительного оборудования, 1,5м;

Б - полоса (берма) безопасности,

Ширина рабочей площадки для добычного уступа при отработке экскаватором Э-2503-драглайн составляет:

Ш =9,5+2.8+2,5+1+18+1,5=35,3 м

2.9 Производительность оборудования

Производительность экскаватора ЭО - 5126

Разработка вскрышного уступа производим экскаватором обратной лопатой ЭО - 5126. В качестве транспортного оборудования принимаем автосамосвал Маз -551605-271.

Техническая характеристика экскаватора Э - 5126

Мощность привода, кВт	132
Преодолеваемый уклон, град.	22
Емкость ковша, м3	1,8
Наибольший радиус копания на уровне стояния Rч. у,м	9.6
Наибольшая глубина копания Нвк, м	6,2
Наибольший радиус выгрузки R в, м	9,6
Продолжительность рабочего цикла t ц, с	20

Сменная производительность экскаватора при погрузке в автотранспорт.

Qсм =, м³/смену

где Тсм - продолжительность смены, Тсм= 480мин,

Тпз - время на подготовительно-заключительные операции, Тпз= 35мин,

Тлн - время на личные потребности, Тлн= 10мин,

Е - емкость ковша экскаватора, Е=1,8м³,

nк - число ковшей, загружаемых в самосвал, которое зависит от,:

р =/Кр=1,5/1,15=1,33

где - плотность породы в целике =1.5 т/м³;

Кр - коэффициент разрыхления породы в ковше, Кр=1.15

при р< G/V_a=20/10,5=1,9, где G- грузоподъемность самосвала, G=20т, V_а -объем кузова автомобиля, V_а= 10,5 м³, рассчитывается по формуле

Принимаем n_k =6.

Кирв - коэффициент использования рабочего времени, Кирв=0.7

tп - время загрузки самосвала, с,

tп=с

где nк - принятое число ковшей загрузки, nк=6,

nц - число циклов экскавации в минуту,

nц=цикла/мин,

где tц - продолжительность рабочего цикла экскаватора, tц=20с.

tп=с.

tо - время обмена (установки под загрузку самосвала), при петлевой схеме подачи автомобилей принимаем tо= 25c

м³/смену,

Расчетное число экскаваторов

N'экс= шт

где QIсм - проектная сменная производительность по вскрыше,=574м³/см

км - коэффициент запаса мощности по производительности, км = 1.2

N'экс= -вскрышной уступ

N'экс= -первый добычной уступ

Принимаем N_p = 1 шт

Производительность драглайна Э - 2503

Разработка добычного уступа ведется драглайном Э 2503. В качестве транспортного оборудования принимаем автосамосвал Маз -551605-271.

Техническая характеристика драглайна Э 2503

Мощность привода, квт	160
Преодолеваемый уклон, град	20
Емкость ковша, м3	3,0
Длина стрелы, мм	17500
Наибольший радиус черпания Rч, м	11,1
Наибольший радиус выгрузки Rв, м	16,8
Глубина копания ниже уровня стояния Нк, м	13,0
Продолжительность рабочего цикла t ц, с	31,5

Сменная производительность экскаватора:

Q_см =, м³/смену,

где Т_см - продолжительность смены, Т_см = 480 мин;

Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции, Т_пз = 35 мин;

Т_лн - время на личные надобности, Т_лн = 10 мин;

К _ирв - коэффициент использования рабочего времени, К _ирв = 0,75 ;

К_р - коэффициент разрыхления породы в ковше, К_р =1,15 ,

Число ковшей, загружаемых в самосвал n_к зависит от =/К_р=1.6/1,15=1,39, где - плотность породы в целике =1,6 т/м³; К_р - коэффициент разрыхления породы в ковше, К_р=1,15 , и при р< G/V_a=20/10,5=1,9, где G- грузоподъемность самосвала, G=20т , V_а -объем кузова автомобиля, V_а= 10,5 м³, рассчитывается по формуле

n_k =,

где Е - емкость ковша экскаватора, м³;

К_H - коэффициент наполнения ковша, К_H = 1 ,

- вместимость кузова автомашины, =10,5 м³;

n_k = = 3.9 шт.

Принимаем n_k =4.

Число циклов экскавации в минуту:

n _ц =, шт,

где t_ц - продолжительность рабочего цикла экскаватора;

n_ц =

К _ирв - коэффициент использования рабочего времени, К _ирв = 0,7,

t _n - время погрузки самосвала, с,

t _n =, c,

где n_ц - число циклов экскавации в минуту,



t _n = с.

К_р - коэффициент разрыхления породы в ковше, К_р =1,15

Q_см = м³/cм.

Годовая производительность драглайна

Q_год = Q_см* Т_р* n_cм = 1091 * 254* 2 =556410м³/год.

Расчетное количество драглайнов

шт,

где K_м - коэффициент запаса мощности по производительности, K_м = 1.2

- проектная сменная производительность уступа,

шт

Принимаем = 1 шт.

Производительность бульдозера Т-170

На снятии плодородного слоя принимаем гусеничный бульдозер Т-170.



Техническая характеристика бульдозера Т-170

Мощность двигателя, кВт	132
Размер отвала, мм
Длина	3200
Высота	1300
Угол резания	57-62
Максимальный подъем лемеха, мм	935
Максимальное заглубление лемеха, мм	1000
Максимальное тяговое усилие, кН	90
Масса бульдозера, т	17
Угол установки лемеха в плане, град	90

Объем призмы волочения определяется по формуле

, м³

где h_от - высота отвала бульдозера, =1,3м;

- ширина отвала бульдозера, =3,2 м;

- угол естественного откоса породы, = 38^О.

м³

Длина участка набора породы:

м,



где П_ЭБ и П_ЭП - фактический и паспортный показатели трудности экскавации породы бульдозером, П_ЭБ = П_ЭП = 1.5

К_п - коэффициент потери породы, К_п = 1,2

F_n - паспортная площадь поперечного сечения стружки, F_n = 0,6

К_Т - коэффициент, учитывающий неравномерности толщины стружки, К_м =0,7.

м.

Принимаем L_H = 15 м.

Время рабочего цикла бульдозера:

где v_H - скорость набора породы, v_H = 0,45 м/с

v_п - скорость перемещения породы, v_n = 0,65 м/с

v_xx - скорость холостого хода, v_xx = 1,05 м/с

t_n - время вспомогательных операций, приходящихся на цикл, t_n = 7,8 с

L_n - длина перемещения грунта, м;

Принимаем такую схему работы, при которой бульдозер формирует навал плодородного слоя за три цикла при ширине рабочей площади 45 м. Тогда длина перемещения грунта в первом цикле составит - 0м, во втором - 15м, в третьем - 30 м.



длина, м

время, с

График работы бульдозера.

Параметры навала плодородного слоя, образовываемого бульдозером, будут следующие:

м,

=105с.

Часовая производительность бульдозера:

, м³/ч,

где - коэффициент, учитывающий потери породы в процессе ее перемещения

=

К_укл - коэффициент влияния уклона, К_укл = 1

К_р - коэффициент разрыхления породы в призме волочения, К_р = 1,15

Q_б = м³/ч.

Сменная производительность бульдозера:

м³/смену

где t_см - число часов работы в смену, t_см = 8 ч;

К_ирв - коэффициент использования рабочего времени, К_ирв = 0,75

м³/смену.

Расчетное количество бульдозеров

Принимаем шт.

Производительность погрузчика

Выемку грунта из формируемого бульдозером навала производим фронтальным погрузчиком Амкодор-342В.

Техническая характеристика погрузчика Амкодор-342В

Грузоподъемность, т	4
Емкость ковша, м3	2,2
Ширина ковша, мм	2550
Наибольшая высота разгрузки, м	3,7
Мощность двигателя, кВт.	134
Скорость движения, км/ч	36
Наименьший радиус поворота, м	5,95
Масса, т	11,7

Продолжительность цикла погрузчика при совмещении основных и вспомогательных операций:

Т_ц = с

где t_ч - время черпания породы, t_ч = 12 с

- расстояние перемещения породы, из схемы работы погрузчика (черпание из навала, отъезд задним ходом от навала, разворот и погрузка в автосамосвал) принимаем = 18 м,

v_ср - скорость перемещения погрузчика при работе в качестве выемочно-погрузочного оборудования, v_ср=1,5 м/с

t_р - время разгрузки, t_р= 5с ;

Т_ц=с.

Расчетная емкость ковша погрузчика

Е_р=м³

где G - грузоподъемность погрузчика,=4 т;

К._н - коэффициент наполнения ковша, К._н=1,2

- плотность породы, =1,2 т/м³.

К_р - коэффициент разрыхления породы в ковше, К_р=1,15

Е_р= м³

Сменная производительность погрузчика:

Q_nсм=м³/смену,

где Т_см - продолжительность смены, Т_см = 480 мин;

Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции, Т_пз = 35 мин;

Т_лн - время на личные надобности, Т_лн = 10 мин;

Е_р - емкость ковша погрузчика, м³;

К _ирв - коэффициент использования рабочего времени, К _ирв = 0,75

Q_n.см=м³/смену.

Расчетное количество погрузчиков

Принимаем шт.



2.10 Вскрышные работы и отвалообразование

Сменная производительность карьера по вскрыше рассчитана и составляет Q^в_см=644м³/смену.

На данном карьере вскрышные работы ведутся экскаватором обратная лопата сo сменной производительностью Q_см=987 м³/смену. Горная масса вынимается экскаватором, грузится на автосамосвал и перемещается для выгрузки на отвале, где далее отвал формируется бульдозером. Транспортирование вскрышных пород осуществляется автосамосвалом Маз 551605.

Основными параметрами, характеризующими отвальные работы при транспортировании пород автомобилями, являются: длина фронта отвального учалка и всего отвала; число участков; высота отвала; шаг переноски отвальной автодороги; продолжительность загрузки и подготовки отвального участка; объем бульдозерных работ; необходимое число бульдозеров при заданном объеме работ.

Принимаем отвал трапециевидной формы высотой H_от = 8м; угол откоса борта отвала равным углу естественного откоса вскрышных пород - 38⁰;

Удельная приемная способность отвала:

, м/м

где V-емкость кузова автосамосвала, V= 10,5 м;

-коэффициент кратности разгрузки по ширине кузова, =1.5-2.5;

принимаем =2.0;

b-ширина кузова автосамосвала, b=2.6 м



W= м/м;

Длина отвального участка по условиям планировки:

L= , м,

где Q-производительность по вскрыше, м/смену;

L= =79.5 м,

Длина отвального участка по условиям бесприпятственной разгрузки автомашин:

L=N, м;

где N-число автомашин, обслуживающих отвальный участок; N=2

a=20-30 м - ширина полосы, занимаемой автосамосавлом при маневрировании и разгрузке; принимаем а= 25 м;

t- продолжительность разгрузки и маневрирования автосамосвала на отвале,

принимаем t=50+20=75 с=1.25 мин;

Т-время рейса автосамосвала, Т=571c=9.5 мин

м;

Общая длина отвального фронта:

где Ко=1…4- коэффициент одновременности работы отвальных участков, принимаем Ко=1;

L - максимальное значение длины отвального участка по условиям планировки или беспрепяственной разгрузк автомашин;

L_отв=2*1*79.5=160 м

Принимаем ширину отвала по верху В_в =160м,

Ширина отвала по низу В_{н ,} определяется по формуле:

В_н = В_в + 2 = 160+ 2 = 162м (3,2 см в масштабе)

Отвалы плодородного слоя

Принимаем отвал трапециевидной формы высотой H_от = 4 м; один угол откоса борта отвала равным углу естественного откоса вскрышных пород - 38⁰, второй угол-25⁰ -максимальный угол откоса забоя при работе бульдозера

Длина отвала плодородного слоя 697 м располагаем его вдоль западного борта карьера

Площадь поперечного сечения отвала:

F₁= V_пл/ L_отв=129324 /697=186 м²

Рассмотрим треугольник АВС, площадь треугольника:

F = 0.5 *h*BC=0.5*h* (AKctg 38⁰+AKctg25⁰) = 0,5*4(4ctg38+4ctg25) = 27,2 м²

AM=СD=(F₁-F)/4=(186-27.2)/4=40

2.11 Транспорт

Преимущественному применению автомобильного транспорта способствуют следующие его достоинства. Высокая маневренность, значительно облегчающая ведение горных работ, что особенно существенно для небольших карьеров и малом сроке их существования, когда укладка конвейерных линий и железнодорожных путей неэкономична. При автомобильном транспорте всегда имеется возможность быстрой переброски автосамосвалов с одного объекта на другой, или от одного экскаватора к другому. Небольшие капитальные затраты. Производительность экскаваторов на 15-20% выше, чем при железнодорожном транспорте (в основном за счет сокращения времени на обменные операции).

Наряду с достоинствами автотранспорт имеет ряд недостатков, которые оказывают существенное слияние на технико-экономические показатели его работы. К ним относятся относительно большие затраты на транспортирование, зависимость работы автосамосвалов от климатических условий и плохая их проходимость в слабых породах.

При выборе автосамосвалов необходимо учитывать емкость ковша погрузочного оборудования и дальность транспортирования. Выбираем автосамосвал Маз-551605

Техническая характеристика автосамосвала Маз-551605:

Грузоподъемность, т	20
Колесная формула	6х4
Полная масса, т	33
Вместимость кузова, м3	10.5
Основные размеры, мм:
длина	7560
ширина	2500
высота	3180
Минимальный радиус поворота, м	9.0
Максимальная скорость движения, км/ч	50
Мощность двигателя, кВт	243

Время движения в грузовом и порожнем направлениях

t_гр + t_пор=, c

где L_внеш и L_внутр - соответственно длина трассы по внешним и внутренним дорогам

L_внеш= 2000м L_внутр=L_ф /2+L _к /2=404/2+980/2=692 м

v_гр - скорость в грузовом направлении, v_гр= 9.72 м/с,

v_пор - скорость в порожнем направлении, v_пор=12.5 м/с, ,

t_гр + t_пор=с

Время рейса автомобиля

Т_об= t_п + t_р + t_гр + t_пор + t_м, с,

t_п - время погрузки, t_п = 150 с(-обратная лопата),141 с (драглайн)

t_р - время разгрузки, t_р = 50 с

t_м - время маневров, t_м = 25 с.

Т_об=150 + 50 + 346+ 25 = 571 с (на вскрыше).

Т_об=150+ 50 + 685+ 25 = 910 с (на1доб.уступе).

Т_об=141+ 50 + 685+ 25 = 901 с (на 2 доб.уступе).

Фактический объем перевозимого груза автомобилем

м³

м³

Сменная производительность автомобиля



, м³/смену,

где Т_см - продолжительность смены, Т_см = 480 мин;

Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции, Т_пз = 35 мин;

Т_лн - время на личные надобности, Т_лн = 10 мин;

К_ирв - коэффициент использования рабочего времени, К _ирв = 0,7 ;

м³/смену.-на вскрыше

м³/смену.- на 1 доб.уступе

м³/смену.- на 2 доб.уступе

Общее число автомобилей для выполнения сменной производительности карьера по полезному ископаемому:

N_см = , шт,

где W - суточный грузооборот уступа,

К_нер - коэффициент неравномерности погрузки, К_нер=1,15

Q_см - сменная производительность автомобиля, м³/смену;

N^э_{см вскр}= шт.

N^э_{см I} = шт.

N^др_{см I I} = шт

Принимаем 8 самосвалов

Вычисляем производительность и потребное число автосамосвалов, обслуживающих погрузчик ТО-8.

Число ковшей загружаемых в самосвал:

n_к = шт,

где V_a - объем кузова автомобиля, м³

Е - емкость ковша погрузчика, м³;

К._н - коэффициент наполнения ковша погрузчика, К_н=1 ,

n_к==3,9 шт.

Принимаем n_к= 4шт.

Число циклов экскавации в минуту:

n_ц =, шт,

где t_ц - продолжительность рабочего цикла погрузчика;

n_ц = шт.

Время погрузки самосвала:

t_п= ==160 c.

Время движения в грузовом и порожнем направлениях:

t_гр + t_пор=, c

где L_гр и L_пор - длина пути в грузовом и порожнем направлениях, принимаем (расстояние до отвала)

L_гр = L_пор L_ф /2+L _к /2=404/2+980/2=692 м

v_гр - скорость в грузовом направлении, v_гр=6.5 м/с

v_пор - скорость в порожнем направлении, v_пор=8.5 м/с,

t_гр + t_пор=+c.

Время оборота (рейса) автомобиля

Т_об= t_п + t_р + t_гр + t_пор + t_м, с

где t_р - время разгрузки, складывается из времени подъема и опускания кузова автосамосвала, t_р=50с

t_м - время маневров, t_м=25с.

Т_об = 160 + 50 + 187+25=422 с

где t_р - время разгрузки, складывается из времени подъема и опускания кузова автосамосвала, t_р=50с

t_м - время маневров, t_м=25с.

Фактический объем перевозимого груза автомобилем

V_ф=м³

Сменная производительность автомобиля

Q_см=м³/смену

где к_ирв - коэффициент использования рабочего времени смены, к_ирв=0.7,

Q_см=м³/смен

Общее число автомобилей для выполнения сменной производительности по плодородному слою:

N_см = , шт,

где W - суточный грузооборот карьера по пл.слою,

К_нер - коэффициент неравномерности погрузки, К_нер=1,15

Q_см - сменная производительность автомобиля, м³/смену;

N^I_см = шт.

Принимаем N^I_см = 1шт.

Интервалы следования между машинами S по дорогам



S = v + 0,04v² + 6, м,

где v - максимальная скорость движения автосамосвалов, v= 45 км/ч.

S= 45 + 0,04 * 50² + 6 = 156м.

Пропускная способность автодороги

N_q= авт/час,

где N_q - пропускная способность ограничивающего участка дороги,

n - число полос движения в одном направлении, n=1,

N_q= авт/час.

Пропускная способность дороги определяется возможным объемом груза, перевозимого по дороге в единицу времени,

W_q = м³/час,

где f - коэффициент резерва пропускной способности, f=1,85 ,

W_q = м³/час,

Уклон постоянных карьерных автодорог зависит от типа автосамосвалов и дорожного покрытия, и не должен превышать 80-90 и 120-150 %₀ соответственно с грузом и без груза. Принимаем руководящий уклон трассы капитальной траншеи i_p= 80%₀.

Автомобильные дороги состоят из земляного полотна, дорожной одежды и искусственных сооружений. Земляное полотно делается для обеспечения устойчивости дороги и укладки дорожного покрытия. Для исключения строительства специальных устройств с целью отвода воды от дорожного покрытия следует сооружать насыпи из песков или других дренирующих материалов высотой 0.6-0.8м.

Дороги, устраиваемые в выемках, должны сопровождаться боковыми кюветами.

Дорожная одежда состоит из покрытия и основания (подстилающего слоя). Дорожное покрытие, непосредственно воспринимает нагрузку от транспортных средств и защищает всю конструкцию дороги.

Рис.5. Конструкция проезжей части

Ширина проезжей части автодороги П м, определяется по формуле:

П = n _пол ? (а + 2m),

где n _пол - число полос движения; n _пол =2;

а - ширина автомобиля, м, a = 2.5м;

m - зазор между встречными автомобилями, м,

m = 0.5 + 0.005 ? v = 0.5 + 0.005 * 55 = 0.775 м

П = 2 * (2.5 + 2*0.775) =8.1 м,

Ширина транспортной бермы В_т, м, определяется по формуле:

В_т = А + К + О₁ + О₂ + П + С + Б, м,

где А - обрез, А = 1.м,

K - Ширина кювета, К= 2,2м ,

О₁, О₂ - ширина обочин, О₁=О₂= 1,5м ,

Б- берма безопасности м, Б = 2.6 м,

С - ширина предохранительного навала, С= 2.5м,

Рис.6. Конструкция транспортной бермы

3.11 Расчет объемов горно-капитальных работ

Общий объем горно-капитальных работ состовляет:

V_Г.К.Р. = V_к.т.+ V_р.т.+ V_р.б

Принимаем схему проведения траншей сплошным тупиковым забоем экскаватором Э 2503 с нижней погрузкой в автосамосвал.

Ширина капитальной траншеи

В_кт= 2А' + 2К + О₁ + О₂ + П м,

где А'= 1м

K - Ширина кювета, К= 2.2м

О₁, О₂ - ширина обочин, О₁=О₂= 1.5м

П - ширина транспортной полосы, принимаем П = 9,5 с учетом резервной полосы для складирования снега в зимний период

Рис.7. Сечение капитальной траншеи

Теоретическая длина трасы капитальной траншеи:

м,

где Н_уI - Глубина траншеи,=0.2+1,8+4.3=7.3м.

I_p - руководящий уклон трассы, i_p=80%_{0 ,}

Разбивка траншеи на местности заключается в установлении положения оси траншеи (трассы траншеи) и бортов в плане. Эта работа осуществляется по проекту, в который входят:

План трассы траншеи с указанием точек примыкания, длины участков, углов поворотов, их тангенсов и радиусов кривых.

Продольный профиль трассы с указанием отметок местности, проектных отметок дна траншеи, а также проектных углов и подъемов.

Поперечное сечение траншеи через определенные расстояния по ее трассе.

Трассу траншеи разделяют в профиле и в плане на отрезки, равные 10м, начало которых обозначают пикетом. Пикеты нумеруют, на каждом из них указывают глубину траншеи, отметки ее поверхности и дна.

Ширина разрезной траншеи В_р.т при верхней погрузке в автомобильный транспорт(по верху)

В_р.т= Rч(sin+sin),м

где Rч - радиус черпания, Rч=9.6м.

, - углы разворота экскаватора от его оси, при черпании, принимаем =45⁰, =45⁰ .

В^{по верху}_р.т= 9.6 ? (sin45 ⁰ + sin45 ⁰) = 13.4 м.

Ширина разрезной траншеи b_р.т при верхней погрузке в автомобильный транспорт(по низу)

b^{по низу}_р.т= В_р.т-h(ctg43⁰+ ctg 55⁰)=13,4-4.3(ctg43⁰+ ctg 55⁰)=6.1 ,м

Объем капитальной траншеи



, м³,

где - угол наклона борта траншеи, принимаем = 45⁰.

V_кт= м³.

Объем разрезной траншеи на вскрышном уступе:

V_р.т= В_р.т Нctg, м³,

где L - длина разрезной траншеи, принимаем L= 414м.

V_р.т= (13.4+6,1)*1,8*1*414 = 7638 м³

Объем разрезной траншеи на добычном уступе:

V_р.т= В_р.т Нctg, м³,

где L - длина разрезной траншеи, принимаем L= 404 м.

V_р.т= (13.4+6,1)/2*4.3*404=16938 м³

Объем горно-капитальных работ определяется как сумма объемов капитальной и разрезной траншеи и объема по разносу борта карьера на момент сдачи его в эксплуатацию (с обеспечением вскрытых запасов полезного ископаемого на 25% мощности карьера)



м,

где L_раз - ширина разноса борта разрезной траншеи для обеспечения вскрытых запасов, м,

L - длина разрезной траншеи, L=404м,

м.

Объём вскрыши, которую необходимо снять при проведении траншеи:

;

где

=2+Втр+Шрп ^обр.л+ =2+13.4+32.4+54.2=102 м;

+h_в*(ctg43⁰+ctg60⁰)= 102+1,8(ctg43⁰+ctg60⁰) =105 м,

тогда

V_в = 0.5*414*(102+105)*1,8 =77128.

Объём плодородного слоя, которого необходимо снять при проведении траншеи:

;

где



=+ Шрп^обр.л+ 10+15+5=

=105+30.9 +30=165.9 м

+0.2(ctg43⁰+ctg60⁰) = 165.9+0.2(ctg43⁰+ctg60⁰) =166.3 м,

тогда

V_пл = 0.5*420*(165.9+166.3)*0.2 =13944.

Общий обьём горно-капитальных работ определяется:

V_Г.К.Р. = 123375.



3. ГОРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ

Рекультивация земель включает комплекс инженерных, горнотехнических, мелиоративных, сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других работ, направленных на восстановление нарушенных горными разработками земель.

Воздействие горных работ на окружающую среду происходит по следующим основным направлениям:

Нарушение земной поверхности и загрязнение поверхностных и подземных вод;

Нарушение гидрогеологического режима в районе производства горных работ;

Загрязнение воздушного бассейна;

Нарушение недр и связанные с разработкой потери полезных ископаемых и потенциально пригодных для использования горных пород.

Снижение отрицательных воздействий вышеперечисленных направлений при ведении горных работ на окружающую среду производится на стадиях проектирования, эксплуатации и проведения рекультивации.

Цикл рекультивации имеет два этапа: горнотехническая рекультивация и биологическая.

Горнотехническая рекультивация имеет целью приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для полезного использования в сельском, лесном, рыбном хозяйстве и др. (табл.3.1). основная задача горнотехнической рекультивации - создание благоприятных условий для освоения нарушенных земель (формирование рельефа местности, покрытие поверхности потенциально плодородными породами, устройство дренажа и т.д.).

Горнотехническая рекультивация включает выемку, складирование, хранение плодородной почвы селективное формирование отвалов, планировку и покрытие поверхности отвалов плодородным слоем, мелиоративные и другие работы. К неплодородным относятся скальные извержения породы, а также кислые и засоленные породы, содержащие растворимые в воде соли натрия или магния выше допустимых норм. Малоплодородные породы (третичные глины, аргеллиты, пески кварцевые) пригодны для земледелия и лесонасаждений после мелиорации. Потенциально плодородные породы (четвертичные, суглинки, озерно-болотные глины) пригодны для лесонасаждений в качестве почвообразующего слоя при сельскохозяйственном освоении. Плодородные почвы (черноземы, луговые и торфяно-болотные почвы) пригодны для использования без всякого улучшения. Данные о расположении и мощности пород с различными агрохимическими свойствами в толще вскрышных пород, агрохимические карты-схемы должны включаться в число основных геологических документов. Формирование поверхностного слоя отвалов зависит от их использования (табл.3.1)