Курсовой проект по разработке месторождений полезных ископаемых

1 ПРИМЕР КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТЕМЕ: СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Задание. Выбрать систему разработки горизонтального пластообразного месторождения. Исходные данные: Угольное месторождение. Топографическая поверхность равнина. Мощность вскрыши (глина, суглинок) Н 4м. Мощность пласта полезного ископаемого h 8м. Размеры дна карьера (Ш Д) 1,5км. 5км. Коэффициент разрыхления пород вскрыши k 1,. Угол откоса внутреннего отвала – β 45 o. Ширина свободного выработанного пространства – z м. Угол откоса уступа по вскрыше – γ 70 о. Угол откоса уступа по полезному ископаемому – α 80 о. Плотность полезного ископаемого – ρ 150 кг/м. Расчёты. Часть I. Параметры карьера (рис.1). 1. Запасы полезного ископаемого в карьерном поле V п.и. 0,5h[ШхД + (Ш + hctgα)(д + hctgα)] 0,5х8[1500х ( х8х0,)( х8х0,)] 0,х10 м. V п.и. 0,х10 х ρ 0,х10 х 1,5 75,5х10 т.. Объём вскрыши в карьерном поле с учётом предохранительной бермы со стороны наклонной капитальной траншеи б 5 м 1

2 V в 0,5 Н{(Ш + hctgα + б)x(д + hctgα ) + [(Ш + hctgα + б) + HCtgβ]x[(Д + hctgα ) + HCtgβ]} 0,5×4{( x8x0, + 5)х x( x8x0,) + [( x8x0, + 5) + x4x1}x x{( x8x0, ) + x4x1]} 18×10 м.. Средний коэффициент вскрыши k в V в /V п.и. 18х10 /0,х10,1 м /м. Часть II. Выбор технологии вскрышных работ. Месторождение горизонтальное, пластообразное. Вскрышные породы мягкие. Возможные варианты: перевалка вскрыши в выработанное пространство вскрышной мехлопатой или драглайном. I. Вариант технологии вскрышных работ – перевалка вскрыши в выработанное пространство механической лопатой (рис. а). 1. Ширина заходки экскаватора B 1,5R ч.у., принимаем R ч.у 0 м, тогда В 1,5х0 0 м.. Высота отвала H o Hk + 0,5Btgβ 4×1, + 0,5×0 х 1 8,7 м

3 . Высота разгрузки экскаватора h р Но h 8,7 8 0,7м 4. Расстояние от оси вскрышного экскаватора до верхней бровки уступа полезного ископаемого (берма безопасности с 1 м, диаметр базы экскаватора D м ) с c 1 + 0,5D + 0,5 м. 5. Радиус разгрузки экскаватора: R р. c + hctgα + z + H o Ctgβ + 8×0, ,7×1 54,1 м По параметрам h р 45 м и R р. м подходит экскаватор ЭВГ 5/5, у которого R ч.у. 7 м. Тогда В 1,5х7 55,5 (5) м, Н о 40,5 (41) м, h р,5 ()м, R р 55,9 (5)м. Следовательно экскаватор ЭВГ 5/5 соответствует расчетным параметрам.. Производительность вскрышного экскаватора ЭВГ 5/5 00 k 00 0,8 Q E н Tk nn 5 7 0,9 00 7,1 10 м. и t k 0 1, ц 7. Скорость подвигания фронта вскрышных работ. Учитывая технологию добычных работ при бестранспортной системе разработки принимаем размещение фронта горных работ по короткой стороне карьерного поля. Q 7,110 V п 197м/ год LH Максимально возможная производительность по полезному ископаемому П п.и. ШhV п 1500х8х197,4х10 м или х10 т. II. Вариант технологии вскрышных работ – перевалка вскрыши в выработанное пространство драглайном с расположением на кровле вскрышного уступа (рис.. б). 1. Ширина заходки экскаватора. Принимаем равной ширине заходки механической лопаты В 5 м.. Высота отвала H o Hk + 0,5Btgβ 4×1, + 0,5×0 х 1 8,7 м. Высота разгрузки экскаватора h р Но h – H 8,7 8 4,7м 4. Расстояние от оси вскрышного экскаватора до верхней бровки уступа полезного ископаемого (берма безопасности с 1 10 м, диаметр базы экскаватора D 1 м ) с c 1 + 0,5D + 0,5 м. 5. Необходимый радиус разгрузки экскаватора:

4 R р c + HCtgγ + a + hctgα + z + H o Ctgβ + 4×1, x0, + + 8,7×1 85 м. По параметрам h р,7 м и R р 85 м подходит драглайн ЭШ-40/85, у которого h м и R р. 8,5 м. Следовательно для использования экскаватора с R 8,5 м необходимо приближение его к отвалу с расположением на промежуточном горизонте на расстояние,5 м. В этом случае высота верхнего и нижнего подуступов должна быть H в,5tgγ,5,7 7 м Н н Н Н в м.. Производительность вскрышного экскаватора ЭШ-40/85 00 k 00 0,8 Q E н Tk nn ,9 00 8,1 10 м. и t k 0 1, ц 7. Скорость подвигания фронта вскрышных работ. Q 8,110 V п 5м/ год LH Максимально возможная производительность по полезному ископаемому П п.и. ШhV п 1500х8х5,7х10 м или,4х10 т/год. Часть III. Расчёт энергозатрат в вариантах технологии вскрышных работ. Вариант перевалки вскрыши мехлопатой L A BHρg( h + ) ,8(0 + ч Cosϕ 4, Дж, H ( h+ h ) 41 (8+ 0) tgϕ o ч 0, L 5 где Вариант перевалки вскрыши драглайном 5 ) 0, L 85 A BHρg( H + ) ,8(4 + ) Cosϕ 0.4 4, Дж, h h 41 8 tgϕ o 0, L 85 где 4 Учитывая меньшие энергозатраты, большая производительность по полезному ископаемому и возможность использования драглайна для 4

5 производства горно-строительных работ принимаем вариант технологии с перевалкой вскрыши в выработанное пространство драглайном. Часть IV. Технология добычных работ. Принимая технологию разработки полезного ископаемого с буровзрывной подготовкой и верхней погрузкой, добычной экскаватор должен иметь высоту разгрузки h + h тр м и производительностью П п.и.,4х10 т/год (h тр высота транспортного средства). Необходимая вместимость ковша экскаватора Пп. и. tцk E 00k Tk н и,710 01, 10,м nn 00 0,9 7 0,8 5 Учитывая непрерывный режим добычных работ и необходимый резерв добычной техники, принимаем два экскаватора ЭКГ-8 с вместимостью 8 м. VI. Вскрытие карьерного поля. Размеры карьерного поля, выбранная технология вскрышных и добычных работ, механизация горных работ и транспорт определяют фланговое вскрытие наклонной капитальной траншеей до почвы пласта для автомобильного транспорта (углевозами) полезного ископаемого. Фронт работ тупиковый по короткой стороне карьерного поля с холостыми перегонами вскрышного и добычного оборудования после отработки каждой заходки (рис. а). 5

6 Проведение наклонной капитальной и разрезной траншей производится предназначенным для эксплуатации драглайном с размещением пород вскрыши на борту карьера и капитальной траншеи (рис. б). Вследствие того, что параметр драглайна R ч меньше ширины по верху разрезной траншеи, экскавация горной породы предусматривается двумя заходками 1 и (рис. в). Часть VI. Объём горно-строительных работ до сдачи карьера в эксплуатацию и время строительства карьера. 1. Объём наклонной капитальной траншеи V н h i b h (4+ 8) ( ) м + tgα 0,08 ( + ) 7, 10 1,7. Объём разрезной траншеи по вскрыше V S в х Ш 0,5H Ш [(B + z) + hctgα + (B + z) + hctgα + +HCtgγ] 0,5×4х1500[(5 +) + x8x0,8 + (5 + ) + x8x0,8 + +x4x1],4 10 м.. Объём разрезной траншеи по полезному ископаемому V п.и. S п.и. Ш 0,5h Ш [(B + z) + (B + z) + hctgα]

7 0, [(5 + ) + (5 + ) + 8 0,8] 0,8 10 м. 4. Общий объём горно-строительных работ V V н +V + V п.и. 0, 10 +, ,8 10 4,5 10 м. 5. Время строительства карьера. Производительность экскаватора на вскрыше во время горностроительных работ на 0-0% (k и 0,7-0,8) меньше по сравнению с производительностью во время эксплуатации t V + V н вскр. Qkи t V Q,710 0, 8,110 0,8 0,810 0,4 1,10 0,7 п. и п. и. экгkи года. года Общее время проведения траншей по вскрыше и полезному ископаемому t г.к.р. t вскр. + t п.и. 0, + 0,4 1 год. Часть VII. Расчёт параметров буровзрывных работ для подготовки полезного ископаемого к выемке. Уголь имеет предел прочности на сжатие σ сж Па. Для эффективной его экскавации механической лопатой необходимо предварительное рыхление. Принимаем буро-взрывной способ. 1.Необходимый состав горной массы по крупности для экскаватора, м. Дж/м d B,5,,5 ковша ср. 0,.Необходимая степень дробления массива d n блочности d ср. 0,9 0,.Удельная энергия дробления в необходимой степени массива, 7

8 F 5 1, 0,5 др. 10 0,1σ сж. k д 0,1 (8010 ) lgn Е 0, Удельная энергия формирования развала, Дж/м F v ( 10 ( oρ )[lgk ( c+ hctgα)( k + lg h 1 h h ) ] 150 (+ 8 0,4)(1, 8 8) )[lg1, + lg Расчётный удельный расход взрывчатого вещества (игданита) для выполнения технологических условий, кг/м F q + F др. Fв.. вη , ,04.Линия сопротивления по подошве, м W c + Ctgα ,4 1,4 7.Расстояние между скважинами, м a W 1,4 8.Расстояние между рядами, м b a 1,4 9.Время замедления между взрывами рядов скважин, мсек τ kw 1,4 40, 10. При взрывании пласта угля перебур отсутствует. l п 0 11.Длина скважины в данном случае равна величине пласта, м l скв h 8. 1.Величина забойки, м l з,0 8

9 1.Максимальная длина заряда взрывчатого вещества, м l зар l l 8. скв. з 14.Масса заряда в скважине, кг P awhq 1,4 1,4 8 0,0 8, 15.Необходимый диаметр сплошного заряда взрывчатого вещества, м d з P πl зар. 1.Диаметр скважины, мм d скв d 150. з 8, 0,15, Принимаем станок вращательного бурения СБР-10 с диаметром скважины 10 мм d d 17. скв. з, следовательно, заряд рассредоточивается. Длина заряда с диаметром 10 мм, м l з π d 4P скв. 4 8, 5,14 0, Длину нижнего (основного) заряда принимаем, м l н,5 Длина воздушного промежутка, м l l l l в. п. скв. з зар. Длина верхнего заряда, м l l l 5,5 1,5 в. з. з н. з. 18.Объём взрываемого блока, м V бл П , сут. 19. Длина взрывного блока, м. 9

10 L в. б. V бл h B Количество скважин во взрываемом блоке n B L a b 0 4 1,4 1,4 в. б. скв Общая длина буровых скважин в блоке, м L скв l n скв..время бурения блока, сут. t L скв. бур. Qб. ст. Принимаем один буровой станок с режимом работы одна смена в сутки.. Количество взрывчатого вещества для разрушения блока, кг P 0, в qv 0… в бл 5 Часть VIII. Расчет транспорта полезного ископаемого. Для перевозки угля принимаем углевозы грузоподъёмностью 75 т. 1. Длина грузопотока полезного ископаемого рассчитывается из условия максимального расстояния за период амортизационного срока автомобильного транспорта: расстояние доставки на поверхности l п 1 км, H + h 4+ 8 длина пути в наклонной траншее l н.т. 0, o Sin5 0,09 км, расстояние перемещения фронта работ за период амортизации l п.ф. tv п 5 5 1, км, длина пути по фронту работ l ф 1,5 км, 10

11 Расчётная длина грузопотока l l п + l н.т. + l п.ф. + l ф 1 + 0, + 1, + 1,5 4. км.. Продолжительность рейса t t п + t разгр. + t гр. + t пор. + t м Е 75 Q 444 t п 0, ч, (Q часовая производительность карьера по полезному ископаемому, т/ч) t ископаемого t азгр. 0,0 ч, k l 4, 1,1 0 t гр. 0, ч, v гр. 4, 1,1 0 t пор. 0, ч, t м 0,05 ч, 0, + 0,0 + 0, + 0, + 0,05 0,8 ч.. Количество самосвалов для обеспечения транспорта полезного t t п 0,8 4 0, N. Часть IX. Вспомогательная техника. Принимаем один бульдозер ДЗ-11, для вспомогательных работ: зачистки пласта перед выемкой, очистке дорог и т.д. Часть X. Заключение. Расчёты выполненные в проекте показывают эффективность бестранспортной системы разработки А-1 горизонтального пластообразного месторождения в данных геологических условиях с перевалкой вскрыши в выработанное пространство драглайном с расположением на промежуточном горизонте, добычными работами одноковшевыми экскаваторами с расположением на почве пласта, буровзрывной подготовкой к экскавации полезного ископаемого и вскрытием карьерного поля наклонной капитальной траншеей с фланговым расположением для автомобильного транспорта при 11

12 максимально возможной производительности по полезному ископаемому,4 млн.т в год (рис.4). Рис. 4 Схемы вскрытия карьерного поля и системы разработки. Литература: Ю.И.Анистратов, К.Ю. Анистратов, Учебник для ВУЗов «Технология открытых горных работ», – М.,ООО «НТЦ Горное дело», 008 г. 1