Проектирование открытых горных разработок

Министерство образования и науки

ГОУВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра открытых горных работ

Курсовой проект

по дисциплине: «Проектирование ОГР»

Группа: ГОР-07

Студент: Соломенников В.А.

Принял: ст. преп. Малофеев Д.В.

Новокузнецк 2011

Содержание

Задание на проектирование

1. Определение основных параметров карьерного поля и границ карьера

2. Определение запасов полезного ископаемого и расчет вскрыши в границах карьерного поля

. Определение производственной мощности карьера по полезному ископаемому

4. Построение графика режима горных работ 

5. Календарный план производства горных работ

Список использованных источников

         Задание на проектирование

Рельеф поверхности - слабовсхолмленный.

Вскрышные породы представлены:

Средне- и мелкозернистые песчаники σсж=70МПа.

Рыхлые отложения представлены глинами, мощность которых составляет 4 м.

Геологические материалы представлены поперечными сечениями I-I, II-II, III-III,IV-IV масштаба 1:1000 с нанесенной свитой угольных пластов.

Расстояние между сечениями приняты следующие: между сечениями I-I и II-II - 700 м, II-II и III-III - 600 м, III-III и IV-IV - 700 м.

Нормальная мощность пласта «Мощного» составляет 30 м.

Углы откосов погашенных бортов карьера приняты равными - 45°.

Угол падения пласта составляет - 52°.

Высота вскрышного уступа по системе разработки составляет - 16 м.

Заданный годовой темп углубки принят равным - 8 м/год.

1. Определение основных параметров карьерного поля и границ карьера

Границы карьера и его основные параметры определяются нахождением такой глубины разработки, при которой затраты открытого способа достигают величины подземного.

Данная глубина находится методом сравнения контурных коэффициентов вскрыши с заданным граничным (Кгр=9), который реализуется графоаналитическим способом.

Ниже представлены данные, полученные при построениях:

Таблица 1.1 - Изменение контурного коэффициента вскрыши по глубине

Согласно с расчетами карьер принимает следующие основные параметры, которые отражены на рисунке 1:

Рисунок 1.1 - Граничные контуры карьера

карьер горный ископаемое вскрыша

         2. Определение запасов полезного ископаемого и расчет вскрыши в границах карьерного поля

Объем вскрыши карьера включает объем наносов и объем коренных полей в пределах карьерного поля:

 м3       (1)

Объем наносов составляет:

м3,  (2)

где  - ширина карьера поверху, м;

 - длина карьера поверху, м;

 - величина наносов, м;

 - угол нерабочего борта.

 м3.

Объем коренных пород

 м3,(3)

где  - горизонтальная мощность залежи, м;

 - глубина карьера, м.

 м3.

Запасы

геологические

 т, (4)

где  - плотность п.и., т/м3.

 т

промышленные

 т,   (5)

 - коэффициент извлечения.

 т.

Коэффициенты вскрыши:

 м3/т,      (6)

 м3/т.   (7)

 м3/т,

 м3/т .

. Определение производственной мощности карьера по полезному ископаемому

Промышленные запасы карьерного поля составляют 10,8 млн. т при среднем коэффициенте вскрыши 3,74 м3/т. Согласно с «Нормами технологического проектирования угольных и сланцевых месторождений» проектируемый разрез следует отнести к предприятиям малой производственной мощности. Поэтому продолжительность работы разреза следует определять по сроку амортизации основного горнотранспортного оборудования, который составляет 10 - 20 лет.

С учетом развития и затухания горных работ принимаем нормативную продолжительность работы разреза равной 18 годам.

Тогда нормативная производственная мощность разреза составит:

 т/год,      (8)

где  - продолжительность эксплуатации.

 т/год.

Определение ориентировочной производительности разреза по вскрыше:

,  (9)

где  - средний коэффициент вскрыши;  - коэффициент, учитывающий увеличение вскрыши из-за вывозки на отвал объемов потерянного угля;  - коэффициент неравномерности распределения вскрыши по годам.

 тыс. м3.

Основными факторами, ограничивающими производственную мощность разреза по полезному ископаемому и по вскрыше являются провозная способность транспортных коммуникаций и интенсивность развития горных работ. Фактор провозной способности транспортных коммуникаций:

м3.      (10)

 м3

,        (11)

где  - фактическая пропускная способность;

 - фактический объем порода в целике, перевозимый автосамосвалом.

,     (12)

где  - скорость груженого автосамосвала;

 - число полос движения;

 - коэффициент неравномерности движения;

 - число рабочих дней в году;

 - продолжительность работы разреза в сутки;

 - минимальное безопасное расстояние между движущимися машинами.

 - провозная способность транспортных коммуникаций обеспечивает требуемый уровень грузооборота.

Проверка нормативной производственной мощности разреза по интенсивности развития горных работ:

,   (13)

где  - темп углубки.

,  (14)

где  - длина дна карьера;

 - соответственно длина левого и правого торцов карьера по поверхности.

Пусковая производственная мощность и срок освоения проектной мощности карьера

Для проектируемого угольного разреза проектной производственной мощностью 602 тыс. т в год принимаем на момент сдачи в эксплуатацию 6-ти месячные подготовленные запасы (300 тыс.т или 231,54 тыс. м3), из них 4-х месячные вскрытые запасы (200,67 тыс.т или 154,36 м3) и одномесячные готовые к выемке (50,16 тыс.т или 38,59 тыс. м3).

Срок освоения производственной мощности принимаем равным 9 месяцам, т. к. разрез имеет мощность менее 5 млн. т.

Объем добычи за первый год должен составить 85% от проектной мощности (511,7 тыс.т или 393,62 тыс. м3).

Период затухания горных работ принимаем равным 9 месяцам при снижении объема добычи до 50% от полной годовой производственной мощности (225,75 тыс.т или 173,65 тыс. м3

         4. Построение графика режима горных работ

Построение графика режима горных работ производится на основе результатов горно-геометрического анализа, которые представляются в виде графиков функций зависимостей объемов горной массы, вскрышных пород и полезного ископаемого от глубины работ.

Анализ производится, исходя из этапов горных работ, начиная с первого - вскрытия пласта со стороны висячего бока с помощью разрезной траншеи, при этом ширина ее дна равна 22 м. Отстройка рабочих бортов карьера производится при длине рабочей площадки принятой 30 м.

Рисунок 4.1 - Этапы горных работ карьера

Рассчитанные значения поэтапных площадей горной массы, полезного ископаемого, вскрыши показаны в таблицах 4.1, 4.2, 4.3 соответственно:

Таблица 4.1 - Текущие значения площадей горной массы по горизонтам и этапам горных работ

Таблица 4.2 - Текущие значения площадей полезного ископаемого по горизонтам и этапам горных работ

Таблица 4.3 - Текущие значения площадей вскрыши по горизонтам и этапам горных работ

Текущие объемы горной массы или балансовых запасов угля по каждому горизонту производства горных работ рассчитываются по формуле:

,        (15)

 - коэффициент, учитывающий уменьшение погоризонтных объемов из-за округлой формы;

 - угол откоса борта в торце;

 - длина дна карьера;

 - текущие значение площадей горной массы, п.и., вскрыши по горизонтам производства работ.

Результаты расчетов сведены в таблицах текущих погоризонтных объемов горной массы, полезного ископаемого, горной массы:

Таблица 4.4 - Текущие значения объемов горной массы по горизонтам и этапам горных работ

Таблица 4.5 - Текущие значения объемов полезного ископаемого по горизонтам и этапам горных работ

Таблица 4.6 - Текущие значения объемов вскрыши по горизонтам и этапам горных работ

Таблица 4.7 - Текущие объемы горной массы, полезного ископаемого, вскрыши и эксплуатационные коэффициенты вскрыши по горизонтам вскрытия карьерного поля

На основе итоговой таблицы погоризонтных значений объёмов горной массы вскрышных пород и угля построен сводный график режима горных работ:

Рисунок 4.2 - Сводный график режима гонных работ

5. Календарный план производства горных работ

Для составления календарного плана горных работ произведена трансформация графика режима горных работ на основе формулы:

.           (16)

Итоговые данные отражены в таблице 5.1:

Таблица 5.1 - Соотношения объемов горной массы и сроков отработки

На основе полученных расчетов построен календарный график горных работ:

Рисунок 5.1 - Календарный график горных работ

При эксплуатации карьера календарный график должен отвечать рациональным требованиям ведения добычных и вскрышных работ, поэтому он требует проведение выравнивания объемов вскрышных работ по годам.

Ввиду того, что срок отработки карьерного поля составляет 21 год, принимаем двуступенчатый вид календарного графика с возрастанием производственной мощности по вскрыше на 30%, уровень добычи по полезному ископаемому сохраняем на одном уровне на протяжении всей нормальной эксплуатации карьера. Согласно этому производственная мощность по полезному ископаемому будет также составлять 501,7 тыс.м3, по вскрыше на первом этапе равна 1741,3 тыс. м3, на втором - 2263,7 тыс. м3. Выровненный календарный график имеет вид:

Рисунок 5.2 - Выровненный календарный график горных работ

Календарный план горных работ составляется на пять лет работы предприятия после введения его в эксплуатацию в соответствии с текущими запасами угля и объемов вскрыши на горизонтах, а также с принятым графиком работ.

Горно-строительные работы:

Объем вскрытых запасов - 231540 м3:

гор - по длине: 428 м, по породе: 106762,9 м3.

Объем подготовленных запасов: 154360 м3.

По породе:

гор - 36529,42 м3, 2 гор - 130706,6 м3.

По сумме - 167236

Разрезная траншея по длине: 286 м.

Итого: 273999 м3.

1 год работы:

Согласно календарному графику объем добычи составляет 426416,7 м3, что соответствует отработки панели угля по ширине равной горизонтальной мощности на длину 788 м.

Объем вскрышных работ согласно плану: 1741272 м3.

На 1 горизонте происходит отработка всех панелей по всей длине простирания карьера, а также смещения фронта работ на левом борту на 14 м и постановка в крайнее положение правого - 954546 м3.

На 2 горизонте заканчивается проведение разрезной траншеи по всей длине - 786726 м3.

Подготовленные запасы составят на конец года 656630 м3.

2 год работы:

Объем добычи должен составить 502600 м3, что соответствует отработке угольной панели на 930 м.

Объем вскрыши составляет 1741272 м3.

Фронт работ 1 и 2 горизонта смещается на 43 м - 348254,4 м3 и 1393018 м3.

Подготовленные запасы составят на конец года 154030 м3

3 год работы:

Объем добычи должен составить 502600. Заканчивается отработка угля на 2 горизонте и происходит вскрытие 3 горизонта с ведением добычных работ по панели на 650 м.

Объем вскрыши составляет 1741272 м3.

Проведение разрезной траншеи на 3 горизонте - 918000 м3.

Постановка правого борта в крайнее положение на 2 горизонте 809000 м3.

Подготовленные запасы составят на конец года 768620,9 м3.

4 год работы:

Объем добычи должен составить 502600, что соответствует отработке угольной панели на 930 м.

Производится планомерное смещение всех вскрышных уступов по левому борту на 24 метра, что составляет на 1 гор 193474,7 м3, 2 гор и 3 гор по 773898,7 м3.

Подготовленные запасы составят на конец года 266021 м3.

5 год работы

Объем добычи должен составить 502600 м3. Заканчивается отработка угля на 3 горизонте и происходит вскрытие 4 горизонта с проведением добычных работ по панели на 420 м

Объем вскрыши составляет 1741272 м3, при проходке разрезной траншеи по пласту на 4 горизонте - 918000 м3. Подвигание вскрышных уступов 2 и 3 горизонтов левого борта на 13 м - 411636 м3 для каждого.

Подготовленные запасы составят на конец года 899571 м3

Таблица 5.2 - Календарный план вскрышных и добычных работ

Список использованных источников

1. Хохряков В.С. Проектирование карьеров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1980.-336с.

2. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Учебник. Изд. 2, ., перераб. и доп. М.: Недра, 1975.-574с.

3. Проектирование открытых горных работ: метод. указ./Сост. А.В. Андреев, СибГИУ, Новокузнецк 2010. - 74 с.