Вскрытие и система разработки месторождения типа

Сменная производительность станка по взорванной горной массе:

, м3/смену    (5.1)

, м3/смену.

Для условий Среднего Урала число рабочих машино-смен списочной единицы парка составит буровых станков Nсм= 420. Годовая производительность Агодсм составит:

     (5.2)

 тыс. м3/год

Парк буровых станков составит:

Nст= Vгм / Агодст, шт    (5.3)

Nст = 1,28 *1000 / 1764=0,73 , шт.

где Vгм - годовая производительность карьера по горной массе тыс.м3/год.

Коэффициент резерва бур. станков:

kрез=360/240=1,5;

N*ст = Nст*kрез=4,2*1,5= 1,09 шт   (5.4)

Окончательно принимаем парк буровых станков в количестве Ncm=2 шт.

Сменная производительность экскаватора:

,   (5.5)

где tц – время цикла экскаватора равное значению на данном месторождении;

3600*5*12/32*0,7/1,4 *0,7 = 2362,5 м3/смену;

Для условий Среднего Урала число рабочих машино-смен списочной единицы парка экскаваторов составляет 675-680 (принимаем 680).

Годовая производительность экскаватора:

Агод.рэ = * Nсм =2362,5*680= 1606,5 тыс.м3/год;  (5.6)

Парк экскаваторов:

Nэд =Vрм /Агод.рэ= 1,28*1000/1606,5=0,80 шт;  (5.7)

Коэффициент резерва экскаваторов:

kрез=360/260=1,3;

N*ст=Nст*kрез=0,80 *1,3=1,04 шт   (5.8)

Окончательно принимаем парк экскаваторов в количестве Nэ = 2 шт;

 

6. Система разработки.

 

В соответствии с типом месторождения для всех периодов его разработки принимается углубочная с постоянной по высоте рабочей зоной, продольная двубортовая система разработки (по классификации В.В.Ржевского).

Фронты уступов ориентированы по простиранию залежи с северо-востока на юго-запад. Углубка - по залежи, горизонты готовятся разрезными траншеями, закладываемыми по залежи. Фронты горных работ подвигаются вдоль простирания залежи в обе стороны.

Способ выемки - валовый. Высота уступов по вмещающим породам, предварительно взрываемым, при разборке развалов экскаваторами ЭКГ-5 и многорядном взрывании может достигать 12 – 15м. При верхнем пределе, учитывая, что породы средневзрываемые, массивы II категории трещиноватости. Мощность покрывающих пород состовляет 8 м, под ним начинается скальная порода, уступы принимаются равными 15 м.

Углы откосов рабочих уступов для данных пород по рекомендациям должны быть от 65 до 75о, принимаем – 70°.

Экскаваторные заходки - продольные, забои - торцевые.

Технически минимальная ширина рабочих площадок согласно рекомендациям Гипроруды при высоте уступов Hу = 15 м

Bмin=2*Ну=2*15 = 30 м                               (6.1)

Для 15-метровых уступов – заходки шириной 1,2*Rчер = 1,2*9,1 = 10,9 м; движение автомашин по уступу – сквозное.

Для 15-метровых уступов в скальных породах - короткозамедленное  (т = 25мс) взрывание, 4-рядное (nр = 4), сетка вертикальных скважин 6х6 м, удельный расход эталонного ВВ qвв=0,8 кг/м3 (Граммонит 79/21), тогда прогнозная ширина развала пород:

Bр≈kв*kτ*kβ*hу*√qвв+(nр-1)* bс, м   (6.2)

Bр≈2,5*0,9*1*15*√0,8+(4-1)*6≈ 48,2 м,

где: kв, kτ, kβ - коэффициенты, соответственно, отброса породы при взрывании, учитывающий степень замедления (τ = 25 мс), угол наклона (β=90°) скважин;

bс - расстояние между рядами скважин (bс = 6 м);

Минимальная ширина рабочей площадки,

                     Bmin = 48,2 + 1 + 6 + 2 = 57,2 м.    (6.3)

Для экскаватора ЭКГ —5А, работающего в комплекте с автотранспортом, оптимальная удельная протяженность фронта работ Ф1 100 — 200 м. На вскрышных работах она рекомендуется в пределах 2*(200…400) = 400…800 м, в добычной зоне 2*(100…200) = 200…400 м. По состоянию на расчётный год, фронты близки к оптимальным ( м и м).

Экономический оптимальный объем взрывного блока:

Vб=(0,007…0,008)*E*Qэ*I*Ктр*Кк, м3;  (6.4)

Vб = 0,0075*5*2362,5*0,8*1*1,1= 77,96 тыс. м3;

где I - индекс экономических условий при отсутствии собственных оборотных средств I=0,8%;

коэффициенты, учитывающие вид транспорта, Ктр = 1,0 и экономико-географические условия региона (Урал) Кк= 1,1.

При сетке размещения скважин во взрывном блоке 6 x 6 м и числе рядов n = 4 ориентировочная ширина буровой заходки Вб.з.= 25 м и тогда длина взрывного блока:

Длина взрывного блока

Lвб=Vб/(Bбз*Hу)= 77,96/(25*15)= 207,9 м;

 

7. Вскрытие карьерного  поля.

 

Глубина карьера достаточно большая, поверхностные объекты стационарны, объемы работ стабильны, поэтому весь карьер отрабатывается автомобильным видом транспорта. Применяем автомобили БелАЗ-7548 грузоподъемностью 45 т.

На конец разработки карьер, учитывая размеры залежи, углом ее падения, параметры карьерного поля, вид транспорта, вскрывается системой внутренних съездов со спиральной формой трассы.

Средняя масса груза в кузове автосамосвала 45 тонн (условно, без расчетов).

Длительность рабочего времени транспорта: 12*0,8 = 9,6 ч;

Уклон съездов принимается

iф = (0,92 - 0,95)*ip, ед    (7.1)

где ip – руководящий уклон, принимается для автотранспорта 0,085, ед.

iф = 0,95*0,085 = 0,080, ед   (7.2)

Длина съезда с уступа на уступ стационарной трассы на 15 метровый уступ: для автотранспорта

                               

 15/0,08 = 187,5   (7.3)

На горизонтах оставляются площадки примыкания длиной lп.п.=40, м. Фактическая длина трассы системы вскрывающих выработок,

,    (7.4)

10*187,5+9*30=

где nс - число съездов;ч

n - число площадок примыканий.

Коэффициент развития трассы:

Крт=(lф*ip)/Hк   .  (7.5)

Крт=(Lф*ip)/Hк=(2145*0,085)/150= 1,22.

Автодороги двухполосные с поперечным уклоном 0,02 ед. С внешней стороны съездов делаются предохранительные валы высотой hв = 1,2 м и шириной:

                            bв≈2,5*hв=2,5*1,2 = 3 м.    . (7.6)

Конструкция предохранительных валов основывается исходя из тех. характеристик транспортного оборудования (диаметр колеса БелАЗ-7548)

Ширина бермы безопасности Bб = 2 м

Ширина транспортных берм (съездов),

, м   (7.7)

где П - ширина проезжей части 12,0, м ;

bк - ширина водоотводных канав, принято bк = 1,5, м;

k - ширина берм запаса, принято 0,85, м

O1 и O2  - обочины, приняты по 2 и 4 м;

Б - ширина бермы безопасности, при высоте уступа 

Р – ширина предохранительного вала, м;

Объёмы съездов:

Vс=0,5*bс*Hу*lc, тыс. м3     (7.8)

где lc –длина съезда, м;

bc – ширина съезда, м

Vс=0,5*bс*Hу*lc=0,5*26*15*187,5 = 36,6 тыс. м3

 

8. Подготовка новых  горизонтов.

 

Новые горизонты готовятся разрезными траншеями, закладываемыми по залежи на высоту уступа т.е 15. Углы откосов бортов траншей принимаем 70 о. Длина траншеи 600 м.

Объем заезда на дно траншеи:

                     

, м3     (8.1)

0,5*26*152/0,08 = 36,6 тыс. м3;

Ширина разрезной траншеи по дну для тупиковой схемы маневров автомашин при проходке траншеи:

, м    (8.2)

 м

2*1,5+8+4+10 = 28 м

где k - полосы резерва, принято 1,5 м;

bа и lа - ширина и длина автосамосвалов, м;

Rа - радиус разворота машины, принимается на 30% больше конструктивного минимального: 10 м.

Объем разрезной траншеи в расчете на среднюю ее протяженность.

, м3   (8.3)

(28 +15*ctg70)*15*600 = 301,2 тыс.м3

При подготовке горизонта оба борта траншей разносятся с созданием на вышележащем горизонте минимальных по ширине Вmin рабочих площадок. Ширина разноса:

, м    (8.4)

57,2+15* ctg70 = 62,7 м 
Объем работ по разносу бортов РТ вышележащего уступа при протяженности фронта последнего в среднем:

lразн=lрт+2*Bmin, м     (8.5)

lразн=600+2*57,2=714,4, м;

Vразн=2bрн*H у*lразн, тыс.м3.    (8.6)

Vразн=2*62,7*15*714,4 = 1342,8 тыс.м3.

Таким образом, средний объем работ по подготовке горизонта:

Vподг=Vз.тр+Vр.т.+Vразн, м3;     (8.7)

Vподг=36,6+ 301,2 + 1342,8 = 1680,6 тыс. м3;

Подготовка горизонтов - двумя экскаваторами: оба производят разнос и один - проходит РТ. Их среднемесячная производительность Qмес= 1606,5/12= 133,9 тыс. м3.

Qмес =0,8*Qмес, тыс.м3    (8.8)

Qмес 0,8*133,9 = 107,1 тыс.м3

Длительность подготовки горизонта ориентировочно,

Тподг=Vразн/(Ксовм*2 Qмес)+ (V з.тр+2 Vрт)/ Qмес, мес   (8.9)

Тподг=1342,8/(0,8*2*107,1)+(36,6+2*301,2)/ 107,1=13,8 мес,

где Ксовм - коэффициент совмещения работы двух экскаваторов при разносе бортов РТ, принят 0,8;

 

9. Горностроительные работы

При номинальной мощности карьера по полезному ископаемому Д = 0,9 млн.т в год принимаем в качестве пусковой мощность Дп = Д = 0,9 млн. т в год. Длительность ее достижения от начала добычи 1,5 года, причем в первый принимаем объем добычи 0,3*Дп = 0,27 млн.т, во второй Дп = 0,9 млн.т (за 0,5 года добывается 0,27 тыс. т.). Таким образом, объем попутной добычи в период строительства составит Qп=0,27+0,27= 0,54 млн. т.

В состав объектов горностроительных работ (ГСР) включаем: траншею с отм. 320 м до отм. 305 м и объемом Vрт= 301,2 тыс.м3; попутную добычу объемом Qп=0,9 млн.т (0,36 млн.м3). Вскрышные  работы  по  вмещающим породам при подготовке к выемке горной массы на гор. 340 м объёмом Vвп=0,2 млн.м3. Таким образом, общий объем ГСР,

Vг.с.р.= 301,2+0,54*1000+0,2*1000=733,9 тыс.м3

Осушения месторождения в подготовительном периоде не требуется.

В период ГСР к моменту сдачи карьера в эксплуатацию на поверхности его строятся и готовятся объекты промплощадки (ремонтно-механические блоки, АБК, складское хозяйство и пр.), объекты энергоснабжения карьера, внешние автодороги протяженностью 4,8 км,

ГСР выполняются штатным (проектным) оборудованием: буровыми станками СБШ-250МНА-32, экскаваторами ЭКГ-5 и автосамосвалами БелАЗ-7548.

При оптимальном удельном фронте работ на один забой Фв=400-500 м общий активный фронт должен быть Фв=2*(400-500)=800-1000 м. Фактически активный фронт на первый год эксплуатации 1000м.

 

 

10. Генплан карьера

В промзоне карьера размещаются: собственно карьер, отвал вскрышных пород, промплощадка с блоками хозскладов, ремонта, АБК и пр., склад ВМ, автодороги, соединяющие все объекты.

Площадь карьера определена графически по плану карьера на конец разработки и составляет 447,0 тыс. м2 (44,7 га).

Полагая, что высота породного трехъярусного отвала скальной вскрыши 4*15 м = 60 м, коэффициенты ярусности ηя = 0,8, а разрыхления пород Кр = 1,2 и он должен принять 35,0 млн. м3 грунта, площадь его,

Sсо=Vвскр*Kр/ (ηя*hотв), тыс. м2    (11.1)

Sсо=35,0*1000*1,2/(0,8*60)= 873,8 тыс.м2 (87,4 га).

Площадь под объекты промплощадки ориентировочно 50 тыс.м2 (5 га).

Вокруг карьера выделены зоны:

1. Взрывоопасная по разлету кусков.

Согласно ЕПБ [п. 70], безопасные расстояния для людей при взрывных работах методом скважинных зарядов в карьерах должны быть не менее 200м;

2. Сейсмически безопасная.

В зоне карьера располагаются лишь промсооружения высотой не более 2-3 этажей (коэффициент Кс=1,5), основание для них - необводненные песчано-глинистые грунты глубиной более 10 м (коэффициент Кг=12), взрывы - на рыхление (коэффициент α=1,0).

Масса ВВ на 1 взрыв

Qвв= Vвб/qвв=77,96*1000/0,8= 97453,1 кг   (11.2)

Число зарядов в блоке при 4 рядах скважин (n = 4) по сетке а*b= 6*6м, высоте уступа Hv=15 м и ширине буровой заходки Вбз= 25 м,

N=(Vвб*n)/ Hу*Вбз*a=77,96*1000*4/(15*25*6) =139  (11.3);

 Радиус зоны

12*1,5*1*97453,1/1390,25 = 164,6 м (11.5)

Принимаем rс=200 м;

3. Санитарная в радиусе R сан от карьера согласно СНИП Rcан = 500 м;
4. Зона возможного сдвижения массива в радиусе от бортов карьера:

                    0,2*НК=0,2*150 =30 м.  (11.6)

В зону земельного отвода включены и участки земли, примыкающие к отвалу в радиусе от его расчетных границ 30-40 м, промплощадка и ДОФ. Общая площадь земельного отвода под все объекты карьера, включая автодороги, составит около 494,0 га.

Энергоснабжение, теплоснабжение и водоснабжение объектов путем "врезок" в отводы от соответствующих магистралей пос. Верхний Киембай.

Компоновка объектов принята в соответствии с принципами уменьшения грузоработ транспорта и предохранения пос. Верхний Киембай от загрязнений со стороны карьера и отвалов.

 

Список литературных источников

1. Арсентьев А. И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей,- М.: Недра, 1981.

2. Временные методические указания по управлению устойчивости 
   бортов карьеров цветной металлургии- М.: Унипромедь, 1989.- 128 с.
3. Галустьян Э, Л. Геомеханика открытых горных работ.- М.: Недра, 1992.
4. Гопаков П. И., Наумов И. Н. Технология, механизация и организация открытых горных работ.- М., МГИ, 1992.- 464 с
5. Единые правила безопасности при разработке месторождений 
   полезных ископаемых открытым способом.- 3-е изд., доп. и перераб.- М: 
   НПООБТ, 1992.-109 с.
6. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий черной металлургии с открытым способом разработки. ВНТП 13-1-86.-Л., 1986,-264 с.
7. Нормы технологического проектирования горнорудных предприятий цветной металлургии с открытым способом разработки. ВНТП 35-86.- Свердловск, 1986.- 100 с.
8. Ржевский В. В. Открытые горные работы,- М: Недра, 1985- Ч.2,-520 с.
9. Сорокин Л. А. Взаимодействие процессов: Учеб. пособие-Екатеринбург, УПТА, 1996,- 96 с,
10. Сорокин Л. А, и др. Вскрытие и система разработки месторождений открытым способом/Методические указания по курсовому проектированию,- Екатеринбург, УГГГА, 1997,- 36 с.
11. Сорокин Л. А. Технологические и методические основы проектирования вскрытия и системы разработки карьеров: Учеб-метод, пособие.- Екатеринбург, УГГГА, 2000.
12. Хохряков В. С. Проектирование карьеров-М.: Недра, 1992-383 с.