Разработка угольных и рудных месторождений

Так как данное месторождение горизонтальное (угол падения залежи < 10°), имеет небольшую глубину и значительные размеры в плане, то наиболее рациональным будет вскрытие карьерного поля отдельной наклонной траншеей внешнего заложения.

Благодаря своей  простоте и надежности этот способ вскрытия получил широкое распространение в практике открытых горных работ.

На этом этапе  транспортирование пород будет  осуществляться во внешние отвалы, после обеспечения доступа к  полезному ископаемому цепного  экскаватора, разработка будет вестись с перевалкой вскрыши в выработанное пространство.

Объем крутой одиночной капитальной траншеи для конвеерного транспорта с учетом откоса торцовой части, м³: 

где:

b – ширина подошвы траншеи, м;

h – глубина траншеи, м;

i=tgI– уклон траншеи I – наклон подошвы траншеи, градус (I=16°).

 

 

 

Длина капитальной  траншеи, м:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ВЫБОР СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Обычно  выбор системы разработки месторождений полезных ископаемых основается на следующих положениях:

• Установление для конкретных условий максимально возможной по природным и технологическим условиям производственной мощности карьера по полезному ископаемому.
• Обеспечение заданной плановой производственной мощности действующего карьера по полезному ископаемому.
• Сведение затрат на вскрышные и добычные работы к минимуму (при известных комплексах оборудования и производственной мощности карьера по полезному ископаемому).

Исходными данными для обоснования и выбора системы разработки служат отправные сведения о месторождении и карьерном поле, о режиме горных работ, способах вскрытия и возможных для применения комплексах оборудования.

Наиболее  распространенные классификации систем разработки (акад. В.В. Ржевский - по направлению подвигания фронта горных работ, акад. Н.В. Мельников - по способу транспортирования вскрышных пород на отвалы и проф. Е.Ф. Шешко - по направлению перемещения вскрышных пород в отвалы).

На  данном месторождении применима система разработки с постоянным положением рабочей зоны с внутренними отвалами так как, месторождение является горизонтальным. Применение такой системы разработки предпологает перемещение вскрышных пород на внутренние отвалы при помощи отвалообразователей или транспортно отвальных мостов. Так же выбор системы разработки этого порядка обусловлен тем, что основные горно - капитальные работы заканчиваются к началу добычных работ, так как дальнейшего вскрытия новых горизонтов по условиям залегания полезного ископаемого на требуется.

 

Учитывая  все выше изложенное целесообразнее всего на данном месторождении применить  следующую систему разработки:

По  направлению перемещения вскрышных  пород в отвалы (Е.Ф. Шешко), выбрана  система группы A – с поперечным перемещением породы в отвал без транспортных средств. То есть, так как на месторождении целесообразно использовать консольные отвалообразователи, то выбрана система А-3 (с перемещением вскрышных пород отвалообразователями)¹⁴.

По способу транспортирования вскрышных пород в отвал (Н.В. Мельников), выбрана транспортно-отвальная система разработки, так как при данной системе разработки вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы при помощи передвижных транспортно-отвальных установок (консольные отвалообразователи)¹⁵. Эта система так же наиболее целесообразна и по условиям применения, при горизонтальных месторождениях с мягкими и рыхлыми покрывающими породами. Характерным забойным и транспортным оборудованием для данной системы являются многоковшовые цепные и роторные экскаваторы в комплексе с передвижными консольными отвалообразователями. 

По направлению подвигания фронта горных работ (В.В. Ржевский), выбрана поперечная (СП), однобортовая (СПО)¹⁶ система разработки с перемещением вскрышных пород во внутрении отвалы.

Основными элементами системы открытой разработки являются:

• Высота уступа;
• Ширина заходки;
• Ширина рабочей площадки;
• Длина фронта работ карьера;
• Скорость подвигания фронта работ.

 

 

 

Вусота уступа определяется параметрами применяемого горного и транспортного оборудования с учетом безопасности работ. Так как в данном случае высота уступа была максимально увеличина, то соответственно сократилось число рабочих уступов в карьере, в результате чего уменьшилась длина транспортных коммуникаций, что соответственно снизило стоимость их стороительства и содержания, в то же время повысилась производительность экскаватора. Общее количество вскрышных уступов на данном месторождении составило 1 шт. Угол откоса уступа принимался исходя из физико-механических свойств пород (глинистые сланцы) и параметров выемочного оборудования, принимаем 55⁰.

Ширина рабочей  площадки уступа определяется физико-механическими свойствами горных пород, рабочими параметрами выемочно-погрузочного оборудования и видом транспорта.

Для роторного экскаватора в комплексе с консольным отвалообразователем ширина рабочей площадки, м:

где:

R_min – минимальный радиус черпания, (65)м;

A_р – ширина полосы запасов полезного ископаемого под консолью, (44,5)м;

L_д.р.у. – длина разгрузочного желоба экскаватора до разгрузочного устройства, (157) м;

L_р.у. – длина стрелы разгрузочного устройства экскаватора, (36)м;

L_п.к – длина приемной консоли отвалообразователя, (30)м;

Длина фронта работ карьера является суммой вскрышного и добычного фронтов, м:

 

Скорость подвигания фронта работ, м/год:

где:

П – производственная мощность карьера по полезному ископаемому, м³/год;

L_ф.к. – длина фронта работ карьера, м;

h – высота уступа, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

При проектировании данного карьера учитывалось то, что месторождение горизонтальное, а вскрышные породы мягкие. Учитывая эти условия, можно сказать, что наиболее целесообразно применить внутреннее отвалообразование с помощью консольных отвалообразователей. Этот выбор будет также удовлетворять и тому условию, что отвалы карьеров должны занимать как можно меньшие площади горного отвода, что обусловлено экологическими факторами. Но несмотря на это часть пород вскрыши, при проходке капитальной траншеи, и при отработке 2-х первых заходок роторного экскаватора, будет транспортироваться конвеерным транспортом на внешний отвал. Для внутреннего отвалообразователя будет использоваться консольный отвалообразователь ОШР-12500/110¹⁷. Выбор данного отвалообразователя обусловлен тем фактором, что производительность консольного отвалообразователя должна быть больше производительность ротороного экскаватора на 35-40%.

 

Техническая характеристика консольного отвалообразователя ОШР-12500/110

Ширина  конвеерной ленты, мм………...…………………………………………………………..2500

Теоретическая производительность по разрыхленной породе, м³/ч…..……………………..0,4

Радиус  разгрузки, м……………………………………………………………………………………..110

Высота разгрузки , м…………………………………………………………………………………….36

Тип ходового оборудования…………………………………………………….шагающее-рельсовый

Длина приемной консоли, м…….……………………………………………………………………….36

Поворот платформы, град…………………………………........................................................360

Поворотность  приемной консоли, град…………………………………………………………….1,1

Масса, т…………………………………………………………………………………………………2500

 

6.1. Внешнее отвалообразование

Общий объём  пород, подлежащий внешнему отвалообразованию, состоит из объёмов пород, извлекаемых роторным экскаватором на ширину двух заходок и объем капитальной траншеи, и составляет 19135150м³.

Площадь, необходимая для размещения отвала;

при двухъярусном отвале:

  

при двухъярусном отвале:

 

где:

V_п – объем вскрышных пород при горно-капитальных и эксплуатационных работах за часть или весь период разработки месторождений (V_п=19135150м³);

h – высота отвала, (30)м;

η – коэффициент заполнения площади вторым ярусом (0,4-0,8);

Для размещения вскрышных пород соорудим два  отвала по разные стороны от начала съезда в карьер. Объем вскрыши  распределим поровну в оба  отвала.

Ширина отвала, м:

6.2. Внутреннее отвалообразование

Внутреннее отвалообразование  на данном месторождении будет осуществляться клнсульным отвалообразователем

Вылет отвальной консоли отвалообразователя, м:

где:

A_р – ширина полосы запасов полезного ископаемого под консолью, м (44,5);

m – мощность залежи полезного ископаемого, м (6);

α_д – угол откоса добычного уступа, ° (40⁰);

B_т.п. – ширина транспортной полосы, м;

H₀ – высота отвала, м;

β₀ – угол откоса отвала, ° (30);

Высота отвала, м:

где:

h – мощность пласта полезного ископаемого, м (6);

H_отв – высота разгрузки отвалообразователя, м (36);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ОСУШЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

7.1. Общие сведения

Для оценки гидрогеологических условий строительства и эксплуатации карьера, выполняют фильтрационные расчеты, а также гидрогеологические наблюдения.

На основе фильтрационных расчетов определяют прогнозные притоки подземных вод в карьер и к дренажным сооружениям, а также понижения напоров дренируемых водоносных горизонтов.

Гидрогеологические  исследования выполняются для уточнения  гидрогеологических условий эксплуатации карьера с целью корректировки  проектных решений по дренажу  карьерного поля.

В совокупности эти данные позволят наиболее рационально выбрать тип дренажных устройств.

7.1.1. Требования к системам дренажа

При проектировании дренажа карьеров необходимо учитывать следующие принципиальные положения:

1. Система дренажа  должна обеспечивать нормальные условия работы горно-транспортного  оборудования,  устойчивость откосов бортов и уступов, а также (в некоторых случаях) уменьшение влажности полезного ископаемого;

2. Должны быть  обоснованы необходимость и целесообразность дренирования каждого водоносного горизонта и намечены пределы необходимого осушения;

3. Проектирование  дренажа должно быть многовариантным:  перечень систем дренажа, принимаемых  для технико-экономического сопоставления,    должен включать все возможные рациональные системы для данных гидрогеологических, инженерно-геологических и горнотехнических условий;

4. Для месторождений  со сложными гидрогеологическими  условиями должна обеспечиваться взаимная увязка горной и дренажной частей проекта, иногда дренаж не может обеспечить нормальных условий вскрытия и эксплуатации при выбранном способе ведения горных работ;

5. Все рассматриваемые системы дренажа должны базироваться на достаточно надежных результатах разведочных работ;

6. По данным наблюдений за осушением карьера на первых этапах должны вноситься коррективы в первоначально запроектированную систему;

7. Система дренажа должна быть увязана с требованиями водоснабжения и охраны гидросферы в прилегающем к карьеру регионе.

7.1.2. Типизация месторождений по условиям дренажа

В целях типизации  по условиям дренажа месторождения полезных ископаемых, разрабатываемые открытым способом, могут быть разделены на три группы.

• Группа А: К этой группе относятся месторождения, сложенные главным образом слабыми глинистыми и несвязными породами, устойчивость которых в откосах во многом обусловлена влиянием подземным вод (в том числе меторождения, горно-геологические условия которых определяются в основном перекрывающими, а не вмещающими полезное ископаемое породами).
• Группа Б: К этой группе относятся месторождения, сложенные преимущественно трещиноватыми, достаточно хорошо фильтрующими и водоустойчивыми породами.
• Группа В: Месторождения, в сложении которых примерно в одинаковой степени участвуют породы, характерные для групп А и Б.