Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ

Курсовой проект

В настоящих условиях, когда маловероятно появление новых революционных горных технологий, основным направлением повышения эффективности освоения недр является создание таких технологических схем освоения месторождений, которые основываются на принципах эффективного сочетания технологических процессов различных способов разработки с оптимизацией области экономически выгодного использования каждого способа и обеспечением условий их взаимного благоприятного использования. Исходя из основных положений современной концепции освоения и сохранения недр следует оценить роль и перспективы развития комбинированной технологии разработки рудных месторождений.

С точки зрения современных представлений, под комбинированной разработкой следует понимать технологию освоения месторождения, сочетающую элементы физико-технической (открытой подземной) и физико-химической технологий, увязанных во времени и пространстве, путем создания единой схемы вскрытия и подготовки запасов на весь период освоения месторождения. Наибольший эффект применения такой технологии может быть обеспечен в случае реализации технологических решений при поэтапной разработке рудных запасов.

Производство открытых горных работ на больших глубинах сопровождается резким увеличением объемов и существенным усложнением схем вскрытия, ухудшения геомеханической обстановки и усложнением проветривания карьеров.

Анализ практики применения комбинированной технологии по 110 зарубежным рудникам показал, что наибольшее число рудников, осуществляющих комбинированную отработку запасов, приходится на предприятия по разработке руд цветных металлов и алмазов — 60 %; около 16 % предприятий ведут добычу железных руд; более 10 % рудников разрабатывают месторождения нерудного сырья. При этом 60-65 % рудников осуществляют добычу подкарьерных запасов, находящихся ниже отметки дна карьера, и 15-18 % предприятий разрабатывают прибортовые запасы. Наибольшее распространение получила последовательная открыто-подземная выемка запасов. Весьма большой опыт отработки запасов комбинированным способом как в варианте последовательной открыто-подземной, так и в варианте подземно-открытой геотехнологии накоплен на железорудных месторождениях.

Добыча полезного ископаемого открытым способом является целесообразной, если затраты на добычу не сравняются с затратами при подземном способе извлечения. Комбинированный способ разработки означает применение открытого и подземного способа разработки в любой последовательности, включая одновременную разработку.

14 стр., 6859 слов

Разработка месторождений полезных ископаемых

... вскрытие, подготовка, системы разработки и технология очистных работ (Дается программа). 1. Горно-геологические условия залегания месторождений полезных ископаемых Полезными ископаемыми называют природные минеральные ... Запасы и потери полезного ископаемого 2.1 Горные предприятия Горное предприятие - это промышленное предприятие, на котором ведется разработка месторождений полезных ископаемых. ...


Параметры залегания рудной залежи (смотреть рисунок 1):

длина по простиранию рудной залежи (L з ) 1850 м;

нормальная мощность рудной залежи (m н ) 35 м;

  • глубина залегания рудной залежи (Н) 1300 м;

объемный вес полезного ископаемого ( п. и.) 3,6 т/м3 ;

  • угол падения залежи () 65º;
  • коэффициент крепости по М.М.

Протодъяконову (f) 13.

Рисунок 1 — Параметры залегания рудной залежи

По параметрам рудной залежи можно судить, что залежь является крутопадающей. Строение залежи простое, а породы, слагающие месторождение полезного ископаемого, скальные и полускальные.


Запасы карьерного поля определяются по имеющимся исходным данным: длина по простиранию, глубина залегания, мощность и угол падения залежи, объемный вес полезного ископаемого (руды).

Рассчитаем балансовые запасы, тонн:

,

где Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 1 , м

млн. т

Расчет годовой производительности осуществляется по формуле:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 2, т/год

где S р — средняя площадь горизонтального сечения залежи, м2 ;

h 0 — годовое понижение горных работ, м/год (составляет 20 м/год при погрузке в автомобильные транспортные средства);

k рп — коэффициент, учитывающий увеличение работ с понижением;

k ин — коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр, отражающий неизбежные потери полезного ископаемого и примешивание пустых пород (0,96).

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 3 м2

т/год

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 4 года

k гр

Граничный коэффициент вскрыши — это максимально допустимый по условию экономичности открытых горных разработок коэффициент вскрыши. По величине он соответствует объему вскрышных пород на единицу полезного ископаемого, который допустимо перемещать из массива в отвалы по условию экономичности открытых горных работ.

Для установления коэффициента вскрыши и изменения его при различной глубине разработки необходимо рассчитать общий объем горной массы, вынимаемой в контурах карьерного поля по следующей формуле:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 5 , м3,

Р д

Р д

Площадь дна карьера:

S д

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 6 м3

18 стр., 8677 слов

Геоэкологические проблемы разработки карьеров полезных ископаемых

... добычи полезных ископаемых; дать характеристику открытому способу добычи, а также основным операциям разработки карьеров; проанализировать выявленные воздействия разработки карьеров на окружающую среду; проанализировать способам решения геоэкологических проблем. ... Рисунок 1 - В забое угольной шахты 2 Добыча полезных ископаемых Процесс извлечения твёрдых, жидких и газообразных полезных ископаемых ...

Примем конечную глубину одного слоя для разработки открытым способом равной 100 м (рисунок 2).

Рисунок 2 — Схема послойной отработки открытым способом

Отсюда следует, что для определения конечной глубины дна карьера можно использовать контурный коэффициент вскрыши:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 7 .

Подставляя значения, определенных выше, площади и периметра дна карьера, и меняя глубину и угол откоса борта по слою (рисунок 2) получим:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 8 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 9 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 10 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 11 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 12 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 13 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 14 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 15 ;

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 16 и т.д.

Общий объем пород вскрыши, который необходимо извлечь для добычи всех запасов полезного ископаемого (руды) открытым способом составит:

V п = L ´ mг ´ Н =

V в

Решить задачу определения конечной глубины карьера при разработке наклонных и крутых залежей можно как аналитическим способом, так и графическим (рисунок 3).

Рисунок 3 — График зависимости глубины карьера от контурного коэффициента вскрыши

Из рисунка 3 видно, что граничная глубина карьера составляет 320 м. Данная глубина открытых горных работ (карьера) принимается проектом за основу, при дальнейшем углублении или ведении горных работ разработка рудной залежи осуществляется переход на подземную разработку.

Срок существования карьера определяется по формуле:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 17 лет,

23 стр., 11056 слов

«Горное дело» (специальность) «Горные машины и оборудование» (специализация)

... в дипломной работе. 5 5 1. Современное состояние техники и технологии бурения на открытых горных работах станками шарошечного и ... горной массы по крепости горных пород на карьерах СССР в доперестроечный период. Таблица 1.1-Соотношение вскрышных пород с различными прочностными свойствами на разрезах угольной промышленности России Характеристика горных пород Четвертичные отложения Алевролиты и ...

где V пи — объем полезного ископаемого с горной массой, м3 ;

k ин — коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр, отражающий неизбежные потери полезного ископаемого и примешивание пустых пород;

Q г

Высота уступа, являющегося одним из важнейших элементов открытой разработки, должна обеспечить: безопасность горных робот, высокую производительность оборудования, минимальные объёмы вспомогательных работ, установленные объёмы добычных и вскрышных работ и минимальные затраты на них.

При разработке наклонных и крутопадающих залежей, представленных преимущественно скальными и полускальными породами, высота уступа определяется в основном показателями технологических процессов, потерь и разубоживания полезного ископаемого, требуемой производственной мощностью карьера и условиями вскрытия рабочих горизонтов.

Согласно правилам технической эксплуатации, высота уступа в скальных и полускальных породах не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора более чем в 1,5 раза при условии, что высота развала не будет превышать: при одно — и двухрядном взрывании — максимальной высоты черпания экскаватора, а при многорядном взрывании — полуторной максимальной высоты черпания.

Из опыта ведения открытых горных работ при разработке наклонных и крутых залежей простого строения установлено, что оптимальная высота уступа (h у ) при использовании экскаваторов с емкостью 8-12,5 м3 hу = 17-20 м.

Согласно расчётам принимаем высоту уступа равную 20 м.

Деление на горизонты происходит с учётом того, что конечная глубина карьера составляет 620 м, а высота уступа 20 м, то получаем 31 горизонт.

Слоевой коэффициент вскрыши — это отношение объема вскрышных пород (V вск ) в границах горизонтального слоя карьера к объёму полезного ископаемого (Vпи ) в этом же слое:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 18 .

Слой представляет собой часть объема горной массы между двумя смежными горизонтами работ в конечных контурах карьера h сл =hуст .

Схема к расчету слоевого коэффициента вскрыши представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема к расчету коэффициента вскрыши

Вскрытие карьерного поля осуществляется проведением горных выработок, представляющих собой систему элементов, в которых располагаются транспортные коммуникации технологических грузопотоков.

Вскрытие осуществляется внешними наклонными траншеями, закладываемыми вкрест простирания, что обеспечивает каждый уступ транспортом независимо, следовательно грузопотоки горных пород с каждого уступа полностью рассредоточены и имеют независимый друг от друга выход на поверхность. В нашем случае равнинной местности отдельными внешними траншеями вскрываются не более трёх-четырёх уступов. Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется разрезными траншеями с целью создания первоначального фронта работ и размещение горного и транспортного оборудования. Место расположения разрезных траншей подчинено направлению размещения трассы в контурах этапа.

25 стр., 12467 слов

Дипломная работа абаканское железорудное месторождение

... месторождения железных руд, как Абаканское, Тейское, Ирбинское, Краснокаменское [29]. 1.1.1.Способы добычи полезных ископаемых Открытый способ разработки горнорудных месторождений При открытом способе разработки полезное ископаемое добывают из недр при использовании открытых горных ...

Внешние наклонные траншеи на карьерах с крепкими породами проводятся одноковшовыми экскаваторами.

Рациональные сочетания моделей экскаваторов и средств автотранспорта, а также значения минимальной ширины рабочей площадки уступа могут быть установлены, руководствуясь табличными значениями справочников и руководств по расчетам.

Технологические схемы разработки горных пород эксковаторно-автомобильными комплексами используется практически при любой крепости пород на глубинных карьерах. Технологические схемы разработки экскаваторно-автомобильными комплексами применяются для ведения вскрышных и добычных работ по всей рабочей зоне железорудных карьеров или параллельно с другими технологическими схемами в наиболее благоприятных зонах. Скорость понижения горных работ составляет 20-30 м в год. В технологических схемах разработки экскаваторно-автомобильными комплексами, используются мехлопата с погрузкой на уровне стояния экскаватора. Чем достигается наименьшая продолжительность цикла погрузки и соответственно минимальное время загрузки автосамосвала, обеспечивая максимальную экономическую эффективность работы комплекса оборудования.

Для данных горно-геологических условий наиболее рационально применение экскаваторов типа ЭКГ-20 и комплекса автосамосвалов Бел АЗ-7519, грузоподъемностью 110 тонн.

При одновременной комбинированной разработке обычно достигается значительное увеличение производительности предприятия и улучшение технико-экономических показателей. Подземные выработки служат для осушения карьерного поля и транспортирования руды на обогатительную фабрику. Вскрыша используется в качестве закладочного материала для заполнения подземного выработанного пространства. Зоны обрушения, из-за влияния подземных работ, используются для размещения отвалов пустых пород. При комбинированной разработке, в результате взаимного влияния открытых и подземных работ друг на друга усложняется поддержание бортов карьеров в устойчивом состоянии из-за наличия подземных пустот, ухудшаются показатели буровзрывных работ в связи с наличием повышенной трещиноватости вследствие сдвижения массива горных пород, возникает необходимость осуществления специальных мероприятий по предупреждению возможности провала в подземные выработки тяжелого карьерного оборудования, ухудшается устойчивость подземных горных выработок из-за производства массовых взрывов на карьере. С целью уменьшения или исключения этих отрицательных последствий при одновременной разработке подземные работы необходимо вести на участках вне зоны влияния открытых горных работ. В таких случаях затруднения возникают при сближении открытых и подземных горных работ.

Н кт

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 19

Н к

ΔН к

Т С

h о

ΔН к

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 20

где А — коэффициент, характеризующий предельно допустимую относительную величину объёма руды, оставляемой в бортовых целиках (принимаем А = 0,234),

В д —

β в

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 21 лет

25 стр., 12461 слов

Тема работы Разработка системы автоматизированного управления ...

... приложений. Объектом исследования является блок подготовки газа (сепаратор факельной системы) установки комплексной подготовки газа. Цель работы разработка автоматизированной системы управления блока сепарации УКПН с использованием ПЛК, на основе ... Учёная степень, звание Подпись Дата ИКСУ Лиепиньш А. В. к.т.н. 5 6 РЕФЕРАТ ВКР содержит 103 страниц машинописного текста, 22 таблицы, 20 рисунков, список ...

Отсюда следует, что м.

Совмещение открытых и подземных работ возможно в зоне углубки карьера, но оно носит частичный характер. В этом случае полная высота переходной зоны Н оп определяется по формуле:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 22 ,

К о

К о

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 23 ,

β’ в

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 24

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 25

Совмещение открытого и поземного способов вскрытия в пределах одного выемочного поля диктует условия применения различных систем подземной разработки. Под влиянием подземных работ происходит сдвижение и провал поверхности. Избежание провалов, характерных для данного месторождения, является главной задачей совместной разработки.

Факторы, влияющие на выбор системы разработки: устойчивость руд и вмещающих пород, мощность и угол падения рудного тела, морфология, склонность руд к слеживанию, самовозгоранию, включения пустых пород, ценность руды и др.

Применяются преимущественно камерные системы (при отсутствии налегающих пород) с массовой отбойкой, с магазинированием при сплошной порядной отбойке, при необходимости сохранения поверхности — системы с закладкой выработанного пространства.

Горнотехнические и горно-геологические условия разработки при обязательном учете совмещения открытых и подземных работ в пространстве и во времени являются основными факторами, ограничивающими выбор системы подземной разработки.

В бортах карьера, за пределами основных выездных дорог, можно применять системы с обрушением налегающих пород.

Способом вскрытия шахтного поля или месторождения называется проведение вскрывающих выработок различного функционального назначения относительно элементов залегания пластов или рудных залежей.

Вскрытие шахтного поля может быть осуществлено вертикальными и наклонными стволами, штольнями, расположенными в одной из рудных залежей, в лежачем или в висячем боку рудных залежей, в центре шахтного поля, на фланге рудных залежей.

Схема вскрытия — пространственное расположение сети вскрывающих выработок различного функционального назначения (стволов, штолен и др.) относительно шахтного поля.

Шахтные стволы со скиповым подъемом возникли одним из первых и является в настоящее время наиболее распространенными в практике разработки месторождений полезных ископаемых.

Они применяются в вертикальных стволах. Наибольшее применение получили практическое применение вертикальные рудоподъемные стволы. Они имеют

36 стр., 17757 слов

Тема работы Модернизация автоматизированной системы управления ...

... дипломной работы является автоматизация системы управления технологическим процессом дожимной насосной станции. Автоматизация ... работы автоматизация системы управления технологическим процессом дожимной насосной станции. В процессе исследования проводились анализ и расследование технологического процесса, сравнительный анализ датчиков и исполнительных механизмов, разработка документации, разработка ...

меньшая длина ствола и, следовательно, меньшие сроки и затраты на его проходку и меньшая длина подъема полезного ископаемого;

  • при равной производственной мощности шахты меньшее сечение ствола, так как допустимые скорости движения подъемных сосудов по вертикальному стволу в 2,4 раза больше, чем по наклонному и производительность самого подъема в связи с большей скоростью и меньшим расстоянием подъема увеличивается в 3 раза и более;
  • кроме того в вертикальном стволе можно расположить и применить разнотипные подъемные сосуды (например, два скипа);
  • возможность проведения вертикальных стволов в водонасыщенных горных породах методом замораживания и более успешной их эксплуатации в данных условиях.

Указанные приемущества вертикальных стволов особенно существенны для крупных шахт, где требуется высокая производительность подъема полезного ископаемого.

Данный способ вскрытия (вскрытие вертикальными стволами со скиповым подъемом — рисунок 5) наиболее рационален для этого проекта (используется опыт Шерегешского рудника).

1 — вертикальные рудоподъемные стволы, 2 — откаточные квершлаги

Рисунок 5 — Схема расположения вскрывающих выработок

Добытая рудная масса из очистных блоков электровозными средствами транспортируется к рудоспускам, разгружается в них и перепускается на нижний (концентрационный) горизонт в дробильную установку, из которой поступает на скип.

Принимаем на данном месторождении при разработке мощных крутопадающих рудных залежей ортово-штрековая подготовка откаточного горизонта с электровозным транспортом.

Добытая руда на откаточную выработку поступает сосредоточенно. Оно имеет место в погрузочным пункте горизонта из капитального рудоспуска, в точках пересечения пластов или рудных тел с откаточным квершлагом, а также при значительных расстояния между загрузочными пунктами из очистного пространства на откаточных штреках.

Горизонтальные горные выработки проводим прямоугольной формы, их достоинства: более полное использование поперечного сечения по сравнению с другими формами. Форму поперечного сечения горной выработки выбираем с учетом физико-механических свойств пород, величины и направление горного давления, материала и конструкции крепи, назначение и срока службы выработки.

В данных условиях целесообразно применить этажного принудительного обрушения на компенсационные камеры и вибро-выпуском руды систему разработки.

Система разработки этажным принудительным обрушением с компенсационными камерами — это система разработки с обрушением руды и вмещающих пород, при которой вынимают со взрывной отбойкой и самотечной доставкой руду камеры для разрыхления взрывом остальной части блока, после чего обрушают взрывом остальную часть блока и производят общий выпуск руды под налегающими породами.

В днище блока образуют воронки или траншеи шпурами или штанговыми скважинами. Достоинства: извлечение «чистой руды» (без налегающих пород) из камер; возможность совмещения работ в двух этажах при выемке камер. Недостатки: двухстадийность выемки (камеры в первую очередь, а затем целики); при массовом обрушении целиков показатели извлечения снижаются; увеличивается выход негабарита.

10 стр., 4655 слов

Технологические способы вскрытия месторождений

... объем работ и стоимость сооружения которой достигают значительной величины. Способу вскрытия петлевыми съездами следует отдавать предпочтение перед способом вскрытия ... вскрытия нескольких верхних вскрышных уступов при разработке наклонных и крутопадающих залежей. вскрытие месторождение траншея подземный 1.4 Вскрытие месторождений внешними общими траншеями Данный способ характеризуется вскрытием ...

Себестоимость 1 т руды при комбинированном способе добычи рассчитывается поэтапно, используя себестоимость 1 т руды при подземной разработке и себестоимость 1 т руды при открытой разработке.

При подземном способе добычи расчет ведется по формуле:

, руб/т,

где а 1 и в 1 — эмпирические коэффициенты, соответствующие подземному типу работ и соответственно равны 0,963 и 0,005;

Н — глубина, при которой начинается строительство шахты.

руб/т.

При открытом способе добычи (без затрат на вскрышные работы):

, руб/т,

где а 2 и в 2 — эмпирические коэффициенты, соответствующие открытому типу работ и соответственно равны 0,84 и 0,0044;

Н — глубина залегания рудной залежи, отрабатываемой карьером.

, руб/т,

Выемка 1 м 3 вскрыши до глубины залегания залежи:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 26 ,

где

а 3 и в 3 — эмпирические коэффициенты, соответствующие вскрышным работам и соответственно равны 0,75 и 0,0048; Н — глубина залегания рудной залежи.

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 27 руб/т

Себестоимость 1 т добытой руды при комбинированном способе добычи вычисляется по формуле:

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 28 или Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 29

Q п , Qо , Qв

Составление проекта комбинированной разработки рудной залежи. Производство открытых горных работ 30 руб/т


Комбинированный способ разработки месторождения полезного ископаемого (руды) наиболее целесообразно применять при залегании руды на большой глубине, когда разработка только открытым способом экономически невыгодна и технически невозможна. А применение только подземных горных работ не дает возможности отработать те горизонты, которые находятся выше, чем горизонт, при котором начинается строительство подземного рудника.


1. Трубецкой К.Н. Справочник открытых горных работ. — М.: Недра, 1999.

2. Шеховцов В.С., Власкин Ю.К. Перспективные способы разработки месторождений. Учеб. пособие / СибГИУ. — Новокузнецк, 2004.

  • Мировая горная промышленность 2004-2005: история, достижения, перспективы. — М.: НТЦ «Горное дело», 2005. — 376 с.
  • Власкин Ю.К.

Вскрытие и подготовка месторождений полезных ископаемых: Учеб. Пособие / СибГИУ. — Новокузнецк, 2001. — 254 с.

35 стр., 17150 слов

Анализ себестоимости строительно монтажных работ курсовая

... основы анализа себестоимости; дать экономическую характеристику изучаемому предприятию; анализ показателей себестоимости строительно-монтажных работ; определение резервов снижения затрат на производство работ и услуг в строительной организации. ... [10, С.386]. Все издержки в зависимости от способов их включения в себестоимость работ подразделяются на прямые и накладные (косвенные). Большая часть ...