Обоснование параметров и производительности карьера

• Название: Обоснование параметров и производительности карьера
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 300.38 Kb.
• Имя файла: pr1 (1).docx
• Тип: Документы; #424475
• страница: 1 из 3

Практическая работа № 1

Обоснование параметров и производительности карьера

РАССМАТРИВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ:

1. 
   Ответить на контрольные вопросы. Материалы для ответов на вопросы предоставлены ниже. Дополнительно можно использовать лекционные материалы и учебники, рекомендованные по дисциплине.
   
2. 
   Решить по своему варианту задачи самостоятельного выполнения. Записать решения в тетрадь.
   

1. Контрольные вопросы.

1. 
   Дайте определение понятию «карьерное поле».
   
2. 
   Какие виды карьерных полей выделяют и по каким признакам их можно классифицировать?
   
3. 
   Дайте определение понятию борт карьера.
   
4. 
   Дайте определение понятию подошва карьера (дно карьера).
   
5. 
   Дайте определение понятию верхний и нижний контуры карьера.
   
6. 
   Дайте определение понятию угол откоса борта карьера.
   
7. 
   Дайте определение понятию рабочий борт карьера.
   
8. 
   Дайте определение понятию нерабочий борт карьера.
   
9. 
   Дайте определение понятию глубина карьера.
   
10. 
    Дайте определение понятию конечные контуры карьера. 11.Дайте определение понятию техническая граница карьера.
    

12. 
    Нарисуйте схематично горизонтальный пласт полезного ископаемого. Покажите мощность пласта, мощность наносов, параметра дна карьера.
    
13. 
    Как определяется максимальная глубина карьера?
    
14. 
    Каким образом определяется глубина карьера на конец отработки для горизонтальных и пологих месторождений?
    
15. 
    Нарисуйте схематично наклонный пласт полезного ископаемого. Покажите горизонтальную и истинную мощность пласта, покрывающие и вмещающие породы, мощность наносов.
    
16. 
    Как в случае наклонного и крутопадающего месторождения ограничить глубину разработки.
    
17. 
    Нарисовать схему и обосновать границы карьера при
    

горизонтальном залегании пластов.

12. 
    Нарисовать схему и обосновать границы карьера при пологом залегании пластов.
    
13. 
    Нарисовать схему и обосновать границы карьера при наклонном залегании пластов.
    
14. 
    Нарисовать схему и обосновать границы карьера при крутом залегании пластов.
    

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Карьерное поле – месторождение или его часть, предназначенная для отработки одним карьером. Под этим термином следует понимать геометрическое тело сложной конфигурации, заключенное в конечных контурах карьера.

Борткарьера– боковая поверхность, ограничивающая карьер.

Подошвакарьера– поверхность, ограничивающая карьер снизу.

Верхнийинижнийконтурыкарьера– линии пересечения борта карьера соответственно с дневной поверхностью и подошвой.

Уголоткосабортакарьера– угол, образуемый бортом карьера и горизонтальной плоскостью, проходящей через его подошву.

Рабочий борт карьера – борт, на котором в настоящий момент ведутся горные работы

Глубинакарьера– усредненное расстояние между подошвой и усредненной отметкой дневной поверхности.

Конечныеконтурыкарьера– контуры, соответствующие моменту окончания открытых горных работ. Им соответствуют конечная глубина карьера и конечные размеры в плане. Конечный контур на дневной поверхности называется также техническойграницейкарьера.

К главнымпараметрамкарьераотносятся объем горной массы в контурах, конечная глубина, размеры по подошве, углы откосов бортов, запасы полезного ископаемого в контурах и размеры на уровне дневной поверхности. К основнымпараметрамкарьерногополяотносятся: длина карьера по поверхности, ширина карьера по поверхности, длина дна карьера, ширина дна карьера, глубина карьера, угол откоса нерабочего борта карьера. Совокупность основных параметров характеризует границы карьера в массиве разрабатываемого месторождения. Углы откосов нерабочих бортов карьера определяются свойствами вмещающих и покрывающих пород.

Конечнаяглубина, которая при разработке наклонных и крутых залежей определяет возможную производственную мощность карьера, размеры его по поверхности, общий объём извлекаемой горной массы. Для горизонтальных и пологих залежей конечная глубина определяется природными условиями и изменяется незначительно за весь период разработки. Конечная глубина устанавливается при проектировании карьера. Проектами предусматривается возможность открытой разработки до глубины 700-900 м.

Размеры карьера на поверхности по простиранию и вкрест простирания определяются размерами залежи, дна карьера, глубины и углов откосов его бортов. Они устанавливаются графически или аналитически. Форма дна карьера в плане обычно близка к овальной. Длина карьера изменяется от сотен метров до 8 километров, а ширина до 4 километров.

Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной

выемки и погрузки пород на нижнем уступе (ширина не менее 20 м., длинна не менее 50-100 м.)

Определениеконечнойглубиныкарьера.

При разработке наклонныхикрутыхзалежейконечная глубина карьера определяется путем сравнения экономических показателей открытой и подземной разработки. Наиболее распространенным является принцип, основанный на сопоставлении текущего и граничного коэффициентов вскрыши. Сущность этого принципа заключается в следующем. Увеличение глубины карьера, разрабатывающего крутую залежь, вызывает постоянное возрастание текущего коэффициента вскрыши. При достижении некоторой промежуточной глубины Н_к.п значение коэффициента вскрыши станет равным граничному, т.е. k_т=k_гр. Дальнейшее увеличение глубины карьера при обеспечении экономической целесообразности открытых горных работ возможно при производстве горных работ без расширения контуров карьера на поверхности. Горные работы на верхних уступах последовательно (сверху вниз) прекращаются, угол откоса рабочего борта _р постепенно увеличивается и при конечной глубине Н_к достигает значения угла погашения, который соответствует конечной глубине карьера.
Для крутыхзалежей полезных ископаемых конечная глубина карьера рассчитывается по формуле проф. Б. П. Боголюбова:


к
Н= ^{𝑚г∙kгр∙Киз} , м, (2.1)

𝑐𝑡g𝛽_в+ 𝑐𝑡g𝛽_л

где m_г – горизонтальная мощность залежи полезного ископаемого, м; К_гр – граничный коэффициент вскрыши, м³/м³;

β_в – угол откоса нерабочего борта карьера со стороны лежащего бока залежи полезного ископаемого, градус;

β_л – угол откоса нерабочего борта карьера со стороны лежачего бока залежи полезного ископаемого, градус;

К_из – коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр. К_п – коэффициент потерь полезного ископаемого, доли единицы. Горизонтальная мощность залежи равна:

m_г = m/ sin α, (2.2)

где m мощность залежи полезного ископаемого, м;

α угол падения залежи, град.

Физический смысл некоторых величин, входящих формулу (2.1) поясняется на рис. 1.


Рис. 1 Основные параметры карьерногополядлякрутопадающейзалежи

Длянаклонныхзалежейрасчет конечной глубины карьера формула (2.1) примет вид:


к
Н= ^{𝑚г∙kгр∙Киз} .(2.3)

𝑐𝑡g𝛽_в+𝑐𝑡g𝛼

Рис. 2. Основные параметры карьерного поля для наклонная залежь

Для горизонтальных залежей полезных ископаемых конечная глубина карьера определена природой. При разработке пологихигоризонтальныхместорожденийконечная глубина карьера (Н_к, м) определяется отметкой почвы пласта полезного ископаемого или суммой мощностей наносов h_н и полезного ископаемого m, т.е.

Н_к= h_н + m, (2.4)

где h_н  мощность наносов (внешней вскрыши), м;

m мощность залежи, м;


Рис. 3. Схема к расчету объема карьера при разработке горизонтальной залежи

Вопрос решается, каким способом разрабатывать месторождение – открытым или подземным. Экономическая целесообразность разработки горизонтальных и пологих месторождений решается путем сравнения среднего и граничного коэффициентов вскрыши. Месторождение целесообразно разрабатывать открытым способом при k_срk_гр.

В простейших горно-геологических условиях конечная глубина карьера ( H_к , м), разрабатывающего наклонную или крутую залежь, определяется по формуле:
H_к ,(2.5)

2  ctg_н

где Р  периметр дна карьера, м; S  площадь дна карьера, м²; L_д  длина дна карьера, м;

_н  угол откоса нерабочего борта карьера, град.

Периметр и площадь дна карьера определяются из выражений:

Р= 2·(L_д+B_д); S= L_д·B_д,(2.6)

где B_д  ширина дна карьера, м.

Определениемаксимальныхпараметровкарьерапоповерхности.

Размеры дна карьера (длина L_д и ширина B_д) в конечных границах при разработке горизонтальныхместорожденийопределяются контурами залежи в плане на отметке подошвы. При разработке наклонных и крутыхместорождений минимальная ширина дна карьера В_д определяется условием безопасного ведения горных работ и составляет 30-40 м. Длина дна карьера L_д принимается равной протяженности залежи по простиранию.

Для простых по форме залежей полезных ископаемых параметры карьера определяются следующим образом:

а)крутыезалежи(рис.1)

• 
  длина карьера по поверхности (по простиранию залежи) (𝐿_п, м):
  

𝐿_п= 𝐿_д+ 2Н_к𝑐𝑡𝑔𝛽_в,(2.7) где 𝐿_д– длина залежи полезного ископаемого, м;

• 
  ширина карьера по поверхности (в крест простирания залежи) (𝐵_п, м):
  

ср
𝐵_п= 𝐵_д+ 2Н_к𝑐𝑡𝑔𝛽⁽¹⁾, (2.8)

где 𝐵_д– ширина дна карьера, м, 𝐵_д=20-30м;


ср
𝑐𝑡𝑔𝛽⁽¹⁾ - средний угол откоса нерабочих бортов карьера, град;

𝑐𝑡𝑔𝛽⁽¹⁾ = ^{𝛽в+𝛽л}. (2.9)

ср ₂

б)наклонныезалежи(рис.2)

Длина карьера по поверхности (𝐿_п, м) вычисляется по формуле (2.7).

Ширина карьера (𝐵_п, м) определяется:

𝐵_п= 𝐵_д+ Н_к(𝑐𝑡𝑔𝛽_в+ 𝑐𝑡𝑔𝛼). (2.10)

в)горизонтальныезалежи(рис.3)

Длина карьера по поверхности (𝐿_к, м) вычисляется по формуле (2.7).

Ширина карьера (𝐵_к, м) рассчитывается:

𝐵_к = В_д + 2Н_к𝑐𝑡𝑔𝛽_нт, (2.11)

Подсчет объемов вскрыши и запасов полезного ископаемого в границахкарьерадлягоризонтальныхзалежей (рис.2.2).

Общий объём горной массы в контурах карьера является важнейшим показателем, определяющим производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

При равнинном рельефе поверхности достаточно точно объем горной массы (V_г.м , м³) в контурах карьера, характеризующий масштаб горных работ, определяется по формуле акад. В.В. Ржевского:

V_г.м S Н_к ¹ P Н_к² ctg_н ¹  Н_к³ ctg²_н.(2.12)

2 3

При открытой разработке горизонтальных залежей не только длина, но и ширина карьера поверхности определяется природными, техническими и технологическими факторами. Конечная глубина карьера будет соответствовать отметке почвы пласта и определится суммой мощностей покрывающих пород и полезного ископаемого.

Определениезапасовполезногоископаемоговконечныхконурахкарьера. Запасы полезного ископаемого в контурах карьера – важнейший показатель, определяющий возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки. Запасы в пределах каждого уступа (горизонта) и карьерного поля в целом устанавливаются при разведке месторождения, а затем уточняются и пересчитываются в контурах карьера при проектировании и эксплуатации его в соответствии с установленными и периодически изменяющимися кондициями на полезное ископаемое.


п..и
Объем запасов полезного ископаемого (V,м³) в конечныхконтурахкарьера. Запасы полезного ископаемого в конечных контурах карьера (V_п.и.) находятся следующим образом:

• 
  для наклонных и крутопадающих залежей:
  

𝑉_𝑘.и. = 𝑚_г(Н_к− ℎ_н) ∙ 𝐿_д,м³,h(2.14)

• 
  для горизонтальных залежей:
  

𝑉_𝑘.и= 𝑚 ∙ 𝐿_д∙ 𝐵_д ,м³.(2.15)

Определение объема вскрышных пород в конечных контурах карьера.Объем вскрыши в конечных контурах карьера (V_в, м³) определяется по формуле:

V_в=V_г.м V_п.и..(2.16)

1. 
   Определениеграницкарьера.
   

Порядок определения конечных контуров карьера следующий:

1. 
   на основании физико-механических свойств и строения вмещающих пород принимают углы погашения бортов карьера по условиям устойчивости;
   
2. 
   проверяют величину углов по условию размещения транспортных площадок в зависимости от способа вскрытия;
   
3. 
   определяют граничный коэффициент вскрыши;
   
4. 
   принимают принцип и метод определения конечной глубины;
   
5. 
   определяют глубину карьера, устанавливают его границы по поверхности.