Разработка открытого месторождения угля на участке. Разработка открытого месторождения угля на участке 7 разреза "Восточный" Экибастузского каменноугольного бассейна Содержание
 Скачать 53.34 Kb.
|
|
Разработка открытого месторождения угля на участке №7 разреза "Восточный" Экибастузского каменноугольного бассейна Содержание Введение 1. Общие сведения 1.1 Географическое и административное положение района 1.2 Горно-геологическая характеристика месторождения 1.3 Инженерно-геологическая характеристика карьерного поля 2. Исходные положения для составления проекта 3. Обоснование главных параметров карьера 4. Вскрытие месторождения и строительство разреза 4.1 Задачи вскрытия 4.2 Определение объёмов и основных параметров траншей 5. Система разработки 5.1 Определение параметров элементов системы разработки на добычных работах 5.2 Определение параметров элементов системы разработки на вскрышных работах 5.3 Подготовка новых горизонтов 6. Подготовка горных пород к выемке и погрузке 6.1 Выбор бурового оборудования 6.1.1 Производительность буровых станков 6.1.2 Расчет буровзрывных работ на вскрышном комплексе 6.1.3 Расчет буровзрывных работ на добычном комплексе 6.2 Механизация взрывных работ 6.3 Техника безопасности 7. Выемочно-погрузочные работы 7.1 Обоснование выбора оборудования для вскрышных работ 7.2 Обоснование выбора оборудования для добычных работ 8. Карьерный транспорт 8.1 Транспорт на вскрышном участке 8.2 Транспорт на добычном участке 9. Отвалообразование 9.1 Рекультивация земель нарушенных горными работами 10. Осушение и водоотлив 10.1 Определение притоков грунтовых, поверхностных и атмосферных вод в карьере 11. Охрана окружающей среды 12. Ремонт горного и транспортного оборудования 13. Электроснабжение карьера 14. Автоматизация производственных процессов 14.1 Автоматизация горно-транспортных комплексов 14.2 Автоматизация одноковшовых экскаваторов 14.3 Автоматизация роторных экскаваторов 14.4 Автоматизация ленточных конвейеров 15. Аэрология карьера 16. Охрана труда и техника безопасности 16.1 Техника безопасности 16.2 Производственная санитария 16.3 Пожарная безопасность 17. Генеральный план 17.1 Основные промышленные площадки 18. Управление горным предприятием 19. Экономическая часть 19.1 Режим работы 19.2 Капитальные затраты на строительство карьера 19.3 Расчет себестоимости добычи угля 19.4 Технико- экономические показатели проектируемого разреза 20. Путь и путевое хозяйство на отркрытых горных работах 20.1 Особенности содержания передвижных путей 20.2 Срок службы деревянных шпал 20.3 Ремонт шпал и брусьев в специализированных пунктах 20.4 Контроль состояния пути 20.5 Планирование работ по содержанию железнодорожных путей 20.6 Производственная база путевой машинной станции 20.7 Экономическое обоснование проекта Заключение Список использованных источников 1. Общие сведения 1. 1 Географическое и административное положение района Экибастузский каменноугольный бассейн расположен в Павлодарской области Республики Казахстан в 130 километрах от областного центра г. Павлодара. В непосредственной близости от бассейна в северо-западном направлении расположен г. Экибастуз. Бассейн пересекает железнодорожная магистраль, связывающая его с городами Павлодар и Астана. В непосредственной близости от бассейна проходят автострада Караганда — Павлодар и канал Иртыш — Караганда, который является основным источником питьевого и технического водоснабжения района. Снабжение электроэнергией осуществляется от Аксукской и Экибастузских ГРЭС. Район находится в области сухих степей с равнинным рельефом. Отметки рельефа в южной части бассейна составляют 200−235 м и постепенно уменьшаются к северу до 170−195 м. Климат района резко континентальный с суровой зимой и жарким летом, с частыми засухами и суховеями, характерными для антициклонного режима погоды. Резкая континентальность климата выражается в больших годовых и суточных колебаниях температуры воздуха, высоких летних и низких зимних температурах воздуха. Средняя температура самого жаркого месяца июля и самого холодного января составляет соответственно плюс 21,5° и минус 18,5° при максимуме плюс 40° и минимуме минус 43°. Устойчивый снежный покров образуется в конце октября начале ноября и держится примерно 150 дней до начала апреля. Глубина промерзания почвы 2,5−3,0 м. Среднее годовое количество осадков составляет 220 мм. Преобладающими являются ветры юго-западного и западного направления, среднегодовая скорость ветра 4,2 м/с, максимальная скорость 20−25 м/с. Растительность района скудная. Она представлена преимущественно разреженным травостоем с преобладанием ковыльно-типчаковых форм. 1.2 Горно-геологическая характеристика месторождения В тектоническом отношении Экибастузский каменноугольный бассейн представляет собой асимметричную мульду, вытянутую с северо-запада на юго-восток на 24 км при максимальной ширине 8,5 км. Общая площадь мульды 155 кв. км. Угленосная часть мульды имеет размеры соответственно 12 и 6 км. С северо-востока мульда ограничена крупным сбросом с амплитудой более 400 м. Северо-западная (поле 1) и юго-восточная (поля 5, 6, 7, 8) части мульды имеют спокойное залегание пластов, северо-восточная (поля 4, 11, 12) и юго-западная (поля 2, 3, 9, 10) части — крутые, с углами падения слоев свыше 65є. На последних полях тектонические напряжения нашли свое выражение и в многочисленных разрывных нарушениях, частота которых возрастает от пласта 1 к пласту 4. С глубиной по направлению к оси мульды пласты выполаживаются почти до горизонтального положения. Максимальная глубина погружения кровли пласта 1 не превышает 550 м, нижнего пласта 4 — 760 м от поверхности. Основными промышленными пластами бассейна являются пласты 1, 2 и 3, разделенные междупластовыми породами мощностью 0,3−13 м. Пласт 4 имеет небольшую мощность (в среднем 18,5 м) общую среднюю зольность 48,9% и отделяется от пласта 3 породным комплексом мощностью до 110 м. Пласт 1 является самым верхним рабочим пластом карагандинской свиты. Его средняя подсчетная и рабочая мощности составляют соответственно 18,5 и 20,5 м. Строение пласта сложное. Он состоит из 30−50 угольных пачек мощностью 0,1−1,0 м, разделенных преимущественно светлыми породными прослоями мощностью от 1 до 5 см. Средняя зольность пласта составляет 36,2%. Пласт 2 отделяется от пласта 1 породным слоем мощностью 4−8 м. Средняя подсчетная и рабочая мощности его составляют соответственно 31,8 и 38,5 м. Строение пласта сложное. Характерно частое переслаивание угольных пачек мощностью 0,2−2,0 м со светлыми породными прослоями каолинитового состава (1−5 см). Средняя зольность пласта составляет 36,3%. Пласт 3 является самым мощным из рабочих пластов. Его средняя подсчетная и рабочая мощности составляют соответственно 69,6 и 89,7 м. Пласт имеет очень сложное строение. Он включает большое количество (140 — 160) светлых прослоев песчано-глинистых (каолинитовых) пород мощностью 1−5 см, реже 5−10 см. Мощность угольных пачек составляет от 0,1 до 1,5 м. Породы внутренней вскрыши, в состав которых входят углистые и слабоуглистые аргиллиты и некондиционные по мощности или зольности угли, характеризуются сложным и частым переслаиванием. Мощности их от 0,5 до 10,0 м и более. На долю пород, заключенных в рабочей части пласта, в среднем по бассейну приходится 40% его мощности. Нижняя часть пласта 3 состоит из углистых пород, включающих невыдержанные в разрезе угольные пачки, представленные преимущественно некондиционными по мощности и зольности углями. Поэтому она по кондициям отнесена к нерабочей. Мощность ее колеблется в пределах 8−40 м, возрастая с северо-запада на юго-восток. Средняя зольность пласта составляет 45,3%. Коэффициент крепости угля и углистых пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова составляет ѓ = 1,5 — 3, разделяющих породные прослои ѓ = 2 — 8 и в отдельных случаях 11. Вмещающие породы бассейна представлены со стороны кровли пласта 1 аргиллитами, алевролитами и песчаниками, а со стороны почвы пласта 3 — углистыми породами, алевролитами и песчаниками. Физико-механические свойства пород изменяются в широких пределах в зависимости от глубины залегания и литологических разностей. Прочность вскрышных пород возрастает на глубине 50−70 м. Максимального значения прочность песчаников и алевролитов достигает на глубине 200−250 м, аргиллитов — на глубине 100−150 м. Основными составляющими породу являются глинистый и углистый материалы, сидерит, кальцит, пирит. Прослои карбонатного состава характеризуются незначительными окисями кремния (4−25%) и глинозема (4−11%). Вмещающие породы характеризуются средней крепостью ѓ = 4−8 и при разработке требуют применения буровзрывных работ. Угли Экибастузского бассейна каменные, гумусовые, представленные блестящими (1−7%), полублестящими (20−39%), полуматовыми (43−45%) и матовыми (10−25%) их разностями. Плотность угля составляет 1,5 т/мі. Угли почти всех пластов являются сильно минерализованными. Минерализация углей увеличивается с глубиной, достигая максимума в углях пластов ашлярикской свиты и нижней части карагандинской свиты. По степени метаморфизма угли относятся к газовым, жирным и коксовым. Угли поля № 7 существенно различаются как по плотности, так и по зольности. Углистые породы с зольностью более 50% располагаются в интервале значений плотностью 1,65−2,2 т/ мі. Последнее объясняется большим и меньшим обогащением углистым веществом; что в свою очередь дает значительные колебания в выходе золы (50−75%). Среднее значение плотности для этих пород (1,89 т/мі) соответствует зольности 60,6%. Содержание аналитической влаги углей в большинстве случаев колеблется от 0,6 до 3%. Содержание рабочей влаги изменяется в пределах 3,5−7,5%. Среднее значение рабочей влаги уменьшается с глубиной, что указывает на возрастающую плотность углей. Угли месторождения малосернистые, содержание серы 0,5−0,6%. Теплота сгорания рядового угля изменяется в среднем от 3380 до 4540 ккал/кг. Угли пластов 1, 2 и 3 весьма труднообогатимы, что обусловлено тонким прорастанием самого вещества угля минеральными примесями. Зона газового выветривания достигает глубины 200 м. Глубже нижней границы в интервале первых 100 м происходит наиболее интенсивное нарастание газоносности от 8−10 мі на 1 т горючей массы угля. В интервале последующих 200 м она увеличивается не более чем на 2−5 мі/т. г. м, а на участках максимального погружения пластов газоносность составит не более 20 мі/т. г. м. Основными компонентами газов являются метан и азот. 1. 2 Инженерно-геологическая характеристика карьерного поля Основным элементом временной гидрогеографической сети являются короткие слабо выраженные лога, впадающие в озера или замкнутые впадины. Среднегодовой модуль стока степных речек очень низкий — 0,5 л/сек с 1 км2 площади бассейна. В весеннее половодье он увеличивается в 15−20 раз, поэтому весенний сток составляет 80−90% объема годового стока. Основными водосодержащими породами являются угли и углистые аргиллиты. Алевролиты и аргиллиты обводнены значительно слабее. Среди водосодержащих пород, слагающих крылья мульды, наиболее водообильными являются кремнистые известняки. Основную роль в обводнении угольных разрезов играют подземные воды угольных пластов и вмещающих их пород. Заключенные в них подземные воды образуют множество водоносных микрогоризонтов, характеризующихся неравномерной водоносностью и затрудненной гидравлической взаимосвязью. До глубины 50−60 м породы продуктивной и надугольной толщ обладают повышенной обводненностью и образуют единый водоносный горизонт. Связано это с наличием множества водоносных микрогоризонтов и неравномерным воздействием дренирующего влияния специальных дренажных выработок. Наиболее водоносными в пределах разреза «Восточный» являются углистые породы карагандинской и ашляринской свит. Расчет прогнозных водопритоков выполненный институтом «Центр-Гипро-шахт». За мощность водоносного горизонта принята вся толща водовмещающих пород, равная с учетом отработки уровня 55 м для горизонтов +120, +155, +20 м. Коэффициент фильтрации для горизонта +120 м в среднем составляет 0,4 м/сут, горизонта +20−0,24 м/сут. Водоотдача вмещающих пород принимается равной 0,03 (до горизонта +120 м) и 0,012 (до горизонта +20 м). Атмосферные осадки, приняты на основании многолетних наблюдений и составляют в среднем 236 мм в год. Максимальные суточные ливневые осадки составляют 69,5 мм. Среднее многолетнее максимальное суточное количество осадков равно 28,5 мм. Коэффициент пезопроводности в среднем составил 44 000 мІ/сут. Коэффициент поверхностного стока б1 для площади, занятой бортами и дном разреза в песчаных и углистых породах принимается равным 0,6. Для площади заключенной между бортами разреза и нагорными канавами б2 =50% от общего коэффициента стока и равняется 0,15. Ожидаемый максимальный водоприток в границах поля № 7 с учетом дождевых вод, на горизонте +120 составит 180 мі/ч, на горизонте +20−315 мі/ч. 2. Исходные положения для составления проекта Поле участка № 7 характеризуется пологим залеганием пластов. На транспортировании пород внешней вскрыши принимаю железнодорожный транспорт. Породы внешней вскрыши складируются во внешние отвалы. На транспортировании угля до усреднительного склада конвейерный транспорт. В связи с необходимостью интенсивного развития добычных работ и необходимостью селективной выемки угля, с частичным усреднением в забое, считаю рациональным применение роторных экскаваторов. На добычных работах проектом приняты роторные экскаваторы SRs (K)-2000, забойные перегружатели BRs (K)-2000. 65 и межуступный перегружатель ARs (k)-5500. 95, с погрузкой угля на конвейерный транспорт. Далее по системе забойных, соединительных, подъемных и магистральных конвейеров уголь попадает на технический комплекс по усреднению угля. Добычные работы ведутся с предварительным ослаблением массива угля с помощью буровзрывных работ. Для бурения по углю приняты станки СБР-160Б. 32 по породе 2 СБШ — 200 Н, зарядный агрегат МЗ-4 и забоечный агрегат С-2. Для передвижки конвейерных ставов принят турнодозер на базе трактора ДЭТ-250. Для зачистки конвейеров — подборщик просыпей ПП-Д 443А. Для вспомогательных работ по добыче, вскрыше и на отвале бульдозеры Т-330 и ДЭТ-250. На вскрышных работах применяются экскаваторы ЭКГ-12ус и ЭКГ-6,3У с погрузкой горной массы в железнодорожные составы (думпкары 2ВС-105 и тяговые агрегаты ОПЭ-1). В связи с большими объемами горной массы вывозимых в отвал, принят экскаваторный двухярусный отвал. На отвальных работах приняты экскаваторы ЭКГ-12,5(16) и ЭШ-13/50. Первый ярус отсыпают карьерные экскаваторы ЭКГ, 2-й ярус отсыпает драглайн ЭШ-13/50. Складируется порода на внешнем породном отвале. Режим работы разреза принят круглогодичный 365 дней, на основных процессах связанных с добычей, вскрышей, транспортировкой горной массы, усреднении, отгрузке, принято 3 рабочих смены в сутки по 8 часов, для остальных работников, а так же служащих принят 8 часовой рабочий день, 21 выход в месяц. 3. Обоснование главных параметров карьера Горно-геометрический анализ карьерного поля заключается в вычерчивании ряда положений работ через определенные интервалы (кратные годовому понижению уровню горных работ) его подвигания, определении для каждого положения фронта объема вскрышных и добычных работ и построений графиков режима горных работ. При вытянутых карьерных полях для вскрытия и подготовки очередного по глубине горизонта необходимо на вышележащем горизонте выполнить определенный объем горных работ Vр.т. и Vо по проведению наклонной и нарезной траншеи и расширению ее для образования рабочей площадки Ш р.п. . Таким образом для каждого этапа и для всего срока существования карьера, а также для различных вариантов вскрытия и системы разработки могут быть без значительных затрат труда получены конкретные планы работы карьера. Горно-геометрический анализ карьерного поля заключается в проведении ряда положений фронта работ через интервалы кратные понижению (годовому) горных работ, его подвигания и определения для каждого положения фронта объёмов вскрышных и добычных работ и построение графика режима горных работ. При вытянутых карьерных полях необходимо выполнить определённый объём горных работ по проведению траншей, и образованию рабочих площадок шириной не меньше минимальной. Исходным материалом для горно-геологического анализа участка № 7 разреза «Восточный» при известной глубине, служит поперечное сечение по разведочной линии № 61, на которой нанесены проектные контуры разреза, залежи полезного ископаемого, а также линии этапов, которые проводятся от центра разрезной траншеи на каждом горизонте под углом рабочего борта разреза до пересечения с дневной поверхностью или конечным контуром. Конечная глубина карьера определяется аналитическим методом по формуле Нk = (2 · k2 / л · (М — m) — m) / (ctg гл + ctg гв), м (3. 1) где k2-граничный коэффициент вскрыши, мі/мі л-коэффициент неравномерности вскрышных работ (отношение наибольшего за период отработки карьера эксплуатационного коэффициента вскрыши к его среднему значению), л=1,4…1,8; должен приниматься по проекту-аналогу со сходными горно-геологическими условиями разработки. М — нормальная мощность залежи угля (определяется по поперечному сечению), м m -нормальная мощность прослоек породы в угольной залежи (определяется по поперечному сечению), м гл; гв угол наклона нерабочих бортов карьера соответственно по лежачему и висячему боку. Граничный или экономически целесообразный коэффициент вскрыши — это максимально допустимый коэффициент вскрыши, при котором, в данных условиях, открытая разработка месторождения является целесообразной. Граничный коэффициент вскрыши определяется по формуле Кгр = (Спр — Сд) / Св, мі/т (3. 2) где Спр-предельно допустимая величина полной (с учётом вскрыши) себестоимости добычи угля, тенге/т; Сд — себестоимость добычи угля, тенге/т; Св — себестоимость вскрыши, тенге/т Кгр = (339,6 — 135) / 106 = 1,93 мі/т Величины себестоимости по процессам приняты по укрупнённым показателям экономического отдела АО «ЕЭК» разреза «Восточный». Нк = (2,8· (610 — 220) — 220)/ 2,8562 = 305,3 м Принимаю конечную глубину карьера равную 300 метрам, угол рабочего борта равный 35 и нерабочего борта равный 14 градусам. Определяем площадь вскрыши и угольной залежи, для каждого контура карьера находим объём вскрыши и добычи, рассчитываем контурный коэффициент вскрыши по следующим формулам Sв = cf · hсл · М, мІ(3. 2) Sп = cd · hсл · М, мІ(3. 3) где cf — длина средней линии трапеции по вскрыше по левому борту, см; hсл — высота слоя, см; М — масштаб чертежа поперечного сечения, м/см. Средние линии и высота слоя находятся измерением на чертеже. Для определения объёмов полезного ископаемого и вскрышных пород по этапам отработки нужно площади сечения по этапам умножить на длину карьерного поля по простиранию Vв = Sв · L, мі(3. 4) Vп = Sп · L, мі(3. 5) где S-площадь соответствующей трапеции, мІ; L — длина слоя по простиранию, равна длине карьерного поля, м. Для удобства данные результаты вычисления, измерения и расчётов заносим в таблицу 3. 1 Таблица 3. 1 Результаты горно-геометрического анализа
По результатам горно-геометрического анализа, объемы по вскрыше равны 255 246 780мі. Промышленные запасы угля P в границах поля № 7 определяем из выражения ?Р = Уvпи г (3. 6) где Уvпи-промышленные запасы угля в границах поля № 7 определяются по горно-геометрическому анализу, мі (таблица 3. 1) г-средняя плотность угля, т/мі. ?Р = 405 277,28*1,5 = 607 915 900 т Определяем средний коэффициент вскрыши Кср = Уvв / УP мі/т (3. 7) где Уvв-объем вскрыши, мі Кср=255 246 780 / 607 915 900 = 0,42 Зависимость нарастающих объемов вскрыши (Уvв) и угля (УP) от глубины (H) по полю разреза выражаем в графике горных работ (приложение Б). Определение производственной мощности по углю, производим методом, на основе определения нормативной мощности Ар из выражения Ар=Р / Т млн. т/год (3. 8) где Т- срок амортизации основных фондов. «Нормы технологического проектирования угольных и сланцевых разрезов» рекомендуют определять срок службы разреза, исходя из установленных промышленных запасов. При запасах 607 915,9 т.т. срок существования карьера находится в пределах 40 — 75 лет, при этом производственная мощность карьера должна составить от 10 — 15 млн. т/год. Проектом принимаем производительную мощность разреза по углю Ар = 14 млн. тонн / год. Срок существования карьера — 45 лет. Для определения производительности разреза по вскрыше воспользуемся формулой Ав=Ар · Кср млн. мі/год (3. 9) Ав=14* 0,42 = 5,880 млн. мі/год Для определения производительности разреза по вскрыше производим трансформацию графика режима горных работ в календарный. Для этого по принятой производительности Ар по полезному ископаемому определяем срок отработки i-го слоя с запасами Qi полезного ископаемого Тi=Qi / Аi, лет (3. 10) Исходя из срока отработки слоя и объемов вскрышных пород в нем, определяем годовую производительность разреза в течении срока отработки слоя Пi = Vi / Тi, мі/год (3. 11) Строим календарный график горных работ с распределением объёмов угля и вскрышных пород по этапам. Результаты расчётов построения календарного плана горных работ сводим в таблицу 3. 2 Таблица 3. 2 Результаты расчетов календарного плана горных работ
Ступенчатое скачкообразное распределение объемов вскрыши крайне неудобно, оно требует частого ввода в эксплуатацию новых мощностей, а затем такого же частого их вывода, к тому же из-за такого распределения вскрышных объемов требуется завышенное количество вскрышного оборудования. Выравнивание режима вскрышных работ достигается сглаживанием пиковых объемов и переносом их на более ранние и более поздние сроки. При этом производительность разреза по вскрыше принимаем кратной производительности вводимого в эксплуатацию вскрышного оборудования. Годовая и среднесуточная производительность разреза по углю и вскрыше, а также коэффициент эксплуатации вскрыши представлены в календарном плане горных работ демонстрационного листа. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||