Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго ОРДЖОНИКИДЗЕ

Ю.И. Анистратов

Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ

Учебное пособие

2008 год

Анистратов Ю.И.

Методы расчета главных параметров карьера

Учебное пособие. М.: РГГРУ, 2008.

Расчёты технических, технологических и организационных решений при проектировании и производстве горных работ является важнейшей частью деятельности горного инженера.

Целью пособия: 1- помочь студентам в выполнении дипломного проекта, дипломной работы и курсовых проектов по открытой разработке месторождений полезных ископаемых,

- информировать о современных методах принятия решения на основе энергетической теории разработки месторождений полезных ископаемых,

- ознакомить с формой и содержанием графического оформления технических и технологических решений.

© Анистратов Ю.И. © Российский государственный геологоразведочный университет

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Математические модели определения главных параметров открытой разработки месторождения и расчёта комплекта оборудования для производства горных работ на карьере………………………………….. … 4

2. Энергетический метод оценки технологии и механизации добычи полезных ископаемых на карьерах………………………………………. … 34

3. Энергетический расчёт параметров буровзрывных работ на карьерах… 42

4. Энергетический расчет параметров технологии проведения подземных горных выработок с взрывной подготовкой горной массы………………… 54

5. Энергетическая классификация систем открытой разработки месторождений полезных ископаемых……………………………………………………………63

6. Энергетический метод выбора и обоснования систем разработки и вскрытия карьерных полей……………………………………………………..71

7. Энергетическая оценка вскрытия эксплуатационного пространства карьерного поля…………………………………………………………………86

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО И РАСЧЕТА КОМПЛЕКТА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГОРНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРЕ

Главными параметрами карьера являются:

конечная глубина - ;

размеры по дну - и ;

углы наклона бортов в рабочей зоне и при погашении - ;

границы карьера на уровне дневной поверхности;

объём горной массы в контурах карьера - ;

запасы полезного ископаемого в контуре карьера - ;

максимально возможная производительность карьера по полезному ископаемому и производительность по вскрыше.

Для проектирования этих параметров используются научные методы и инженерные расчёты, позволяющие получить надежные решения, обеспечивающие эффективную и безопасную отработку месторождения открытым способом.

Критерием эффективности является затраты при открытой разработке месторождения по сравнению с другими способами разработки или затратами на использование потребителем альтернативного сырья. Он выражается в виде коэффициента вскрыши, величина которого показывает во временном или пространственном этапе отработки отношение объёма вскрыши к объёму добываемого полезного ископаемого в м³/м³ или м³/т.

Конечная глубина карьера на месторождениях распространяющихся в глубину, объём горной массы, запасы полезного ископаемого в контурах карьера и границы карьера на уровне дневной поверхности определяются с учётом технических возможностей, безопасности горных работ и экономической эффективности разработки.

Минимальная ширина карьера определяется условиями безопасного ведения горных работ и составляет 30-40 м.

Длина карьера принимается равной протяжённости залежи по простиранию, но не менее 100 м. В случае большой протяжённости залежи по технико-экономическим соображениям, в основном по причине эффективности транспортного обслуживания горных работ, принимается в пределах 3-4 км.

Углы наклона бортов карьера при погашении горных работ определяются устойчивостью обнажения массива горных пород в соответствующих геологических условиях.

Определение главных параметров карьера производится в результате анализа месторождения по геологическим данным.

Для этого используются геометрические методы академика В.В. Ржевского (для пластообразных, вытянутых по простиранию залежей), доктора технических наук А.И. Арсентьева (для мощных рудных тел) и доктора технических наук Б.П. Юматова (для пластообразных тел).

Они наглядны, полностью учитывают природные и технические особенности месторождения и позволяют для выбора рационального сравнение всех вариантов развития горных работ. Однако, эти методы трудоемки.

С появление ЭВМ в мире созданы программы автоматизированного анализа месторождений. Среди них наиболее известными являются английская программа Датамайн, американская программа Текбейс и австралийская программа Сюрпак.

Недостатком этих программ является отсутствие в них адекватной реальному порядку развития горных работ на карьере в течении времени последовательности действий при проектировании.

В действительности развитие открытых горных работ на месторождениях с наклонными и крутопадающими залежами вначале производится с расширением разноса бортов карьера на поверхности в форме рабочей зоны соответствующей технологическим целям горных работ под углами рабочего борта карьера (), затем после достижения предела эффективности открытых разработок - в границах карьерного поля, отстроенных под углами погашения ().

В выше названных программах предусматривается при углублении и перемещении в пространстве рабочей зоны карьера развитие горных работ в виде конуса с максимальным углом бортов карьера, который образуется только в результате окончания горных работ.

С появлением компьютерных программ имеется возможность совместить достоинства графических методов известных ученых с преимуществами в скорости получения результатов анализа месторождения для обоснования главных параметров карьера на ЭВМ.

Метод предусматривает для получения промежуточных и окончательных решений использование геологических материалов месторождения (план поверхности месторождения, погоризонтные планы и разрезы) для компьютерного поэтапного расчета в необходимой последовательности параметров по математическим зависимостям.

Учитывая особенности горизонтальных, пологих, наклонных и крутопадающих пластообразных, жильных, штокообразных и других форм залежей методы различны. Для каждого из них предлагается специальный алгоритм расчёта. Финалом расчёта является составление календарного графика горных работ на карьере, в котором отражается максимально возможная производительность по полезному ископаемому и усреднённая на период 10-15 лет производительность по вскрыше.

Главные параметры карьера и календарный график горных работ в свою очередь являются основанием для выбора механизации и технологии горных работ на карьере.

Пластообразные и протяжённыерудные залежи

Вначале анализа в зависимости от сложности геологического строения залежи пользователь с учетом масштаба чертежа выбирает в нужном направлении величину этапа углубления горных работ (h).