X-PDF

Проектирование карьера как объекта горнодобывающего комплекса

Поделиться статьей

1 Определение углов наклона бортов карьера

2 Проектирование глубины и границ открытой разработки месторождения

3 Проектирование производительности карьера

 

Важнейшими характеристиками боковой поверхности карьера являются углы откоса его бортов.

Задача при проектировании состоит в том, чтобы определить максимальные углы наклона рабочего и нерабочего бортов карьера, отвечающие требованиям устойчивости и обеспечивающие возможность размещения необходимого числа площадок и берм различного назначения, рациональное расположение транспортных коммуникаций и минимальный объём вынимаемых пустых пород.

Угол наклона нерабочего борта карьера в первую очередь зависит от его конструкции, обусловленной параметрами нерабочих уступов, шириной и числом берм различного назначения, а также формой и элементами залегания полезного ископаемого.

Определение угла наклона нерабочего борта может быть основано на двух различных подходах.

При одном подходе для определения проектной величины угла конструируют борт и полученную величину конструктивного угла αк сопоставляют с предельным (расчетным) значением, которое используют в качестве ограничения, т.е. αк &lt . αп|). В этом случае приоритет отдается конструкции борта, которая должна соответствовать требованиям нормативных документов и принятой транспортной схеме.

Необходимо подчеркнуть, что при проектировании вскрытия и транс-портирования горной массы следует выбирать наиболее благоприятное для устойчивости участков борта положение вскрывающих выработок и транспортных берм.

При другом подходе, имеющем целью минимизировать объем вскрышных пород, включаемых в контур карьера, — вначале определяют предельно допустимый угол наклона αпр для каждого характерного участка нерабочего борта карьера, а затем конструируют борт таким образом, чтобы его профиль вписался в расчетный.

Величина этого угла может быть ограничена геомеханическими или геолого-структурными условиями месторождения.

Рационализировать конструкцию борта с целью оптимизации угла его наклона можно путем:

• отстройки нерабочих уступов на каждом погашаемом горизонте (участке борта) с параметрами, соответствующими свойствам и структуре горных пород .

• применения инженерных мероприятий (без изменения конструкции борта), направленных на предотвращение осыпеобразования и локальных обрушений уступов или улавливания осыпей .

• расположения транспортных берм и технологических площадок на участках, где необходима разгрузка борта (преимущественно в границах призмы активного давления) .

• придания предохранительным бермам минимально необходимой (для механизированной их очистки) ширины за счет применения «щадящей» технологии при их нарезке .

• сокращения продолжительности стояния бортов в предельном положении на участках месторождения, сложенных менее прочными породами (выбор соответствующих вариантов вскрытия и направления развития горных работ).

При проектировании карьера углы наклона нерабочего борта, параметры уступов и предохранительных берм вынужденно принимают без достаточного геомеханического обоснования из-за отсутствия достоверных данных о законтурном массиве. В процессе эксплуатации эти параметры следует уточнять с учетом дополнительно получаемой информации о физико-механических свойствах и структуре массива.

Во всех случаях при проектировании необходимо принимать технологические решения, позволяющие снизить отрицательное воздействие горных работ на законтурный массив, в частности, для защиты от сейсмического и дробящего действия взрывов целесообразно применять короткозамедленное и контурное взрывание, экранирующие щели, буферные слои и т.п. В тех случаях, когда конструктивный угол наклона борта меньше расчетного, увеличить его можно путем применения изолирую-щих покрытий поверхности откосов, искусственных или укрепленных берм и осыпеуловителей, укрепления локальных участков уступов.

С позиций геомеханики максимальный угол наклона нерабочих бортов ограничивается:

• физико-механическими свойствами и блочностью законтурного массива (однородные и приравниваемые к ним законтурные массивы) .

• элементами залегания полезного ископаемого или протяженных поверхностей ослабления, простирающихся согласно с бортом (лежачий бок пластовых и жильных месторождений, наличие тектонических нарушений, слабых пропластков и т.п.) .

• параметрами нерабочих уступов и берм различного назначения, обусловленными как геомеханическими факторами, так и транспортно-технологическими решениями.

В соответствии с этим выделяют три типа бортов карьеров.

Конструкции бортов I типа. Законтурный массив не имеет явных по-верхностей ослабления, участвующих в формировании потенциальной призмы обрушения. Предельный угол наклона борта апр является функцией характеристик сопротивления пород сдвигу и коэффициента структурного ослабления. При высоте Н его можно рассчитать по формуле:

где Н с — глубина связности, м, Нс = 5,14С сtg (45° — φ/2)/γ . С, φ, γ — соответственно удельное сцепление пород в массиве, Па, угол внутреннего трения, градус, и объемный вес пород, Н/м3.

Конструкции бортов II типа. Величина угла наклона борта карьера в лежачем боку ограничена либо углом падения залежи полезного ископаемого β, либо наличием в массиве протяженных поверхностей ослабления, простирающихся согласно с бортом. Если при заданной высоте борта угол их падения β &lt . αпр, то он является оптимальным по объему вскрыши. Конструкция борта будет зависеть от его величины, обусловливающей необходимость в предохранительных бермах.

Конструкции бортов III типа. Отличительная особенность бортов данного типа — зависимость величины углов их наклона от предельных параметров нерабочих уступов и берм. Оптимальным будет конструктивный угол наклона αк ≤ αпр. Высокая прочность пород в куске решающей роли не играет. Параметры уступов (угол откоса или высота) ограничены наличием в массиве поверхностей ослабления, не подлежащих подрезке откосом (системы трещин, контакты между различными лито-типами и слоями, чередующиеся слабые пропластки и др.). К этому типу могут быть отнесены борта в лежачем боку месторождений (особенно угольных).

При проектировании предусматривать создание уступов с крутыми углами можно только при обязательном учете углов падения контактов. Игнорирование этого требования вызовет деформации сдвига и самозаоткоску уступов по контактам и трещинам. При этом борт в целом имеет избыточный запас устойчивости.

Таким образом, при придании уступам углов αу = β, конструкция борта и угол его наклона будут зависеть от предельной высоты уступов, ширины и числа берм различного назначения.

 

Представленная информация была полезной?
ДА
58.58%
НЕТ
41.42%
Проголосовало: 985

 

Проектирование границ открытой разработки месторождения предусматривает установление глубины, контуров карьера (положения верхней и нижней бровок) и его боковой поверхности.

Определение глубины и контуров карьера основано на сравнении эффективности открытой и подземной разработок или затрат на добычу 1т (1м3) полезного ископаемого с предельно допустимыми затратами.

Правильный выбор контуров карьера имеет важное значение, так как ими определяется объем запасов полезных ископаемых, вовлекаемых в разработку, и объем подлежащих удалению вскрышных пород, что во многом влияет на такие важнейшие характеристики карьера, как производительность и срок существования, режим горных работ, вскрытие, система разработки, технология и механизация работ, расположение внешних траншей, зданий и коммуникаций на поверхности. Принятие при проектировании суженных границ карьера может потребовать в дальнейшем переноса траншей, отвалов, сооружений, а необоснованное расширение границ может вызвать необходимость выполнения дополнительных объемов вскрышных работ, увеличение дальности транспортировки горной массы.

Как показывает практика, глубину и положение контуров большинства крупных карьеров неоднократно пересматривают. Противоречие между необходимостью точно определить при проектировании положение конечных контуров карьера и практической невозможностью однозначно определить конечную глубину открытой разработки месторождения может быть преодолено при динамическом подходе к решению технико-экономических задач путем выделения этапов отработки месторождения (развития карьера) и определения положения промежуточных и перспективных контуров.

Проектные контуры карьера могут быть подразделены на конечные, перспективные и промежуточные.

Конечными называют контуры, по которым согласно проекту должны быть погашены открытые горные работы. Конечные контуры необходимо определять с максимально возможной степенью точности.

Перспективными являются контуры, до которых в соответствии с проектом предполагается развитие открытых работ. Перспективные контуры карьера определяют приближенно и при разработке карьера их можно корректировать.

Промежуточными называют контуры, которые согласно проекту предполагают достичь к определенному моменту разработки

 

Важнейшими базисными характеристиками карьера как объекта, опре-деляющими уровень его экономических показателей, являются производственная мощность, производительность по полезному ископаемому, производительность по вскрыше и производительность по горной массе.

Под производственной мощностью предприятия в общем случае понимают максимально возможное количество продукции заданной номенклатуры, которое предприятие способно выпустить с соблюдением технологических норм производства, правил технической и экологической безопасности. Подчеркнем, что это теоретически достижимый объем продукции, который предприятие может выпустить в существующих горно-производственных условиях на основе наиболее полного использования средств производства, рационального режима работы, прогрессивной технологии и эффективной организации производства при соблюдении правил безопасности, технической эксплуатации, экологических ограничений и при условии, что вся выпускаемая продукция имеет сбыт на рынке. При проектировании карьера устанавливают его проектную производительность по полезному ископаемому, вскрыше и горной массе.

Под проектной производительностью карьера по полезному ископаемому понимают установленный проектом постоянный на фиксированный период времени (год, месяц, сутки) объем добычи полезных ископаемых в тоннах или кубических метрах установленной номенклатуры соответствующего качества, поставляемых потребителям с определенной равномерностью. Проектная производительность карьера по полезному ископаемому должна обеспечивать экономически эффективную разработку месторождения.

Производительность карьера по вскрыше — это объем (в м3) вскрышных пород, который необходимо удалить для обеспечения производительности карьера по полезному ископаемому.

В сумме, в одних и тех же единицах измерения, эти показатели составляют производительность карьера по горной массе.

Основными факторами, определяющими производительность карьера, являются:

• горно-геологические условия разработки .

• объем и ценность запасов месторождения .

• максимально возможная скорость развития горных работ в глубину и в плане .

• срок отработки месторождения или эксплуатации карьера .

• потребность в добываемом сырье .

• эффективность производства .

• размер и график инвестиций, условия финансово-хозяйственной деятельности предприятия.

Горно-геологические условия разработки обусловливают жесткую взаимосвязь между производительностью карьера по полезному ископаемому и вскрыше.

 

Qв = QиКср

По объему и ценности запасов полезных ископаемых месторождения, вовлекаемых в разработку, годовую производительность карьера по полезному ископаемому устанавливают таким образом, чтобы обеспечить деятельность предприятия в течение достаточно длительного периода времени с целью более эффективного использования оборудования, строительства и амортизации производственных зданий и сооружений, социально-бытовой инфраструктуры.

Максимально возможная скорость развития горных работ в глубину и в плане определяет возможную интенсивность разработки месторождения.

За сопоставимый показатель интенсивности разработки может быть принята среднемесячная величина вскрываемой площадки м2/мес:

Fм = Lф.у.υф,

 

где Lф.у. — принятая средняя протяженность фронта работ уступа, м . υф — среднемесячная скорость подвигания фронта работ, м/мес.

Интенсивность разработки определяется горно-геологическими условиями месторождения, физико-механическими свойствами разрабатываемых пород, которые в основном обусловливают применение тех или иных систем и технологий разработки и технических средств. При этом отсутствует ограничение по числу единиц используемого оборудования, т.е. оно может быть максимально возможным.


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.58%
НЕТ
41.42%
Проголосовало: 985

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет