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).