Раздел.2. Горнотехнические факторы

 2.1. Характеристики горных пород

Производительность карьерной техники это не что иное, как количество материала перемещающего за единицу времени.

Количество материала определяется его объемом и массой, соотношение которых называется плотностью и является важнейшим показателем для определения производительности.

Практика эксплуатации карьерного автотранспорта показывает, что до 70% транспортируемых пород вскрыши имеют плотность 2,2 – 2,7 т/м³, более половины руд черных и цветных металлов характеризуются плотностью 2,9 – 3,8 т/м³, а плотность каменного угля составляет 1,3 – 1,6 т/м³.

Учитывая, что один и тот же материал может находиться в разном состоянии: естественное залегании, разрыхленном или уплотненном,
в данном разделе приводятся их характеристики в различном состоянии.

 

2.1.1. Шкала крепости горных пород по М.М. Протодьяконову

Таблица V‑4

Категория	Степень крепости	Порода	Коэффициент крепости
I	В высшей степени крепкие	Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключительные по крепости другие породы	20
II	Очень крепкие	Очень крепкие гранитовые породы. Кварцевый порфир,очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менеее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки	15
III	Крепкие	Гранит (плотный) и гранитовые породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцитные рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды	10
IIIa	″	Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчадан	8
IV	Довольно крепкие	Обыкновенный песчаник. Железные руды	6
IVa	То же	Песчанистые сланцы. Сланцевые песчаники	5
V	Средние	Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат	4
Va	″	Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель	3
VI	Довольно мягкие	Мягкий сланец. Очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированные галька хрящ, каменистый грунт	2
VIa	То же	Щербенистый грунт. Разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень, крепкий каменный уголь. Отвердевшая глина	1,5
VII	Мягкие	Глина (плотная), мягкий каменный уголь, крепкий нанос – глинистый грунт	1,0
VIIa	″	Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий	0,8
VIII	Землистые	Растительная земля, торф, легкий суглинок, сырой песок	0,6
IX	Сыпучие	Песок осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь	0,5
X	Плывучие	Плывуны, болотистый грунт, разжиженный лёсс, другие разжиженные грунты	0,3

 

 

2.1.2. Классификация горных пород по СНиП-82

Таблица V‑5.

Группа породы по СНиПу	Наименование и характеристика горных пород	Средняя плотность горной породы в естественном залегании, кг/м³
	Алевролиты:
IV	низкой прочности	1500
V	молопрочные	2200
VI	Ангидрит прочный	2900
	Аргеллиты:
V	плитчатые малопрочные	2000
VI	массивные, средней прочности	2200
VI	Бокситы средней прочности	2600
IV	Гипс малопрочный	2200
	Глина:
II	мягкая и тугопластичная без примесей	1800
II	то же, с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1750
III	то же, с примесью более 10%	1900
III	полутвердая	1950
IV	твердая	1950-2150
	Гравийно-галечные грунты при размере частиц, мм:
II	< 80	1750
II	> 80	1950
	Грунт растительного слоя:
I	без корней и примесей	1200
II	с корнями кустарника и деревьев	1200
II	с примесью гравия, щебня, строительного мусора до 10%	1400
	Грунты вечно- и сезонномерзлые моренные, аллювиальные, делю- и пролювиальные отложения:
IV	растительный слой, торф, заторфированные грунты	1150
IV	пески, супески, суглинки и глины без примесей	1750
	Грунты ледникового происхождения (мореные), аллю-, делю- и пролювиальные отложения:
III	мореная глина с содержанием крупнообломочных включений до 10%	1800
IV	то же, с содержанием крупнообломочных включений от 10 до 35%	2000
II	пески, супески и мореные суглинки с содержанием крупнообломочных включений до 10%	1800
IV	то же, с содержанием крупнообломочных включений от 10 до 35%	2000
V	грунты всех видов с содержанием крупнообломочных включений от 35 до 50%	2100
VI	то же, с содержанием крупнообломочных включений от 50 до 65%	2300
VII	то же, с содержанием крупнообломочных включений более 65%	2500
V	пески, супески, суглинки и глины с примесью гравия, дресвы и щебня до 20% и валунов до 10%	1950
V	мореные грунты аллювиальные, делю- и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений до 35%	2000
IV	то же, с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня, более 20% и валунов более 10%, гравийно-галечные и щебенисто-древясные грунты, а также мореные грунты, аллю-, делю- и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений от 35 до 50%	2100
	Грунты ледникового происхождения (мореные), аллю-, делю- и пролювиальные отложения:
VII	мореные грунты аллювиальные, делю- и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений от 50 до 65%	2300
VIII	то же, с содержанием крупнообломочных включений более 65%	2500
	Диабаз:
VIII	сильновыветрившийся, малопрочный	2600
IX	слабовыветрившийся, прочный	2700
X	не затронутый выветриванием, очень прочный	2800
	Доломит:
VI	мягкий, пористый выветрившийся, средней прочности	2700
VII	прочный	2800
VII	очень прочный	2900
V	Дресва в коренном залегании (элювий)	2000
IV	Дресвяный грунт	1800
	Змеевик (серпентин):
V	выветрившийся, малопрочный	2400
VI	средней прочности	2500
VII	очень прочный	2600
	Известняк:
V	выветрившийся, малопрочный	1200
VI	мергелистый, средней прочности	2300
VII	мергелистый, прочный	2700
VIII	доломитизированный, прочный	2900
IX	окварцованный, очень прочный	3100
	Кварцит:
VII	сильновыветрившийся, средней прочности	2500
VIII	средневыветрившийся, прочный	2600
IX	слабовыветрившийся, очень прочный	2700
X	невыветрившийся, очень прочный	2800
XI	невыветрившийся, мелкозернистый, очень прочный	3000
	Конгломераты и брекчии:
V	на глинистом цементе, средней прочности	2100
VI	на известняковом цементе, прочные	2300
VII	на кремнистом цементе, прочные	2600
VIII	то же, очень прочные	2900
	Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и т.д.):
V	крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные	2500
VI	среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности	2600
VII	мелкозернистые, выветрившиеся, прочные	2700
VIII	крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные	2800
IX	среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	2900
X	мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3100
XI	порфированные, не затронутые выветриванием, очень прочные	3300
	Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахиты и др.)
VII	сильновыветрившийся, средней прочности	2600
VIII	средневыветрившийся, прочный	2700
IX	со следами выветривания, очень прочные	2800
X	без следов выветривания, очень прочные	3100
XI	то же, очень прочные	3300
XI	Кремень, очень прочный	3300
	Лесс:
I	мягкопластичный	1600
II	тугопластичный	1800
III	твердый	1800
	Мел:
IV	низкой прочности	1550
V	малопрочный	1800
	Мергель:
IV	низкой прочности	1900
V	малопрочный	2300
VI	средней прочности	2500
VII	Мрамор прочный	2700
IV	Опока	1900
V	Пемза	1100
	Песок:
I	без примесей	1600
II	то же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10%	1700
II	бархатный и дюнный	1600
	Песчаник:
V	выветрившийся, малопрочный	2200
VI	глинистый, средней прочности	2300
VII	на известковом цементе, прочный	2500
VIII	на известковом или железистом цементе, прочный	2600
IX	на кварцевом цементе, очень прочный	2700
X	кремнистый, очень прочный	2700
	Ракушечник:
IV	слабосцементированный, низкой прочности	1200
V	сцементированный, малопрочный	1800
	Сланцы:
IV	выветрившийся, низкой прочности	2000
V	глинистый, малопрочные	2600
VI	средней прочности	2800
VII	окварцованные, прочные	2300
VIII	песчаные, прочные	2500
X	окремнелые, очень прочные	2600
XI	кремнистые, очень прочный	2600
	Солончак и солонец:
II	пластичные	1600
IV	твердые	1800
	Суглинок:
I	мягкопластичный без примесей	1700
I	то же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10% и тугопластичный без примесей	1700
II	мягкопластичный с примесью более 10%, тугопластичный с примесью до 10%, а также полутвердый и твердый без примеси и с примесью до 10%	1750
III	полутвердый и твердый с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10%	1950
I	супесь пластичная без примесей, твердая без примесей, а также пластичная и твердая с примесью щебня гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1650
	Торф:
I	без древесных корней	800-1000
II	с древесными корнями толщиной 30 мм	850-1000
II	то же, более 30 мм	900-1200
	Трепел:
IV	низкой прочности	1550
V	малопрочный	1770
V	Туф	1100
	Чернозем:
I	пластичный	1300
II	пластичный с корнями кустарника	1300
III	твердый	1200
	Щебень:
II	при размере частиц до 40 мм	1750
III	при размере частиц до 150 мм	1950
	Шлак:
I	котельный рыхлый	700
II	котельный слежавшийся	700
III	металлургический выветрившийся	700
IV	металлургический невыветрившийся	1500

 

 2.2. Категории горных пород по трудности экскавации

2.2.1. Категории горных пород по трудности экскавации (ЕНВ на открытые горные работы. 1989 г.)

Таблица V‑6.

Категория пород по крепости *	Петрографическая характеристика пород	Средняя плотность горной массы естественной влажности в целике, кг/м³		Удельное сопротивление черпанию, кПА (фактическое)
		объемная	расчетная
Способ разработки - без предварительного рыхления
I	Торф и растительный грунт с корнями диаметром 30 мм	1000-1250	1 600	16-25 (60)
I	Грунты растительные с корнями, плотные	1400
I	Песок	1500
I	Супесок	1600
I	Песок и растительный грунт, смешанный со щебнем или галькой	1500-1650		30-100
I	Пески глауконитовые, кварцево-полевошпатовые и др.	1800-2100
I	Суглинок лессовидный	1600
I	Руды марганцево-песчанистые окисные	1500-1700
I	Гравий, галька и щебень размером до 40 мм	1750
I	Алевролиты	1500
II	Глина бентонитовая	1200-1300	1800	120 (150)
II	Торф и растительный грунт с корнями диаметром свыше 30 мм	1400-1500		125
II	Угли бурые и каменные, слабые (мягкие)	1150-1450		150
II	Контрониты и контронитизировые породы и руды	1600-1800		150
II	Мел мягкий	1500-2200		170
II	Суглинок тяжелый, плотный	1750		160
II	Руды ашаритовые, плотные	1700		160
II	Трепел	1650		150
II	Железняки мягкие, бурые	1750		160
II	Змеевики мягкие	1750		160
II	Глина жирная	1800		160
II	Руды марганцевые, карбонатные, слабые	1800		160
II	Древесина изверженных пород, скарнов и мартитовых руд	1800-2200		190
II	Лёсс с гравием и галькой	1800		170
II	Супесок и суглинок с примесью щебня и гальки	1900		180
II	Продукты разрушения ультраосновных пород, в том числе слабый скалит	1900		180
II	Руды охристые, валунистые	1900		180
II	Руда марганцевая, окисная	2000
II	Песок кварцево-глауконитовый с желваками фосфорита	2000-2100		200
Способ разработки – с частичным рыхлением - взрыванием
III	Туф и пемза	1150	2000	210 (250)
III	Угли бурые и каменные, крепкие	1500-1750		170
III	Змеевики сетчатые, слаборазрушенные	1800		220
III	Сланцы глинисто-углистые	1750		220
III	Глина плотная	1800		220
III	Известняк ракушечника, известняки валунистые и разрушенные кристаллические	1500-2200		230
III	Лёсс плотный, отвердевший	1800		230
III	Солончак отвердевший	1800		230
III	Руды хромитовые, рыхлые, дуниты и перидотиты разрушенные	1800-2400		250
III	Мергель, мягкий	1900		280
III	Песчаник опоковидный и конгломерат слабосцементированный	1900		280
III	Галька, крупная размером до 90 мм, чистая или с примесью валунов весом до 10 кг	1950		280
III	Аргиллит крепкий, плитчатый	1800-2200		200
III	Морена с примесью крупных валунов	2000		290
III	Железняки плотные, бурые	2000		290
III	Мел плотный	2000-2800		290
III	Глина сланцевая, тяжелая, ломовая	2000		290
III	Глины бейделлитовые и серпентины выщелоченные	1900-2200		290
III	Глина и тяжелый суглинок с валунами весом до 50 кг	2000		290
III	Песчаник глинистый выветренный и выветренные диабазы	2000		290
III	Бокситы слабые	2000		290
III	Гипсы белые, серые - плотные	2200		290
III	Алевролиты крепкие	2200		290
III	Руды марганцевые, карбонатные, монолитные, плотные	2100-2500		290
III	Угли каменные, с прослойками углистых сланцев, глин и «плиты»	1800-2200		280
III	Руды баритовые, брекчиевидные	2500		280
III	Сланцы сильно ожелезненные и окремненные	2060-2150		2800
III	Руды мартитовые рыхлые с прослойками крепких пород	2800-3500		300
Способ разработки – со сплошным рыхлением - взрыванием
IV	Фосфоритная плита	2350	2500	310 (325)
IV	Боксит крепкий	2500		320
IV	Андезиты	2300-2400		-
IV	Магнетитовые скарны, крепкие	2500		320
IV	Песчаники крепкие на кремнистом, известковом и кварцевом цементе	2300-2500		320
IV	Монцониты окварцованные, змеевики и серпентиниты	2500-2700		330
IV	Аргиллит массивный	2100-2300		300
IV	Сланцы крепкие, роговообманковые и талькохлоритовые	2500-2900		340
IV	Известняки крепкие, мраморизированные	2500-2700		-
IV	Доломит плотный	2500-2700		-
IV	Породы туфогенные, порфириты и кератофиры	2500-2700		330
IV	Граниты крупно и среднезернистые, габбро, сиениты, диориты, диабазы, гранодиориты	2600-2800		340
IV	Руды мартитовые, гидрогематитовые и магнетитовые бедные	2850		350
IV	Руды медные (порфировые, молибденовые и песчанистые)	2500-2800		350
IV	Уортиты и ийолиты	2900-3000		350
IV	Роговики плотные, железистые	2150-3000		350
IV	Магнезит плотный, кристаллический	2900-3000		350
IV	Руды медно-никеливые	3000		350
IV	Руды свинцово-цинковые	2900		350
V	Граниты крепкие мелкозернистые, сиениты, габбро, гранодиориты, серпентиниты дунитовые, габбродиабазы. габбродиориты	3100-3300	3500	370 (400)
V	Руды хромитовые, мелкозернистые	2800-3800		380
V	Пироксениты	2800-3800		380
V	Руды магнетитовые и магнетито-мартиновые, мелкозернистые, крепкие	3400		380
V	Руды сидерито-мартитовые, плотные	3500		380
V	Руды магнетито-гематитовые, мелкозернистые	3600-3800		350
V	Джеспилиты	3400-3500		350
V	Руды колчеданные брекчиевидные, массивные	3600-4200		420
V	Железняки магнитные с прослойками скарна	3800-4200		430
V	Руды свинцово-цинковые баритовые	3100-4300		420

 

2.2.2. Категории горных пород по трудности разработки одноковшовыми экскаваторами

Таблица V‑7

Категория пород	Горная порода	Коэффициент трудности разработки
I	Сыпучие пески, легкие супески, легкий растительный грунт	1,0
II	Песчаные суглинки, легкий гравий, рыхлый лесс, растительная земля с корнями кустарников	1,3
III	Глины, суглинки, легкий гравий, средней плотности лесс, растительная земля с корнями деревьев	1,7
IV	Тяжелые глины, суглинки и лесс, сухие солончаки, крепкий гравий, трепел, мел, металлургические шлаки, сцементированный мусор	2,6
V	Слабые каменные породы	5,3

 

2.2.3. Коэффициенты разрыхления горной породы, наполнения ковша экскаватора (погрузчика) и экскавации (по ЕНВ 1989г.)

Таблица V‑8

Категория пород по крепости	Расчетная средняя плотность горной массы, кг/ м³	Коэффициенты
		разрыхления горной массы	наполнения ковша		экскавации
			прямая лопата	драглайн	прямая лопата	драглайн
I	1600	1,15	1,05	1,00	0,91	0,87
II	1800	1,25	1,05	1,00	0,84	0,80
III	2000	1,35	0,95	0,90	0,70	0,67
IV	2500	1,50	0,90	0,85	0,60	0,57
V	3500	1,60	0,90		0,56

 

2.2.4. Коэффициенты разрыхления скальных пород при экскавационных работах для экскаваторов с ковшом вместимостью 5-12,5 м³

Таблица V‑9

Содержание (%) фракций, мм							Коэффициент разрыхления
0-200	200-400	400-600	600-800	800-1000	1000-1200	1200-1400	в ковше экскаватора	в транспортном сосуде
65	17	10	6	2	0	0	1,38	1,27
60	14	6	14	1	2	3	1,44	1,28
55	14	5	8	8	2	8	1,49	1,30
60	5	11	4	4	6	10	1,53	1,40
38	15	3	6	16	6	16	1,63	1,41
40	10	11	5	19	2	13	1,66	1,44
35	11	6	12	9	12	15	1,71	1,46
30	9	11	8	12	9	21	1,79	1,45
19	11	11	6	17	11	25	1,93	1,50
14	7	4	15	14	17	29	1,98	1,60

 

2.2.5. Коэффициенты разрыхления скальных пород при экскавационных работах для экскаваторов с ковшом вместимостью более 20м³

Таблица V‑10

Содержание (%) фракций, мм							Коэффициент разрыхления
0-250	250-500	500-750	750-1000	1000-1250	1250-1500	1500-1800	в ковше экскаватора *	в транспортном сосуде*
65	17	10	6	2	0	0	1,27 - 1,38	1,25 - 1,27
60	14	6	14	1	2	3	1,28 - 1,44	1,25 - 1,28
50	14	5	8	8	2	8	1,33 - 1,49	1,28 - 1,30
60	5	11	4	4	6	10	­1,42 - 1,53	1,33 - 1,40
38	15	3	8	16	6	16	1,48 - 1,63	1,33 - 1,41
40	10	11	5	19	2	13	1,52 - 1,66	1,35 - 1,44
35	11	6	12	9	12	15	1,54 - 1,71	1,35 - 1,46
30	9	11	8	12	9	21	1,59 - 1,79	1,35 - 1,45
19	11	11	6	17	11	25	1,72 - 1,93	1,42 - 1,50
14	7	4	15	14	17	29	1,76 - 1,98	1,50 - 1,60

 

2.2.6. Коэффициенты заполнения ковша**

Таблица V‑11

Разрыхленный материал	Коэффициент заполнения %
Смесь влажных сыпучих материалов	95-100
Однородный сыпучий материал до 3мм	95-100
3-9мм	90-95
12-20мм	85-90
24мм и более	85-90
Взорванная скальная порода:
сильно измельченная	80-95
средне измельченная	75-90
слабо измельченная	60-75
Прочие:
Скальная порода	100-120
Влажный суглинок	100-110
Грунт, валуны, корни	80-100
Сцементированный материал	85-95

 

 2.3. Угол естественного откоса и естественная плотность складирования материалов (насыпные веса сыпучих и кусковых материалов)

Таблица V‑12

Материал	Естественная плотность, кг/м³	Угол естественного откоса
		Градусы	Отношение
Уголь мелкий	750	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Уголь бурый	650 – 780	35 – 50	1,4:1 – 0,9:1
Кокс	350 – 450	35 – 50	1,4:1 – 1,0:1
Руда	1700 – 3500	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Земля	600 – 1200	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Глина	900 – 2400	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Песок	1600 –2100	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Мергель	1250	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Щебень	1300 – 1600	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1

 

 

 2.4. Соотношение коэффициентов «набухание – пористость - коэффициенты загрузки»

Таблица V‑13

Набухание (%)	Пористость (%)	Коэффициент загрузки
5	4,8	0,952
10	9,1	0,909
15	13,0	0,870
20	16,7	0,833
25	20,0	0,800
30	23,1	0,769
35	25,9	0,741
40	28,6	0,714
45	31,0	0,690
50	33,3	0,667
55	35,5	0,445
60	37,5	0,625
65	39,4	0,606
70	41,2	0,588
75	42,9	0,571
80	44,4	0,556
85	45,9	0,541
90	47,4	0,526
95	48,7	0,513
100	50,0	0,500