Кафедра відкритих гірничих робіт

Кафедра відкритих гірничих робіт

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ

практичних робіт З ДИСЦИПЛІНИ

“ТЕХНОЛОГІЯ ВІДКРИТОЇ РОЗРОБКИ РОДОВИЩ КОРИСНИХ КОПАЛИН”

 

для студентів спеціальності 7 (8).05030101 Розробка родовищ та видобування корисних копалин

 

Дніпропетровськ

НГУ

 

 

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни “Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин” /Упоряд.: В.І. Симоненко, Г.Я. Корсунський., А.М. Маєвський, О. О. Анісімов – Д.: Державний ВНЗ «НГУ», 2012. - 44 с.

 

 

Упорядники: В.І. Симоненко, докт.техн.наук, професор, Г.Я. Корсунський, канд. техн. наук, професор, А.М. Маєвський, канд. техн. наук, доцент, О.О. Анісімов, канд. техн. наук, асистент..

 

Відповідальний за випуск завідувач кафедри відкритих гірничих робіт І.Л.Гуменик, докт. техн. наук, професор.

 

ВСТУП

 

«Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин» – фахова дисципліна, яку освоюють студенти, що навчаються за спеціальністю 7.(8) 05030101 Розробка родовищ та видобування корисних копалин. Це наукова основа проектування гірничих виробок, кар’єрів і відвалів. Розрахунки, що виконуються студентами є базовими для проектування будь-якого гірничого виробництва.

При підготовці фахівця за програмою освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст чи магістр засвоєні з дисципліни «Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин» знання будуть базою для практичного застосування у виробництві, забезпечують виконання виробничих потреб при проектуванні та безпечну експлуатацію споруд, гірничих виробок, кар’єрів і відвалів, інших виробничих ділянок складноструктурного гірничовидобувного підприємства.

Майбутні виробничі функції бакалавра з гірництва пов’язані з такими елементами існування об’єкту діяльності і проектуванням нових і експлуатацією (ремонтом, обслуговуванням) діючих споруд, гірничих виробок, їх елементів, в цілому кар’єрів та відвалів, а також визначенням чинників, які впливають на експлуатаційну надійність зазначених об’єктів і їх елементів.

Методичні вказівки мають мету закріпити теоретичні знання з дисципліни на практиці, а також надати допомогу студентам при виконані контрольних робіт та практичних завдань. Методичні вказівки вмістять частини відповідно до курсу вивчення дисципліни.

Програма дисципліни складена з урахуванням успішного засвоєння студентом базових дисциплін: вищої математики, фізики, інженерної графіки, основ гірничого виробництва, устрою обладнання та інших інженерних дисциплін. Після проведення практичних робіт з «Технології відкритої розробки родовищ корисних копалин» забезпечується кваліфіковане засвоєння важливих дисциплін пов’язаних з процесами гірничих робіт, спорудження і експлуатації гірничих виробок, основ проектування гірничих підприємств, організації та планування робіт і інш.

За результатами виконання контрольних робіт та практичних завдань з дисципліни «Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин» студенти повинні отримати навички:

– мати уяву про технології відкритої розробки родовищ корисних копалин;

– визначати параметри гірничопідготовчих виробок, послідовність проходження їх при використанні автосамоскидів та залізничного транспорту;

– визначати та оцінювати параметри відвальних робіт при використанні залізничного транспорту та екскаваторного відвалоутворення при розробці глибоких кар’єрів;

– встановлювати параметри технології розробки родовищ м’яких порід гідравлічним способом;

– розраховувати кількість обладнання, яке використовується при визначених технологіях за різними методами;

– аналізувати способи видобутку та можливі технологічні схеми спорудження відкритих гірничих виробок;

– розроблювати, креслити та читати графічні матеріали, що використовуються на відкритих гірничих виробництвах: плани, розрізи, паспорти роботи обладнання. і споруд, грамотно використовувати інженерно-геологічну документацію;

– оцінювати результати моделювання технологічних процесів при відкритій розробці родовищ;

– визначати параметри технологічних схем розробки пологих родовищ.

 

Розділи підготовлені д-р. техн.наук, проф. Симоненко В.І., канд. техн. наук, проф. Г.Я. Корсунським, канд. техн. наук, доц. А.М. Маєвським,, канд. техн. наук, асист. Анісімовим О.О.

I ЧАСТИНА

Завдання №1

РОЗКРИТТЯ РОДОВИЩА ОКРЕМИМИ ТРАНШЕЯМИ

 

Умови: Визначити параметри та об’єми траншеї при розкритті горизонтального родовища окремими траншеями при відомих даних.

Ширину траншеї понизу проектувати з умови двохполосного руху автосамоскидів.

Викреслити в масштабі план капітальних і розрізних траншеї, два поперечних характерних розрізи та проставити розрахункові розміри.

 

Вихідні дані

– потужність розкривних порід Н_в, м;

– потужність корисної копалини Н_и, м;

– кут укосу уступів: видобувного – α_и = 45º, розкривного – α_в =32º;

– кількість уступів: розкривних - 2, видобувних - 1.

 

Порядок виконання роботи

1). Визначаємо ширину капітальної траншеї понизу (b_тр, м):

, м;

де – габаритна ширина автосамоскида, м;

– ширина узбіччя автодороги, м (1-1,5 м);

– ширина дренажної канавки уздовж узбіччя, м (0,7-1,2 м);

– ширина смуги між канавкою і бортом траншеї, м (0,5-0,6 м);

– ширина смуги між автосамоскидами що рухаються, м (1,2-1,7 м).

Більші розміри вищевказаних значень приймаються при автосамоскидах значної вантажопідйомності, q_a >55 т.

2). Визначаємо довжину капітальних траншей (, , м):

, м;

де – керівний ухил капітальних траншей, ‰ ( =80‰);

, м.

3). Визначаємо ширину траншей зверху (, , м):

, м;

, м;

де – висота відповідно розкривного і видобувного уступів, м;

– ширина берми безпеки, м;

, м.

4). Визначаємо об’єми капітальних траншей у кар'єрі:

, м³;

, м³;

де α_р1, α_р2 – результуючий кут укосу борта відповідно до першої і другої капітальних траншей, град.;

, гардус;

, гардус

5). Визначаємо поперечні розміри розрізної траншеї (b_р, В_р):

- ширина розрізної траншеї понизу:

, м;

де А – ширина західки екскаватора, м;

С₁ – мінімальна ширина смуги між нижньою брівкою уступу і транспортною смугою, З₁ = 1,5-2 м;

Т - ширина транспортної смуги, м;

, м;

– ширина між канавкою і нижньою брівкою уступу, =0,5-0,7 м;

- ширина розрізної траншеї зверху:

, м.

6). Визначаємо об’єм розрізної траншеї при відомій довжині траншеї зверху:

L_р = 800 м (варіанти 1-6); L_р = 1000 м (варіанти 7-10);

L_р = 1200 м (варіанти 11-15); L_р = 1300 м (варіанти 16-20);

L_р = 1400 м (варіанти 21-25); L_р = 1500 м (варіанти 26-30).

 

- Площа поперечного перерізу розрізної траншеї по розкриву:

, м²;

- площа поперечного перерізу розрізної траншеї по корисній копалині:

, м²;

- довжина розрізної траншеї по розкриву:

, м;

- довжина розрізної траншеї по корисній копалині:

, м.

Об’єм розрізних траншей:

; , м³;

, м³.

План кар'єру.

Масштаби обираються з ряду ДСТУ (ГОСТ).

 

Рисунок 1 - Розкриття окремими траншеями план і розрізи

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання роботи №1

№№ варіанта	Нв, м	Ни, м	Тип автосамоскида	№№ варіанта	Нв, м	Ни, м	Тип автосамоскида
			БелАЗ-75404				БелАЗ-75215
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			БелАЗ-7555А				БелАЗ-75491
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			БелАЗ-7544				БелАЗ-75171
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –
			– «» –				– «» –

Контрольні питання:

1. Що таке розкриття родовищ корисних копалин, які способи розкриття родовищ існують при відкритій розробці?

2. Переваги та недоліки розкриття родовищ окремими траншеями?

3. Область використання розкриття родовищ окремими траншеями, які види транспорту можуть використовуватися на кар'єрах при цьому розкритті?

4. Які ви знаєте способи прохідки траншей на кар'єрах?

5. Від чого залежить ширина розрізних траншей на кар'єрах при розкритті окремими капітальними траншеями?

 

Завдання №2

Порядок розрахунків.

1). Визначаємо довжину траншеї:

, м; , м;

де =80 ‰ –ухил що подолається.

2). Визначаємо ширину траншеї понизу (див. завдання №1):

, м;

де – ширина автосамоскида, м;

– ширина дренажної канавки (0,7-1,2 м);

– ширина узбіччя (1-1,5 м);

– ширина смуги між канавкою і бортом траншеї (0,5-0,6 м);

– ширина смуги між автосамоскидами що рухаються (1,2-1,7 м).

3). Визначаємо ширину траншеї поверху:

, м;

;

– ширина транспортної площадки.

4). Визначаємо об’єм траншеї:

, м³.

5). Провізна спроможність траншеї:

, т/зміну;

де Т – тривалість зміни, год;

– коефіцієнт нерівномірності руху =0,55-0,75;

– швидкість руху автосамоскидів (20-25 км/год);

– інтервал між автосамоскидами що рухаються (60-100 м);

– коефіцієнт резерву провізної траншеї (1,1-1,25);

– фактична вантажопідйомність автосамоскидів, т;

, т;

де – геометрична ємність кузова, м³;

– коефіцієнт наповнення кузова (1,05-1,1);

– щільність породи в цілику (1,8-2,0 т/м³);

– коефіцієнт розпушення (1,15-1,25).

6). Тривалість проходки траншеї екскаватором (екскаватор підібрати з розрахунку V_а = (4÷5) Е_э (м³), де Е_э – ємність (м³) ковша екскаватора):

, доби;

- тривалість робочого циклу екскаватора, сек;

- тривалість зміни, год;

- число змін на добу, зм.;

- коефіцієнт використання екскаватора в часі (0,7-0,8);

- коефіцієнт наповнення ковша екскаватора (1,05-1).

 

Рисунок 2- Розкриття загальними траншеями план і розрізи

 

Контрольні питання:

1. Що таке гірничокапітальні роботи на кар’єрі, який їх склад і чим вони відрізняються від гірничопідготовчих робіт?

2. Які існують способи прохідки загальних траншей на кар’єрах в м’яких породах і в скельних породах?

3. Чим відрізняються дійсна довжина траншей від теоретичної довжини їх?

4. За яким показником вираховується необхідна кількість капітальних траншей в кар’єрі: за провізною чи пропускною їх здатністю? Що таке пропускна і провізна здатність траншей?

5. В чому є переваги використання розкриття родовищ загальними траншеями і які недоліки його?

 

Завдання №3

Порядок розрахунків.

1). Визначаємо загальну довжину траншеї, що розкривають, на кар'єрі:

- для залізничного транспорту:

, м;

- для автомобільного транспорту:

, м.

2). Визначаємо довжину обмежуючого перегону:

, м;

, м;

де – відповідно довжина думпкара і локомотива, м.

3). Визначаємо провізну спроможність залізничної колії на обмежуючому перегоні (у траншеї).

Провізна спроможність:

, т/добу;

N_o – пропускна здатність обмежуючого перегону;

n – число вагонів у складі;

f – коефіцієнт резерву, 1,1-1,2;

q – вантажопідйомність вагона, т;

4). Пропускна здатність :

, пар поїздів;

- час руху у вантажному напрямку, хв;

- час руху в порожньому напрямку, хв;

2τ – загальний час на зв'язок між роздільними пунктами, 4-6 хв (на двоколійному τ= 3-4 хв) – телефон напівавтомат блокатор τ= 2-3 хв;

Т – число годин роботи транспорту в добу, 20 годин;

L_п – довжина перегону, м;

, хв.; , хв.;

- швидкість руху навантаженого поїзда, =12-15 км/год;

- швидкість руху порожнього поїзда, =20-25 км/год;

- двоколійний перегін:

, поїздів;

, поїздів.

5). Визначаємо провізну спроможність траншеї для автотранспорту:

, т/зміну;

Т_см – тривалість зміни, год (8 год);

К_нд – коефіцієнт нерівномірності руху, 0,6-0,75;

V_а – швидкість руху автосамоскида, 20-25 км/годину;

l_б – інтервал між автосамоскидами що рухаються (60-100 м);

К_рез – коефіцієнт резерву, 1,1-1,2;

q_аф – фактична вантажопідйомність автосамоскида, т;

 

, т;

Кн =1,05-1,1 – коефіцієнт наповнення порід у кузові;

К_р =1,15-1,25 – коефіцієнт розпушення порід у кузові;

γ_п = 2,4-2,7 т/м³ – об'ємна вага породи;

V_а – геометрична ємність кузова, м³.

6). Кількість траншей, необхідних для доставки породи в кар'єрі

- залізничним транспортом:

, од.;

- автомобільним транспортом:

, од.

 

Контрольні питання:

1. Пояснити сутність використання автомобільного транспорту на кар’єрах.

2. При використанні автомобільно-залізничного транспорту які можуть застосовуватися схеми розкриття кар’єрів?

3. Які схеми залізничного колійного розвитку можуть застосовуватися в кар’єрі на уступах, що обслуговуються безпосередньо залізничним транспортом?

4. Які схеми шляхового розвитку використовуються на уступах при обслуговуванні їх автомобільним транспортом?

5. Які схеми перевантажувальних пунктів Ви знаєте при застосуванні автомобільно-залізничного транспорту в кар’єрі?

 

 

Завдання №4

Порядок розрахунків.

Для видобувних робіт застосовуємо екскаватор ЭКГ відповідно до об’єму кузова автосамоскида (5 ковшів в об’ємі кузова).

1). Для розкривних робіт вибираємо екскаватор ЭШ і перевіряємо його за умовами:

, м;

– висота верхнього підуступу при роботі механічної лопати (при роботі драглайна );

А - ширина західки, м;

– коефіцієнт розпушення порід у відвалі, (1,2-1,3);

, м;

– відстань від осі екскаватора до верхньої брівки видобувного уступу, м;

, м;

, м;

– діаметр бази екскаватора, м.

Визначається висота відвала і об’єму відвальних робіт.

2). Вихід породи з розкривної західки на одиницю довжини фронту робіт:

, м².

3). Ємність відвала на одиницю довжини фронту робіт:

, м³;

– висота відвала, м;

, м.

 

 

Контрольні питання:

1. Які системи відкритої розробки родовищ корисних копалин Ви знаєте, перелічіть їх?

2. В чому полягає відмінність простої безтранспортної системи розробки від ускладненої?

3. Які технологічні схеми використовуються на кар’єрі при застосуванні простої та ускладненої систем розробок?

4. Перелічіть технологічні схеми організації розкривних та видобувальніх робіт на кар’єрах при безтранспортних системах розробки, в чому полягає їх сутність (коротко)?

5. Умови, переваги та недоліки застосування безтранспортних систем розробки родовищ корисних копалин.

 

 

Рисунок 4 - Проста безтранспортна система розробки план і розріз

 

Таблиця 2 - Вихідні дані для виконання роботи №4

№№ вар.	Н, м	h, м	А, м	α, град.	β, град.	γ, град.	ЭШ
							6/45
		1,5					10/70
		1,7					14/75
		1,9					15/90
		2,1					25/100
		2,3					6/45
		2,5					10/70
		2,7					14/75
		2,9					15/90
		3,0					25/100
		3,2					6/45
		3,5					10/70
		3,7					14/75
		4,0					15/90
		4,1					25/100
		4,3					6/45
		4,5					10/70
		4,7					14/75
		4,9					15/90
		5,0					25/100
		1,6					6/45
		1,8					10/70
		2,0					14/75
		2,2					15/90
		2,4					25/100

 

 

Завдання №5

Порядок розрахунків.

1). Для заданих умов вибираємо роторний екскаватор з певною висотою черпання. Відповідно вибирається допоміжне устаткування - відвалоутворювач.

Радіус розвантаження визначається за формулою:

, м;

де – коефіцієнт враховуючий співвідношення довжин розкривного і відвального фронтів робіт;

– кут укосу відвального ярусу при відсипанні його по гребеню, град.

2). Визначається висота відвала:

, м;

а - відстань від нижньої брівки відвала, що відсипається, до нижньої брівки уступу корисної копалини, м.

3). Ширина смуги зимових запасів корисної копалини під відвальною консоллю, виходячи з потреби збагачувальної фабрики при човниковій схемі роботи розкривного устаткування по фронту кар'єру визначається:

, м;

– річна продуктивність кар'єру по розкриву, м³;

=2,5 мес. -час простою комплексу встаткування;

–число місяців у році.

Побудувати в масштабі план і розріз паспорта роботи устаткування при застосуванні транспортно-відвальної системи розробки.

 

Контрольні питання:

1. Умови використання та сутність транспортно-відвальної системи розробки?

2. Які технологічні схеми транспортно-відвальної системи розробки з від валоутворювачами можуть використовуватися на кар’єрах, чим вони відрізняються одна від другої?

3. Особливості застосування транспортно-відвальної системи розробки з транспортно-відвальним мостом, технологічні схеми цієї системи?

4. Чим викликано застосування ускладненої транспортно-відвальної системи розробки родовищ корисних копалин, які технологічні схеми при цьому можуть використовуватися?

5. Як виконується відпрацювання торцевої частини розкривного уступу при транспортно-відвальних системах розробки, поясніть технологію відпрацювання торцевої частини уступу на принципіальній схемі?

Рисунок 5 - Транспортно-відвальна система розробки план і розріз

 

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання роботи №5

№№ варіантів	Н, м	h, м	№№ варіантів	Н, м	h, м
		4,0			4,0
		2,5			2,5
		3,0			3,0
		2,0			2,0
		3,5			3,5
		5,0			5,0
		6,0			6,0
		6,5			6,5
		6,7			6,7
		7,0			4,0
		5,0			2,5
		6,0			3,0
		6,5			2,0
		6,7			3,5
		7,0			3,2

II ЧАСТИНА

 

Завдання №1

Завдання №2

РОЗРАХУНОК ГІРНИЧО-ПІДГОТОВЧИХ РОБІТ ПРИ ЗАГЛИБЛЮВАЛЬНІЙ ТРАНСПОРТНІЙ СИСТЕМІ РОЗРОБКИ

 

Умови: Виконати розрахунок параметрів траншеї при розкритті нижнього гиризонту по корисній копалині з урахуванням транспортування порід залізничним транспортом. У масштабі побудувати план і розрізи капітальної і розрізної траншей на горизонті кар'єру, що розкривається.

Вихідні дані (основні показники наведені в табл.1):

1. Тип локомотива - ОПЭ-1А.

2. Тип думпкара - 2ВС-105.

3. Висота уступу, =15 м.

4. Подолаємий ухил, , ‰.

5. Кількість думпкарів у составі, од.

Порядок розрахунків

1) Довжина капітальної траншеї розраховується з умови переміщення по ній надалі залізничного транспорту:

, м.

2) Вибирається екскаватор механічна лопата виходячи з максимальної висоти черпання і ємності ковша:

, м;

, м³;

де - ємність думпкара, м³;

- кількість ковшів екскаватора необхідних для завантаження одного вагона, од.

3) Довжина примикання тупика розрізної траншеї:

, м;

де - довжина составу, м;

, м;

- довжина думпкара, м;

- довжина локомотиву, м;

- довжина тупика для маневру (20 м).

4) Довжина площадки для розвитку фронту гірничих робіт у розрізній траншеї:

, м;

де =100-150 м – мінімальний радіус повороту залізничної колії в кар'єрі.

5) Загальна довжина розрізної траншеї:

, м;

де - горизонтальна довжина проекції уступу, м;

, м;

де =60-70° – кут укосу уступу.

6) Додатковий обсяг розносу борта під спорудження залізничної колії на горизонті:

, м³;

де - коефіцієнт залежний від кількості сторін примикання шляхів ( =0,215);

- радіус кривої примикання шляху (250 м).

 

7) Ширина розрізної траншеї понизу при 2-х шляховій схемі розміщення на площадці визначається по двох умовах.

а) З умови розміщення 2-х шляхів:

´ , м;

де - відстань між осями залізничних шляхів (6 м);

- ширина залізничної колії (1,524 м);

- запобіжна берма уздовж укосу траншеї (0,5-1 м);

- ширина під кювет (2,5 м);

- ширина узбіччя (1,5-2 м);

- ширина укосу підсипання баластової призми (1 м).

б) З умови проходки траншеї екскаватором:

´´ ;

де - радіус копання екскаватора на горизонті установки, м.

Із двох умов вибирається більше значення, що надалі застосовується в розрахунках.

8) Обсяг розрізної траншеї:

, м³;

де – площа перетину розрізної траншеї, м²;

, м²;

– ширина розрізної траншеї поверху, м;

, м.

9) Обсяг капітальної траншеї. Розрахунок виконується для умов проходки капітальної траншеї автомобільним транспортом:

, м³;

де - ширина капітальної траншеї понизу, м.

10) Для того, щоб розрахувати ширину капітальної траншеї понизу необхідно зробити вибір автосамоскиду:

– кількість ковшів, що завантажують у кузов автосамоскиду;

, м³;

де - об’єм кузова автосамоскиду, м³;

- об’єм ковша екскаватора, м³;

, м;

- радіус повороту автосамоскиду, м;

- ширина автосамоскиду, м;

- довжина автосамоскиду, м;

- безпечна відстань від укосу уступу до автосамоскиду (0,7 м).

10) Сумарний обсяг гірничо-підготовчих робіт:

.

11) Тривалість гірничо-підготовчих робіт:

, годин;

де - коефіцієнт розпушення порід у ковші (1,1-1,25);

- час циклу екскаватора, сек;

- час зміни, годин (8 або 12);

- кількість змін у добу (3 або 2 зм.);

- коефіцієнт використання екскаватора в часі (0,65-0,85);

- коефіцієнт наповнення ковша екскаватора (0,8-0,9).

 

12) Провізна спроможність траншеї:

, т/годину;

де - вантажопідйомність поїзда; ;

- час руху навантаженого поїзда; ;

- довжина транспортування вантажу від кар'єру до збагачувальної фабрики, км (табл. вихідні данні);

- швидкість руху навантаженого поїзда, 30 км/годину;

- час на обмін складу (0,06 ч).

13) Кількість траншеї необхідних на горизонті:

, од.;

де - кількість змін;

- кількість робочих днів у році (254 дня);

- щільність корисної копалини 2,8-3,2 т/м³;

- річна продуктивність кар'єру по коричній копалині, м³/рік;

, м³/рік;

4-5 - прийнята кількість екскаваторів зайнятих на виїмці корисної копалини;

– річна продуктивність одного екскаватора пряма механічна лопата, м³;

, м³/рік;

- кількість робочих днів у році.

14) У масштабі будується план і розрізи гірничо-підготовчих виробок із вказівкою розмірів.

 

Таблиця 1 – Дані розрахунків до завдання №2 (зазначені номер групи й варіант у групі)

Гр№1