Подземная разработка месторождений
- выбор варианта вскрытия месторождения;
- построение календарного графика вскрытия и отработки месторождения;
Помимо основных разделов курсовой проект включает введение, аннотацию, заключение, список используемой литературы, 24 страницы, 6 таблиц, 5 рисунков .
ВВЕДЕНИЕ
Горнорудная промышленность является самостоятельной отраслью горной промышленности, имеет свои особенности и сложности. Особенностью ее является жесткая связь с геологией, разведкой и технологией переработки добычной руды.
Задачи по развитию сырьевой базы горнорудной промышленности и повышению негативных показателей ее работы: внедрение новых способов и технологических схем. Применение малопроизводительного оборудования на карьерах и подземных рудниках, добычи руды подземным способом и применение самоходного оборудования, снижение экономического ущерба от потерь и разубоживания руды, более полного извлечения всех полезных компонентов в добываемых рудах, более современного планирования и организации производства с использованием ЭВМ.
Целью курсовой работы является закрепление знаний полученных при изучении теоретического курса и приобретение навыков самостоятельного решения вопросов подземной разработки месторождений полезных ископаемых.
В задачу курсового проекта входит определение балансовых запасов месторождения полезного ископаемого, определение производственной мощности и срока существования рудника, выбор и обоснование рационального варианта вскрытия и подготовки, системы разработки месторождения, расчет технологического комплекса отбойки и доставки руды.
1. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Рисунок 1- Схема залегания месторождения
Таблица 1- Исходные данные
Параметры |
Вариант 8 |
|
Средняя мощность залежи, м |
35 |
|
Длина по простиранию, м |
900 |
|
Устойчивость полезного ископаемого |
устойчивые |
|
Устойчивость вмещающих пород |
устойчивые |
|
Коэффициент крепости полезного ископаемого |
10 |
|
Плотность полезного ископаемого, т/м3 |
3,8 |
|
Ценность полезного ископаемого |
средней ценности |
|
Углы сдвижения пород, град: |
||
2. Обоснование годовой производственной мощности горного предприятия
2.1 Подсчет балансовых запасов
Производственная мощность рудника (годовая производительность) является важнейшим параметром, который влияет на размеры поперечного сечения и объем горно-капитальных и горно-подготовительных выработок, размеры технических и хозяйственных зданий и сооружений, мощность и количество используемых горных машин, численность рабочих, размер капитальных вложений, себестоимость добычи и переработки руды, величину прибыли и многие другие параметры и показатели.
Современные горные предприятия имеют самую разнообразную производительность: от очень мелких с годовой добычей 50-100 тыс.т/год до крупных - от 2-5 до 15-25 млн.т/год. Наиболее распространены горнорудные предприятия с подземной добычей от 500-800 тыс. т/год до 3 млн. т/год. Величина годовой добычи проектируемого горного предприятия зависит от размеров, запасов и условий залегания месторождения.
На её величину оказывает влияние потребность народного хозяйства в данном минеральном сырье и экономическая эффективность разработки данного месторождения.
Существует три понятия о годовой производительность рудника:
1)по горным возможностям Аг, которую можно получить на рассматриваемом месторождении при определенной технике, технологии и организации его разработки;
2) по целесообразному сроку службы предприятия Ац, обусловленной наличными балансовыми запасами полезного ископаемого;
3) экономически целесообразная, или оптимальная Ао, при которой возможной получение наиболее высоких экономических показателей разработки месторождения (себестоимости, приведенных затрат и др.)
Величину балансовых запасов руды в месторождении определяют с учетом углов падения залежи.
При углах наклона рудного тела более 30:
, т, (1)
где - нормальная мощность рудного тела, м;
-длина рудного тела по простиранию, км;
-глубина распространения рудного тела, м;
- глубина залегания рудного тела, м;
-объёмная плотность руды, т/м3;
- угол падения рудного тела;
Определяем величину балансовых запасов :
Горизонтальная площадь рудного тела ( при угле наклона рудного тела более 30°):
, (2)
2.2 Производственная мощность и срок существования рудника
Годовую производительность определяют по горным возможностям и по экономически целесообразному сроку существования рудника.
Годовую производительность рудника по горным возможностям определяют с учетом угла падения залежи.
При угле наклона рудного тела более 300 :
(3)
где Аг- годовая производительность проектируемого рудника, т/год;
V - среднее годовое понижение очистной выемки по всей рудной площади, м/год; принимаем V= 12 м/год;
К1, К2, К3, К4 - поправочные коэффициенты, учитывающие, соответственно, угол падения и мощность рудного тела, применяемую систему разработки и число этажей, находящихся в одновременной работе , принимаем К1=1,1; К2=0,6; К3=0,75; К4=1,4;
П ,Р - планируемые величины потерь и разубоживания руды, д.ед.
Аг = 12·1,1·0,6·0,75 ·1,4·33520 · 3,81=1412350 т/год.
Определим расчетный срок существования рудника по формуле:
, (4)
.
Соотношение годовой производительности рудника и расчетный срок существования лет соответствует нормативам.
Принимаем срок существования рудника лет, при годовой производительности
3. Выбор и обоснование рациональной системы разработки
Задача системы разработки - определить в пространстве и времени порядок ведения подготовительных и очистных работ.
На большинстве рудных месторождений по геологическим и горно-техническим факторам можно применять различные классы систем разработки.
Выбор системы разработки проводят методом исключений, т.е. рассматривают возможность применения на данном месторождении или его части всех существующих методов разработки и исключают те из них, условия применения которых не соответствует горно-геологическим факторам.
Все факторы условно делят на две группы: постоянные и переменные.
Постоянные факторы: устойчивость руды и вмещаемых пород, мощность и угол падения рудного тела.
Переменные факторы: ценность полезного ископаемого, склонность руды к слёживанию, окислению, самовозгоранию, возможность нарушения внешней поверхности в результате разработки: минералогический состав вмещающих пород; наличие в теле порядных включений и забалансовых руд; характер контактов рудного тела с вмещающими породами, глубина разработки.
Методом исключения по таблице 2 выбираем возможные к применению по горно-геологическим условиям системы разработки. Получаем следующие способы:
- система разработки подэтажных штреков;
- этажно-камерная система разработки;
- система разработки с магазинированием глубокими скважинами;
- система разработки горизонтальных слоев с закладкой;
- система разработки с камерной выемкой и закладкой;
- система разработки слоевого обрушения.
Так как при использовании системы разработки подэтажных штреков, этажно-камерной системы разработки, системы разработки с магазинированием глубокими скважинами, потери и разубоживание составляют от 5% до 15%, то эти системы исключаем из списка возможных. Если использовать систему разработки с камерной выемкой и закладкой, то при выемке запасов камер второй и последующих очередей ухудшается качество отбойки, повышается разубоживание рудной массы закладочным материалом и вмещающими породами, не выдерживаются проектные контуры камер, что нарушает порядок отработки и может вызвать аварийную ситуацию; увеличивается выход негабарита, снижающий производительность оборудования на доставке и, в конечном итоге, это влечет возрастание затрат на очистную выемку в целом. Применение системы горизонтальных слоев с закладкой связанно со значительными затратами, поэтому ее используют в тех случаях, когда другие системы не применимы из за высоких потерь.
Проанализировав и сравнив данные системы, принимаем решение для данных горно-геологических условий применить систему разработки слоевого обрушения, т.к именно эта система является наиболее рациональной по сравнению с другими системами, наиболее производительной, эффективной и безопасной для данных горно-геологических условий.
3.1 Система разработки слоевого обрушения
месторождение рудник производственный выработка
Слоевое обрушение (рисунок 2) применимо при неустойчивых породах и при произвольном контуре рудного тела, обычно используется на богатых рудных залежах. Месторождение, в результате вскрытия, разделяют на этажи высотой 50 метров. Этажи погашают последовательно в нисходящем порядке. Этаж по простиранию разделяют на блоки, которые отрабатывают слоями, начиная с верхнего слоя. Длина блока-130 метров. В пределах каждого слоя отработка ведется длинным, на всю мощность рудного тела, забоем (лавой) от одного фланга блока к другому, с применением самоходного оборудования, под защитой крепи. В качестве крепи используют механизированную оградительно-поддерживающую крепь. По мере выемки руды в слое производится передвижка крепи, в результате чего происходит обрушение вышележащих вмещающих пород. Для предотвращения обрушения пород в отбиваемую руду и в очистное пространство на почву каждого слоя укладывают настил из металлической сетки. При отработке нижележащего слоя созданный настил находится в кровле и является матом.
Подготовку блока осуществляют полевыми и рудными откаточными штреками и ортами, а также наклонным авто съездом для обеспечения возможности применения самоходного оборудования. Из условий вентиляции проводят блоковый восстающий в три отделения первое отделение которого, помимо функций связанных с вентиляцией, используют для спуска-подъёма материалов и оборудования. Второе отделение восстающего используют в качестве рудоспуска. Третье отделение является ходовым
Нарезные работы, проводимые на каждом слое - одинаковы, и включают в себя проведение рудных слоевых штреков со стороны висячего и лежачего боков, слоевого орта на границе блока, а также сбойки от авто уклона до слоевого штрека со стороны левого бока и отрезной щели.
Слоевой штрек со стороны лежачего бока необходим для возможности перемещения оборудования в ходе очистной выемки, а также для перемещения самоходного оборудования с вышележащего слоя, после отработки его запасов, на нижележащий слой блока.
Очистные работы заключаются в последовательном выполнении следующих операций:
-бурение шпуров в забое;
-заряжание взрывание и проветривание забоя;
-погрузка и доставка отбитой руды до рудоспуска;
-укладка на почву слоя перекрытия (двойной слой металлической сетки);
-передвижка крепи.
Рисунок 2- Слоевое обрушение - вариант с креплением деревянными рамами: 1- откаточный горизонт; 2- вентиляционный горизонт; 3- границы блоков; 4- слоевой штрек; 5- заходки; 6- настил; 7- мат.
Обуривание забоя производят самоходной буровой установкой. Отбойка руды ведется шпурами сразу на всю длину очистного забоя. Отбитая руда доставляется до рудоспуска малогабаритными погрузо-доставочными машинами и по рудоспуску до откаточного горизонта под действием собственного веса. Производительность рабочего забойной бригады 3-8 м3/смену, потери 2-5%, разубоживание 3-8%.
Недостатки: большой объем ручного труда на сооружения гибкого перекрытия, низкая производительность, большой объем крепления 0,018-0,015 м3/м3, отсюда и высокая себестоимость добычи руды.
Для данных горно-геологических условий, в ходе работы была принята система разработки слоевого обрушения.
4. Выбор и обоснование варианта вскрытия месторождения
Вскрытием называют проведение совокупности горных выработок для доступа к месторождению или его части с дневной поверхности и обеспечения функционирования рудника с заданной производительностью.
Выбор варианта вскрытия месторождения сводится к определению типа, числа, места заложения, формы и площади поперечного сечения вскрывающих выработок, их назначения, шага проходки стволов, числа одновременно вскрываемых горизонтов и порядка ведения горных работ для вскрытия запасов месторождения в зависимости от горно-геологических условий, уровня развития техники и технологии, основных требований, предъявляемых к вскрытию.
Эта задача, как правило, решается методом сравнения вариантов. Первоначально намечаем технически возможные варианты вскрытия месторождения, а из них в результате логического сравнения, отбираем два-три наилучших (конкурентоспособных). По каждому из отобранных вариантов обосновываем его элементы и параметры, определяют основные показатели.
Для заданных условий вычерчиваем в масштабе основные элементы залегания месторождения и определяем границу зоны опасных сдвижений (рисунок 3).