ОГР
.pdfРис. 1.4. Схемы открытой разработки залежи: а – горизонтальная; б – пологая; в – крутая; 1 – выработанное пространство;
2, 3 – внутренний и внешний отвал; 4, 5 – рабочий и нерабочий борт; 6 – конечный контур карьера
10
1.3. Открытые горные выработки
Рис. 1.5. Условные обозначения уступов и забоев
Литература: [4, с. 26–27].
11
Практическое занятие № 2
2. Главные параметры карьера
Цель занятия: рассчитать параметры карьера: геологические и промышленные запасы полезного ископаемого, объём вскрышных пород и геометрические параметры контуров карьера.
2.1. Общие сведения
При определении главных параметров (в учебных целях) следует исходить из того, что все размеры, характеризующие поперечное сечение карьера, постоянны на всем простирании залежи и рассматриваются на примере одного профиля.
Величина углов откосов бортов карьера в конечных контурах зависит от физико-механических свойств, слагающих борта пород, условий их залегания и обводнённости, глубины карьера и изменяется в диапазоне от 35 до 45 .
Углы откосов рабочих бортов ( Р) в основном определяются технологическими факторами: шириной рабочей площадки и высотой уступа, а величина их может изменяться в диапазоне от 10 до 20–25 .
При разработке наклонных и крутых залежей все главные параметры карьера, масштабы горных работ и их технология (способ вскрытия и система разработки) определяются конечной глубиной карьера.
В учебных целях конечная (проектная) глубина карьера (см. исходные данные) рассматривается на примере крутопадающей залежи (см. рис. 1.4).
Главными параметрами карьера являются:
объёмы горной массы;
объём вскрыши;
запасы полезного ископаемого;
конечная глубина;
размеры по подошве;
углы откосов бортов;
размеры на уровне дневной поверхности.
12
2.2.Методика определения объёмов вскрыши
изапасов полезного ископаемого
Горизонтальная мощность полезного ископаемого, м:
mГ M / sin( ПИ ), |
(2.1) |
где М – нормальная мощность полезного ископаемого, м;ПИ – угол падения полезного ископаемого, град.
Далее определяют ширину дна карьера Вd, которая не должна быть менее 30 м. Поэтому необходимо сравнить ограничивающий параметр с горизонтальной мощностью залежи, т.е:
mГ Bd 30. |
(2.2) |
В случае, если величина mГ 30 м, то ширину дна карьера принимают равной горизонтальной мощности Вd = mГ.
Объем геологических запасов полезного ископаемого в
принятых границах, м3: |
|
VПИ A T / ПИ , |
(2.3) |
где А – производственная мощность карьера, т/год; Т – время ра-
боты |
карьера, лет; ПИ – плотность |
полезного |
ископаемого |
( ПИ=1,35), т/м3. |
|
|
|
|
Промышленные запасы полезного ископаемого состав- |
||
ляют, т: |
|
|
|
|
VПЗ A T k ИЗ , |
|
(2.4) |
где |
kИЗ – коэффициент извлечения |
полезного |
ископаемого |
(kИЗ=0,95-0,97). |
|
|
|
м3: |
Объем вскрышных пород в карьере за время его работы, |
||
VВ VПЗ КГР . |
|
(2.5) |
|
|
|
||
где КГР – граничный коэффициент вскрыши, м3/т. |
|
||
|
Для последующих расчетов используют следующие годовые |
||
объемы: |
|
|
|
|
полезного ископаемого, м3/год: |
|
|
|
VПГ A / ρПИ , |
|
(2.6) |
|
вскрышных пород (подлежащих бурению), м3/год: |
||
|
VВГ A KТ , |
|
(2.7) |
где КТ – текущий коэффициент вскрыши (КТ ≤ КГР), м3/т. Литература: [6, с. 10–20].
13
Практическое занятие № 3
Технология подготовки горных пород к выемке
Цель занятия: рассчитать параметры взрывной подготовки вскрышных пород.
3. Параметры БВР
3.1. Общие сведения
Вскрышные породы, подлежащие разрушению буровзрывным способом, можно разделить на три группы: легковзрываемые с пределом прочности на одноосное сжатие до СЖ=40 МПа, средней взрываемости с пределом прочности на одноосное сжатие СЖ=40–80 МПа и трудновзрываемые при СЖ=80–100 МПа. Предел прочности на сжатие является одним из важных показателей технологических свойств пород.
При производстве буровзрывных работ необходимо соблюдение следующих требований:
разрушение пород уступа на куски, не превышающие нужных размеров;
получение развала взорванной породы уступа необходимой ширины и высоты;
создание определенного запаса разрыхленной породы, обеспечивающего длительную работу погрузочных средств;
обеспечение безопасности и экономичности работ.
3.2. Удельный расход ВВ
Удельный расход ВВ (взрывчатого вещества) является одним из главных показателей разрушения вскрышных пород взрывом и характеризуется величиной ВВ (кг), которое требуется для разрушения 1 м3 породы с заданной степенью дробления.
В табл. 3.1–3.4 приведены необходимые показатели для расчета величины удельного расхода ВВ.
14
Таблица 3.1 Классификация вскрышных пород по блочности
Категория |
Временное |
|
|
|
сопротив- |
|
|
||
пород по |
Сопротивляемость |
|
||
ление |
Блочность пород |
|||
блочно- |
пород взрыву |
|||
сжатию |
|
|||
сти |
|
|
||
СЖ, МПа |
|
|
||
|
|
|
||
I |
до 40 |
легковзрываемые |
мелкоблочные |
|
II |
40-60 |
средней |
среднеблочные |
|
|
|
|
||
III |
60-80 |
взрываемости |
крупноблочные |
|
|
||||
IV |
80-100 |
|
весьма крупно- |
|
трудно- |
блочные |
|||
|
|
|||
V |
более 100 |
взрываемые |
исключительно |
|
|
крупноблочные |
|||
|
|
|
||
Средний диаметр естественной отдельности, м: |
||||
|
|
de 0,02 СЖ , |
(3.1) |
где СЖ – временное сопротивление сжатию, МПа.
Средний диаметр куска взорванной породы, м:
dСР |
|
5 d d |
е |
, |
(3.2) |
|
5 d q dе |
||||||
|
|
|
|
где d – диаметр скважинного заряда (табл. 3.2), м; de – диаметр
средней естественной отдельности, м; q – удельный расход ВВ, кг/м3.
Степень взрывного дробления породы:
de2 |
|
Z 1 E0,25 KВВ , |
(3.3) |
где E – вместимость ковша экскаватора (табл. 4.5–4.6), м3; КВВ – переводной коэффициент эквивалентных зарядов (табл. 3.4).
Удельный расход ВВ, кг/м3:
15
q |
5000 KBB KВ 3 σСЖ Z 1 |
, |
(3.4) |
СЖ 705 968 d 1,5 β 0,6 HУ |
где КВ – коэффициент влияния обводнённости породы (КВ=1, скважины сухие); Z – рациональная степень взрывного дробления пород; – угол наклона скважин к горизонту (табл. 3.3), град; НУ – высота уступа (формула (4.2)), м.
Таблица 3.2 Рациональные значения диаметров скважин, м
Временное |
|
Вместимость ковша экскаватора, м3 |
|||||||
сопротивле- |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние сжатию |
|
5 |
8 – 10 |
|
12 – 15 |
|
20 – 30 |
||
СЖ, МПа |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до 40 |
0,216-0,269 |
0,244-0,269 |
0,269-0,320 |
0,320-0,380 |
|
||||
40-60 |
0,216-0,269 |
0,244-0,269 |
0,269-0,320 |
0,320-0,380 |
|
||||
60-80 |
0,160-0,244 |
0,244-0,269 |
0,244-0,320 |
0,269-0,320 |
|
||||
80-100 |
0,160-0,244 |
0,216-0,269 |
0,244-0,269 |
0,269-0,320 |
|
||||
более 100 |
0,160-0,244 |
0,216-0,269 |
0,244-0,269 |
0,269-0,320 |
|
||||
|
|||||||||
Указанные диаметры скважин могут быть пробурены сле- |
|||||||||
дующими типами буровых станков (табл. 3.3). |
Таблица 3.3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Основные технологические характеристики |
|
|
|||||||
|
станков буровых шарошечных |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||
Показатели |
|
2СБШ-200- 5СБШ-200- СБШ-250- СБШ-320- |
|||||||
|
32 |
|
36 |
|
55 |
|
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Диаметр долота, м |
215,9; 244,5 |
215,9 |
|
244,5; 269,9 |
320 |
|
|||
Прочность бури- |
50-120 |
50-120 |
50-120 |
|
50-120 |
|
|||
мых пород, МПа |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Глубина скважи- |
32 |
|
36 |
|
55 |
|
36 |
|
|
ны, м |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина штанги, м |
8 |
|
9,6 |
|
10 |
|
17,5 |
|
|
Угол наклона |
|
60; 75; 90 |
60; 75; 90 |
60; 75; 90 |
90 |
|
|||
скважин к гори- |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
16
зонту , град
Типы взрывчатых веществ применяемых на открытых горных работах приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Взрывчатые вещества, рекомендованные на открытых горных работах
Условия |
размещения ВВ |
Временное |
сопротивление |
сжатию, МПа |
скважиныСухие |
более |
|
до 120 |
|
120 |
|
|
скважины |
до 120 |
Обводнённые |
более |
|
|
|
120 |
Способ приготовления
заводской |
|
на прикарьерных пунктах и |
|||
|
передвижных установках |
||||
|
|
|
|||
наименование |
ВВ, |
КВВ |
наименование |
ВВ, |
КВВ |
кг/м3 |
кг/м3 |
||||
Гранулит М |
950 |
1,12 |
Игданит |
900 |
1,13 |
Гранулит АС-4 |
850 |
0,98 |
Сибирит-1000 |
1250 |
1,29 |
Гранулит АС-8 |
950 |
0,89 |
Сибирит-1200 |
1300 |
1,30 |
Гранулит С-6М |
950 |
1,11 |
Порэмит 1-МК |
1250 |
1,25 |
Граммонит 79/21* |
900 |
1,00 |
|
|
|
Гранулит 82/18 |
900 |
0,99 |
|
|
|
Граммонит 50/50 |
950 |
1,01 |
Ифзанит Т-20 |
1360 |
1,20 |
Граммонит 30/70 |
950 |
1,13 |
Ифзанит Т-60 |
1500 |
1,10 |
Гранулотол |
1000 |
1,20 |
Ифзанит Т-80 |
1550 |
1,08 |
Алюмотол |
1000 |
0,83 |
Акватол Т-20Г |
1350 |
1,20 |
Гранулит АСД-М |
|
|
Порэмит 4-A |
1300 |
1,28 |
Гранулит АС-4В |
|
|
Порэмит 1-МК |
1250 |
1,25 |
Гранулит АС-8В |
950 |
0,89 |
Сибирит-1000 |
1250 |
1,29 |
Гранулотол |
1000 |
1,20 |
Сибирит-1200 |
1300 |
1,30 |
Гранулотол |
1000 |
1,20 |
Карбатол 10-В |
1580 |
1,39 |
Алюмотол |
1000 |
0,83 |
Карбатол 15-Т |
1550 |
1,42 |
|
|
|
Ифзанит Т-20 |
1360 |
1,20 |
|
|
|
Ифзанит Т-60 |
1500 |
1,10 |
|
|
|
Ифзанит Т-80 |
1550 |
1,08 |
|
|
|
|
|
|
Примечание: * – эталонное ВВ; ВВ – плотность ВВ, кг/м3; КВВ – переводной коэффициент эквивалентных зарядов.
После установления величины удельного расхода ВВ для разрушения вскрышных пород в конкретных горногеологических условиях и с известными прочностными свойст-
17
вами ( СЖ) определяют параметры сетки скважин и величину заряда ВВ.
3.3. Параметры скважинных зарядов
Расчет параметров сетки скважин начинается с определения глубины скважины (м) при известной высоте уступа (рис. 3.1):
|
|
|
LСКВ |
НУ |
lП , |
(3.5) |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|||||
где l П – длина перебура, м. |
|
|||||||||||
lП 3 d 0,02 СЖ 0,06 d СЖ . |
(3.6) |
|||||||||||
Длина сплошного заряда, м: |
|
|||||||||||
|
|
lВВ LСКВ lЗАБ , |
(3.7) |
|||||||||
где l ЗАБ – длина забойки, м: |
|
|||||||||||
lЗАБ lП 11,3 d0,75 de 0,5 |
|
, |
(3.8) |
|||||||||
ВВ /1000 |
||||||||||||
где ВВ – плотность ВВ, кг/м3 (табл. 3.4). |
|
|||||||||||
Масса скважинного заряда, кг: |
|
|||||||||||
|
|
QСКВ P lЗАР , |
(3.9) |
|||||||||
где P – вместимость 1 м скважины, кг. |
|
|||||||||||
|
|
P 0,25 d2 ВВ . |
(3.10) |
|||||||||
Расстояние между скважинами в ряду, м: |
|
|||||||||||
a |
|
|
|
m QСКВ |
|
, |
(3.11) |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
q HУ |
|
||||||
где m – коэффициент сближения скважин. |
|
|||||||||||
m 0,85 0,3 de . |
(3.12) |
|||||||||||
Расстояние между рядами скважин, м: |
|
|||||||||||
b |
a |
. |
(3.13) |
|||||||||
|
m
Количество рядов скважин в заходке может быть только целым числом, т.е.
nP AБВР ,
b
где АБВР – ширина буровзрывной заходки, м.
На практике ширина буровзрывной заходки
равна или близка к ширине экскаваторной заходки:
(3.14)
может быть
18
АБВР АЭ (1,5 1,7) R ЧУ , |
(3.15) |
где АЭ – ширина экскаваторной заходки (формула |
(4.3)), м; |
RЧУ – радиус черпания на уровне стояния экскаватора (табл. 4.5– |
|
4.6), м. |
|
Линия сопротивления по подошве уступа (рис. 3.1, а, б), |
|
м: |
|
W b . |
(3.16) |
Берма безопасности, м: |
|
bП НУ ctg У ctg , |
(3.17) |
где , У – соответственно, рабочий и устойчивый углы откоса уступа ( =75 , У=60 ), град.
В то же время расстояние от верхней бровки уступа до первого ряда скважин должно быть больше или равно (в соответствии с правилами техники безопасности) величине бермы безо-
пасности (bП=3м), т.е. необходимо выполнение условия [7]: |
|
||
|
bП 3. |
(3.18) |
|
Качество буровзрывных работ оценивается также таким по- |
|||
казателем, как выход горной массы с 1 м скважины, м3/м: |
|||
|
a b HУ |
. |
(3.19) |
|
|||
|
LСКВ |
|
|
Стойкость долота, м: |
|
||
LД 4395 d 238 22,3 d1,14 СЖ . |
(3.20) |
||
Отношение ширины заходки по целику к ширине развала: |
|
||
|
m АБВР / ВР . |
(3.21) |
где ВР – ширина развала (BР 2 АЭ ), м.
После взрыва горной массы целесообразно, чтобы выемка развала с применением автотранспорта производилась на всю
ширину развала (рис. 3.1 д). |
|
|
Высота развала в произвольной точке, м: |
|
|
h(i) HУ (1 x)(1 m)2 |
, |
(3.22) |
где x – отноcительная ширина развала (x=0–1,0).
19