Подготовка горных работ к выемке буровзрывным способом




Кафедра открытой разработки месторождений полезных ископаемых

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

по дисциплине «Процессы открытых горных работ»

 

Вариант №1

 

Исполнитель: Резвов В.В. - студент 4 курса заочного факультета

Специальность: 130403 “Открытые горные работы”

Преподаватель: Бурмистров К.В.

 

 

 

Магнитогорск, 2011


Содержание

Лист

Исходные данные 3

Введение 4

1. Подготовка горных пород в выемке буровзрывным способом 5

1.1. Определение необходимой степени дробления пород взрывом 6

1.2. Выбор взрывчатых веществ 6

1.3. Расчет удельного расхода ВВ 7

1.4.Определение скважинных зарядов 8

1.5. Расчет величины линии сопротивления по подошве 11

1.6. Конструктивные параметры скважинных зарядов 12

1.7. Расположение и порядок взрывания скважинных зарядов 13

1.8. Параметры развала взорванной горной массы 13

1.9. Сменная производительность бурового станка 17

1.10. Меры безопасности при ведении БВР 19

2. Выемочно-погрузочные работы 24

2.1. Расчет количества экскаваторов 25

2.2. Меры безопасности при ведении выемочно-погрузочных работ 27

3. Транспортирование горной массы 30

3.1. Определение продолжительности технологического цикла перевозок 34

3.2. Годовая производительность БелАЗа 35

3.3. Расчет необходимого количества машин 35

3.4. Инвентарное количество 36

3.5. Определение пропускной способности 36

3.6. Годовой пробег автосамосвалов 36

3.7. Меры безопасности при транспортировании пород автотранспортом 37

4. Отвалообразование 42

4.1. Определение площади отвалов 42

4.2. Бульдозерное отвалообразование 42

4.3. Меры безопасности при отвалообразовании 46

Заключение 49

Список использованной литературы 50


Исходные данные

Вариант №1

1. Предел прочности пород в образце:

- на сжатие – 120 Мпа

- на сдвиг – 25 Мпа

- на растяжение – 54 Мпа

2. Категория трещиноватости – 2

3. Плотность полезного ископаемого – 2,5 т/м3

4. Плотность вскрышных пород – 2,0 т/м3

5. Скорость продольных волн – 3000 м/с

6. Глубина залегания полезного ископаемого – 30 м

7. Длина карьера по низу – 1200 м

8. Ширина карьера по низу – 150 м

9. Производительность карьера по полезному ископаемому – 5,0 млн. т/год

10. Угол откоса уступа – 65о

11. Коэффициент вскрыши – 2 м3/тонн

12. Глубина карьера – 160 м

13. Высота уступа – 10 м

14. Расстояние доставки полезного ископаемого по поверхности – 1 км

15. Расстояние доставки вскрышных пород до отвала – 1 км

 


Введение

На современном этапе формирования рыночной экономики страны основой функционирования и развития ее горной промышленности является открытый способ добычи полезных ископаемых. Ныне в России этим спосо-бом добывается около 90% железных руд, до 60% руд цветных металлов и угля. Разработка месторождений открытым способом обеспечивает значительно лучшие технико-экономические показатели, чем подземным.

Добыча полезных ископаемых открытым способом в нашей стране производится с давних времен. Россия является одной из ведущих стран мира по запасам и добыче различных видов минерального сырья. Поэтому в реше-нии задачи существенного увеличения объема внутреннего валового продук-та, горнодобывающей промышленности России отводится ведущая роль.

Во второй половине 20 века в связи с истощением минерально-сырьевой базы России появилась устойчивая тенденция к освоению месторождений глубинного, нагорно-глубинного типа с вовлечением в разработку бедных руд, что предопределило значительное увеличение глубины карьеров, их размеров в плане и поставило горнодобывающие предприятия в более сложные условия.

По данным ИГД УрО РАН каждые 100 м роста глубины карьера сопровождаются снижением производительности буровых станков в среднем на 6-8%, экскаваторов на 8-12%, автосамосвалов на 16-22%, локомотивосоставов на 10-14%. Работа значительного числа автосамосвалов в карьере резко ухудшает экологическую обстановку. Решить ряд проблем можно внедрением на горных предприятиях новых решений в области техники и технологии.

Целью курсового проекта является закрепление и углубление полученных студентом при изучении дисциплины «Процессы открытых горных работ» теоретических знаний и их использование для решения инженерных задач в конкретных горнотехнических условиях


Подготовка горных работ к выемке буровзрывным способом

Полускальные, скальные породы вскрыши и руды по своим физико-техническим свойствам требуют буровзрывной подготовки к выемочно-погрузочным работам.

Определяем показатель трудности разрушения:

 

(1)

где – коэффициент, учитывающий трещиноватость пород,

определяется в зависимости от среднего размера структурного

породного блока м [1], принимаем ;

, , , – пределы прочности в естественном состоянии, Мпа;

– плотность пород в естественном состоянии, кг/м3

 

 

Вид и тип бурового станка выбираем по показателю трудности бурения.

Рассчитываем относительный показатель трудности бурения:

 

(2)

где , , – пределы прочности на сжатие и сдвига, Мпа;

– плотность пород в естественном состоянии, кг/м3

 

 

Согласно классификации пород по относительному показателю трудности бурения [1] полезные ископаемые относятся к классу пород – труднобуримых (). Принимаем станок шарошечного бурения.

 

Рассчитываем эталонный удельный расход ВВ:

 

, г/м3 (3)

где , , , – пределы прочности в естественном состоянии, Мпа;

– плотность пород в естественном состоянии, кг/м3

 

г/м3

г/м3

1.1. Определение необходимой степени дробления пород взрывом

 

В соответствии с емкостью ковша экскаватора размер кондиционного куска определяется по зависимости:

 

, м (4)

где – емкость ковша экскаватора, м3

На основании исходных данных при высоте уступа равного 10 м разработку полезного ископаемого будем производить экскаватором ЭКГ-5А

 

м

Средний линейный размер куска, служащий показателем интенсивности дробления:

, м (5)

 

м

Необходимая степень дробления горной массы:

 

, (6)

где – средний линейный размер куска, см

 

 

1.2. Выбор взрывчатых веществ

 

Начальное давление:

 

, МПа (7)

где – плотность пород, кг/м3;

– скорость продольных волн, м/с.

 

МПа

МПа

 

Скорость детонации ВВ

 

, м/с (8)

где – ускорение силы тяжести, м/с2;

– плотность ВВ при заряжании, кг/м3

 

м/с

м/с

 

Определяем потребную потенциальную энергию или теплоту взрыва.

 

, Дж/кг (9)

где – показатель политропы, принимается в начальной стадии расширения продуктов взрыва.

 

Дж/кг

Дж/кг

 

По расчетным значениям и выбираем взрывчатое вещество – ифзанит Т-80, у которого кДж/кг и м/с.

 

1.3. Расчет удельного расхода ВВ

 

Удельный расход на дробление:

 

, кг/м3 (10)

где – коэффициент крепости взрывных пород;

– скорость нагружения массива при взрыве (для промышленных ВВ

кгс/(см2·с))

– коэффициент полезного действия взрыва ();

– удельная потенциальная энергия принятого ВВ, кгс·м/кг.

С учетом, что 1кгс·м=9,81 Дж, кгс·м/кг

 

кг/м3

 

Находим возможную скорость разлета кусков взорванной горной массы:

 

, м/с (11)

где – плотность пород, кг/м3;

 

м/с

м/с

 

Удельный расход ВВ на перемещение взорванных пород:

 

, кг/м3 (12)

где –коэффициент разрыхления, 1,3

 

кг/м3

кг/м3

 

Суммарный расход ВВ.

 

, кг/м3 (13)

кг/м3

кг/м3

 

1.4. Определение параметров скважинных зарядов.

 

Диаметр скважины:

 

, м (14)

где – расстояние от верхней бровки уступа до скважины, м;

– высота уступа, м;

– угол откоса уступа, град;

– коэффициент, учитывающий уменьшение плотности взрываемого

массива за счет трещиноватости ( для сильно трещиноватых

пород)

– плотность пород, т/м3

– плотность ВВ в заряде

Принимаем м

 

м

м

 

Диаметр скважины, который обеспечивает нормальную проработку подошвы уступа и учитывает взаимодействие с соседними зарядами, определяем по формуле:

 

, м (15)

где – плотность пород, т/м3,

– коэффициент сближения скважин ( для труднобуримых пород)

м

м

 

Модели станков шарошечного бурения и их технические характеристики приведены в таблице1.

 

Таблица 1 – Техническая характеристика станков шарошечного бурения

 

Тип станка СБШ-250МНА-32 СБШ-250 МНА-32Д СБШ-250 МНА-32КП СБШ-250МНА-32КП-18 СБШ-160/ 200-40 СБШ-160/ 200-40Д
Коэфициэнт крепости пород по шкале Протодьяконов, f f=6-20 f=6-20 f=6-20 f=6-20 f=6-18 f=6-18
Диаметр скважины условный, мм 160, 170, 190, 215, 250, 270 170…311 250, 270, 300 250, 270, 300 160, 171, 215 160, 171, 215
Длина буровой штанги, м 8,2/10/11,4   8,2/10/12   8,5; 9,2 8,5; 9,2
Максимальная глубина бурения, м 32/47/55   32/28/58   40;43 40;43
Кол-во штанг, шт 4/6/5 4/2 4/3/5      
Угол наклона скважины к вертикали, град 0; 15; 30 0; 5; 10; 15; 20; 25; 30 0; 5; 20; 25; 30 0; 15; 30 0; 15; 30 0; 15; 30
Тип бурения Вращательное Вращательное Вращательное Вращательное Вращательное Вращательное
Тип станка Каркасный Каркасно-платформенный Каркасно-платформенный Каркасно-платформенный Платформенный Платформенный
Привод станка Электрический Дизель Cummins QSK19 Электрический Электрический Электрический Дизель Cummins QSK19
Напряжение питающей сети, В 380В/50Гц; 6000В/50Гц : 380В/50Гц; 6000В/50Гц 380В/50Гц; 6000В/50Гц 380В/50Гц  
Суммарная установленная мощность, кВт 460-500 485 (560)        
Верхний предел усилия подачи, кН            
Привод вращателя Электриче- ский Гидромотор Электрический Электрический 2 гидро- мотора 2 гидро- мотора
Верхний предел частоты вращения бурового снаряда, об/мин            
Максимальный крутящий момент вращателя, Нм            
Скорость спуска / подъема бурового снаряда, м/мин 15/15 20/20 25/25 25/25 15/15 15/15
Скорость передвижения, км/час 0-1,8 -2,5 0-1,8 0-1,8 0….2 0….2
Кол-во домкратов гориз., шт            
Максимальный угол подъема, преодолеваемый станком, град %тангенс угла*100)            
Габаритные размеры, м
Ширина, м 5,7 5,7 6,5 6,5 6,0 ± 0,2 6,0 ± 0,2
Поднятая мачта
длина 10,5 10,8 11,4 11,4 11,5 ± 0,3 11,5 ± 0,3
высота 16,2 18,4 16,9/18,6/21 26,5 13,3 ±0,3 13,3 ±0,3
Опущенная мачта
длина 15,6 17,8 16,4/18,14/20,2 26,15 13,4±0,3 13,4 ±0,3
высота 6,6 6,6 6,99 6,99 6,2 ±0,3 6,2 ±0,3
Масса станка, кг 80000-90000          

 

Принимаем м; м. Для обуривания скважин принимаем станок шарошечного бурения марки СБШ-160/200-40.

 

1.5. Расчет величины линии сопротивления по подошве

 

Для вертикальных скважин:

, м (16)

где – вместимость 1м скважины, кг/м

– угол наклона скважины к горизонту, град.,

– расчетный удельный расход ВВ, кг/м3

 

, кг/м (17)

где – диаметр скважины, м

– плотность заряжания, кг/м3

 

кг/м

кг/м

 

м

м

 

Условия безопасности бурения скважин первого ряда:

 

, м (18)

где – расстояние от верхней бровки до первого ряда скважин; по

правилам безопасности м

 

м

 

Условие выполняется, значит можно использовать вертикальные скважины.

 

Расстояние между зарядами в ряду:

 

, м (19)

м

м

принимаем м, м

Расстояние между рядами скважин при короткозамедленном взрывании:

 

, м (20)

м

м

 

1.6. Конструктивные параметры скважинных зарядов

 

Длина перебура скважины:

 

, м (21)

м

м

принимаем м, м

 

Глубина скважины:

,м (22)

где – угол наклона скважины к горизонту, град

м

м

 

Длина забойки:

, м (23)

м

м

 

принимаем м; м

 

Масса заряда в скважине:

, кг (24)

кг

кг

 

Длина заряда:

, м (25)

м

м

 

Длина заряда проверяется по условию:

 

(26)

Длина заряда по полезному ископаемому - условие выполнено.

Длина заряда по вскрышным породам - условие выполнено.

 

1.7. Расположение и порядок взрывания скважинных зарядов

 

Интервал замедления:

 

мс (27)

где – коэффициент, зависящий от взрываемой породы, мс/м [1].

мс

мс

Интервал замедления принимаем 35мс в соответствии со стандартными интервалами замедления реле РП-8.

 

При наличии фронтального забоя, трех рядов скважин и наличия ограничения по сейсмическому эффекту, принимаем диагональную порядную последовательную схему короткозамедленного взрывания.

 

1.8. Параметры развала взорванной горной массы.

 

Ширина развала при многорядном короткозамедленном взрывании без подпорной стенки:

 

, м (28)

где – число рядов скважин;

– расстояние между рядами скважин;

– коэффициент дальности отброса взорванной породы, [1]

 

, м (29)

где – коэффициент, характеризующий взрываемость породы,

– коэффициент, учитывающий угол наклона скважин к горизонту

(30)

м

м

м

 

Ширина развала определяется оптимальной работой экскаватора:

 

, м (31)

где – радиус черпания экскаватора на уровне установки, для ЭКГ-5А м

– число заходок экскаватора.

 

м

 

Ширина развала при взрывании полезного ископаемого попадает в диапазон оптимальной работы экскаватора двумя нормальными заходками.

 

Ширина развала при взрывании вскрышных пород попадает в диапазон работы экскаватора двумя заходками: одной нормальной заходкой и второй зауженной (0,7 от нормальной заходки).

Высота развала при многорядном взрывании:

 

м (32)

 

Ширина взрываемого блока:

 

, м (33)

м

м

 

Выход взорванной горной массы с 1м скважины

 

, м3/м (34)

где – сопротивление по подошве первого ряда, м;

– количество рядов взрываемых скважин;

– расстояние между рядами скважин;

– среднее расстояние между скважинами в ряду, м;

– высота уступа, м;

– средняя глубина скважин, м.

м3

м3

 

Объем взрываемого блока:

 

, м3 (35)

где – высота уступа, м;

– ширина взрываемого блока, м;

– длина взрываемого блока, м;

Длина взрываемого блока определяется по условию обеспечения бесперебойной работы экскаватора:

 

, м (36)

где – оптимальная производительность бесперебойной

работы экскаватора, сут;

– число смен работы экскаватора в сутки;

– ширина взрываемого блока, м;

– сменная производительность экскаватора, м3/смену

(37)

где – емкость ковша экскаватора, м3;

– коэффициент экскавации;

– коэффициент наполнения ковша;

– коэффициент разрыхления породы в ковше;

– длительность смены, ч;

– коэффициент использования экскавации по времени;

– длительность цикла экскаватора, с

 

м3/смену

м

м

 

Объем взрываемого блока:

 

м3

м3

 

Выход взорванной горной массы с 1м скважины

 

, м3/м (38)

где – среднее расстояние между скважинами в ряду, м,

– средняя глубина скважин, м

 

м3

м3

 

Количество ВВ, необходимое для заряжания взрываемых блоков:

 

, кг (39)

где – удельный расход, кг/м3

 

кг

кг

 

В соответствии с «Единые правила безопасности при взрывных работах», ПБ 13-407-01,-2004г. определяем опасную зону по разлету кусков, при ведении взрывных работ:

, м (40)

где – коэффициент заполнения скважины взрывчатым

веществом;

– коэффициент заполнения скважины забойкой;

– коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяко-нова;

– диаметр взрываемой скважины, м;

– расстояние между скважинами в ряду, м.

 

м

м

 

Принимаем Радиус 390 м

 

Параметры взрывных работ сводятся в таблице 2.

 

Таблица 2 – Параметры взрывных работ

 

Показатели Значение
добыча вскрыша
Высота рабочего уступа, м    
Диаметр скважины, мм    
Вместимость одного метра скважины, кг 52,6 32,9
Глубина скважины с перебуром, м 12,5  
Удельный расход ВВ, кг/м3 0,581 0,585
Линия сопротивления по подошве, м 8,6 6,8
Расстояние между скважинами в ряду, м    
Расстояние между рядами скважин, м    
Масса заряда в скважине, кг    
Длина заряда в скважине, м 7,6 7,3
Длина забойки, м 4,5 3,5
Объем горной массы, взрываемой одной скважиной, м3    
Выход горной массы с 1 п.г. скважины, м3 52,5 31,3
Количество рядов    
Ширина взрываемого блока, м 24,6 18,8
Длина взрываемого блока, м    

 

 

1.9. Сменная производительность бурового станка

 

, м/см (41)

где , , , – продолжительность смены, подготовительно-заключительных операций и регламентированных перерывов в смене ( ч)

, – основное и вспомогательное время на бурение 1м скважины, ч

 

, ч (42)

где – техническая скорость бурения скважин, м/ч

для шарошечного бурения

 

, м/ч (43)

где – усилие подачи, кН,;

– частота вращения бурового става, с-1

– диаметр долота, м

 

м/ч

м/ч

м/см

м/см

 

Потребный объем бурения на годовую производственную мощность карьера, м

, м (44)

где – годовая производственная мощность карьера, м3/год

– выход взорванной горной массы с 1м скважины м3

 

м3/год

м3/год

м

м

 

Годовая производительность бурового станка:

 

, м/год (45)

где – количество рабочих смен в сутки;

– количество рабочих дней в году;

– коэффициент использования бурового станка при

трехсменной работе

 

, м/год

, м/год

 

Необходимое количество рабочих станков

 

(46)

Станочный парк принимается с резервом 15-20%. Принимаем количество станков по полезному ископаемому 2 шт., по вскрышным породам 9 шт. Общее количество станков 11 шт.

 

Результаты расчетов необходимого количества буровых станков сводится в таблице 3.

 

Таблица 3 – Расчет парка буровых станков

 

Показатели Значение
Добыча Вскрыша
Годовой объем взрывания, тыс. м3    
Выход горной массы с 1 п.м. скважины, м3 52,5 31,3
Годовой объем бурения, м    
Сменная производительность станка, м/смену 77,5 95,6
Годовая производительность станка, м/год    
Расчетный парк буровых станков, шт 1,17 7,96
Принятый парк буровых станков, шт    

 

1.10. Меры безопасности при ведении БВР

 

Производство буровых работ осуществляется в соответствии «Едиными правилами безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом»

Рабочее место для ведения буровых работ должно быть обеспечено:

- подготовленным фронтом работ (очищенной и спланированной рабочей площадкой);

- комплектом исправного бурового инструмента;

- проектом (паспортом, технологической картой) на бурение.

Маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ должно осуществляться в соответствии с установленными требованиями.

Буровой станок должен быть установлен на спланированной площадке на безопасном расстоянии от верхней бровки уступа, определяемом расчетами или проектом, но не менее 2 м от бровки до ближайшей точки опоры станка, а его продольная ось при бурении первого ряда скважин должна быть перпендикулярна бровке уступа.

Запрещается подкладывать куски породы под домкраты станков. При установке буровых станков шарошечного бурения на первый от откоса ряд скважин управление станками должно осуществляться дистанционно.

Перемещение бурового станка с поднятой мачтой по уступу допускается по спланированной площадке. При перегоне бурового станка с уступа на уступ или под высоковольтной линией (ВЛ) мачта должна быть уложена в транспортное положение, буровой инструмент - снят или надежно закреплен.

Бурение скважин следует производить в соответствии с инструкциями, разработанными организациями на основании типовых для каждого способа бурения (огневого, шарошечного и др.).

Запрещается работа на буровых станках с неисправными ограничителями переподъема бурового снаряда, при неисправном тормозе лебедки и системы пылеподавления.

Подъемный канат бурового станка должен рассчитываться на максимальную нагрузку и иметь пятикратный запас прочности. При выборе каната необходимо руководствоваться заводским актом-сертификатом. Не менее одного раза в неделю механик участка или другое специально назначенное лицо должны проводить наружный осмотр каната и делать запись в журнал о результатах осмотра.

Выступающие концы проволок должны быть обрезаны. При наличии в подъемном канате более 10 % порванных проволок на длине шага свивки его следует заменить.

 

Производство массовых взрывов на разрезе осуществляется в соответствии с требованиями действующих, «Единых правил безопасности при взрывных работах» (2002 г.) и «Типовой инструкции по безопасному проведению массовых взрывов на земной поверхности» (1993 г.) в следующей последовательности:

- определение объема и места расположения взрывного блока;

- составления проекта массового взрыва состоящего из:

а) технического расчета со схемой расположения скважин и графических материалов;

б) таблицы параметров взрывных работ;

в) распорядка проведения массового взрыва;

- бурение взрывных скважин;

- определение границ запретной и опасной зон и их обозначение на местности;

- доставка ВМ на блок и организация их охраны;

- заряжание и забойка скважин;

- вывод людей и техники за границу опасной зоны;

- выставление постов охраны опасной зоны и монтаж взрывной сети;

- взрывание и осмотр места взрыва.

Технический расчет и схема расположения скважин должны состоять из пояснительной записки с расчетами и графической документации. Эти документы составляются с учетом горных, геологических и гидрогеологических условий. Для составления схем



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: