Введение
Открытый способ разработки полезных ископаемых есть наиболее перспективным в технологическом, экономическом и социальном отношениях. Благодаря развитой индустриальной базе и значительным запасам полезных ископаемых, расположенным близко к дневной поверхности, этим способом в данное время добывается приблизительно 3/4 общего объема твердого минерального сырья, потребляемого народным хозяйством страны. Это касается руд черных и цветных металлов, угля, горнотехнического сырья, строительных горных пород.
Прогрессивный открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых получит дальнейшее развитие при значительном улучшении экономических показателей на основе совершенствования техники, технологии и организации горного производства, внедрения передового отечественного и заграничного опыта, природоохранных и ресурсосберегающих технологий.
Отбойка и рыхление скальных пород – осуществляется с помощью буровзрывных работ.
Буровзрывные работы на карьерах, должны обеспечивать: необходимое количество взорванной породы или руды, получение кусков, не превышающих определенного размера, запас взорванной горной массы, необходимый для бесперебойной работы экскаваторов, установленный по высоте и ширине на всей взорванной массе.
Экскаваторные работы применяют при производстве вскрышных, добычных, отвальных, горно-строительных, складских, а также некоторых других видов вспомогательных работ при разработке угольных, рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых в технологических схемах цикличной и поточной технологий. Экскаваторные работы осуществляются одноковшовыми и многоковшовыми экскаваторами.
Транспортные работы - работы, выполняемые в ходе транспортной деятельности.
Карьерный транспорт - это комплекс средств перемещения горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) от забоев до пунктов разгрузки. Он является связывающим звеном в общем технологическом процессе и одним из наиболее трудоемких и дорогих. Затраты на транспортирование и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45-50 %, а в отдельных случаях 65-70 % общих затрат на добычу полезного ископаемого.
Основные виды карьерного транспорта — железнодорожный карьерный транспорт, автомобильный карьерный транспорт и конвейерный транспорт.
При разработке крутопадающих и наклонных месторождений при большом количестве уступов разрезную траншею обычно проводят на 0,4-0,6 длины карьера (горизонта), в дальнейшем эта траншея наращивается по мере развития горных работ.
Объемы горно-капитальных работ, включающие объемы капитальных и разрезных траншей, и объемы горно-капитальной вскрыши, выполняемые в период строительства карьера, могут достигать 35—40% от общего объема вскрышных работ в контуре карьера.
При косогорном рельефе траншея в сечении имеет неполный профиль и ее называют – полутраншеей. Вскрытие нагорных месторождений сопровождается проведением полутраншей и горизонтальных площадок между ними служащих для разворота транспортных средств.
Разрезные траншеи создают фронт работ для выемки полезных ископаемых или вскрышных пород при этом разрабатываются новые горизонты, а значит, данная тема актуальна.
. Целью данной работы является изучение проходки разрезной траншеи с погрузкой на железнодорожный транспорт при заданных условиях.
Поставленная цель обусловила необходимость решить следующие задачи:
- изучить информацию о разрезной траншеи, её назначение
-выбрать и описать способ проходки разрезной траншеи
-рассмотреть характеристику оборудования для ведения работ
-ознакомиться с техникой безопасности при проходке разрезной траншеи
-рассчитать буровзрывные, экскаваторные и транспортные работы
Теоретическая часть
Полезные ископаемые - это горные породы и минералы, добываемые из недр земли, с целью использования их в народном хозяйстве.
Горные породы - это природные, плотные или рыхлые минеральные агрегаты, возникшие в результате геологических процессов, излагающие земную кору в виде самостоятельных геологических тел.
Руда - это минеральное вещество, из которого технически возможно и экономически целесообразно извлекать полезные компоненты.
Горные породы, не содержащие полезных минеров, называются пустыми породами.
Естественное скопление руды в земной коре называется месторождением.
Карьер – это горное предприятие, осуществляющие открытую разработку месторождений полезных ископаемых.
Горное предприятие – это предприятие, осуществляющие добычу полезных ископаемых.
Земельный отвод – это часть земной поверхности, отведённая под горные предприятия или занимаемая горным предприятием.
Карьерное поле – это месторождение или его часть, отводимая для разработки карьером.
Уступ – это часть толщи горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.
Откос – это наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.
Рабочая площадка – это площадка, на которой размещено оборудование и ведутся работы.
Боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство называют бортом карьера.
Транспортные площадки – служат для расположения транспортных путей, связывающих рабочие площадки с поверхностью.
Предохранительные площадки – предназначены для повышения устойчивости борта и для содержания кусков породы обрушивающихся при выветривании уступов.
Площадки очистки – это предохранительные площадки, оставляемые через 3-4 уступа, на которых бульдозерами периодически производится очистка бортов осыпающейся породы.
Технология – это совокупность знаний, основных характеристик и правил о способах, средствах и организации выполнения каких-либо производственно-технических работ.
Отвалообразование – это технологический процесс размещения пустых пород и не кондиционных руд, удаляемых при разработке месторождений открытым способом и при строительстве.
Отвал – это место для складирования пустых пород.
Бурение – это процесс, заключающийся в последовательном разрушении поверхности забоя шпура или скважины и удалении из них продуктов разрушения (буровой мелочи)
Шпур представляет собой цилиндрическую полость в горной породе диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.
Скважина отличается от шпура тем, что ее глубина превышает 5 м.
Траншеи – это открытые горные выработки значительной длины, имеющие обычно трапециевидное сечение. По назначению они делятся на капитальные и разрезные.
Капитальные траншеи обеспечивают доступ к месторождению (с поверхности земли). Разрезные траншеи создают фронт работ для выемки полезных ископаемых или вскрышных пород.
Разрезные траншеи проводят на каждом уступе с тем, чтобы создать первоначальный фронт горных работ. Они обычно являются продолжением вскрывающих наклонных траншей. Разрезные траншеи имеют небольшой продольный уклон для отвода воды с уступа.
Планомерную отработку уступа начинают с разноса одного или обоих бортов разрезной траншеи в направлении к границам горизонта.
Разрезные траншеи могут проводиться по залежи полезного ископаемого, по породам висячего или лежачего бока залежи на всю длину уступа или только часть ее.
Длина разрезной траншеи зависит от размеров карьерного поля и условий залегания месторождения. При разработке горизонтально и полого залегающих месторождений (угольные, фосфоритовые, марганцевые) разрезная траншея обычно сразу проводится на полную длину или ширину карьерного поля. Длина траншеи при этом соответствует длине фронта работ уступа.
Капитальные и разрезные траншеи проводят в период строительства карьера и при вскрытии новых горизонтов выполняют на открытых разработках функции горно-подготовительных выработок (в период эксплуатации), с помощью которых производят подготовку уступов к разработке.
Внешними называют траншеи, расположенные за основным контуром карьера, внутренними траншеями или съездами называют траншеи расположенные внутри контура карьера. Наклонные траншеи, сформированные на рабочих уступах и периодически передвигающиеся совместно с фронтом работ, называют скользящими траншеями (съездами).
Объем работ по проведению наклонных и разрезных траншей зависит от:
- числа траншей;
- высоты уступов;
- количества путей или полос движения в траншеях;
- протяженности фронта уступа;
- свойств пород.
Траншеи характеризуются:
- шириной подошвы;
- начальной и конечной глубиной;
- продольным уклоном подошвы;
- длиной;
- углами откоса бортов.
Эти параметры также определяют их строительные объемы.
Разрезная траншея должна обеспечить:
- беспрепятственное развитие горных работ со стороны одного или обоих бортов;
- размещение бурового, транспортного и погрузочного оборудования для эксплуатационных работ на уступе;
- размещение взорванной массы от первой заходки уступа без нарушения транспортных коммуникаций взрывом.
Размеры разрезных траншей зависят от применяемого проходческого оборудования, физико-механических свойств горных пород и должны обеспечить дальнейшую отработку уступов с фронтальной погрузкой вынимаемых горных пород.
Рисунок 1 - К расчету ширины разрезной траншеи
Ширина разрезной траншеи в скальных породах определяется возможностью размещения взорванной массы и сохранения транспортной площадки при первом взрыве по ее расширению (рис.1)
Где В - ширина развала породы после взрыва, м; аТ - ширина свободной от породы полосы для размещения откаточного пути, м; обычно aТ = 3-4 м;
W0 - расстояние от нижней бровки траншеи до оси первого ряда скважин при расширении траншеи, м.
Геологическая характеристика пород Северной залежи
Краткая характеристика Качканарского рудного тела и этапы его освоения:
Урал – крупнейшая в мире провинция титаномагнетитовых месторождений, различающихся геологическим строением, составом руд и вмещающих пород, условиями формирования.
Гусевогорское месторождение меридионально вытянуло по простиранию на 8.5 км при средней ширине 2.5 км. Оно сложено преимущественно пироксенитами, оруденение представлено в основном вкрапленностью титаномагнетита и ильменита.
Руды относятся к малотитанистым ванадийсодержащим при низком содержании серы и фосфора. Среднее содержание железа 16.7 %. Условной границей рудных залежей служит изоляция общего содержания железа 14 %.
Северный карьер расположен на расстоянии 1.1 км от Главного карьера, на северном склоне горы Большая Гусева. Южный участок залежи вскрыт обособленными железнодорожными съездами до гор. + 310 м, а горизонт + 295 м – сквозным железнодорожным заездом станция «Северная» - станция «Верхняя». Вскрытие северного участка (гор. +340 - +310 м) осуществлено от ст. «Северная».
Глубинная часть залежи (ниже +265 м до отметки + 50 м) вскрывается постоянными двухпутными тупиковыми железнодорожными съездами, расположенными на восточном и южном борах карьера. Транспортная связь горизонтов с поверхностью осуществляется через внутрикарьерную ст. «Гор. + 235 м».
Описание Геологического плана Северной залежи Гусевогорского месторождения: присутствуют Габбро оливиновое, Амфиболиты, Пироксениты плагиоклазовые, Пироксениты амфиболизированные, Вебстериты, Пироксениты диаллаговые, Пироксениты оливиновые, Верлиты, Оливиниты, Плагиоклазиты.
Габбро оливиновое — магматическая интрузивная горная порода основного состава. Главными минералами габбро является основной (богатый анортитовым компонентом) плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен, иногда хромит.
Цвет. Чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая порода.
Месторождения. Распространены в различных районах Великобритании, в Северной Америке (в горах Адирондак) и вдоль побережья полуострова Лабрадор (Канада), в ЮАР, Франции, Шотландии (Великобритания) и др.; крупные массивы габбро известны в России, в частности на Урале и Кольском полуострове, на Украине, в Закавказье и др.
Амфиболиты - метаморфические горные породы, главной составной частью которых служат роговая обманка и плагиоклаз. Минеральный состав в процентах: амфиболы — 40; пироксены — 10; плагиоклаз — 40; минералы-примеси авгит, хлорит, гранат, диопсид, кварц, рудные минералы (ильменит, магнетит).
Пироксениты плагиоклазовые - общее название глубинных основных ультрамафитов существенно пироксенового состава, содержат от 50 до 100 объёмных % различных пироксенов.
Наиболее распространённые разновидности: ортопироксенит и оливиновый ортопироксенит (ромбический пироксен ± оливин), клинопироксенит и оливиновый клинопироксенит (моноклинный пироксен ± оливин), вебстерит и оливиновый вебстерит (ромбический пироксен ± моноклинный пироксен + оливин), роговообманковый пироксенит и оливин-роговообманковый пироксенит (моноклинный пироксен ± роговая обманка ± ромбический пироксен ± оливин).
В качестве породообразующих минералов в составе пироксенита отмечаются также гранат, ильменит, слюда, плагиоклаз; ведущие акцессорные минералы — хромшпинелиды и магнетит. Пироксениты относятся к числу широко распространённых тектонических пород, но встречаются обычно в небольших объёмах.
Пироксены и амфиболы встречаются в сходных типах минеральных месторождений – чаще всего это магматические горные породы, скарны, гнейсы и кристаллические сланцы. Во всех случаях, когда оба минерала встречаются совместно, пироксены являются высокотемпературными и образуются при большем давлении, чем амфиболы.
Пироксены чаще кристаллизуются в магматических условиях, а амфиболы (но не всегда) – в гидротермальных; первые – более глубинные минералы, вторые – минералы средних глубин. Очень типично замещение пироксенов амфиболами в результате понижения температуры, давления и возрастания химической активности воды в среде минералообразования.
Вебстерит - разновидность пироксенита, в состав которого входят как моноклинный, так и ромбический пироксен.
Верлиты - ультраосновная плутоническая порода нормального ряда из семейства перидотитов - клинопироксеновый перидотит; сложена оливином и клинопироксеном с примесью ортопироксена (до 10%) и роговой обманки (до 5%). Разновидности - верлит плагиоклазовый (до 10%), гранатовый (> 5%) и др.
Оливинит-магматическая плутоническая горна порода ультраосновного состава, нормального ряда щелочности из семейства оливинитов. Более чем на 90 % состоит из оливина с примесью магнетита, этим оливинит отличается от дунита, в котором вместо магнетита присутствует хромит. В незначительном количестве в оливините могут присутствовать примеси пироксенов(клинопироксен, ортопироксен), плагиоклаз и т. д. Цвет оливковый темно-серый, иногда жёлтый, серо-зелёный или коричневый.
Плагиоклазит - группа минералов изоморфного ряда альбит — анортит. Имеют породообразующее значение, входят в группу каркасных алюмосиликатов — полевых шпатов.