Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

Тема: Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Дисциплина: "Подземные горные разработки"

 

Введение

 

Экологический потенциал каждой страны определяется, и в ближайшие десятилетия будет определяться уровнем производства металлов.

Существует следующие способы добычи руд:

подземный механизированный (т.е. обычный),

подземный физико-химический

открытый

добыча со дна морей и океанов.

Основными остаются подземный механизированный и открытый способ разработки.

С переходом на более глубокие горизонты открытый способ разработки становится все менее выгодным. Кроме того, при открытом способе и большой глубине разработки земная поверхность нарушается на длительное время на очень большой площади, как в результате самих работ, так и в связи с размещением пустых пород. С другой стороны, при открытом способе имеются широкие возможности дальнейшего увеличения размеров оборудования.

С учетом условий разведанных месторождений можно считать, что в перспективе удельный вес подземного способа будет постепенно возрастать.

 

 

Исходные данные для проектирования

 

Вариант
Мощность рудного тела, м.			60
Угол падения залежи, град.			40
Глубина залегания, м.		начальная	30
		конечная	530
Длина по простиранию, м.			700
Размер вкрест простиранию, м.			-
Объемная плотность, т/м3			3,8
Крепость	руды		12
	породы		12
Устойчивость	руды		Уст.
	породы		Уст.
Ценность породы			Средн.
Возможность обрушения поверхности			Нет
Слеживаемость			Нет

1. Общие положения

 

Разрезы и запасы рудного поля.

По данным размерам поля подсчитываем балансовые запасы.

 

т.

 

т.,

где mн - мощность рудной залежи в соответствии по нормам, м;н, Hk - начальная и конечная глубина разработки соответственно, м;

- угол падения рудной залежи, град;- объемная плотность руды, т/м3

Промышленные запасы, подлежащие отработке подземным способам (Бп) определяются путем исключения запасов, отрабатываемых открытыми разработками (Б0):

Бп=Бб-Б0, т. Б0=0

Запасы, отрабатываемые открытым способом, определяются предельной глубиной карьера.

Месторождение горизонтальное, то при Н/тв>Кгр.

Применяем подземный способ разработки:

Н - мощность налегающих пород,в - вертикальная мощность рудного тела,

Кгр - граничный коэффициент вскрыши, м/м3;

Кгр=8.

Все запасы, располагающиеся ниже дна карьера, подлежат выемки подземным способом, а контуры карьера должны быть учтены при выборе мест заложения вскрывающих подземных выработок и промплощадок шахт.

 

Производительность и срок существования рудника.

Расчетная производительность рудника определяется по горным возможностям и проверяется по нормальному сроку существования рудника.

Для горизонтальных месторождений производственная мощность определяется по формуле:

А=

где Бп - промышленные запасы карьера для подземных горных работ, т;- предполагаемый срок службы рудника, лет (т 2.4)

Задача решается методом приближения следующим способом: принимаются срок службы, определяется производительность, проверяется соответствие рассчитанной производительности экономически целесообразному сроку службы (т. 2.4)

 

 

2. Экономически целесообразный срок службы рудника

 

Годовая производственная мощность рудника, тыс. т.		Экономически целесообразный срок службы рудника, лет.
		Небольшая глубина и благоприятные условия разработки.	Большая глубина и неблагоприятные условия разработки.
100	15-25			30

 

По расчитаной производительности определяем фактический срок существования рудника.

 

 

где tраз+tзат - время на развитие и затухание работ, лет. (5 лет)

лет.

Режим работы предприятия.

Продолжительность рабочей недели трудящихся принимать:

на подземных работах 36 ч.

на поверхности (кроме горячих и вредных цехов) 40 ч.;

число рабочих дней в недели для всех категорий трудящихся 5;

продолжительность смены для подземных рабочих 7,2 ч.

Режим работы рудника по добыче черных металлов принимать: для шахт производительностью до 500 тыс. т. в год - 251.

 

 

3. Вскрытие месторождения

 

3.1 Высота этажа, подготовка, тип подземного транспорта. Зона сдвижения пород

 

Высота этажа принимается по параметрам принятой системы разработки.

Горизонтальные месторождения имеют панельную подготовку. Откаточные выработки, как правило, проходят в подстилающих породах. На концентрационных и этажных горизонтах (при поэтапном вскрытии), а также на откаточном горизонте для полых залежей используется электровозный транспорт (т. 3.1).

На калийных и марганцевых рудниках вместо электровозов применяют ленточные конвейеры.

 

Табл. 3.1 - Область применения электровозов и вагонеток

Производительность рудника, млн. т/год.	Ширина колеи, мм.	Сцепной вес электровоза, кН	Емкость вагонетки, м3
До 0,3	600	70	0,7

 

На промежуточных горизонтах применяется преимущественно самоходное оборудование (автосамосвалы, ПДМ, самоходные вагоны).

Вскрывающие выработки, здания, сооружения поверхности располагаются за зоной сдвижения горных пород. Углы сдвижения принимают по опыту рудников (т. 3.2)

 

Табл. 3.2 - Углы сдвижения пород при полной подработке

Крепость пород	Углы сдвижения пород, град.
Более 12	60	70	70	75

Зону сдвижения отстраивают от конечной глубины разработки (рис. 3.1.)

 

Рис. 3.1 - Углы сдвижения пород при полной подработке при углах ( ) падение залежи

 

Берма безопасности имеет ширину для объектов 1 категории охраны - 20 м. К первой категории охраны относятся стволы шахт, копры, здания подъемных машин, районные электростанции, магистральные железные дороги и станции МПС, высоковольтные линии, электропередач.

 

3.2 Обоснование варианта вскрытия

 

Тип, число вскрывающих выработок, их сечение.

Тип, число и схемы расположения вскрывающих выработок принимаем в зависимости от длины вскрытия, глубины разработки, производственной мощности рудника и принятой схемы вентиляции.

Клетевой ствол и один или два вспомогательных ствола, оборудованных клетью с противовесом:

А - до 500 тыс. т. в год, Н - до 300м.

Сечение выработок, по которым подается воздух проверяются по допустимой скорости движения воздуха. Количество воздуха, необходимо для проветривания рудника, определяем по формуле:

для шахт с годовой производительностью до 900 тыс. т.

, м3/ч,

где А - годовая добыча шахты, млн. т.

Скорость вентиляционной струи воздуха определяется:

 

м/с < Vдоп.,

 

где Sсв - площадь поперечного сечения выработки (ствол, квершлаг), м;

- коэффициент уменьшения сечения за счёт армировки (в стволе), =0,8.

м/с.

 

Табл. 3.3 - Характеристика типовых вертикальных стволов для рудных шахт с годовой производительностью 0,-0,8 млн. т.

Годовая производительность рудника, млн. т.

Глубина разработки, м.

Рудоподъемные стволы

Вспомогательные стволы

Диаметр в свету, м.

Подъемные сосуды

Диаметр в свету, м.

Подъемные сосуды

Скипы

Клети

Скипы-Клети

Клети

Скипы-клети

Число

Грузоподъемность

Число

Колич. этажей

Размеры мxм

Число

Грузоподъемность, т.

Число

Колич. этажей

Размеры мxм.

Число

Грузоподъемность, т.

0,3

0,2

4,0

-

-

2

1

3,1x1,3

-

-

3,5

1

-

2,55x1,02

-

-

 

3.3 Оборудование подъема, околоствольные дворы, подземные дробильные комплексы

 

Табл. 3.5 - Примерный объем околоствольного двора (клетевые и скиповые ветви без камер и бункеров) главного рудоподъемного ствола

Производительность рудника, тыс. т. в год	Число стволов обслуживаемых околоствольным двором	Тип подъема	Тип околоствольного двора	Объем околоствольного двора, м3
150-300	1	Клетевой (2 клети)	Тупиковый двухсторонний или кольцевой	1200-1400

 

Тип околоствольного двора принимаем в зависимости от производительности рудника и способа подъема: тупиковый односторонний - производительность до 300 тыс.т в год.

рудник вскрытие выработка месторождение

Табл. 3.6 - Трансформаторные подстанции околоствольных дворов

Годовая производительность рудника, тыс. т/год	Размер камеры в свету, (bxhxl)	Объем, м3
		С свету	В проходке
100-300	4,8х(3,2+0,7)х29	540	660

 

Табл. 3.7 - Размер подземных бункеров

Годовая производительность рудника, млн. т.	Объем бункера, м3	Высота бункера, м.
150-300	20	8

Табл. 3.8 - Насосные станции

Водоприток, м3/ч	Тип насоса	Напор, м	Число насосов	Размеры насосной камеры (в свету), м.	Объем камеры, м3
120	ЦНС 180-500	500-900	3	4.1х3.5х20	379

 

Табл. 3.9 - Область применения дробильных комплексов в зависимости от мощности предприятия

Годовая производительность рудника, млн. т.	Тип дробилки и параметры приемного отверстия, мм.	Объем камеры дробильного комплекса, тыс. м.
1,0-1,4	Щековая 900х1200	2,46

 

3.4 Объемы горно-капитальных работ

 

Объемы горно-капитальных работ определяются сечением, длиной количеством выработок. В объемы горно-капитальных работ включаются все горные выработки, необходимые для пуска рудника (шахты) в эксплуатацию с достижением полной производительности, т.е. полные объемы главных, вспомогательных и вентиляционных стволов (штолен), околоствольных дворы, квершлаги и штреки пусковых горизонтов, капитальные рудоспуски, выработки комплексов подъемного дробления и загрузки скипов. Результаты заносят в табл. 3.10.

 

Табл. 3.10 - Объем горно-капитальных работ

Тип выработки	Площадь сечения, м.	Длина выработки, м.	Число выработок	Объем выработок, м3
Главный ствол (штольня)	38,5	830	1	31955
Вспомогательных ствол (штольня)	23,75	830	1	19712,5
Вспомогательный ствол №1 (штольня)	28,26	830	2	46911,6
Квершлаг	14,2	310	3	13206

4. Система разработки

 

.1 Выбор системы разработки

 

В соответствии с исходными данными производится предварительный выбор конкурирующих систем разработки.

 

Табл. 4.1 - Условия применения наиболее распространенных в отечественной и зарубежной практике систем разработки