Вскрытие, подготовка, система и технологическая схема разработки рудной залежи

метки: Месторождение, Разработка, Подготовка, Выработка, Годовой, Наиболее, Мощность, Вскрывать

Рудой называют полезное ископаемое или природное минеральное вещество, из которого экономически целесообразно при достигнутом технологическом уровне горного производства извлекать путем промышленной переработки металлы и минералы.

В горнорудной промышленности разрабатывают примерно 200 месторождений черных и цветных металлов, а также несколько десятков месторождений нерудного сырья. Горнорудная промышленность относится к числу наиболее капиталоемких отраслей промышленности с весьма длительным инвестиционным циклом и с низкой рентабельностью. Специфика отрасли заключается в том, что мощности горных предприятий постоянно выбывают по мере отработки запасов, поэтому инвестиционный процесс должен быть непрерывным и обеспечивать ввод новых мощностей взамен выбывающих. При разработке месторождения часть руды или полезного компонента остается не извлеченной (эти не извлеченные запасы называются потерями полезного ископаемого в недрах земли), также имеют место потери качества руды за счет уменьшения в ней полезного компонента (разубоживание).

Потери и разубоживание приносят экономический вред при разработке месторождений. При сверхнормативных потерях происходит более быстрая отработка шахтного поля или всего месторождения. При этом могут не полностью окупиться расходы на разведку месторождения, строительство шахты и других промышленных объектов. При этом же возникает необходимость строительства нового рудника, для чего требуются денежные средства. Предприятие несет также убытки от недополучения прибыли за счет недобытой потерянной руды.

Поэтому важно выбрать экономически целесообразный способ вскрытия месторождения и систему разработки, для наиболее рациональной и полной выемки руды, что будет сделано в данном курсовом проекте.

Раздел 1. Горно-геологическая характеристика месторождения

Таблица 1 Исходные данные

Характеристика	Значение
Мощность рудной залежи, м	20
Угол падения рудной залежи, град.	10
Протяжённость залежи, м	800
Конечная глубина разработки, м	900
Начальная глубина разработки, м	600
Объёмная плотность руды,	3,8
Коэффициент крепости руды	16
Ценность руд	ВЦ
Система разработки	С этажным обрушением
Высота этажа, м	8
Условие разработки	Л
Число этажей в одновременной отработке	4

Раздел 2. Вскрытие месторождения

2.1 Производственная мощность и срок службы рудника по горным возможностям

Балансовые запасы шахтного поля:

— конечная глубина разработки рудного тела, м

— начальная глубина разработки рудного тела, м

— длина рудного тела по простиранию, м

— горизонтальная мощность рудного тела, м

— плотность руды в массиве,

Годовая производственная мощность рудника по горным возможностям:

коэффициент, учитывающий условия разработки (равный 0,1 при лёгких и 0,075 при сложных условиях горных работ и большой глубине).

Таблица 1 ориентировочные показатели потерь и разубоживания для систем разработки по классификации академика М.И. Агошкова

Система разработки	n, доли ед.	p, доли ед.
С этажным обрушением	0,13	0,17

Срок службы рудника

Таблица 2 Минимальный срок существования рудника

	0,5-1
	20-25

Условие соблюдается.

2.2 Вскрытие рудной залежи

Вскрытие — проведение комплекса горных выработок, обеспечивающих доступ с поверхности ко всему месторождению или его части и предоставляющих возможность проведения подготовительных выработок.

Вскрытие месторождения производится выработками вскрытия, а их проведение называется горно-капитальными работами.

Схема вскрытия должна обеспечивать:

ñ подъем руды и породы

ñ спуск и подъем людей и оборудования

ñ проветривание, энергоснабжение и водоотлив

ñ спуск закладочного материала

Выбор места заложения главного ствола

Места расположения основных вскрывающих выработок на поверхности выбираются в районах с благоприятными горно-геологическими условиями, они должны быть выбраны после построения углов сдвижения пород на конечный этап отработки залежи.

Угол сдвижения пород висячего бока:

f — коэффициент крепости пород

Способ подготовки шахтного поля

Подготовка — проведение подготовительных выработок, которыми вскрытая часть месторождения делится на выемочные участки.

Был выбран этажный способ подготовки шахтного поля.

Количество этажей в шахтном поле:

— высота этажа

Количество этажей в шахтном поле должно быть целым.

Рассчитанная высота этажа сравнивается с допустимым интервалом высоты этажа для принятой системы разработки.

Таблица 7 Рекомендуемая высота этажа (м) по М.И.Агошкову и Г.И.Малахову

Система разработки	Без промежуточного горизонта
	от	до
Этажное обрушение	60	100

Выбранная высота этажа входит в рекомендуемый интервал, следовательно, она подходит для нашей системы разработки.

Рудничный подъём

Выбор типа подъёма по главному вертикальному стволу производят в зависимости от годовой производительности рудника и глубины разработки.

Рис.1. Области эффективного применения скипового и клетьевого подъема

Высота подъёма, указанная в исходных данных, равняется 900 метрам, а годовая производительность — 772 тыс.т/год, следовательно, в нашем случае наиболее целесообразно использовать скиповой подъём.

Производительность скипового подъёма при одинаковых размерах сечения ствола в 5-7 раз выше, чем у клетьевых стволов.

Недостаток скипового подъёма является большое количество горно-капитальных работ по проходке камерных выработок и необходимость дробления руды до кусков с крупностью 300-400 мм.

При проектировании глубоких рудников следует предусматривать двускиповой многоканатный подъём, при этом для выполнения вспомогательных грузовых операций и спуска-подъёмв людей используют клетьевой подъём.

Часовую производительность подъёма определяют по формуле:

А — годовая производительность рудника по руде, т/год_n — годовой объём выдаваемой породы от проходки выработок (15% от годовой производительности по руде), т/год_p -коэффициент неравномерности работы подъёма; k_p =1,3_p — количество рабочих дней в году_n — продолжительность работы вертикального подъёма в сутки, час; t_n =17 час

Средняя скорость движения подъёмных сосудов с грузом при одноканатном подъёме определяется по формуле:

Н_с — высота подъёмного сосуда, м

h_c — глубина ствола от поверхности, м_з — глубина загрузочной камеры ствола, м;_n — высота переподъёма, м

Время движения подъёмных сосудов по стволу с учетом времени на их разгрузку и загрузку для двух взаимоуравновешиваемых сосудов (скипов):

θ — величина паузы на загрузку и выгрузку подъёмного сосуда, зависящая от его типа

Количество подъёмов за час:

Величина груза, поднимаемая за один подъём:

Ёмкость подъёмного сосуда (скипа):

k_p — коэффициент разрыхления руды, k_p =1,5_з — коэффициент заполнения скипа рудой, k_з =0,85

По полученному значению принимаем ближайший больший типовой скип.

Таблица 8 Скипы для горнорудной промышленности типоразмера СН

Типоразмер скипа	Вместимость, м 3	Грузоподъёмность, т		Высота в положении разгрузки (условно), мм
		Руда	Порода
1СН9,5-2	9,5	22	13	700*900	9730

.3 Проветривание

Проветривание шахты (вентиляция шахт) — создание в подземных выработках шахт нормальных атмосферных условий, которые исключают вредное воздействие на человека содержащихся в рудничной атмосфере ядовитых газов, высоких и низких температур, а также предотвращает образование опасных скоплений вредных газов.

По правилам техники безопасности проветривание должно составлять не менее 30 минут. Минимальная скорость движения воздушной струи составляет 25 м/сек. Для штреков и квершлагов максимальная скорость проветривания должна составлять 8 м/сек, а для всех остальных горных выработок — 7 м/сек. В вентиляционных каналах максимальная скорость составляет 15 м/сек.

Схема проветривания рудника

Схему проветривания рудника следует выбирать с учетом длины рудной залежи по простиранию. При длине залежи по простиранию до 800 метров рекомендуется принимать возвратноточную схему проветривания, а при длине шахтного поля по простиранию 800 и более метров — фланговое расположение вентиляционных стволов. Фланговые стволы должны располагаться вне зоны сдвижения горных пород.

Свежий воздух по фланговой схеме подается по стволу (стволам) в центре поля, расходится по выработкам рабочего горизонта к забоям, омывает их и выдается на поверхность на флангах шахтного поля. Воздух по всей длине крыла движется в направлении от центра поля к флангу, поэтому фланговые схемы еще называют прямоточными.

Достоинства фланговых схем:

ñ постоянная депрессия шахты;

ñ возможность применения вентиляционных выработок малого поперечного сечения;

ñ отсутствие утечек через вентиляционные сооружения.

Способ проветривания

Для проветривания рудника может применяться всасывающий, нагнетательный или комбинированный способы проветривания.

Нагнетательный способ применяют на неглубоких рудниках при наличии аэродинамической связи выработанных пространств с поверхностью и фланговой системе проветривания. Таким образом, этот способ проветривания в нашем случае наиболее привлекателен.

Нагнетательный способ проветривания является наиболее распространенным и в основном этот способ используют на шахтах опасных по газу и пыли. Суть этого способа заключается в том, что свежая струя воздуха подается по трубопроводу а призабойное пространство, в результате чего происходит интенсивное вымывание ядовитых газов и веществ из призабойной зоны.

При этой схеме проветривания наиболее рационально использовать гибкий трубопровод из армированного капрона или из полиэтилена повышенной прочности.

.4 Транспорт руды

Площадь и размеры поперечного сечения горизонтальных подготовительных выработок принимают, исходя из назначения конкретной выработки, видами габаритов транспортного оборудования, годовой производственной мощности рудника, крепости руды и вмещающих пород.

Квершлаги, идущие к главному стволу, при локомотивном транспорте принимаются двупутевыми, а квершлаги, которые идут к вспомогательному стволу, и откаточные штреки — однопутевыми.

Ориентировочное сечение квершлага в свету можно определить по следующей формуле:

Таблица 8 Сечения двупутевых горизонтальных горных выработок для электровозной откатки (главные штреки и квершлаги)

А г , млн.т	Ширина выработки, мм	Крепость пород	Тип выработки	Размер в проходке, мм		Площадь сечения, м 2
				Ширина	Высота	В свету	В проходке
1-2	4200	>10	Без крепли	4200	3400	12,98	12,98

Таблица 9 Сечения однопутевых горизонтальных горных выработок для электровозной откатки

А г , млн.т	Ширина выработки, мм	Крепость пород	Тип выработки	Размер в проходке, мм		Площадь сечения, м 2
				Ширина	Высота	В свету	В проходке
1-2	2450	>10	Без крепли	2450	3200	7,44	7,44

Выбор типа размера электровозов и вагонеток осуществляется в зависимости от годовой производительности рудника.

Таблица 10 Зависимость типоразмера подвижного состава от годовой производительности рудника

Годовая производительность рудника, млн. т/год	Вместимость вагонеток, м 3
1,0-2,0	100-160	1,6-2,2

Исходя из данной таблицы выбираем электровоз и рудничные вагонетки.

Таблица 11 Технические характеристики подвижного состава

Контактный рудничный электровоз
Тип, марка	Сцепной вес, кН	Скорость движения, км/час	Колея, мм	Габаритные размеры (L*B*H), мм	Количество и мощность двигателя, кВт
К10	98,1	12,8	600,750,900	4920*1350*1650	2*20,0
Рудничные вагонетки
Тип, марка	Вместимость, м 3	Грузоподъёмность, т	Колея, мм	Габаритные размеры (L*B*H), мм	Масса, кг
ВГ-2,5	2,5	4,5	900	2760*1240*1300	1129

Рис.1. Контактный электровоз К10

Рис.2. Глухая рудничная вагонетка ВГ-2,5

Для транспортирования руды от блока до околоствольных дворов применяют погрузо-доставочные машины (ПДМ).

Достоинства ПДМ заключается в их высокой производительности и универсальности, но они имеют и ряд таких недостатков, как высокая стоимость, небольшой срок службы (3-6 лет), а также для них требуются выработки достаточно больших сечений. Выбираем самоходное оборудование, исходя из рассчитанного сечения квершлага:

Таблица 12 Самоходное оборудование

ПДМ (ковшовые)
Марка оборудования	Параметры в свету
	Сумма зазоров, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Площадь сечения, м 2
ТОРО-400.	1700	2425	2320	10,1

Рис.3. Погрузо-доставочная машина ТОРО-400

В выработках, предназначенных для транспортировки руды и сообщения с очистными забоями, должны приниматься зазоры между наиболее выступающей частью транспортного средства и стенкой (крепью) выработки или размещенным в выработке оборудованием: 1,2 м со стороны прохода людей и 0,5 м — с противоположной стороны.

Технически возможный вариант вскрытия шахтного поля: вертикальным стволом и откаточными квершлагами.

Технические параметры вскрытия

Приблизительная площадь поперечного сечения вскрывающих выработок в проекте определяется по годовой производительности рудника (млн.т/год).

Таблица 13 Площадь поперечного сечения вскрывающих выработок

Наименование выработок	Формула	Площадь поперечного сечения выработки,
Главный вертикальный ствол	9+10,8*A г	25,5
Откаточный квершлаг	4,2+5,4*A г	12,5
Квершлаг флангового вентиляционного и клетьевого стволов	4,15*A г	6,35
Фланговый вентиляционный ствол	9,32
Фланговый клетьевой вспомогательный ствол	14+4*A г	20,13

Объём выработок околоствольных дворов

Петлевой околоствольный двор при α=0° для шахт проектной мощностью 4000-6000 т угля в сутки с откаткой грузов в вагонетках ВГ-2,5 смешанными и специализированными составами электровозами типа К10.

Таблица 13 Спецификация

Таблица 15 Основные показатели

Объём выработок околоствольного двора у вентиляционных стволов:

А_э — годовая производительность этажа, млн.т

А_г — производственная мощность рудника, млн.т- число этажей

Объёмы горно-капитальных работ (ГКР)

По итогам построения схемы вскрытия и выбора сечений вскрывающих выработок рассчитан в табличной форме объём ГКР. При заполнении таблицы длину вскрывающих выработок, ориентированных параллельно проекционным плоскостям, принимаем по чертежу.

Таблица 16 Объемы вскрывающих выработок и их стоимость

Таблица 17 Объемы капитальных затрат

Таблица 18 Объемы эксплуатационных затрат.

Приведенная стоимость руд

Раздел 3. Технико-экономические показатели по системе разработки

Таблица 19 Технические показатели вскрытия и системы разработки

Показатель	Значение показателя
Годовая производительность рудника, млн. т	0,974344
Суточная производительность рудника, тыс. т	5,02
Производительность блока, т/смену	1,6
Капитальные затраты, млн. руб.	1123,6
Эксплуатационные затраты,млн. руб.	6859,8
Горнопроходческие затраты, млн. руб.	2786,1
Приведенная стоимость руды, руб./т

Заключение

В данном курсовом проекте были посчитаны необходимые технологические и технико-экономические показатели, с помощью которых был выбран способ вскрытия месторождения и система разработки.

Таким образом, месторождение вскрыто вертикальным стволом и квершлагами, шахтное поле делится на 3 горизонтах.

Транспорт рудника представлен контактными электровозами типа К10, рудничными вагонетками ВГ-2,5 и погрузочно-доставочными машинами типа ТОРО-400.

Разработка месторождения ведется этажно-камерной системой с отбойкой руды вертикальными слоями.

рудник горный отбойка камерный

Список используемой литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/podgotovka-mestorojdeniya-k-razrabotke/

1. Агошков М. И., Борисов С. С., Боярский В. А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М., Недра, 2008 г.

2. Баранов А.О. Расчёт параметров технологических процессов подземной добычи руд. М., Недра, 1985 г.

. Борисов С.С. Горное дело. М.: Недра, 2009, 224 с.

. Именитов И. И. Процессы подземной добычи при разработке рудных месторождений. М., Недра, 2008 г.

. Панин И.М., Ковалёв И.А. Задачник по подземной разработке рудных месторождений. М., Недра, 2012 г.

. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ.

. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. — М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2009.

. Справочник по горнорудному делу. /Под ред. В. А. Гребенюка. — М.: Недра, 1983.