Как найти глубину карьера

Расчет главных параметров карьера

К
главным параметрам относятся:

-конечная
глубина карьера по поверхности;

-максимальные
размеры карьера по поверхности;

-объём
горной массы в конечных контурах карьера;

-запасы
полезного ископаемого в конечных
контурах карьера;

-объём
вскрышных пород в конечных контурах
карьера;

-среднегеологический
и среднепромышленный коэффициенты
вскрыши.

1. Определение конечной глубины карьера

При
проектировании разработки относительно
однородных пастообразных месторождений
полезных ископаемых открытым способом,
когда земная поверхность представляет
собой равнину, задача определения
конечной глубины карьера решается
аналитическим методом.

Для
крутых залежей
полезных ископаемых конечная глубина
карьера рассчитывается по формуле проф.
Б. П. Боголюбова.

(1)

где
m_г
– горизонтальная мощность залежи
полезного ископаемого, м;

К_гр
– граничный коэффициент вскрыши, м³/м³;

Β_в
–
угол откоса нерабочего борта карьера
со стороны лежащего бока залежи полезного
ископаемого, градус;

Β_л
– угол откоса нерабочего борта карьера
со стороны лежачего бока залежи полезного
ископаемого, градус;

К_из
– коэффициент извлечения полезного
ископаемого в недр.

К_п
– коэффициент потерь полезного
ископаемого, в долях единицы.

Физический
смысл некоторых величин, входящих
формулу (1) поясняется на рис. 1.

Углы
откосов нерабочих бортов карьера для
крутых залежей полезного ископаемого
принимаются одинаковыми и определяются
по табл. 1.

Рис.
1. Схема к определению конечной глубины
карьера:

Α
– угол падения полезного ископаемого;
Β_в
– угол откоса нерабочего борта карьера
со стороны висячего бока залежи; Β_л
– то же со стороны лежащего бока залежи
полезного ископаемого; H_к
– конечная глубина.

Таблица
1

Угол
откоса нерабочего борта карьера

Породы	Коэфф. крепости пород, f	Угол откоса нерабочего борта (градусы) при глубине карьера, м
90	180	240	300	300
В высшей степени крепкие и очень крепкие	15-20	60-68	57-65	53-60	48-54	43-49
Крепкие и довольно крепкие	8-14	50-60	48-57	45-53	42-48	37-43
Средней крепости	3-7	45-50	41-48	39-45	36-43	32-37
Мягкие и довольно мягкие	1-2	30-43	28-41	26-39	26-36	–
Мягкие и землистые	0,6-0,8	21-30	20-28	–	–	–

В
формуле (1) β_лα;
если по табл. 1 β_л,
то расчётах β_л
принимается равной α.

Для
наклонных залежей
расчет конечной глубины карьера формула
(1) примет вид:

,
м,

где
α – угол падения полезного ископаемого,
град.

Для
горизонтальных залежей полезных
ископаемых конечная глубина карьера
определена природой. Вопрос решается,
каким способом разрабатывать месторождение
– открытым или подземным.

Для
этого вычисляется линейный коэффициент
вскрыши (К_вл),
который равен:

,

где

– мощность вскрышных пород, м;

– мощность полезного ископаемого, м;

– мощность наносов, м (на рис.1 наносы
показаны пунктиром).

При

месторождение следует разрабатывать
открытым способом, а при
– подземным.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

4.1 Определяем горизонтальную мощность залежей

m_г=m/sinб, м

где m – истинная мощность,

б – угол падения залежи, градус.

m_г=80/sin59=93 м.

4.2 Определение периметра дна карьера

Р_д=(L_д+B_д)*2, м

где Р_д – периметр дна карьера, м;

L_д – длинна залежи по простиранию, м;

В_д – ширина дна карьера, изменяется в зависимости от применяемой техники (В_д =30 – 40).

Р_д=(2600+40)*2=5280 м.

4.3 Определяем площадь дна карьера

S_д=L_д*B_д, м²,

S_д=2600*40=104000 м².

4.4 Определяем глубину карьера по формуле профессора Боголюбова Б.П.:

Н_к=к_изв*m_г*к_гр/(ctgв_в+ctgв_л), м

к_изв=(0,95 – 0,98) – коэффициент извлечения полезного ископаемого при открытом способе разработки;

к_гр – граничный коэффициент вскрыши м³/м³;

в_в – угол откоса борта карьера в конечном положении по висячему боку;

в_л – угол откоса борта карьера в конечном положении по лежачему боку;

Если породы висячего и лежачего боков имеют равновеликие свойства и отрабатываются под одним углом откоса борта в конечном положении в_л=в_в=в_ср, тогда

Н_к=0,5* к_изв* m_г* к_гр*tgв_ср

Н_к=0.97*93*5/(2*ctg41)=196 м.

4.5 Угол откоса борта карьера:

При ориентировачных расчетах можно пользоваться данными Гипроруды [стр. 18 П.И. Томаков, И.Н. Наумов; изд II е]:

Таблица 1

Породы	Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова	Угол откоса борта (градусы) при глубине карьера, м
?90	?180	?240	?300	>30
В высшей степени крепкие и очень крепкие	15 – 20	60 – 68	57 – 65	53 – 60	48 – 54	43 – 49
Крепкие и довольно крепкие	8 – 14	50 – 60	48 – 57	45 – 53	42 – 48	37 – 43
Средней крепости	3 – 7	45 – 50	41 – 58	39 – 45	36 – 43	32 – 37
Довольно мягкие и мягкие	1 – 2	30 – 43	28 – 41	26 – 39	26 – 36	–
Мягкие и землистые	0,6 – 0,8	21 – 30	20 – 28	–	–	–

4.6 Определяем объем полезного ископаемого максимально извлекаемого из карьера в конечных контурах:

V_п.и.=[m_г*Н_к – ((m_г – В_д)²*tgв_в/4)]*L_д, м³

m_г – горизонтальная мощность залежи, м³;

Н_к – глубина карьера в конечном положении, м;

В_д – ширина дна карьера в конечном положении, м;

в_в – угол откоса борта карьера в конечном положении, градус;

L_д – длинна залежи по простиранию, м.

V_п.и.=[93*196-(93-40) ²*tg41/4]*2600=45805613 м³.

4.7 Определяем объем горной массы в контурах карьера (м3):

V_г.м.=S_д*Н_к + Ѕ*Р_д*Н_к²*ctgв_к + 1/3*р* Н_к³*ctg²в_к

S_д – площадь подошвы карьера в конечном положении, м²;

Н_к – конечная глубина карьера, м;

Р_д – периметр дна карьера, м;

в_к – угол откоса борта карьера в конечном положении, градус;

V_г.м.=104000*196+5280*196²*ctg41/2+р*196³*ctg²41/3=141089902 м³.

4.8 Объем вскрыши:

V_в=V_г.м. – V_п.и.

V_в=141089902-45805613=95284289 м³.

4.9 Коэффициент вскрыши (средний промышленный):

к_ср= (V_г.м. – V_п.и.)/ V_п.и.= V_в/ V_п.и, м³/ м³

к_ср=95284289/45805613=2.1 м³/ м³.

4.10 Размеры карьера на дневной поверхности:

4.10.1 Площадь:

S_п.к= S_д + Р* Н_к*ctgв_в + р* Н_к²*ctgв_к, м²;

S_п.к=104000+5280*196*ctg41+р*196²*ctg41=1433328 м².

4.10.2 Длина:

L_д.к.= L_к + 2* Н_к* ctgв_к, м;

L_д.к.=2600+2*196*ctg41=3051 м.

4.10.3 Ширина:

В_ш.д.= В_д + 2* Н_к* ctgв_к, м.

В_ш.д.=40+2*196*ctg41=491 м.

Приближенный способ графического определения глубины карьера может быть применен и при наличии нескольких залежей в геологическом профиле. В этом случае определение глубины карьера следует производить применительно к главной, наиболее мощной залежи 1, а извлечение залежей 2, 3 рассматривается как попутное.
Иногда в контур карьера попадают мощные залежи, удаленные друг от друга настолько далеко, что профиль карьера может получиться ломаным. В таком случае расчеты и построения следует производить для залежи 1, рассматривая извлечение залежи 2 как попутное. После отыскания контура карьера 1-I следует проверить целесообразность разноса борта и извлечения залежи 2 до большей глубины. Для приближенного, но достаточно точного нахождения границы по левому борту 2-II следует перемещать угольник параллельно борту до того положения, при котором линейное соотношение отрезков + се к отрезку (контурный коэффициент вскрыши) будет равно заданной величине граничного коэффициента вскрыши. При этом линия, определяющая точку е, является вспомогательной. Она наклонена к горизонту под углом а, равным углу падения залежи.
Аналогичным образом находят глубину карьера для полого-падающих и наклонных залежей, когда разнос пород со стороны лежачего бока не производится.
По заданному углу откоса борта находят такое положение борта а, при котором линейное соотношение участков борта, проходящих по пустым породам, к участкам борта, проходящим по полезному ископаемому, становится равным заданному граничному коэффициенту вскрыши.