Выбор и обоснование параметров буровзрывных работ для условий разреза 'Бунгурский-Северный'

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Геология
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

1,43 Мб
Опубликовано:

2012-08-18

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Выбор и обоснование параметров буровзрывных работ для условий разреза 'Бунгурский-Северный'

Введение

В настоящее время предприятие является составляющим звеном любого государства. Насколько эффективно работает предприятие, какого его финансовое состояние, от этого зависит здоровье экономики государства. Но, как известно именно от правильно выбранной технологии ведения горных работ зависит стабильность и процветание угледобывающего предприятия. Ведь именно технология добычи полезного ископаемого влияет на себестоимость конечной продукции. Как мы вскроем месторождение, как мы его извлечем, во многом и будет влиять на стабильность и процветание данного предприятия.

Цель данного проекта - снижение себестоимости 1 м³ горной массы при ведении буровзрывных работ.

В общей части дипломного проекта будут изложены сведения о геологическом строении месторождения, гидрогеологических условиях месторождения. Определены границы карьера. Рассмотрены: способ вскрытия месторождения, система разработки, параметры технологических процессов. Выбраны горные машины и оборудование с учетом горно-геологических условий разработки месторождения и с расчетом их эксплуатационной производительности.

В специальной части дипломного проекта с учетом техники, технологии, физико-механических свойств горных пород, блочности, взрываемости, обводненности скважин, характеристик взрывчатых веществ (ВВ), экономических факторов будут определены оптимальные параметры буровзрывных работ (БВР) с учетом горно-геологических условий Бунгурского месторождения.

1. Геологическое строение месторождения

1.1 Основные сведения

«Бунгурский-Северный разрез» вступил в строй действующих предприятий в 2005 г. (после ликвидации разреза «Камышанский» и его переименования). Административно - бытовой комплекс «Бунгурского угольного разреза» располагается по адресу Кемеровская обл., г. Новокузнецк, п. Листвяги, ул. Ливинская 31а, ООО «Бунгурский-Северный разрез» входит в состав ХК «Кузбассразрезуголь» [1]

В настоящее время разрез располагается на 2 участках: 1 - Бунгуро-Листвянский 4 (Суворовское поле), 2 - Бунгурский 1-3.

Средняя зольность угля 17,6%, влага 11,8%, сера 0,4%. Высшая теплота сгорания в зависимости от марки и влияния выветривания колеблется от 6000 (25,12) до 8350 ккал/кг (34,95 Мдж/кг) при средней 8020 ккал/кг (33,57 Мдж/кг). Низшая теплота сгорания рабочего топлива по марке «Т» составляет 6020 ккал/кг (25,19 Мдж/кг), по марке «Д» - 5300 ккал/ кг (22,1 Мдж/кг).

Около 80% энергетических углей разреза поставляется на 11 электростанции России, в том числе на 4 электростанции Кузбасса, 0,02% для коммунальных и бытовых целей, 19,2% на склады топлива МПС.

Угли ООО «Бунгурский-Северный разрез» пригодны для пылевидного и слоевого сжигания, бытовых нужд, и других целей.

Участок горных работ № 1 («Суворовское поле») расположен в Бунгуро-Чумышском геолого-экономическом районе и административно входит в черту земель Новокузнецкого района Кемеровской области РФ (рисунок 1.1)

В 12 км к юго-западу от поля участка № 1 находится город Новокузнецк, а в непосредственной близости располагаются деревни Кандалеп, села Березовка, Костенково, Апанас, Мостовая, которые связаны с г. Новокузнецком гравийными шоссейными дорогами. Все населенные пункты связаны между собой грунтовыми дорогами.

В геоморфологическом отношении площадь Бунгурского месторождения представляет собой пологовсхолмленное плато, расчлененное серией логов и водоразделов.

Наиболее значительные речки, расположенные вблизи участков Бунгурского месторождения - река Бунгур и река Кандалеп, ориентированы меридианально и текут в диаметрально-противоположных направлениях. Речки Бунгур и Кандалеп питаются в основном за счет атмосферных осадков, и гидрогеологический режим их подвержен значительным колебаниям.

Климат резко континентальный. Холодная зима продолжается в течение пяти месяцев - с ноября по апрель. Наиболее холодные месяцы - январь и декабрь, когда температура снижается до - 45⁰С. Устойчивый снежный покров удерживается с начала ноября и до конца апреля. На открытых крутых южных и юго-западных склонах снег, как правило, не удерживается, в логах же накапливается снежный покров толщиной до 2 м. В зависимости от этого глубина промерзания достигает 2,5 м на оголенных склонах и 0,1-0,3 м под мощным снеговым покровом. Лето короткое, но относительно жаркое. Наиболее жарким месяцем является июль, среднемесячная температура которого достигает +19,4⁰С. Среднегодовое количество осадков составляет 497 мм. Наибольшее количество осадков выпадает летом (40-45%). Суточный максимум осадков - 49 мм/сут. Господствующими ветрами являются южные и юго-западные. Ветры этих направлений имеют максимальную скорость 17-24 м/сек.

Рисунок 1.1. Местоположение участка Бунгуро-Листвянский 4

1.2 Горно-геологическая характеристика карьерного поля

Стратиграфия

Согласно современной стратиграфической схеме расчленения угленосных отложений Кузбасса вся толща осадков участка относится к балахонской серии (С₁-Р₁), включающей в себя ишановскую (Р₁isc) и кемеровскую свиты(Р₁кm).

В структурном отношении участок приурочен к северо-западному крылу Суворовской западной антиклинали, осложненному флексурными перегибами и дизъюнктивами.

На площади детализируемого участка вскрышная часть ишановской свиты включает в себя лишь интервал от кровли пласта V^бис до VII включительно. Вскрытая мощность свиты составляет немногим более 160 м. Отложения ишановской свиты, представлены, в основном, глинистыми разностями пород (крупными, мелкими и углистыми алевролитами), а песчаники в разрезе свиты занимают подчиненное значение и составляют не многим более 25% от общей мощности свиты. Главнейшим признаком вскрытой части ишановской свиты является присутствие мощного пласта угля (VI), который на границах участка отрабатывается открытым способом.

Кемеровская свита на площади участка включает в себя интервал: верхняя граница проводится в 80 м выше пласта I, а нижняя по кровле пласта V^бис. Вскрытая мощность свиты составляет 230м. В разрезе свиты установлено 6 пластов угля, 5 из которых имеют кондиционную мощность II, III, IV, IV^бис,V. В литологическом составе разреза свиты преобладающее положение занимают алевролиты. Довольно значительная по мощности (20-30 м) пачка песчаников залегает лишь в почве пласта I.

Алевролиты - разделяются на песчанистые (алевролиты крупнозернистые) и глинистые (алевролиты мелкозернистые). Для обеих групп характерен темно-серый цвет, горизонтальная, реже, косоволнистая слоистость.

Крупных алевролитов - 40%, мелких -18%.

Песчаники - разнозернистиые, образуют иногда достаточно мощные (до 30 м) слои. Отмечаются все виды песчаников от мелкозернистых до крупнозернистых. Окраска, в основном, серая и светло-серая.

Угленосные отложения кемеровской свиты включают 10 пластов и пропластков угля, суммарная мощность которых составляет 27,88 м, рабочая угленосность - 11% .

По особенностям геологического строения - выдержанности мощности, строения угольных пластов, сложности условий их залегания и горно-геологических условий разработки участок № 1 относится к II группе «Классификации запасов месторождений и ресурсов твердых полезных ископаемых».

На Суворовском поле в настоящее время принято к отработке 3 угольных пласта, горные работы достигли отметки +280 м.

Длина участка принята 5600 м, ширина - 400 м, площадь - 210 га [1].

Тектоника

В структурном отношении участок приурочен к северо-западному крылу Суворовской западной антиклинали, осложненному флексурными перегибами и дизьюнктивами. В границах от профиля 5 и до профиля 13 это крыло характеризуется сравнительно пологими углами падения (20-25^°), а на остальной части площади углы падения пород гораздо круче (35-40^°).

На площади участка выявлено 9 разрывов с амплитудами перемещения от 3 до 23 м, в том числе с амплитудой менее 10 м. их установлено 7. Все нарушения определяются как согласные взбросы, имеющие северо-восточное и юго-восточное простирание. При отработке угольных пластов не исключена возможность других мелких нарушений, поскольку буровые работы с учетом относительно редкой плотности разведочной сети не обладают достаточной разрешающей способностью для установления интенсивности развития мелкоамплитудных нарушений, так и пологой волнистости.

Попутные полезные ископаемые

Суглинки

Для производства строительного кирпича могут быть использованы суглинки, почти непрерывным чехлом перекрывающие коренные породы, как в пределах Бунгуро-Чумышского района, так и сопредельных с ним площадей.

Для определения пригодности суглинков, как сырья в производстве строительных материалов, в бортах карьера на оцениваемом участке были отработаны 4 пробы. На основании лабораторно-технологических испытаний можно сделать вывод, что глинистое сырье проб пригодно для получения керамического кирпича марки 150 при условии доизмельчения запесчаненых фракций и внесения отощителей ( опилки, молотые отходы углеобогащения) в незапесчаненные фракции.

При мощности наносов в 5 метров и выше запасы суглинков составляют 3,2 млн.м³.

Почвенно-растительный слой

Мощность плодородного слоя в среднем составляет 0,5 м. Запасы оцениваются равными 0,3 млн.м³.

Строительные камни

Песчаники мощных слоев (свыше 26 м), имеющие предел прочности при одноосном сжатии свыше 1400 кг/см², могут быть рекомендованы в производство бытового камня марки «1400» по прочности и марки «М-35» по морозоустойчивости.

Менее прочные песчаники с пределом прочности при сжатии 1400 кг/см² и алевролиты могут использоваться в качестве бытового камня при неответственных строительных работах и строительных работах внутри зданий и помещений.

1.3 Условия залегания и морфология угольных пластов

В структурном отношении участок № 1 приурочен к юго-восточному крылу Суворовской антиклинали - структуре II порядка крыла Чумышской гемисинклинали.

Указанное крыло Суворовской антиклинали осложнено дополнительными антиклинальными и, сопряженными с ними, синклинальными складками III и IV порядка. В целом, в пределах участка развита тектоническая структура переходного типа, сочетая в себе признаки, как моноклинальных структур, так и складчатых форм, что вызывает своеобразную форму выходов пластов под наносы ввиду изменяющегося простирания толщи и углов падения крыльев [1].

Тектоническое строение участка сложное. Падение пластов - наклонное крутое. В западной половине участка углы падения изменяются от 35^° до 45^°, в восточной - от 35^° до 55^°. По сложности геологического строения участок относится к месторождениям 2 группы - сложного строения.

В пределах участка (блок открытых работ) установлено 10 угольных пластов, принятых к подсчету запасов: II, III, IV, IV^бис, V, V^бисв.п., V^бисн.п., VI, VII, VIII. Угольные пласты по морфологическим особенностям можно разделить на две группы: по мощности - средней мощности от 1,30 до 3,50м (III, IV, IV^бис, V^бисн.п., VII, VIII) и мощные - свыше 3,50м (II, V, VI); по выдержанности мощности: выдержанные (II, IV, IV^бис, V, V^бисн.п., VI), относительно выдержанные - III, VII, VIII, невыдержанные - V^бисв.п.. Угольные пласты характеризуются как простым строением (III, IV, IV^бис, V^бисв.п., V^бисн.п.), так и сложным (II, V, VI, VII, VIII).

Суммарная мощность прослойков породы в пластах сложного строения непостоянная и колеблется от 0,04 до 1,12м, а количество их в пластах от 1 до 10 (пласт 6).

ПЛАСТ IV - IV^бис: пласты располагаются на расстоянии 10 - 12м друг от друга, а от вышележащего V пласта на расстоянии 10м. Мощность пластов колеблется соответственно от 1,38-1,34 м и от 1,47 - 2,46 м при среднем значении 1,01 и 1,37 м по степени выдержанности эти пласты в пределах участка относятся к выдержанным. Строение пласта IV простое, а IV^бис ^-простое и реже сложное. В этом случае пласт IV^бис включает в себя 1 - 2 породных прослоя, суммарная мощность которых изменяется от 0,12 - 0,74 м. Кровля пластов представлена алевролитами крупными, почва алевролитами крупными и, реже, песчаниками. Следует отметить, что ложная почва пласта IV часто представлена углистыми алевролитами.

ПЛАСТ V: является самым нижним пластом в отложениях кемеровской свиты и залегает стратегически ниже пласта IV^бис на 26 м. Мощность пласта изменяется от 3,11-4,16 м, в среднем составляя 3,58 м. Строение пласта V чаще всего сложное - включает в себя 1-3 породных прослоя, суммарная мощность которых изменяется в пределах от 0,08-0,48 м и представлены они алевролитами мелкими и углистыми. Кровля и почва пласта представлена алевролитами крупными, иногда присутствует ложная кровля, представленная алевролитом углистым. По степени изменчивости мощности пласт отнесен к группе выдержанных.

ПЛАСТ V^бисв.п.: самый верхний пласт в отложениях ишановской свиты и залегает стратиграфически ниже V-го пласта в 48 м. Мощность пласта изменяется от 0,68 -1,19 м при среднем значении 0,91 м. Строение пласта простое и лишь в единичных случаях пласт содержит 1-2 породных прослоя, суммарная мощность которых не превышает 0,13 м. Кровля и почва пласта представлена алевролитами крупными и, реже, песчаниками. По степени измененности мощности пласт отнесен к группе невыдержанных.

ПЛАСТ V^бисн.п.: от вышележащего пласта удален на расстоянии 1,5-2 м. В пределах участка характеризуется выдержанной мощностью, изменяющейся от 1,13 -1,7 м при среднем значении 1,41 м. Пласт чаще имеет простое строение, редко состоит из двух пачек. От вышележащего пласта удален на расстоянии 1,5-2 м. Кровля пласта представлена алевролитами крупными, иногда присутствует ложная кровля и сложена она алевролитами мелкими и углистыми. Почва представлена алевролитами крупными и мелкими и, реже, песчаниками и углистыми алевролитами.

ПЛАСТ VI: является самым мощным пластом в границах участка. Средняя мощность пласта составляет 7,43 м при крайних ее значениях от 4,87-10,36 м. Строение пласта VI сложное. В случае сложного строения пласт включает в себя 2-5 повторных прослоя, а иногда и более (6-10). Суммарная мощность внутрипластовых породных прослоев изменяется в пределах от 0,27-1,12 м. и представлены они чаще всего алевролитами мелкими и углистыми, и, реже оолитовым сидеритом. Кровля пласта представлена алевролитами крупными и мелкими, а почва сложена алевролитами крупными и песчаниками. По степени изменчивости мощности пласт VI отнесен к группе выдержанных.

ПЛАСТ VII: от вышележащего пласта удален на расстоянии 22 м. По степени выдержанности мощности пласт относится к относительно выдержанным. Мощность пласта колеблется от 1,72 -3,9 м при среднем значении 2,77 м. Пласт характеризуется чаще всего сложным строением и состоит из 3-5 пачек угля. Породные прослои представлены, в основном, алевролитами мелкими и, реже, алевролитами углистыми и оолитовым сидеритом. Суммарная мощность породных прослоев изменяется в пределах от 0,04 до 0,49 м. Кровля пласта представлена алевролитами крупными и, реже, алевролитами мелкими и песчаниками. Почва пласта сложена в большинстве случаев алевролитами крупными и мелкими, реже, песчаниками. Необходимо отметить тот факт, когда одна или две угольные пачки в почве пласта приобретают значения самостоятельных пластов, поскольку разделяющий их породный прослой равен или превышает по мощности угольную пачку.

Характеристика пластов угля, принятых к отработке открытым способом, приведена в таблице 1.1.

Заканчивая характеристику угольных пластов можно сделать следующий вывод: по результатам изучения морфологии пластов и их мощности, наиболее перспективным для развития добычных работ открытым способом на детализируемой площади являются пласт II, V, VI.

Таблица 1.1

Характеристика пластов угля участка № 1

	Характеристика пород		Принятая мощность пласта от-до/средн., м	Строение пласта	Краткая характеристика угольного пласта
	кровли	почвы
V	Ложная-аргиллиты углистые, основная -аргиллиты и алевролиты слабые	Алевролиты, редко песчаники	0,94-4,99/ 2,68	Простое и сложное из 2-3 пачек угля	Относительно выдержанный
VI	Алевролиты, аргиллиты, редко песчаники	Мелкие алевролиты, иногда углистые	2,42-11,10/ 5,13	Простое и сложное из 2-5 пачек угля	Выдержанный
VII	Алевролит, редко песчаник	Алевролиты	0,77-3,76/ 1,77	Простое, редко сложное из 2 пачек	Относительно выдержанный

1.4 Физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород

Согласно ГОСТ 8162-79 по основным маркировочным показателям - выходу летучих веществ менее 17 % (от 5 до 11 %) и отсутствию толщины пластического слоя угли пластов участка № 1 отнесены к марке «Т» [1].

На основании изучения теплотехнических свойств углей установлено, что угли являются хорошим энергетическим топливом с высокой теплотворной способностью (8395-8646 ккал), низкой влажностью (7,5 %) и относительно небольшой зольностью чистых угольных пачек (7,7-16,6 %).

Угли пластов малосернистые (колебание от 0,35 до 0,81 %). Содержание фосфора в углях изменяется от 0,0005 до 0,214 %.

В соответствии с ГОСТ 10100-84 угли пластов характеризуются трудной и очень трудной обогатимостью [1].

Вмещающие породы представлены песчаниками, алевролитами и аргиллитами, четвертичные отложения - суглинками и глинами.

Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова составляет: угля - 0,8-1,8 пород вскрыши - 3-9, объемный вес породних прослойков - 2,0 т/м³.

Трещиноватость является одним из главных показателей при оценке инженерно-геологических свойств скальных пород. Толща осадочных пород повсеместно разбита нормально- и кососекущими трещинами. Зона слабой трещиноватости характеризуется почти полным отсутствием открытых трещин, в то время как в зонах развития интенсивности трещиноватости приобретают распространение открытые трещины .

Физико-механические свойства суглинков и глин приведены в таблице 1.2.

1.5 Качество угля

Угли всех пластов участка в соответствии с ГОСТ 25543-88 относятся к марке Т (тощие). По результатам петрографических исследований угли содержат: витринита - 49-74%, фюзинита - 22-47%, семивитринита - 4%, примесей - 1%. Качественная характеристика угля по пластам участка № 1 представлена в таблице 2.3.[1]

Угли могут использоваться для энергетических целей. Средняя зольность колеблется от 9,2 до 10,7%. Зольность углей с учетом 100% засорения породными прослоями изменяется от 14,4 до17,2%. Угли очень труднообоготимые.

По данным разведочных и эксплуатационных работ зона негодного угля составляет 0,20- 0,5 м, зона окисления распространяется до глубин от 10-15 до 30 м. Окисленный уголь по качественным показателям соответствует принятым кондициям на энергетическое топливо.

Угли участка малосернистые и малофосфористые, с высокой теплотворной способностью. По результатам исследований угли склонны к самовозгоранию.

Таблица 1.2

Физико-механические свойства суглинков и глин

Свойства	Ед. изм	Суглинок	Глина
Объемная масса	Т/м³	1,96	1,9
Удельный вес	Т/м³	2,65	2,66
Естественная влажность	%	21,14	17,2
Пористость	%	39,12	38,9
Коэффициент пористости	-	0,649	0,64
Число пластичности	-	13	17
Полная влагоемкость	%	24,93	24,2
Величина набухания	%	27,53	32,0
Коэффициент внутреннего трения		0,327	0,21
Угол внутреннего терния	Град.	18	12
	Сцепление	5,18	5,00

Таблица 1.3

Качественная характеристика угля участка № 1

Показатель		Индекс пласта
		V	V^бис_{в. п.}	V^бис_{н. п.}	VI	VII
Зольность A^d, %	Скважина	11,96	13,13	11,83	12,11	13,50
	горная выработка	-	-	-	-	-
Выход летучих в-в V^daf, %	Скважина	9,45	10,34	9,84	9,31	9,56
	горная выработка	-	-	-	-	-
Q_s^daf, % - теплота сгорания		8549	8559	8589	8550	8573
Q_i^r, % - теплота сгорания		-	-	-	-	-
S_t^d, % - сера общая		0,59	0,80	0,81	0,56	0,66
P^d, % - фосфор		0,214	0,143	-	0,086	0,74

1.6 Гидрогеологическая характеристика

В геоморфологическом отношении площадь участка № 1 представляет собой расчлененное серией рек, логов и ручьев возвышенное плато.

В обводненности Бунгуро-Чумышского месторождения в той или иной степени участвуют водоносные горизонты четвертичных образований и коренных пород. Обводненность пород характеризуется двумя водоносными горизонтами: водоносный горизонт в четвертичных отложениях, водоносный горизонт в коренных породах.

Первый горизонт, представленный грунтовыми водами, приурочен к макро пористым суглинкам водоразделов и их склонов, а так же к аллювиальным песчано-галечниковым отложениям речных долин. Водоносность четвертичных отложений незначительна.

Водовмещающими породами основного водоносного горизонта являются песчаники и алевролиты, переслаиваемые с аргиллитами и пластами угля. Все эти породы и угольные пласты собраны в асимметричные складки и расчленены многочисленными тектоническими разрывными нарушениями.

Среди водоносных пород наиболее выдержанными и водообильными являются пачки песчаников мощностью в среднем 15-25 м, залегающие между рабочими пластами угля.

По степени трещиноватости и водообильности пород на месторождении выделены две зоны: верхняя - выветрелых, интенсивно трещиноватых, и поэтому повышена водообильность пород и нижняя - породы с постоянно затухающей по глубине трещиноватостью.

На водоразделах и склонах благодаря довольно расчлененному рельефу продуктивные отложения находятся в зоне дренажа и являются в значительной степени осушенными. Удельные дебиты скважин этой зоны составляют 0,03-0,06 л/сек, коэффициент фильтрации 0,018 м/сут.

В качественном отношении подземные воды прозрачные, без цвета и запаха, пресные гидрокарбонатные кальциево-магниевые, реже кальциево-натриевые с минерализацией 220-339 мг/л.

Общая жесткость колеблется в пределах 2,8-17,2 мг-экв/л, она почти полностью устранимая, что указывает на пригодность воды для хозяйственно-питьевых нужд. По концентрации водородных ионов (pH изменяется от 7 до 8) воды относятся к слабощелочным.

Угленосные отложения участка характеризуются слабой обводненностью.

Приток подземных вод на 1 м длины траншеи: начало работ 5 м³/час, полное развитие работ 31,8 м³/час. Максимальный водоприток за счет атмосферных осадков - 20 м³/час [1].

1.7 Геологические запасы угля

Балансовые запасы полезного ископаемого участка № 1 приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Запасы полезного ископаемого участка № 1 на 2004 год [1]

Наименование угольных пластов		Геологические запасы (балансовые), тыс. т
		В том числе:				Всего:
		А	В	С₁	С₂
V	марочные	-	562	428	419	1409
	окисленные	-	-	106	-	106
	Всего:	-	562	534	419	1515
V^бис	марочные	-	66	27	16	109
	окисленные	-	-	-	26	26
	Всего:	-	66	27	42	135
V^бис_{н. п.}	марочные	-	126	223	10	359
	Всего:	-	126	223	10	359
V^бис_{в. п.}	марочные	-	175	278	10	463
	Всего:	-	175	278	10	463
VI	марочные	-	2482	1362	371	4215
	окисленные	-	-	189	19	208
	Всего:	-	2482	1551	390	4423
VII	марочные	-	797	151	8	956
	Всего:	-	797	151	8	956

1.8 Выводы

Заканчивая характеристику геологического строения участка можно сделать следующий вывод: продуктивные отложения участка включают в себя угольные пласты, относящиеся, в основном, к группе выдержанных и относительно выдержанных. В соответствии с « Классификацией запасов месторождений твердых полезных ископаемых» участок относится к месторождениям II группы.

2. Генеральный план и технологический комплекс на поверхности

ООО «Бунгурский-Северный разрез» расположен в 12 км., к северо-востоку от г. Новокузнецка. В непосредственной близости от промплощадок разреза и автобазы построен шахтерский поселок Листвяги. На предприятии расположены две промплошадки разреза и автобазы на расстоянии 1,8 км.

На промплощадке разреза расположены: котельная, механическо-ремонтный цех, тракторно-бульдозерный цех, химическая лаборатория, площадка для ремонта и демонтажа экскаваторов, участок энергоснабжения, АБК, складские помещения, убежище, общежитие.

На промплощадке автобазы расположены: котельная, ремонтно-механические мастерские, складские помещения, убежище, здравпункт, АЗС, ГСМ, АБК, боксы для БелАЗов, грузовых и легковых автомобилей.

На промплощадке разреза котельная служит для отопления всех зданий расположенных на промплощадке. Механическо-ремонтных цех - для обслуживания и ремонта экскаваторов, буровых машин, и прочего электрооборудования. Тракторно-бульдозерный цех - для ремонта и технического обслуживания бульдозеров, а также для стоянки тракторно-бульдозерной техники. Участок электроснабжения предназначен для обеспечения всех зданий и сооружений промплощадки электроэнергией. Административно бытовой комплекс - для размещения столовой, мойки (1этаж), административного аппарата (2, 3 этажи). Складские помещения предназначены для хранения запасных частей и необходимого оборудования, так же в здании склада расположена химическая лаборатория, предназначенная для определения марки угля, зольности, калорийности.

На промплощадке автобазы котельная предназначена для отопления помещений автобазы, ремонтно-механическая предназначена для ремонта карьерного автотранспорта, складские помещения для хранения необходимых материалов и запасных частей. Здравпункт - для оказания медицинской помощи. АЗС и ГСМ - для заправки и хранения горюче смазочных материалов. Боксы для стоянки БелАЗов, грузовых и легковых автомобилей.

Дробильно-сортировочный комплекс расположен на угольном складе №1, на промплощадке «Бунгурского угольного разреза». Площадка находится на левом берегу реки Бунгур. Производственная мощность установки 600 тыс. т в год. Принимаемое проектом оборудование дробильно-сортировочный комплекс (ДСК) позволяет выполнять следующие операции:

загрузка рядового угля в бункер автомобильным транспортом;

дробления крупного угля в дробилке до 1000 мм;

определение классов 0-40 мм и 40-100 мм на колосниковом грохоте;

разгрузка конвейером класса 40-100 мм и отсева на склад.

Комплекс предназначен для дробления и сортировки рядового угля марки «Т» класса 0-40 мм и 40-100 мм. Часовая производительность установки составляет 174 т/ч.

3. Горные работы

3.1 Существующее состояние горных работ

В настоящее время на участке работают 4 экскаватора: ЭКГ-5А, ЭКГ-8И (2 штуки) и ЭШ - 10/70.

На перевозках угля и вскрышных пород, навалов и прочих работах на разрезе используются автосамосвалы БелАЗ 7555 грузоподъемностью 55 т, БелАЗ 75121 грузоподъемностью 120 т и БелАЗ 75485 грузоподъемностью 40 т.

Применение автосамосвалов БелАЗ 75485, БелАЗ 7555 с погрузкой экскаваторами ЭКГ-5А, ЭКГ-8И ДЭО является оптимальным автомобильно-экскаваторным комплексом, так как при работе экскаватора ЭКГ-5А с автосамосвалом БелАЗ 7519 на погрузку затрачивается 10,04 мин. Недостаток этого автомобильно-экскаваторного комплекса в том, что значительно увеличивается время простоя автосамосвалов под погрузкой.

На угольных складах уголь грузится экскаваторами ЭКГ-5А и ЭКГ-8И в железнодорожные составы, состоящие из тепловоза ТЗМ-2 и 8-16 полувагонов, и отправляется на станцию Листвяги. На станции Листвяги формируется составы весовой нормой 2500 т брутто, далее через станцию шахты Бунгурская отправляется на станцию с. Димитрово. На с. Димитрово выполняются приемо-сдаточные операции, и формируется составы весовой нормой 5000 т брутто. Затем отправляются на внешнюю сеть ст. Новокузнецк-Сортировочный.

Для уборки навалов на горных участках предусматривается также бестранспортная система разработки. При этом навалы перемещаются драглайном ЭШ-10/70 по условиям бестранспортной технологии в выработанное пространство участка.

3.2 Основные параметры карьера (участка)

Участок горных работ № 1 («Суворовское поле» разреза «Камышанский») расположен в Бунгуро-Чумышском геолого-экономическом районе и административно входит в черту земель Новокузнецкого района Кемеровской области РФ.

Технические границы участков по простиранию приняты в границах существующих отводов. Прирезка запасов по простиранию в настоящий момент не представляется возможной в связи с тем, что запасы в торцах «Суворовского поля» были отработаны шахтой «Бунгурская».

В установленных границах карьера:

объем вскрыши, м³ - 4536400;

запасы угля, т. - 721000;

коэффициент вскрыши, м³/т - 6,29.

Объем вскрышных и добычных работ по пластам приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Объемы вскрышных и добычных работ

Пласт	Горизонт, м	Вскрыша, м³	Запасы, т.
V и VI	+260	2 728 600	450 000
VII	+300	1 807 800	271 000

3.3 Мощность предприятия, потребители продукции

Проектная мощность предприятия 600 тысяч т угля в год, вскрыши автомобильной 7488 тысяч т.

В перспективе возможно увеличение проектной мощности разреза до 1 млн. т угля в год при увеличении производительности разреза по вскрыше, выполняемой по бестранспортной технологии.

Около 80 % энергетических углей разреза поставляется на 11 электростанций России (Мосэнерго, Новосибирскэнерго, Томскэнерго, Пермьэнерго, Кировэнерго, Магаданэнерго), в том числе на 4 электростанции Кузбасса (Кузбассэнерго), 0,02 % для коммунальных и бытовых целей, 19,2 % на склады топлива МПС. Также осуществляется поставка угля по регионам России и на экспорт (Словакия, Болгария, Турция, Бельгия, Великобритания, Украина, Белоруссия).

Поставка угля на экспорт в 2010 году составила 227,1 тыс. т (27,5 % от общей поставки).

Сортовые угли являются очень эффективным топливом при слоевом сжигании в бытовых и шахтно-пересыпных печах. Угольная мелочь или отсев сортировок используется в пылевидном, факельно-слоевом сжигании.

В настоящее время наблюдается снижение объемов поставок угля на электростанции Кузбассэнерго с предприятий ХК «Кузбассразрезуголь» за счет увеличения потребления угля УК «Южкузбассуголь».

Принят следующий режим работы разреза:

- по добыче - круглогодовой, 355 рабочих дней в году, 2 смены в сутки, продолжительность смены - 12 час;

- на вскрышных работах - круглогодовой, 355 рабочих дней в году, 2 смены в сутки, продолжительность смены - 12 час;

- на буровых работах - круглогодовой, 355 рабочих дней в году, 2 смены в сутки, продолжительность смены - 12 час;

- взрывные работы предусматривается производить в дневное время суток.

3.4 Вскрытие участка

Вскрытие карьерного поля осуществляется проведением открытых горных выработок, представляющих собой систему элементов в которых располагаются транспортные коммуникации технологических грузопотоков (см. таблицу 3.2.).

Участок № 1 (Суворовское поле) вскрыт восточным заездом с отметки +405, по которому вскрышные породы транспортируются на внешний отвал. Уголь вывозится по автодороге, уложенной вдоль западной границы участка, на угольный склад.

Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется посредством сооружения специально предназначенных для этого выработок. Для обеспечения перевозок горной массы каждый горизонт должен быть вскрыт скользящим съездом, как правило, наклонным, так как он соединяет отметку вскрываемого горизонта с отметкой уже действующих рабочих горизонтов и поверхностью.

Горные работы на горизонте начинаются с создания первоначального фронта, для чего проводится разрезная траншея.

Таблица 3.2

Горные выработки для вскрытия карьерных полей

Горная выработка	Назначение
Наклонная траншея (внешняя траншея)	Обеспечение связи горизонтов в рабочей зоне карьера с поверхностью или нижележащим горизонтом
Горизонтальная траншея (разрезная траншея)	Создание фронта горных работ на горизонте
Наклонная транспортная берма (внутренняя траншея, съезд, насыпь)	Обеспечение связи между горизонтами внутри эксплуатационного пространства карьера

Намечается последовательная отработка эксплуатационных блоков до конечного контура и использование выработанного пространства под внутренние отвалы. Подвигание горных работ в блоке предусматривается выполнять вкрест простирания угольных пластов.

Исходя из применяемого горнотранспортного оборудования, отработка месторождения производится 10-15 метровыми слоями (уступами).

Слои в отработку участка вводятся последовательно, горные работы ведутся одновременно на нескольких уступах.

Процесс отработки 15-ти метрового уступа характеризуется наличием трех четко выраженных периодов, различающихся интенсивностью ведения работ на горизонте.

1. Период подготовки нижележащего горизонта длится от конца проходки разрезной траншеи на вышележащем горизонте. На рассматриваемом горизонте экскаваторные работы еще не ведутся, а бурение скважин производится.

. Период подготовки траншеи и подготовки горизонта. Работы ведутся с повышенной интенсивностью, с тем, чтобы обеспечить сокращение периода ожидания для нижележащего горизонта и ускорить ввод его в эксплуатацию.

В данный период, в основном, производится отработка запасов угля этого горизонта.

. Период отработки горизонта с нормальной интенсивностью, определяемой нормальной длиной фронта работ на один экскаватор.

Наиболее сложен в организационном отношении второй период - период проходки траншеи и подготовки горизонта.

Продолжительность этого периода определяет скорость углубки горных работ.

Для подготовки нового горизонта необходимо на данном горизонте провести разрезную траншею и на всех вышележащих горизонтах подвинуть фронт на величину, обеспечивающую создание необходимого резерва подготовленных и готовых к выемке запасов и обеспечивающую сохранение рабочих площадок на нижних горизонтах.

Начало работ по углубке начинается с обуривания и взрывания блока длиной 150-400 м на высоту уступа, после чего проходится съезд на высоту подуступа по развалу взорванной горной массы у кровли угольного пласта. Затем проходится разрезная траншея по верхнему подуступу. Ширина траншеи по дну - 30 м. Когда разрезная траншея достигнет 100-150 м, начинаются добычные работы на верхнем подуступе.

После окончания проходки разрезной траншеи на высоту уступа (15м) начинается его ускоренная отгонка с целью создания на горизонте площадки, ширина которой позволяет начать проходку траншеи по нижележащему горизонту при соблюдении параметров и элементов системы разработки.

Минимальная ширина траншеи при тупиковом развороте автосамосвалов БелАЗ - 75131 определяется по формуле

В_min = R_a + 0,5 b_a + l_a + 2m, м (3.1)

где R_a - радиус поворота по колее переднего внешнего колеса, м;

b_a- ширина кузова автосамосвала, м;

l_a - длина автосамосвала, м;

m - минимальный зазор между автосамосвалами и нижней бровкой борта траншеи, (m = 1-2);

В_min = 13 + 0,5∙6,8 +11,5+2∙1 = 32 м.

Объем разрезных траншеи по вскрытию рабочих горизонтов

V_г = (в + h∙ctq α) ∙h∙L, (3.2)

где в - ширина дна траншеи,

h - высота вскрываемого горизонта, м

L - длина разрезной траншеи, м

α - угол откоса борта траншеи, градус

V_г = (32 + 15∙ ctq 45)∙ 15∙ 400 = 282 000 м³

Объем капитальной траншеи при одностороннем примыкании путей рабочих горизонтов:

V_т = , (3.3)

где Ну - высота уступа, м;

b - ширина дна траншеи, м;

b_т - ширина транспортной бермы, м;

b_п - ширина предохранительной бермы, м;

V_т===379687,5 м³

3.5 Система разработки

Принятая система разработки должна обеспечивать безопасную и экономичную комплексную разработку всего полезного ископаемого, полное извлечение запасов, охрану окружающей среды.

На разрезе применяется - комбинированная, однобортная, углубочная система отработки. Карьерный транспорт - автомобильный. На вскрышных работах с применением автотранспорта используются экскаваторы типа: ЭКГ- 4,6, ЭКГ-5А, ЭКГ-8И. Вскрышные породы после погрузки в автосамосвалы вывозятся и укладываются на внешние и внутренние отвалы. Технологией, где реально возможно повышение объемов добычи угля является технология с применением автомобильного транспорта. На вскрышных работах по бестранспортной схеме используется экскаваторы ЭШ - 10/70, ЭШ -10/60.

Исходя из физико-механических свойств пород, годовых объемов работы и существующего парка горно-транспортного оборудования на разрезе «Бунгурский» предусматриваю применение экскаваторов ЭКГ-8И выпускаемых АО «Ижорские заводы» с емкостью ковша 8 м³.

Для переэкскавации навалов и наносов по бестранспортной системе предусматривается использовать экскаваторы - драглайны ЭШ-10/70.

Высота уступа при использовании механических лопат регламентируется требованиями Правил безопасности при разработке угольных месторождений открытым способом.

Высота вскрышного уступа при отработке скальных пород изменяется от 10 до 15 м в зависимости от категории разрабатываемых пород и условия обеспечения высоты развала после взрыва, не превышающей высоты черпания экскаватора.

Размеры рабочих площадок определены с учетом рекомендаций «Типовых технологических схем ведения горных работ на угольных разрезах», разработанных НИИОГР (г. Челябинск, 1991г.).

Ширина рабочей площадки, необходимой для размещения горно-транспортного оборудования, транспортных коммуникаций и развала взорванной горной массы составляет 42 м - по коренным породам и 36,7 м - по наносам.

Ширина заходки для экскаватора ЭКГ-8И при погрузке горной массы в автотранспорт при экскавации мягких и скальных взорванных пород (заходками нормальной ширины)

А = (1,5÷1,7) R_ч.у. = 1,5·12,2= 18 м, (3.4)

Длина фронта работ при автомобильном транспорте. Протяженность фронта работ на один экскаватор при автотранспорте обычно меньше, чем при железнодорожном транспорте. Длина активного фронта работ на один экскаватор при автомобильном транспорте в соответствии с Нормами технологического проектирования предприятий промышленности нерудных строительных материалов приведена в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Минимальная длина (м) активного фронта работ на один экскаватор

Вместимость ковша экскаватора, м³	Рыхлая порода	Скальная порода
8-10	350	500

В случае отставания объемов вскрышных работ, проектом предусматриваю ведение работ по отгону вскрышных уступов рабочего борта на рабочих площадках малых размеров (без заходки), в этом случае ширина рабочей площадки равна 24 м.

Углы откосов рабочих уступов по коренным породам приняты 70⁰, по наносам - 50⁰.

Ширина транспортной бермы определена на основании ширины проезжей части, ширины обочин и ширины кювет-траншеи, которая предусматривается со стороны откоса вышележащего уступа. При этом поперечный профиль проезжей части выполняется с уклоном 20 ⁰/₀₀, в сторону вышележащего уступа. Обочины в этом случае также имеют поперечный уклон, одинаковый с уклоном проезжей части.

Строительство и чистка кювет-траншеи выполняется бульдозером на ширину лемеха.

Минимальная ширина траншеи при тупиковом развороте автосамосвалов БелАЗ-75131 равна 32 м.

3.6 Параметры технологических процессов

3.6.1 Подготовка горных пород к выемке

Подготовка горных пород к выемке осуществляется главным образом с применением буровзрывных работ (БВР), основное содержание которых определяется совокупностью производственных процессов по обуриванию горного массива и отделению взрывом части горных пород с одновременным её дроблением и перемещением.

К БВР на открытых горных разработках предъявляются высокие технические требования по обеспечению необходимого качества подготовки пород, ширины и формы развала взорванной горной массы; качества и сортности полезного ископаемого, заданных размеров рабочих площадок и отметок уступов; минимального проявления вредных воздействий взрыва (сейсмического, ударно воздушной волны, разлета осколков) и безопасности работ.

Коренные породы участка Бунгуро-Листвянский - 4 литологически представлены:

1. Песчаники кварцевые и аркозовые мелкозернистые на глинистом, известковом и кремнистом цементе - 23%

2.Алевролиты массивные и сплошные - 55%

.Аргиллиты массивные -10%

.Углистые аргиллиты - 12%

Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова составляет: угля - 0,8-1,8, пород вскрыши 3-10, объемный вес прослойков 1,9-2,57т/ м³.

Вмещающие породы участка №1 по своим физико-механическим свойствам перед выемкой требуют дополнительного рыхления.

Согласно физико-механическим свойствам вскрышные породы и уголь распределяются по категориям трудности экскавации, буримости (таблица 3.4.) и взрываемости (таблица 3.5.).

Таблица 3.4

Классификация углей и вскрышных пород по буримости, экскавации.

Тип пород	Объемный вес, т/м³	Коэффициент крепости	Категории пород
			по буримости	по трудн.экскав.
1. Суглинки тяжелые	1,9-2,0	-	III-IV	II
2.Выветренные породы: песчаники алевролиты аргиллиты	2,42 2,4 2,4	3-6 3-5 3-5	VII-X VI-IX VI-IX	III III III
3.Невыветренные породы: песчаники алевролиты аргиллиты	2,57 2,48 2,55	6-9 6-8 6-7	XI-XIII X-XI X-XI	IV III-IV III
4. Пласты угля	0,8-1,8			II

Вскрышные породы и угли в зависимости от литологического состава, физико-механических свойств и структурных особенностей строения массива разделены на восемь категорий по взрываемости.

Таблица 3.5

Классификация углей и вскрышных пород по взрываемости.

Категория пород по взрываемости	Типичные горные породы	Коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову	Плотность, т/м³	Удельная трещиноватость, м¹
Легковзрываемые
I	Аргиллиты и алевролиты, глинистые и углистые сланцы выветрелые и слабо выветрелые, слабые бурые и каменные угли	2-5	2,1-2,4	8-2
II	Песчаники на глинистом цементе с густой сетью трещин, каменный уголь крепкий и весьма крепкий	2-5	2,1-2,4	8-2
Средней взрываемости
III	Аргиллиты и алевролиты плотные со слабо выраженной трещиноватостью	5-7	2,4-2,5	2,0-0,7
IV	Песчаники от мелко - до крупнозернистых на глинисто-известковом цементе	5-7	2,4-2,5	2,0-0,7
V	Кварцевые песчаники средне- и крупнозернистые на глинисто- кремнистом цементе со слабо выраженной трещиноватостью	5-7	2,4-2,5	2,0-0,7
Трудновзрываемые
VI	Песчаники мелкозернистые на известково-кремнистом цементе со слабо выраженной трещиноватостью	7-10	2,5-2,7	0,7-0,25
VII	Песчаники мелкозернистые на известково-глинистом цементе, разбитые редкими трещинами на крупноблочные отдельности	7-10	2,5-2,7	0,7-025
VIII	Кварцевые песчаники среднезернистые на кремнистом цементе с редкой, хорошо выраженной трещиноватостью. По этой причине массив разбит на крупные блоки	7-10	2,5-2,7	0,7-0,25

Учитывая условия ведения горных работ и свойства пород, принимаем метод скважинных зарядов. Рыхление пород при проходке траншей, предусматривается вести помощью вертикальных скважин. В обводненных условиях, исходя из опыта ведения взрывных работ на разрезе, приняты сплошные заряды.

Рассредоточенные заряды необходимо использовать при дроблении пород различных по крепости и необводненных.

В породах месторождения наблюдается четыре системы трещин, блоки плитчатые размером 100∙600 мм, а также встречаются блоки размером 1800∙1000∙1000 и более.

Для дробления негабаритов проектом предусматривается применение накладных зарядов.

Рыхление сезонно-мерзлых грунтов предусматривается осуществлять методом скважинных зарядов.

3.6.2 Расчет параметров буровзрывных работ

Для бурения скважин на вскрыше, на всех видах работ применяются буровые станки типа СБШ. Техническая характеристика буровых станков приведена в таблице 3.6.

Таблица 3.6

Технологическая характеристика бурового оборудования

Наименование модели	Усл. диаметр скважины, мм	Глубина бурения верт. скважин, м	Угол наклона скважины к горизонту град.	Ресурс первого капитального ремонта,ч не менее	Коэф-т крепости по шкале Протодьяконова	Техническая производительность м/ч	Удельная масса кг/м³	Удельный расход эл.энергии при бурении
2 СБШ-200-Н	216	40	70	11000	8-10	18.0	8.8	1026
3 СБШ-200-60	216	60	70	12000	8-10	23,0	6,9	846
6 СБШ- 200-55	216	40	70	15000	8-10	25,0	8,8	1026

Заряжание скважин принято как ручное, так и механизированным способом. Механизация заряжания скважин обеспечивается применением специальных зарядных машин.

В качестве взрывчатых веществ (ВВ) для подготовки пород проектом приняты гранулированные ВВ промышленного изготовления типа:

- граммонит 30/70, 79/21;

граммонит ТК3-15;

гранулотол;

простейшие ВВ типа гранулит УП-1, гранулит НК;

эмульсионные ВВ типа порэмит, эмульсолит, сибирит.

Для изготовления боевиков и разделки негабаритов принято патронированное ВВ типа аммонит № 6ЖВ.

В качестве инициатора используются шашки тротиловые Т-400, ПН-А-6ЖВ (патрон).

Средствами взрывания служат ДША или ДШ, электродетонаторы (ЭД). Средствами замедления являются пиротехнические реле, типа РП с интервалом замедления 35 м/сек, 50м/сек.

Для более эффективного дробления пород и в связи с близостью промышленных и гражданских сооружений во всех случаях применяется короткозамедленное взрывание, которое уменьшает сейсмоэффект.

Взрывные работы (производство массового взрыва) необходимо проводить по переменному режиму, зависящему от расстояния от взрываемого блока до охраняемых объектов.

Расчет параметров буровзрывных работ для обводненных скважин с применением ВВ Сибирит, а для сухих с применением Гранулит УП-1.

Определение удельного расхода, диаметра скважин и угла их наклона.

Значение удельного расхода ВВ принимается в соответствии с рекомендациями «Руководства к разработке типовых проектов БВР» и опытом производства буровзрывных работ на разрезе. Диаметр бурения принят в соответствии с имеющимся парком бурового оборудования. Угол наклона скважины принимается в зависимости от физико - механических и структурных свойств пород, а также высоты уступа и технологии разработки.

Определение удельного расхода ВВ:

q = = 0,542, (3.5)

Расчет параметров скважин и сетки их расположения.

Глубина скважины определяется:

= + 0,9 = 15,9 м, (3.6)

где:- угол наклона скважины к горизонту, град

П - длина перебура, м

Н - высота уступа или мощность врываемого слоя.

Длина перебура устанавливается из выражения:

П = 3d d_е = 3 ∙0,216 ∙ 1,4 = 0,9 м. (3.7)

где: d_С - диаметр скважины, d= 216 мм;

d_е - средний диаметр естественной отдельности.

Коэффициент заполнения скважин зарядом сплошной конструкции:

К = 0,45 + 0,00064 Н + 0,12d_С + 0,0014Н d_С=

=0,45+0,00064∙15+0,12∙0,216+0,0014∙15∙0,216=0,7 (3.8)

Длина колонки сплошного заряда:

l _ЗАР = l _{СКВ ∙} К= 15,9 ∙ 0,7=11 м (3.9)

Длина забойки:

Длина забойки влияет на разлет породы при взрыве, ширину развала горной массы и использование энергии взрыва на разрушение массива.

l _заб=l _СКВ - l_ЗАР= 15,9-11 = 4,9м, (3.10)

Длина сопротивления по подошве уступа (W)

Линия сопротивления по подошве для первого ряда взрываемых скважин рассчитывается по формуле (в м)

W = , (3.11)

где Р _З - величина заряда в 1 м скважины, кг

h - высота уступа, м;

- угол наклона скважины к горизонту, градус;

k_ПЕР - коэффициент перебура скважин; значение его рекомендуется принимать в следующих пределах: 5-7 для легковзрываемых пород и угля (f = 2-5); 7-9 для пород средней взрываемости (f =5-7); 9-12 для трудновзрываемых пород (f = 7-10); при взрываниии вскрышных уступов, в подошве которых расположен пласт угля, величина k_ПЕР принимается равной нулю;

- коэффициент внешней забойки скважин; рекомендуется принимать равным 20-24; для уступов высотой менее 5 м принимается таким, при котором общая длина внешней забойки не превышала бы половины длины заряда;

l_В.П - общая длина воздушных промежутков и промежуточной забойки в скважине, м;

m- коэффициент сближения скважин в ряду; для всех пород m = 1,0-1,2;

q_Р- расчетный удельный расход ВВ , кг/м³;

q_Р= q e,

q - оптимальный удельный расход эталонного ВВ , кг/м³ ;

e - переводной коэффициент работоспособности применяемого ВВ по отношению к граммониту 30/70.

W = = 5.5 м.

При использовании ВВ, отличающихся от граммонита 30/70, значения удельного расхода следует умножать на поправочные коэффициенты:

граммонит 30/70 -1,0;

- гранулотол - 1,0;

- гранулит УП - 1,1;

- гранулит НК - 1,15;

- порэмит - 1,3;

- эмульсолит - 1,3;

- сибирит - 1,2.

Вес скважинного заряда:

Q = Р l_зар, = 44∙ 11 = 484,0 кг

где: Р - вместимость 1 п.м. скважины, кг

Расчетная вместимость одного погонного метра скважины, а также тротиловый эквивалент применяемого ВВ приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7

Расчетная вместимость одного погонного метра скважины

Наименование ВВ	Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва, К_вв	Плотность ВВ в скважине, г/см3	Масса ВВ, кг на 1 п.м. скважины Æ160 мм	Масса ВВ, кг на 1 п.м. скважины Æ216 мм
Гранулит УП-1	0.9	0.95	19	35
Сибирит 1200	0.61	1.20	24	44
Эмульсолит	0.8	1.20	24	44
Аммонит 6ЖВ	1.05	1.05	21	38
Шашки ТГ-П850	1.0	1.4	28	51

Сетка расположения скважин на уступе:

Соотношение между параметрами сетки скважин (коэффициент сближения) устанавливается из выражения:

m = 0,85 + 0,25d_Е = 0,85 +0,25∙1,4= 1,2;

где: d_Е- средний диаметр естественной отдаленности в массиве, м.

Расчетное расстояние между скважинами в ряду определяется из выражения:

а = mW = 1,2 ∙ 5,5 = 6,0 м

Расчетное расстояние между рядами скважин устанавливается из соотношения:

b = = = 5,0 м

где m - коэффициент сближения зарядов для наклонных скважин принимается 0,9- 1,3. При многорядном расположении скважин расстояние между рядами принимается (0,75-1,0) W при КЗВ и 0,85W при одновременном взрывании.

Расстояние между рядами скважин (при многорядном взрывании) для всех горных пород принимается равным сопротивлению по подошве уступа с целью обеспечения наиболее равномерного распределения ВВ во взрываемом массиве.

Объем горной массы взрываемой одной скважиной:

V = a W H = 6,0 ∙5,5 ∙ 15,0 = 495 м³.

Выход горной массы с 1 п. м. скважины:

V₁ = = = = 31,1 м³.

Ширина развала пород (в м) после взрыва рассчитывается по формуле:

n = ,

где А_БВР- ширина буровзрывной заходки, м

А_БВР = ( 1,5-1,7) R _ЧУ= 1,7 ∙ 12,2 = 21м

n = = 3

Максимальная ширина развала:

В_р = А_БВР + В₀,

где В_р - ширина развала, м;

В₀- дальность перемещения горной массы при порядной схеме взрывания, м

В₀ = ( 1+ sin ( 0.5 - ) n K = (1+ sin ( 0.5∙ 3.14 - 75)∙3∙2∙0,7=7,2 м.

В_р = 21+7,2= 28,2 м.

Определение производительности и необходимого количества буровых станков

Сменная производительность бурового станка П_.см, м, определяется по формуле:

= = 125м,

где Т_В=0,05 - продолжительность выполнения вспомогательных операций, приходящаяся на 1 м скважины, ч/м;

Т_о - время выполнения основных операций, приходящие на 1 м скважины, ч/м;

Т_О = = = 0,04

Суточная производительность бурового станка

Р _СУТ = n _СМ ∙ Р_СМ = 2∙125 = 250 м.

Годовая производительность бурового станка:

Р _ГОД = Р_СУТ N = 250 ∙280 = 70000 п.м/год

где п_см= 2 - число рабочих смен;

N = 280 - число рабочих дней станка в году принято по данным разреза;

Инвентарный парк по данным разреза составляет 1 буровой станок.

Расчет производительности бурового станка

Исходные данные:

- годовая производительность разреза по вскрыше V_г.м.=6325 тыс. м³;

- высота уступа Н_у=15 м;

- угол откоса уступов a = 70⁰;

- на разрезе породы средней трудности взрывания, принято трехрядное расположение вертикальных скважин в квадратном порядке;

- породы относятся к классу средневзрываемых с показателем буримости П_б= 6-13;

- для погрузки горной массы использую экскаваторы ЭКГ-8И.

Коэффициент использования сменного времени k_и.б., определяется по формуле (3.12)

, (3.12)

где Т_см= 12 - продолжительность смены, ч;

Т_п.з., Т_р, Т_в.п. - соответственно продолжительность подготовительно-заключительных операций, регламентированных перерывов и внеплановых простоев в течение смены;

Величины Т_п.з. и Т_р нормируются на разрезах в зависимости от условий работы (продолжительность смены, климатические условия и др.) и в сумме составляют 0,5-1 ч.

Т_п.з.+ Т_р= 1;

Величина Т_в.п. на разрезах находится в пределах 1-1,5 ч. Принимается Т_в.п.=1 ч.,

k_и.б.=0,8;

Сменная производительность бурового станка П_б.см, м, определяется по формуле:

, (3.13)

где Т_в= 0,05 - продолжительность выполнения вспомогательных операций, приходящаяся на 1 м скважины, ч/м;

Т_о= 0,1 - продолжительность выполнения основных операций, приходящаяся на 1 м скважины, ч/м.

П_б.см=64 м

Годовая производительность бурового станка П_б.г, м, определяется по формуле (3.14)

, (3.14)

где п_см= 2 - число рабочих смен;

N = 280 - число рабочих дней станка в году принято по данным разреза;

П_б.г= 35840 м;

Выход взорванной горной массы с 1 м скважины q_г.м., м³/м, определяется по формуле:

, (3.15)

где п_р=3 - число рядов скважин;

L_c=15,9 - глубина скважины, м;

q_г.м.=60 м³/м

Рабочий парк буровых станков N_c, шт, определяется по формуле (3.16):

N_c=3.

; (3.16)

Инвентарный парк по данным разреза составляет 1 буровой станок.

Вторичное дробление и взрывание мерзлоты.

Как указывалось выше, в породах месторождения распространены блоки плитчатые размерами 100×600 мм и более, а также встречаются блоки 1800×1000× 1000 мм и более.

Дробление негабаритных фракций, уборка нависей осуществляется с помощью накладных зарядов.

Рыхление сезонно-мерзлых грунтов осуществляется методом скважинных зарядов. Скважины диаметром 160 мм бурятся на глубину промерзания. Длина заряда должна составлять 2/3 глубины скважины, которая обычно составляет 1,5-2,0 м. Скважину недобуривают до талого грунта на 2-3 диаметра скважины, если мощность слоя мерзлоты больше 1 м, при меньшей глубине промерзания скважины бурят до талого грунта.

Меры безопасности при проведении буровых работ

Рабочее место для ведения буровых работ должно быть обеспечено:

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

- комплектом исправного бурового инструмента;

паспортом (технологической картой, проектом) на бурение.

Буровой станок должен быть установлен на спланированной площадке, на безопасном расстоянии от верхней бровки уступа, определяемом расчетами или проектом, но не менее чем 2 метра, 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 мачта должна быть опущена, буровой инструмент снят или надежно закреплен.

Маркшейдерское обеспечение БВР осуществляется в соответствии с требованиями Инструкции по производству маркшейдерских работ.

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

Бурение скважин должно производиться в соответствии с инструкциями разработанными предприятиями, на основании типовых для каждого способа бурения.

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.

3.6.3 Выемочно-погрузочные работы

Исходя из физико-механических свойств пород, годовых объемов работы и существующего парка горно-транспортного оборудования на разрезе «Камышанский» предусматриваю применение экскаваторов ЭКГ-8И выпускаемых АО «Ижорские заводы» с емкостью ковша 8 м³.

Для переэкскавации навалов и наносов по бестранспортной системе использовать экскаваторы - драглайны ЭШ-10/70.

Технические характеристики существующих типов экскаваторов-мехлопат приведены в таблице 3.8

Таблица 3.8Техническая характеристика экскаваторов

Показатели	ЭКГ-5А	ЭКГ-8и 8и
Вместимость ковша, м³	5	8
Радиус черпания, м	11,2	11,9
Макс. радиус разгрузки, м	13,6	16,3
Макс. радиус черпания, м	15,5	18,2
Макс. высота черпания, м	11	12,5
Макс. высота разгрузки, м	7,5	9,1
Преодолеваемый подъем, град.	12	12
Масса экскаватора, т	250	370
Установленная мощность дв., кВт	320	520
Продолжит. цикла (90⁰), с	25	26

Проведя анализ имеющихся типов экскаваторов и данных горно-геологических условий, проектом принимается экскаватор ЭКГ-8И для отработки вскрыши и полезного ископаемого пластов V и VI в связи с тем, что данный экскаватор по техническим данным и конструктивной особенности и производительности наиболее эффективен, чем ЭКГ-5А.

Расчет производительности экскаватора на вскрышные работы

Исходные данные:

- марка экскаватора ЭКГ-8И;

- объем вскрышных работ 2400000 м³;

вскрышные породы средней крепости;

автотранспорт при тупиковой схеме подачи;

круглогодовой режим работы разреза в 2 смены при непрерывной рабочей неделе.

Часовая техническая производительность экскаватора ЭКГ-8И в плотной массе П_э.тех, м³, определяется по формуле

, (3.17)

где Е = 8 - вместимость ковша экскаватора, м³;

Т_ц.р.= 34,7 - рабочий цикл экскаватора (принят по данным разреза), с;

k _э= 0,8 - коэффициент экскавации;

k_з= 0,75 - коэффициент забоя, учитывающий влияние вспомогательных операций;

П_э.тех=497,98 м³.

Сменная производительность экскаватора П_{э. см}, м³, определяется по формуле (3.18)

, (3.18)

где Т_см= 12 - продолжительность смены, ч;

k_и.э= 0,30 - коэффициент использования экскаватора во времени, зависящий от типа применяемого оборудования в смежных технологических процессах, организации производства и других факторов;

П_э.см=2307,69 м³;

Годовая производительность экскаватора П_э.г, м³, определяется по формуле (3.19)

, (3.19)

где N_д=260 - число рабочих дней экскаватора в году;

п_см=2 - число рабочих смен в сутки;

П_э.г= 1200000м³

Число экскаваторов в работе N_э.р, шт., определяется по формуле (3.20)

, (3.20)

N_э.р= 2, принимаем - 2.

Расчет производительности экскаватора

на добыче угля

Исходные данные:

- марка экскаватора ЭКГ-8И;

- объем добычных работ 384000 т/год;

уголь с f=3;

автотранспорт при тупиковой схеме подачи;

круглогодовой режим работы разреза в 2 смены при непрерывной рабочей неделе.

Часовая техническая производительность экскаватора ЭКГ-8И в плотной массе П_э.тех, м³, определяется по формуле [7]:

, (3.21)

где Е = 8 - вместимость ковша экскаватора, м³;

Т_ц.р.= 27,7 - расчетная производительность рабочего цикла экскаватора в забое (принята по данным разреза), с;

k_э= 0,7 - коэффициент экскавации;

k_з= 0,66 - коэффициент забоя, учитывающий влияние вспомогательных операций;

П_э.тех=102,56 т.

Сменная производительность экскаватора П_э.см, м³, определяется по формуле (3.22)

, (3.22)

где Т_см= 12 - продолжительность смены, ч;

k_и.э= 0,3 - коэффициент использования экскаватора во времени, зависящий от типа применяемого оборудования в смежных технологических процессах, организации производства и других факторов;

П_э.см= 369,23 т:

Годовая производительность экскаватора П_э.г (м³) определяется по формуле:

, (3.23)

где N_д= 260 - число рабочих дней экскаватора в году;

п_см= 2 - число рабочих смен в сутки;

П_э.г=192000 т:

Число экскаваторов в работе N_э.р, шт., определяется по формуле:

, (3.24)

N_э.р=2; принимаем 2 экскаватора.

Итог: для доработки запасов пластов V и VI потребуется 2 экскаватора ЭКГ - 8и.

Меры безопасности при работе на горном оборудовании

Основными документами для ведения горных работ на разрезе являются: утвержденный рабочий проект разработки; план развития горных работ; паспорт, рабочий проект по отдельным технологическим процессам (бурение, взрывание, экскавация и т.п.).

Паспорта должны находится на горных машинах. Срок действия паспорта устанавливается в зависимости от условий ведения горных работ. При изменении условий ведения горных работ паспорт пересматривается в течение суток.

С паспортом под роспись должны быть ознакомлены лица технического надзора, специалисты и рабочие, ведущие установленным паспортом работы и для которых требования паспорта являются обязательными к исполнению.

Высота уступа определяется проектом с учетом результатов исследований физико-механических свойств горных пород и полезного ископаемого, а также их залегания и параметров оборудования.

Углы откосов рабочих уступов определяются проектом и не должны превышать 80^°.

При разработке крепких пород с применением взрывных работ высота развала не должна более чем в 1,5 раза превышать высоту черпания экскаватора.

Ширина рабочей площадки с учетом ее назначения определяется проектом.

Горное и транспортное оборудование, транспортные коммуникации, линии электроснабжения и связи должны располагаться на рабочих площадках уступов за пределами призмы возможного обрушения, определяемой проектом.

При погашении уступов должны оставляться предохранительные бермы шириной не менее одной трети расстояния по вертикали между смежными бермами.

Лица надзора обязаны вести постоянный контроль за состоянием бортов траншей, уступов, откосов, отвалов; в случае обнаружения признаков сдвижения пород работы должны быть прекращены.

При движении экскаватора по горизонтальному участку или на подъем ведущая ось его должна находиться сзади, а при спусках с уклона - впереди. Ковш должен быть опорожнен и находиться не выше 1 м от почвы, а стрела должна быть установлена по ходу экскаватора.

Экскаватор следует располагать на уступе или отвале на твердом выровненном основании с уклоном, не превышающим допустимого техническим паспортом экскаватора.

При погрузке в автотранспорт водители автотранспортных средств обязаны подчиняться сигналам машиниста экскаватора.

Запрещается во время работы экскаватора пребывание людей в рабочей зоне экскаватора.

Подъемные, тяговые и напорные канаты подлежат осмотру в сроки, установленные на предприятии.

При работе экскаватора на грунтах, не выдерживающих давления гусениц, должны осуществляться специальные меры, обеспечивающие его устойчивое положение.

3.6.4 Перемещение карьерных грузов

Для перевозки угля и вскрыши на разрезе используют автомобильный транспорт.

Транспортировать уголь предусмотрено автотранспортом на угольный склад, где он перегружается в железнодорожные составы, состоящие из тепловоза ТЭМ-2 и 16 полувагонов и отправляется на ст. Листвяги. Вскрыша транспортируется на внешние и внутренние отвалы пород.

Технические характеристики автосамосвалов типа БелАЗ представлена в таблице 3.9.

Таблица 3.9

Технические характеристики автосамосвалов

Показатели	Углевозы
	БелАЗ-7540В		БелАЗ-7548А	БелАЗ-7548Р	БелАЗ-7548Т	БелАЗ-7555
Грузоподъемность, кг	30000		42000	42000	42000	55000
Двигатель	ЯМЗ 240М2-1		ЯМЗ 240МН-1Б	ЯМЗ 240НМ-1Б	ЯМЗ 240НМ-1Б	ЯМЗ 4Э845.10
Ном. мощн. при 2100 об/мин, кВт	265		368	368	405	537
Трансмиссия	ГМП 3+1		ГМП 5+2	ГМП 5+2	ГМП 5+2	ГМП 5+1
Радиус поворота, м	8,7		10,2	10,2	10,2	9
Шины	18,00-25		21,00-33	21,00-33	21,00-33	24,00-35
Вместимость платформы, м³:
вровень с бортами	15		21	27,5	34,5	25
с «шапкой» 2:1	18,5		26	33	40	34,2
Габариты, м:
длина	7,11		8,09	8,29	8,37	8,85
ширина	4,36		4,4	4,4	4,9	5,3
высота	4,01		4,36	4,325	4,325	4,32
Масса без груза, т	22,26		29,5	29,48	29,5	37
Макс. скорость дв. с грузом, км/ч	50		50	50	50	50
	Породовозы
	БелАЗ-75131	БелАЗ-75303		БелАЗ-7515	БелАЗ-7512	БелАЗ-75125
Грузоподъемность, кг	130000	120000		110000	120000	120000
Двигатель	Cummins KTA-50C	Cummins KTA-38C		Cummins KTA-38C	8ДМ-21АМ	Cummins KTA-38C
Ном. мощн. при 2100 об/мин, кВт	1100	882		882	956	882
Трансмиссия	эл. мех.	эл. мех.		КАТО	Electric drive	КАТО
Радиус поворота, м	13	13		13	13	13
Шины	33,00-51	33,00-51		33,00-51	33,00-51	33,00-51
Вместимость платформы, м³:
вровень с бортами	51	47		90	47/52	47/61
с «шапкой» 2:1	74	61		110	61/68	52/68
Габариты, м:
длина	11,5	11,38		11,85	11,27	11,27
ширина	6,8	6,14		6,98	6,14	6,14
высота	5,72	5,58		5,70	5,28
Масса без груза, т	100	90		90,3	90	86,7

Из таблицы выбираю для наиболее эффективного применения автосамосвалы БелАЗ-75131 для перевозки вскрыши и БелАЗ-75485 - для перевозки угля.

В проекте предусматриваю, погрузка угля в забоях экскаваторами ЭКГ-8И в автосамосвалы БелАЗ 75485 и БелАЗ 7555 и доставлять на угольный склад.

На угольных складах уголь грузится экскаваторами ЭКГ-5А в железнодорожные составы, состоящие из тепловоза ТЗМ-2 и 8-16 полувагонов, и отправляется на станцию Листвяги. На станции Листвяги формируется составы весовой нормой 2500 т брутто, далее через станцию шахты Бунгурская отправляется на станцию с. Димитрова. На с. Димитрова выполняются приемо-сдаточные операции, и формируется составы весовой нормой 5000 т брутто. Затем отправляются на внешнюю сеть ст. Новокузнецк-Сортировочный.

В настоящее время на разрезе «Бунгурский» предусмотрено транспортирование вскрышных пород автомобильным транспортом на внутренние и внешние отвалы пород.

На перевозках угля и вскрышных пород, навалов и прочих работах проектом планируется использовать автосамосвалы БелАЗ-75131 грузоподъемностью 130 т и БелАЗ-75485 грузоподъемностью 40 т.

Автомобильные дороги

Автомобильные дороги на разрезе представлены постоянными и временными.

Постоянные автодороги на поверхности представлены технологическими дорогами, обеспечивающими грузотранспортную связь добычных и вскрышных забоев участка разреза со складом угля, внешними и внутренними отвалами, промплощадкой.

Земляное полотно отсыпается из коренных пород. Водоотвод от земляного полотна осуществляется с помощью кюветов, водоотводных канав и искусственных сооружений. Покрытие автомобильных дорог устраивается из щебня толщиной 70 см [1].

Организация движения автотранспорта

Автосамосвалы распределяются в начале смены по работающим экскаваторам диспетчером автобазы.

При необходимости изменения грузопотоков диспетчер разреза по рации дает необходимые указания мастеру или начальнику смены.

Расчет парка подвижного состава автотранспорта и пропускной способности дорог

Исходные данные по вскрыше:

- вскрышные работы производятся двумя экскаваторами ЭКГ-8И;

- горизонт +280 м;

отметка поверхности +320 м;

уклон дороги в капитальной траншее 80%, покрытие дороги - щебеночное;

расстояние транспортирования от забоя до начала траншеи l_з - 50м; от конца - траншеи l_c = 1500 м; плотность вскрышных пород 2 т/м³;

техническая производительность экскаватора 498 т/ч.

1. Расстояние транспортирования по наклонным путям в капитальной траншее l, (м) определяется по формуле:

, (3.25)

где h = 40 - длина транспортирования в траншее по высоте, м;

i - продольный уклон траншеи, ⁰/₀₀;

l = 500 м.

2. Общее расстояние транспортирования L,(м) определяется по формуле: (3.26)

, (3.26)

L=1800 м,

3. Принимаем автосамосвал типа БелАЗ-75131.

4. Продолжительность движения автосамосвалов t_дв, мин, определяется по формуле:

, (3.27)

где Т_гр , Т_пор -продолжительность движения автосамосвала соответственно с грузом и без груза, мин:

l_гр._i , l_пор._i - длина участков пути с одинаковыми условиями движения соответственно с грузом и без груза, км;

u_гр._i , u_пор._i - скорость движения автосамосвалов соответственно с грузом и без груза, км/ч;

t_дв1=9 мин.

6. Продолжительность погрузки автосамосвала t_п, мин, определяется по формуле:

, (3.28)

где q_a = 130 - грузоподъемность автосамосвала, т;

k_p = 0,65 - коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора;

Е = 8 - объем ковша экскаватора, м³;

k_н = 0,75 - коэффициент, учитывающий наполнение ковша;

g_п = 2 - плотность перевозимого полезного ископаемого, т/м³;

t_ц = 34,7 - продолжительность рабочего цикла экскаватора, с (принимается по данным предприятия из хронометражных наблюдений);

t_n = 4,1 мин.

7. Число рабочих автосамосвалов N_p_._a , определяется по формуле:

, (3.29)

где t_p = 5 - продолжительность разгрузки автосамосвала, мин;

t_м = 2 - продолжительность маневров при погрузке автосамосвала, мин;

N_p_._a₁ = 2,

8. Число рабочих автосамосвалов N_p_._a , обслуживающих экскаватор

N_p_._a = 2.

9. Инвентарный парк автосамосвалов N_ин , определяется по формуле:

10.

, (3.30)

где t_г = 0,8 - коэффициент технической готовности парка;

N_ин = 3.

11. Часовая пропускная способность одной полосы движения капитальной траншеи (в грузовом направлении) N , определяется по формуле:

, (3.31)

где u = 6 - скорость движения автосамосвалов, км/ч;

k_н.д = 0,55 - коэффициент неравномерности движения;

l_б = 150 - безопасное расстояние между следующими друг за другом автосамосвалами, м;

N= 22.

.Провозная способность М, т/ч, определяется по формуле:

, (3.32)

где q_гр = 74 - масса груза, перевозимая автосамосвалом, т;

k_рез = 1,63 - коэффициент резерва;

М = 998,8 т/ч.

.Определяем число полос движения в грузовом направлении r по формуле:

, (3.33)

r = 1.

12.Так как скорость движения автосамосвалов без груза больше, чем с грузом, то и в этом направлении принимаем одну полосу движения.

Мероприятия по технике безопасности

При работе автотранспорта (особенно в гололед или дождливую погоду) создается угроза столкновения встречных автосамосвалов, их соскальзывание в кюветы и падение с уступов. Поэтому дорожная служба должна поддерживать автодороги в состоянии, исключающем эту опасность.

В гололед необходимо систематическая подсыпка дорог шлаком, песком и другими материалами, исключающими скольжение. Для исключения падения автосамосвалов с уступов у верхней бровки (со стороны откоса уступа) отсыпается породный вал высотой 0,8-1,2 м.

Продольный профиль автодорог должен быть таким, чтобы водителю создавалось необходимая обзорность. Для этого следует избегать резких переломов профиля. При сооружении серпантинов должны строго соблюдаться минимальные радиусы закруглений и сближение ветвей, чтобы обеспечить безопасность движения по ним. Дорожные знаки должны содержаться в исправном состоянии и освещаться в ночное время суток. Это обеспечивает ориентировку водителю в дорожной обстановке и создает безопасные условия движения.

3.6.5 Отвалообразование

Способы отвалообразования и средства механизации отвальных работ должны обеспечивать бесперебойное складирование породы.

Породные отвалы должны иметь достаточную вместимость, находиться на минимальном расстоянии от мест погрузки породы, располагаться на безугольных площадях, не препятствовать развитию горных работ в карьере и формироваться с учетом требований техники безопасности и экологии.

В комплекс отвальных работ входят разгрузка пород, планировка отвального уступа и формирование предохранительного вала.

Высота породних отвалов - один из наиболее значимых параметров, который характеризует их состояние и устойчивость.

Способ отвалообразования выбирают в зависимости от условий залегания рудного тела, рельефа поверхности, характеристики пород, климатических и микроклиматических особенностей района.

Организация работ

В настоящее время отсыпка вскрышных пород с участков разреза осуществляется на внешние и внутренние автоотвалы.

С участка № 1 (Суворовское поле) - на внешний отвал, расположенный на юго-востоке участка.

На участке № 1 (Суворовское поле) внешний отвал располагается на борту открытой горной выработки, на косогоре с уклоном 5^°-9^° в сторону горных работ.

Породу из забоев проектом предусматриваю доставлять на отвалы автосамосвалами БелАЗ- 75131. Выгрузка производится на разгрузочную площадку. С целью независимости работы автомобилей и бульдозеров, повышение степени безопасности и облегчения учета работ.

На всех автоотвалах принят бульдозерный способ отвалообразования. В настоящее время на отвальных работах используются бульдозеры типа ДЗ- 141ХЛ на базе Т-500 с годовой производительностью 2038000 м³.

Отвал по фронту разгрузки делится на 2-3 зоны, на которых на одной производится разгрузка, на второй - планировочные работы, а третья может быть в резерве. Планировка отвала осуществляется бульдозером, который перемещает породу под откос, планирует площадку и создает предохранительный вал.

Отвал обеспечивается освещением на передвижной опоре (в темное время суток), знаками, разрешающими разгрузку и схемой, отвала при въезде на отвал.

Формирование предохранительного вала при каждом подвигание фронта работ производится в зоне планировки за счет оставления части пород в количестве 1,0 м³ на погонный метр фронта вне призмы обрушения от подчистки полосы обратного уклона.

Формирование вала завершается рабочим ходом бульдозера вдоль вала, что обеспечивает выравнивание лицевой нижней бровки вала, а также равномерное распределение породы в теле вала.

Параметры отвала

При максимальной высоте яруса 30 м и принятых углах откоса призмы обрушения составляет 3,5 метров. Размеры отвальной бровки: ширина 2,0 м, высота 1,0 м. Длина фронта разгрузки, следовательно, и ширина каждой зоны отвала определяет приемную способность отвала.

При среднечасовом объеме доставки породы до 600 м³/час ширина зоны должна быть не менее 20 м, от 600 до 1200 м³- не менее 40 м. Площадка разгрузки автомобилей должны быть горизонтальными. Допускается уклон не более 0,01°. В стесненных условиях резервной зоны может не быть.

По фронту разгрузки обеспечивается уклон в сторону отвала не менее 3 м по ширине не менее 5 м.

Высота яруса считается разность отметок между площадкой отвала и нижней его бровкой. При количестве ярусов 2 и более между нижней бровкой вышележащего яруса и верхней бровкой нижележащего должна быть берма шириной 20 м.

Мероприятия по технике безопасности

При работе на отвале обязательным для исполнения являются следующие инструкции:

а) Инструкции для шоферов, работающих на разрезе.

б) Инструкции для бульдозеристов.

Не реже двух раз в смену горным мастером производится осмотр вала, особенно состояние верхней бровки откоса и предохранительного вала.

Запрещается нахождение посторонних людей на отвале. При появлении на отвале трещин, заколов и других признаков оползневых явлений работы на отвале прекращаются.

Запрещается производить сброс поверхностных и карьерных вод в отвалы. За состоянием, устойчивостью и параметрами отвала вести систематический маркшейдерский контроль.

4. Карьерный водоотлив

В пределах поля разреза выделяются два типа вод:

- грунтовые воды четвертичных отложений;

- подземные воды коренных пород.

В настоящее время значительная часть дневной поверхности представлена горными выработками и отвалами.

Четвертичные отложения водоразделов практически не водоносны, лишь иногда на контакте суглинков с глинами встречается водоносный горизонт типа «верховодка».

Подземные воды связаны с трещиноватыми породами, которые достигают глубины 60-80 м.

Вблизи выхода пласта под наносы - они безнапорные, при погружении - приобретают характер напорных. Образованию напора способствует синклинальное залегание пород и наличие в почве пласта водоупорных слоев.

На водоразделах и склонах благодаря довольно расчлененному рельефу продуктивные отложения находятся в зоне дренажа и являются в значительной степени осушенными.

Поскольку на действующем разрезе существует поверхностный способ осушения, который обеспечивает нормальную работу разреза и требует минимальных затрат, проектом сохранен данный способ осушения.

При поверхностном способе осушения водоносных пород производится через рабочие уступы. Подземные воды дренируются через борта разреза и стекают на горизонты уступов.

Для организации отвода воды, поступающей из бортов разреза, а также воды, поступающей в разрез в период дождей и весенних паводков, предусматривается устройство водоотводных канав. На нижних горизонтах размещают водосборники, местоположение которых по мере развития вскрышных и добычных работ меняется.

Для организации отвода воды, поступающей из бортов разреза, а так же воды, поступающей в разрез в период дождей и весенних паводков, предусматривается водоотлив.

На нижних горизонтах выработок участка Суворовский проектируются водосборники.

По мере развития горно-вскрышных работ и добычных работ положение водосборников меняется. У водосборников устанавливаются передвижные водоотливные насосные установки.

По напорным трубопроводам из стальных электросварных труб, прокладываемым по поверхности, вода подается на очистные сооружения.

После очистных сооружений очищенные карьерные воды самотеком поступают в реку Бунгурка.

Ожидаемый приток воды с участков разреза приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Ожидаемые притоки воды

Наименование	Ед. изм.	Показатели по участку
		Суворовский
Нормальный приток	м³/ч	100
Максимальный приток	м³/ч	150

Суммарная производительность рабочих насосов водоотливной насосной установки рассчитывается из условий обеспечения откачки максимального суточного притока в течение 20 часов. Расчетный расход определяется по формуле

Q_расч = (Q_макс ∙24)/20, м³/ч

Определенное расчетами, необходимое основное оборудование водоотливных насосных установок приводится в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Основное оборудование водоотливных насосных установок.

№ участка	Q_максм³/ч	Q_оптим.м³/ч	Насосы. Тип насоса, производ-сть, м³/ч. Напор, м.	Кол-во, шт.		Тип эл-ля и его мощ-ть, кВт	Кол-во будок
				раб.	рез.
Суворовский	150	180	ЦНС 180-100 Q=180 м³/ч Н= 100м.	2	1	А2-91-4 N= 75	3

Насосы водоотливных установок вместе с вспомогательным оборудованием устанавливаются в передвижных будках размерами в плане 3∙5 м. Будки с насосами размещаются непосредственно на бортах водосборников, при этом обеспечивается допустимая высота всасывания насосов.

« Обвязка» насосов трубопроводами выполняется за пределами будок.

Водоотлив на разрезе из забоев производится насосами, которые устанавливаются на понтоне, находящимся на плаву. Водоприток небольшой и составляет 100 м³/час, а весенний период около 150 м³/час [2]

Расчет водоотливной установки

Исходные данные:

- нормальный приток Q_{н. п}= 100 м³/час;

- максимальный приток Q_{м. п}= 150 м³/час;

высота борта карьера по вертикали Н_р= 80 м;

1. Выбор насоса. Требуемая расчетная подача насоса определяется по формуле:

; (4.1)

Q_p=120 м³/час.

Геометрический напор определяется по формуле:

, (4.2)

где Н_вс= 3 - ориентировочная геометрическая высота всасывания, м;

Н_пр= 1,0 - превышение точки слива воды на поверхности над уровнем борта, м;

Н_г=84 м.

Ориентировочный напор насоса определяется по формуле:

, (4.3)

Н_ор=92,4 м.

Предусматривается установка трех насосов ЦНС 180-100, имеющих в оптимальном режиме подачу Q_опт=180 м³/час и напор Н_опт=100 м, при напоре на одно рабочее колесо Н_к=42 м. Напор одного рабочего колеса при нулевой подаче Н_{к. 0}=50 м.

Необходимое число последовательно соединенных колес насоса определяем по формуле:

(4.4)

Z_k = 2,2. Принимаем Z_к=3.

Напор насоса при нулевой подаче определяется по формуле (4.5)

, (4.5)

Н₀=150 м.

Проверка по условию устойчивой работы:,м .

2. Расчет трубопровода. Предусматривается оборудование водоотливной установки двумя напорными трубопроводами (рисунок 4.1.). Длина подводящего трубопровода l_п= 5 м, в его арматуру входит 1 приемная сетка и 1 колено. Длина напорного трубопровода l_н= 150 м; его арматура: 1 задвижка, 1 обратный клапан и 3 колена.

Рисунок 4.1. Схема подводящего и напорного трубопроводов

Оптимальный диаметр напорного трубопровода определяется по формуле:

, (4.6)

где k=1 - коэффициент, зависящий от числа напорных трубопроводов;

d_опт=0,155 м.

Принимаем трубы с наружным диаметром 159 мм. При определении требуемой толщины стенки принимаем срок службы трубопровода 10 лет, материал труб - сталь 20.

Толщина стенки определяется по формуле (4.7)

, (4.7)

где k₁=2,27;

р - давление у напорного патрубка, МПа, (p = 1,2 МПа):

; (4.8)

где a₁и a₂ - скорость коррозионного износа наружной и внутренней поверхностей труб, соответственно 0,25 и 0,1 мм/год;

d=4,584 мм.

Принимаем толщину стенки 5 мм.

Таким образом, окончательно принимаем для напорного трубопровода трубы бесшовные горячедеформированные (ГОСТ 8732-78) с внутренним диаметром d_н=149 мм и толщиной стенки 5 мм; для подводящего трубопровода принимаем трубы с наружным диаметром 194 мм и внутренним диаметром d_п=184 мм.

Скорость воды в подводящем трубопроводе определяется по формуле (4.9)

, (4.9)

u_п=1,88 м/с.

Тоже в напорном трубопроводе

u_н=2,47 м/с.

Коэффициент гидравлического трения в подводящем и напорном трубопроводе определяется по формуле (4.10)

; (4.10)

l_п=0,035;

l_н=0,037.

Учитывая, значения коэффициентов местных сопротивлений, суммарные потери напора определяются по формуле:

, (4.11)

где Sx=0,6 - суммарный коэффициент местных сопротивлений;

Sh_п=0,64 м;

Sx=12,06;

Sh_н=15,2 м.

Суммарные потери в трубопроводе определяются по формуле:

Sh=Sh_п+Sh_н , (4.12)

Sh = 16 м.

Напор насоса определяется по формуле:

, (4.13)

Н = 100 м.

Характеристика трубопровода строится в соответствии с формулой:

Н = Н_г+RQ², (4.14)

откуда по формуле:

, (4.15)

R = 0, 00049.

Следовательно,

Н = 84+0,00049Q².

Результаты расчетов по этому выражению приведены в таблице 4.3.

3. Рабочий режим насоса. Q = 210 м³/час; Н = 108 м; h = 0,7; Н_в^доп= 6,5 м.

КПД трубопровода определяется по формуле:

, (4.16)

h_т=0,77

Таблица 4.3

Результаты расчета трубопровода

	0	1/4Q	1/2Q	3/4Q	Q	5/4Q

Q, м³/час	0	45	90	135	180	225
Н, м	84	85	88	94	100	109

4. Проверка ваккууметрической высоты всасывания. Геометрическая высота всасывания ориентировочно принята 4 м.

Действительная ваккууметрическая высота всасывания:

, (4.17)

Н_в=4,64 м.

Так как по характеристике насоса в рабочем режиме Н_в^доп=6,5 м, то соблюдается условие Н_в£Н_в^доп.

5. КПД водоотливной установки определяется по формуле:

; (4.18)

h=0,64.

6. Вместимость водосборника определяется по формуле:

V_в=4Q_{н. п} ; (4.19)

V_в= 400 м³.

5. Вспомогательные работы

Ремонт дорог и вспомогательное оборудование

Для обеспечения безопасного непрерывного движения автотранспорта с установленными скоростями и нагрузками в условиях карьера создается дорожная служба, осуществляющая работы по содержанию и ремонту автодорог.

Дорожно-ремонтные работы разделяются на содержание, текущий, средний и капитальный ремонты.

К содержанию относятся работы, выполняемые в течение всего периода эксплуатации автотранспорта по уходу за дорогой и дорожными сооружениями.

Для весенне-осеннего периода характерны работы по профилированию дорог и отводу талых, грунтовых и дождевых вод от дорожного полотна. В летний период превалируют работы по поливке дорожного покрытия и очистке его от пыли, грязи и материала, просыпающегося из кузовов автомобилей. В зимний период преобладают работы по очистке дорог от снега и борьбе с гололедицей (посыпке дорог мелким гравием, каменной мелочью, песком, шлаком).

Для содержания и ремонта постоянных технологических автодорог и для дорожно-строительных работ требуется специальное оборудование и машины. В настоящее время на текущем ремонте и содержании автодорог используются автогрейдеры ДЗ-98А, автоскреперы Д-115 на базе БелАЗ-531, автоскреперы Д-357, поливооросительная машина на базе БелАЗ.

Техническое обслуживание и ремонт

В настоящее время при постоянном увеличении мощности предприятий возникла необходимость в увеличении производительности горнодобывающих машин и оборудования, что влечет к увеличению нагрузок на машины и увеличению их коэффициента использования.

Статистика аварийности за 2010 год на «Бунгурском-Северном разрезе» показывает:

- экскаваторы: электрическая часть - 57 отказов, ремонт 564 часа; механическая часть - 100 отказов, ремонт 1731 час; наладка электрооборудования - 45 отказов, ремонт 374 часа;

- буровые станки: 2СБШ-200Н - 48 часов аварийного ремонта; 3СБШ-200-60 - 48 часов; 6СБШ-200Н - 120 часов;

Основными документами, регламентирующими взаимоотношения между ремонтными (исполнитель) и эксплуатирующими (заказчик) предприятиями, являются руководящий документ РД-12.26 001-89 «Порядок организации капитального ремонта оборудования. Оценка и контроль качества продукции ремонтного производства» и «Инструкция о порядке планирования, учета и финансирования капитального ремонта основных фондов угольной промышленности».

Допускается выполнение ремонтов специализированными предприятиями. Оборудование, переданное ремонтному предприятию, остается на балансе заказчика.

Оборудование должно передаваться в ремонт в сроки, установленные графиком ремонта и соглашением (договором). В графике указывается количество машин, их тип и стоимость ремонта с разбивкой по кварталам и месяцам. Внесение изменений в график ремонта разрешается по согласованию заинтересованных сторон.

Сметы на ремонт, монтаж и наладку оборудования разрабатываются ремонтным предприятием и согласовываются с предприятиями, эксплуатирующими оборудование, на каждый вид ремонта, при условии выполнения ремонтов ремонтными предприятиями.

Ремонты должны выполняться в соответствии с «Руководством по капитальному ремонту» данного типа оборудования, технологическим картам на ремонт, ведомостью дефектов, сметой, а ремонты оборудования большой единичной мощности - в соответствии с Проектом организации работ. Рекомендуется проводить ремонт горнотранспортного оборудования большой единичной мощности рассредоточенным методом с суммарной продолжительностью нахождения в ремонте в соответствии с установленным нормативом.

Капитальные, средние и текущие ремонты горнотранспортного оборудования производятся по ремонтной документации, техническое обслуживание - по эксплуатационной документации.

Оборудование, сдаваемое в ремонт, должно быть укомплектовано, очищено от грязи и маслопродуктов заказчиком.

Гарантийный срок работы отремонтированного оборудования (кроме быстроизнашивающихся деталей) и штрафные санкции определяются условиями соглашения (договора).

Ответственный за остановку оборудования на ремонт по графику и подготовку ремонтной площадки несет заместитель генерального директора по производству.

Ответственность за своевременную подготовку ведомостей дефектов и заявок на ремонт оборудования, контроль за качеством и сроками выполнения ремонтов возлагается на главного механика предприятия [11].

Наладка электрооборудования

Наладка производится с целью обеспечения устойчивого функционирования смонтированного или отремонтированного оборудования с техническими параметрами, соответствующими требованиям проектно-конструкторской документации.

Выполняются следующие виды работ:

- наладка при техническом обслуживании в процессе эксплуатации;

- наладка после монтажа;

наладка оборудования после ремонтов;

контрольная (сезонная) наладка, выполняемая при переводе главных электроприводов на зимний или летний, режим работы, осуществляемая одновременно с сезонным техническим обслуживанием по совмещенному графику.

Работы по монтажу, ремонту и наладке электрооборудования до запуска преобразовательного агрегата или прокрутки в холостом режиме всех приводов осуществляется по совмещенному графику ремонта механической части и наладки до окончания ремонта.

При испытании оборудования в забое под нагрузкой после ремонта плановой службой предприятия необходимо устанавливать норму выработки на этот период с 50-ти процентным понижением сменной производительности.

Смазочное хозяйство

Смазочное хозяйство разреза организуется в соответствии с «Положением об организации смазочно-эмульсионного хозяйства производственных объединений и шахт министерства угольной промышленности» и осуществляет:

- получение, хранение, контроль за качеством, учет расхода смазочных материалов и наличия сертификатов;

- организацию участков по расфасовке, упаковке, хранению и доставке смазочных материалов к местам назначения;

организацию, внедрение технологии и средств сбора отработанных материалов, их хранение и регенерацию в соответствии с «Инструкцией по организации сбора, хранения и использование отработанных нефтепродуктов»;

использование передвижных маслозаправочных станций;

обеспечение основного оборудования картами смазки и смазочными материалами согласно схематической карте.

Потребность в смазочных материалах и моющих жидкостях определяется по действующим в отрасли нормам и инструкциям заводов-изготовителей оборудования.

Ответственный за применяемый ассортимент смазочных материалов и гидрожидкостей, за оснащение предприятий техническими средствами согласно картам смазки и сбор отработанных масел является главный механик предприятия [11].

6. Охрана окружающей среды

Настоящий проект выполнен в соответствии с техническими решениями, разработанными в технологической части проекта. В разделе приведена оценка воздействия на природную среду процессом ведения открытых горных работ.

Намечается ряд мероприятий в направлении охраны водных ресурсов и атмосферного воздуха.

На стадии поисково-оценочных работ агрохимическая и биологическая характеристика вскрышных пород разреза «Бунгурский» не изучалась.

При разработке месторождения разрезом «Бунгурский» попутно будут извлекаться, и отправляться в отвал суглинки, глины, разнозернистые алевролиты и песчаники. Согласно данным химанализов и спектральных анализов токсичные вещества, превышающие фоновые значения в породах участка не содержатся.

В соответствии с имеющимися инструктивными указаниями и методическими пособиями приводится следующая характеристика с точки зрения их пригодности для биологической рекультивации.

Почвенно-растительный (гумусовый) горизонт мощностью 0,3-0,8 м характеризуется нейтральной реакцией среды (рН = 6,2-7,2), низким содержанием серы (0,045%), высокой степенью обеспеченности гумусом ( в среднем 16,3%), азотом ( 9,4 мг / 100 г), подвижным фосфором (8,5 мг / 100 г), средней степенью обеспеченности обменным калием (14,9 мг / 100 г) при сухом остатке засоления 0,18%. Таким образом, почвенно-растительный горизонт пригоден для всех видов рекультивации без улучшения.

Вскрышные коренные породы относятся к категории пригодных для рекультивации, но требующих улучшения.

При отработке участка разреза «Бунгурский-Северный» будет нарушено 300 га земной поверхности, объектами, изымаемыми в пользование до конца отработки данного предприятия, 5 га будет нарушаться временно только на время строительства ЛЭП.

Нарушенные земли на 35% представлены пашней, 10% -лесом, 55% - кормовыми угодьями.

В соответствии с положениями действующего ГОСТа 17.51.02-85 (Охрана природы. Земли) и на основании технических условий приняты следующие направления рекультивации:

откосы внешнего отвала - лесохозяйственное (посадка деревьев и кустарников, в междурядьях - посев многолетних трав);

поверхность складов ПСП - под посев многолетних трав.

Объектами рекультивации по настоящему проекту являются: внешний отвал; склады ПСП.

Все объекты рекультивации будут связаны подъездными автодорогами, которые после отработки разреза остаются и не рекультивируются.

Основной задачей планировочных работ является создание посттехногенного ландшафта на нарушенной горными работами территорий. Этот ландшафт должен удовлетворять ряду требований:

инженерно-геологическая безопасность - отсутствие процессов, которые могли бы неблагоприятно повлиять на существующие или будущие объекты хозяйственной деятельности;

экологическая приемлемость - отсутствие выделения вредных веществ в атмосферу, гидросферу;

потребительская ценность - возможность использования возрожденного ландшафта для удовлетворения потребностей населения.

Вертикальная планировка проектируемого внешнего отвала участка решается в процессе отвалообразования. Проектом заложены конечные контуры отвала, удовлетворяющие требованиям технического и биологического этапов рекультивации - откосы отвальных ярусов выполаживаются до углов 20^°.

На вертикальной планировке внешнего отвала предусматривается использовать бульдозеры Т-500, используемые на основных работах.

Работы по техническому этапу рекультивации принято проводить силами самого предприятия (разрезом «Бунгурский-Северный») оборудованием, используемом на отвальных работах.

Режим работы принят следующий: снятие, складирование плодородного слоя почвы (ПСП)- в теплое время года 2 смены по 8 часов, остальные работы - по общему режиму работы разреза.

Мощность снимаемого слоя ПСП согласно техническим условиям принята:

,4 м - с пахотных земель; 0,3 м - с кормовых угодий; 0,2 м - с лесных массивов.

На снятии и складировании ПСП принято использовать скреперы МоАЗ- 6014 с ковшом емкостью 8,3 м³.

Откосы отвальных ярусов, по достижении ими определенных проектом конечных контуров, выполаживаются по схеме « сверху - вниз» до углов, удовлетворяющих требованиям технического и биологического этапов рекультивации.

Тип и необходимое количество оборудования, применяемого на работах технического этапа рекультивации, принято в соответствии с применяемой технологией, объемами рекультивационных работ и наличием набора оборудования у предприятия. На горнопланировочных работах принято использовать оборудование, используемое на основных работах - бульдозеры Т-500. Для проведения работ по снятию ПСП принято проводить самоходными скреперами с ковшом емкостью 8,3 м³.

Технология биологической рекультивации разработана для каждого участка рекультивации с учетом последующего использования рекультивируемых земель, технологии технического этапа, свойств пород, слагающих отвалы.

Выбор направления рекультивации произведен согласно требований ГОСТ 17.5.1.02-85. Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель.

Проектом принимается санитарно-гигиеническое направление рекультивации. Целью санитарно-гигиенического направления рекультивации является исключение отрицательного воздействия нарушенных земель на окружающую среду.

Вскрышные породы согласно ГОСТу 17.5.1.03-86 относятся ко II группе пригодности - потенциально плодородные, но с отсутствием доступного азота. Они могут быть использованы под лесопосадки со специальными агротехническими мероприятиями.

Для формирования устойчивого фитоценоза проектом принят многовидовой состав древесных и травянистых растений.

При подборе ассортимента древесных и кустарниковых пород, их размещении, разработке агротехники посадки учитывалась совокупность техногенных и природных факторов (плодородие, влажность, плотность сложения грунтов, световой режим, устойчивость против эрозии, а также зональные инструкции и рекомендации по лесным культурам на рекультивируемых землях). Проектом предусматривается кулисное смещение:

Гл-Гл-Гл-К-К-Гл-Гл-Гл,

где Гл - главная порода; К - кустарник.

В качестве главной породы принята сосна как наиболее устойчивая и быстрорастущая на нарушенных землях. В качестве кустарника, обладающего мелиоративными свойствами - карагана.

Выбор и обоснование параметров буровзрывных работ для условий разреза 'Бунгурский-Северный'