|
|
|
|
|
|
1,35
|
40,5
|
410
|
|
3
|
1,95
|
58,5
|
390
|
|
3,5
|
2,55
|
76,5
|
370
|
|
4
|
3,20
|
96,0
|
350
|
|
4,5
|
3,90
|
117,0
|
320
|
|
5
|
4,60
|
138,0
|
300
|
Построение выпуклого борта производится в масштабе с низу в верх под
соответствующим углом или скорректированными заложениями
1.6 Расчёт угла откоса борта с учётом его
конструкции
Угол откоса борта карьера с учетом его конструкции определяем для двух
условий:
· на нерабочем борту имеются предохранительные и транспортные
бермы (конструктивный угол);
· на нерабочем борту карьера располагаются только
предохранительные бермы (максимальный угол ).
Расчёт углов производим по выражениям:
, градусы(1.6.1)
, градусы(1.6.2)
гдеколичество уступов на карьере;
глубина карьера, м;
высота го уступа
угол откоса го уступа;
количество уступов с предохранительными бермами;
ширина предохранительной бермы на ом уступе, м (принимается равной м);
количество уступов с транспортными бермами;
ширина транспортной бермы на ом уступе ,м.
т.к. величина угла плоского профиля составляет 440, то
необходимость в выполаживании отсутствует.
Фактическую длину трассы рассчитываем по формуле:
м,(1.6.3)
Где Н - глубина карьера, м;
i -
уклон съезда, доли;
Кт - коэффициент развития трассы.
м
2. Расчёт притоков воды к карьеру и их осушение
Природно-геологическая схема источников карьерных вод
F1-
площадь карьерного поля
Fк-
площадь карьера
F2-
площадь между нагорной канавой и бортом (откосами карьера)
Fв-
площадь депрессионной воронки
2.1 Расчёт общих водопритоков к карьеру
Применительно к исходным условиям устанавливается расчетная
гидрогеологическая схема. Используя существующие методы расчета, определяются
общие водопритоки к карьеру. Полученные результаты анализируются, и принимается
решение о необходимости осушения карьера.
Общие водопритоки Q0 слагаются из водопритоков за счёт
статических запасов воды в осушаемой породе (объём воды в порах и трещинах) в
контуре карьера Qст и динамических притоков в контуре
депрессионной воронки (расход потока подземных вод) Qд:
, м3/ч. (2.1.1)
Статические запасы воды находятся в пределах контура карьера Q1 и депрессионной воронки Q2:
, м3/ч; (2.1.2)
, м3/ч; (2.1.3)
=3,14∙5502∙40=16622375 м3/ч;
=770 м3/ч;
=2∙40∙=110 м;
=102 м3/ч;
=770+102=872 м3/ч;
m - коэффициент водоотдачи, доли ед.;
Т - срок достижения осушительного эффекта, сут.;
Н - мощность водоносного слоя, м;
Кф - коэффициент фильтрации, м/сут.
P -
периметр карьера по поверхности, м;
Vкп - объем осушаемой породы, м3/ч;
R -
радиус депрессионной воронки, м;
S -
величина водопонижения, м;
Динамические притоки слагаются из притоков за счёт инфильтрации атмосферных
осадков на площадь карьера (Q3), депрессионной воронки (Q4):
, м3/сут.(2.1.5)
, м3/ч,(2.1.6)
=3,14∙400∙400=502400 м3;
=26 м3/ч;
, м3/ч, (2.1.7)
=0,1 м3/ч;
=26+0,1=26,1м3/ч;
где А - величина (годовых) атмосферных осадков, м/год;
h - коэффициент подземного стока, доли;
Fk - площадь карьера понизу, м3;
h0 - остаточный уровень воды в карьере;
Окончательно по формуле (2.1.1) определим Q0:
м3/ч.
.2 Выбор способа осушения и схема расположения дренажных устройств
Количество дрен определим по формуле:
(2.2.1)
гдеQ0 - общий водоприток к карьеру, м3/ч;
Qc - приток к одной скважине, м3/ч.
Тогда с учётом диаметра скважины и предварительно подобранного насоса
получим:
скважин
Выбор насоса:
При выборе насоса необходимо соблюдать: производительность насоса должна соответствовать притоку воды
в ней:
(2.2.2)
Напор насоса определим по формуле:
, м(2.2.3)
где:глубина осушаемого горизонта, м
потери напора в сети, м
, м(2.2.4)
гдечисло секций трубопровода длиной 10
м;
расход воды с одной скважины, м3/ч;
сопротивление одной секции длинной 10 м, м
м
Тогда:
м
По полученным данным выбираем насос типа ЭЦВ-12-160-65.
3. Защита карьера от поверхностных вод
Часть дождевых (Qд), ливневых (Qл) или паводковых вод (Qп) могут попадать в карьер и изменять условия его работы.
Обводнённость массива может существенно ускорить процесс деформирования
бортов карьера, снижает благоприятные условия для работы оборудования, приводит
к увеличению потерь полезных ископаемых и снижает качество.
Характер и степень обводнённости месторождения определяется коэффициентом
обводнённости:
При обводнённости месторождения (в соответствии с требованиями Единых
правил безопасности при разработке МПИ, 2003) должны быть разработаны
соответствующие меры по осушению и обеспечению безопасности работ.
В горной практике применяются поверхностный, подземный и комбинированный
способы осушения.
Осушение - сложный, дорогостоящий процесс. В сложных инженерно -
геологических и гидрогеологических условиях осушения карьерных полей требует до
20% от общих капитальных затрат на разработку и до 15% эксплуатационных затрат.
Это обстоятельство диктует горным инженерам необходимость знаний по проведению
эффективного способа осушения.
Одним из первых этапов защиты карьера от поверхностных вод должно быть
закончено к началу вскрышных работ.
Количество попадающих в карьер поверхностных вод (Qк) зависит от:
1. геоморфологии (рельефа);
2. уклонов поверхности карьерного поля;
. конфигурации и уклонов откосов карьера;
. климатических условий (количество выпадающих осадков и таяния
снега);
. инфильтрационной способности покровных пород (грунтов);
. условий залегания водоносных горизонтов;
. наличие или отсутствия заградительного контура;
. наличия водоёмов (озёр, болот, рек, ручьёв).
3.1
Определение параметров канавы
Ширину канавы по дневной поверхности определим по формуле:
гдеb - ширина дна канавы, м;
H -
высота канавы, м;
g - угол откоса канавы.
Так как канаву будем возводить из бетона, то угол g целесообразно принять 600.
м
Смоченный периметр канавы определим по формуле:
, м(3.1.2)
м
Площадь поперечного сечения канавы определим по формуле:
, м2(3.1.3)
м2
Гидравлический радиус определим по формуле:
, м(3.1.4)
м
Определим коэффициент шероховатости стенок канавы:
(3.1.5)
где R - гидравлический радиус, м; a - коэффициент, характеризующий материал стенок канавы. В качестве материала стенок канавы принят бетон (a = 0,5), как наиболее прочный и
долговечный.
.2 Определение притоков в канаву
Притоки воды в канаву определяются исходя из определения дождевых (Qд), ливневых (Qл) и
паводковых вод (Qп), которые основываются на
климатических условиях района расположения карьерного поля:
где A - годовые атмосферные осадки, м /
год;
a - коэффициент поверхностного стока на площади водосбора, доли;
Fв - площадь водосбора, м2;
N -
количество дней в году с дождём;
hc - количество жидких осадков в году в виде снега, м/год;
h - коэффициент простирания ливня;
Тс - количество дней интенсивного таяния снега;
qл - интенсивность ливневых осадков,
м/ч.
3.3
Определение скорости потока воды в канаве
Скорость воды в канаве определим по формуле:
м/с, при этом .(3.3.1)
м/с2,7 < 6,0 - условие выполняется.
.4 Пропускная способность канавы
Пропускную способность канавы определим по формуле:
м3/ч,(3.4.1)
при этом должны соблюдаться условие:
, , , при
м3/ч,
проверим условия:
41796 > 93 >466 > 3578 м3/ч,
данное условие выполняется, следовательно размеры нагорной канавы
подобраны правильно.
4. Определение устойчивой высоты отвала
Наиболее распространёнными видами деформаций отвалов являются оползни,
возникающие, в основном, в результате несоответствия:
· геометрических параметров отвалов (высоты Н, угла откоса a);
· несущей способности отвальной массы пород (грунтов);
· несущей способности основания отвала.
Складирование вскрышных пород в отвалы, как правило, производится с
углами откосов a,
превышающими угол внутреннего трения пород (j), то есть a>j. Поэтому в
массиве отвала возникают напряжения которые могут привести к деформации бортов
отвала (оползням).
Устойчивость отвала обеспечивается ограничением допустимой по условиям
прочности высоты отвала (Нкр), но чрезмерное уменьшение высоты
отвала (Н<Нкр) приводит к увеличению:
1. затрат на переукладку;
2. текущие содержание;
. строительство путей;
. увеличению площади изымаемых земель и др.
Поэтому стремятся к тому, чтобы высота отвала (Н) приближалась к
максимально допустимой по условию устойчивости высоты отвала (Нкр),
то есть выполнялось условие Н » Нкр.
Построение круглоцилиндрической поверхности скольжения
С учётом коэффициента запаса устойчивости имеем:
кг/м2(4.1.1)
tgjI = tgj / 1,2 =0,8(4.1.2)
2,3×103т/м3(4.1.3)
Определим глубину трещины вертикального отрыва по формуле:
м(4.1.4)
гдекоэффициент сцепления пород в отвале;
м
Определим ширину призмы обрушения по формуле:
м(4.1.5)
где:высота отвала пород, м;
высота щели вертикального отрыва, м
м
Далее определяем углы:
(4.1.6)(4.1.7)(4.1.8)
Тогда имеем:
При помощи полученных результатов строим круглоцилиндрическую поверхность
скольжения радиусом R=50 м.
Для определения действующих сил (моментов и ) призму возможного обрушения
(массив) в контуре вертикальными сечениями разбиваем на n элементарных блоков шириной b, позволяющей пренебречь
криволинейностью основания каждого блока и рассмотрим блок как трапецию
(высотой hi, толщиной b0 = 1,0 м, длиной основания li) Высоту hi измеряем на чертеже.
Массу i - го элементарного блока определяем
по формуле:
кг(4.1.9)
Тогда удерживающие силы и моменты определим как:
(4.1.10)
(4.1.11)
гдеn - количество элементарных блоков;
ai
- угол наклона основания i - го
блока (измеряется на чертеже), градусы;
li - длина основания i - го
блока (), м
Тогда имеем:
Сдвигающие силы и моменты определим по формулам:
,(4.1.12)
,(4.1.13)
Где аi - горизонтальное расстояние от блока (центра) до
"0" (), м.
Тогда будем иметь:
Коэффициент запаса устойчивости определим как:
(4.1.14)
Исходя из полученного коэффициента запаса устойчивости, окончательно
принимаем Нкр = 30 м
Выводы по
работе
На основе выданного задания был выполнен данный курсовой проект. В
соответствии с полученными расчётами следуют окончательные результаты по
работе:
Список литературы
1. Арсеньтев А.И., Букин Н.Ю., Мироненко В.А.
Устойчивость бортов и осушение карьеров. - М: Недра, 1982.
2. Абрамов С.К., Газизов М.С., Костенко В.Н. Защита
карьеров от воды. - М: Недра, 1976.
. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ. -
М.: изд. МГГУ, 2003. - 473 с.
. Оборудование и конструкции для осушительных работ:
Каталог справочник. - М.,1971.
. Руководство по дренажированию карьерных полей. - Л.,
1986.
. Фисенко Г.П., Ревазов М.А. и др. Укрепление откосов
в карьерах. - М: Недра, 1976.
. Шелест А.Т., Беляев В.Л. Геомеханика: Учебное
пособие. - Екатеринбург: изд. УГГГА, 2001. - 187 с.