Відкриті горні роботи

Відкриті горні роботи

Вступ

Кар’єр розташовується на території Житомирського району за 14 км на північ від міста Житомира поблизу села Оліївка (Рис. 1). Неподалік від кар’єру проходить шосе Житомир-Коростень та гілка Південно-Західної залізниці.

Рис. 1 - Розташування кар’єру

Дана територія лежить у помірній кліматичній зоні. Середня кількість опадів на рік становить 1,1-1,4 м. Середня температура повітря влітку - 27 °С, взимку - -7 °С.

Родовище належить до Коростенського плутону Українського кристалічного щита. Воно складене корінними магматичними породами, що вкриті шаром невеликої потужності осадових порід алювіального походження.

Шар корисної копалини має потужність 50 м. Залягання пласта горизонтальне. Корисна копалина вкрита шаром м’яких піщаних порід потужністю до 10 м та грунтово-рослинним шаром потужністю до 0,3 м.

1. Техніко-економічна довідка

Даний проект складається з трьох частин. Перша - це дана частина, яка є вступною, та містить загальні відомості про проект та кар’єр. Друга - геологічна, в якій описується геологічна будова району будівництва кар’єру та геологічна будова родовища. Третя - гірнича, що включає в себе всі розрахунки параметрів кар’єру та гірничого обладнання, яке застосовується на даному підприємстві.

Навколо Житомира розташована велика кількість кар’єрів із високою якістю гранітів та лабрадоритів тому розвиваються підприємства, які видобувають блочне та лицювальне каміння. А існуючі кар’єри не здатні задовольнити потреби постійно зростаючого міста у будівельних матеріалах, зокрема, щебеню. Тому було вирішено побудувати Оліївський, Вільський кар’єри для забезпечення сировиною міських будівельних підприємств.

Розміри покладу в плані - 3500х1400 м. Вскришний уступ один, висотою 10 м. Видобувних уступів - чотири, висотою 12,5 м. Потужність кар'єру по корисній копалині становить 6 млн. м3.

Щебінь випускається фракціями 5-10, 10-20, 20-40 мм із вмістом слабких порід не більше 10 %, пилевидних та глинистих частинок не більше 3 %, зерен пластинчастої та голковидної форми не більше 15 %. Марка щебеню по міцності - 1000-800, по морозостійкості - Мрз150.[8]

На кар’єрі застосовуються для виїмки екскаватори типу механічна лопата, для транспортування вскришних та видобувних порід - автосамоскиди марки БелАЗ.

Дане гірниче підприємство працює цілодобово (три зміни по вісім годин). Кількість робочих днів у рік становить 200.

Рис. 2 - Геологічна карта Житомирського району: Породи: 1 - амфіболіти та гнейси росінсько-тикічської серії; 2 - гнейси та сланці віленської свити; 3 - карбонатні породи та сланці кочерівської свити; 4 - гнейси біотитові городської свити; 5 - габро та габро-норит; 6 - ендербіт; 7 - плагіомігматити біотитові та амфіболіт-біотитові (звенигородські); 8 - моноцити кварцові та габро-моноцити (букинські); 9 - діорити та кварцові діорити (букинські); 10 - граніт та мігматит гранат-біотитові (бердичівські); 11 - граніт та мігматит біотитові порфіробластичні (коростишівські); 12 - плагіомігматити амфіболові та біотит-амфіболові; 13 - плагіомігматити амфібол біотитові та біотитові; 14 - граніт та мігматит біотитові та мусковіт-біотитові (житомирські); 15 - граніт та мігматит біотитові та біотит-амфіболові; 16 - граніт біотитовий (бистріївський); 17 - граніт апліт-пегматоїдинй; 18 - анортозит та габро-анортозит; 19 - рапакиві та рапакивієвидні граніти (коростенські); 20 - лінії розломів. Опорні профілі свердловин: І-І - Білокриничанський; ІІ-ІІ - Тетерівський; ІІІ-ІІІ - Васильївський; IV-IV - Кочерівський; V-V - Брусилівський.

2. Геологічна характеристика району та родовища

В геологічній будові Житомирського району (Рис. 2) виділяється три основні комплекси гірських порід: Тетерівська серія, Кіровоградсько-Житомирський комплекс магматичних порід, Чуднів-Бердичівський комплекс магматичних порід.

Тетерівська серія складена слабко магматизованими, мігматизованими гнейсами, амфіболітами, карбонатними слюдами та кварц-амфіболітовими сланцями, які розвинені на південний захід від Коростенського плутону. Ця серія поділяється на три свити:

нижня - Віленська (гнейси, біотитові сланці з гранатом, силіманітом, кордієрит, графіт, титаномагнетит, зверху - амфіболіти, амфіболові гнейси, кальцифіри);

Кочерівська свита (мармури, сланці амфібол-діобсидові, амфібол-біотитові, діобсидові, гнейси амфіболовими, біотит-амфіболовими, амфіболітами);

Городська свита (гнейси, сланці біотитові,мусковіт-силіманіт-гранат-біотитовими, графіт-біотитовими тощо).

У Віленській свиті є горизонт конгломератів. До східного крила приурочений Букинський масив основних порід. Для даної території характерний вулканізм тому частина амфіболітових порід утворюється за рахунок туфових порід.

Кочерівська свита була утворена при низьких температурах.

Чуднів-Бердичівська утворює кілька масивів: Бердичівський, яки являє собою видовжене тіло в широтному напрямі - частина антикліналі. Складається переважно з гранітів, ксенолітів та інших порід. Ці граніти збагачені гранатом, силіманітом, графітом. Чуднів-Бердичівські граніти мають сірий колір, середньо та грубозернисті, порфіровидні. Склад:- 60,28%, Al2O3 - 16,23%, Na2O - %, Fe2O3 - 6,3%, CaO - 2,36%, Mg2O5 - 2,05%, K2O - 5,54%, H2O - 0,83%, сума - 95,4%.

Вік 2 млрд. років.

До цього комплексу належить гранодіорити, які складають Шепетівський масив і в Житомирському районі - в долині річки Тетерів (Дениші - Висока Піч). Це порода масивна, смугаста, середньозерниста, світло сіра, з темними плямами і містить: мікроклін, плагіоклаз, ортоклаз, біотит, рогову обманку, магнетит, апатит, епідот. Хімічний склад:- 64,61%, Al2O3 - 16,86%, TiO2 - 0,45%, FeO - 3,54%, Na2O - 4,66%, Fe2O3 - 0,57%, CaO - 3,03%, MgO - 1,88%, K2O - 4,03%, Р2О5 - 0,18%, H2O - 0,84%, сума - 100,65%.

Кіровоградсько-Житомирський комплекс поширюється в межах р. Тетерів і її притоках. Утворені скелі на р. Тетерів, вік - 1 млрд. 900 млн. років. Колір - сірий, св. сірий. Хімічний склад:- 70,38%, Al2O3 - 14,36%, FeO - 2,00%, Na2O - 2,86%, Fe2O3 - 1,46%, CaO - 1,05%, MgO - 0,78%, K2O - 6,63%, H2O - 0,55%, сума - 100,07%.

Осадові породи представлені сарматськими глинами і пісковиками (N1S1-2), ранніми четвертинними алювіальними відкладами (aI), середньо четвертинними відкладами Дніпровського зледеніння (g1fIIdns), верхньочетвертинними лесовидними суглинками (LdIII).

Рельєф родовища рівнинний. Поклад представляє собою однорідний пласт горизонтального залягання, не обводнений. Корисна копалина - граніт, коефіцієнт міцності по Протодьяконову f = 10 та відноситься до ІІІ категорії, має густину ρ = 2,9 т/м3. По класифікації „Будівельних Норм і Правил” (БНіП) порода відноситься до Х категорії. Коефіцієнт розпушення 1.25. По тріщинуватості корисна копалина відноситься до ІІІ категорії, а по ступіню висадженості - V. Згідно з лабораторними дослідженнями границі міцності на стиск, зсув та розтяг, відповідно: 140, 22, 15 МПа. Природний кут відкосу в цілику 89°. Вскришні породи мають кут природного відкосу 30°, та густину 1,5-1,6 т/м3. [9]

3. Гірнича (технологічна) частина

Визначення основних параметрів кар’єру.

Глибина кар’єру:

 (м)

де hв - потужність вскришних порідк - потужність порід корисних копалин

Периметр дна кар’єру:

 (м)

де LД - довжина покладу по дну кар’єру

ВД - ширина покладу по дну кар’єру

Площа дна кар’єру:

 (м2)

Головними параметрами кар’єру є об’єм гірничої маси, кінцева глибина, розміри по підошві, запаси корисної копалини, об’єм вскриші.

Кути відкосу бортів по корисній копалині: робочого - °, неробочого - 70-75°; по вскришним породам: робочого - біля 40°, неробочого - 30-40°.

Враховуючи стійкість уступів по даним породам та, беручи до уваги потужність покладів, висота вскришного уступу - 10 м та чотири уступи корисної копалини висотою 12,5 м.

Об’єм корисної копалини в контурах кар’єру:

де bк - кут природного укосу корисної копалини

Балансові запаси:

 (т)

де rк - густина корисної копалини

Експлуатаційні втрати - це частина промислових запасів корисної копалини, яку безповоротно втрачають при експлуатації кар’єра.

Промислові запаси при експлуатаційних втратах 4-5% (приймаємо 4,5%):

 (т)

де e - експлуатаційні втрати

Об’єм гірської маси в кінцевих контурах кар’єру:

де bср - середнє значення кутів природного укосу вскриші та корисної копалини

Об’єм вскриші:

 (м3)

Коефіцієнт вскриші:

Час роботи кар’єру:

 (років)

де Qрк.к - річна продуктивність по корисній копалині

Оскільки вскришні роботи проводяться з деяким випередженням у часі видобувних робіт, то тривалість вскришних робіт приймаємо 35 років. Тоді річна продуктивність по вскриші:

 (м3/рік)

де Тв - тривалість вскришних робіт

Добова продуктивність кар’єру:

по вскриші

 (м3/добу)

по корисній копалині

 (м3/добу)

Змінна продуктивність кар’єру:

по вскриші

 (м3/зміну)

по корисній копалині

 (м3/зміну)

Вантажопотоки кар’єра, м3

4. Основні положення по організації робіт

Комплекс обладнання, який складає структуру комплексної механізації, формується в кар’єрі по окремим вантажопотокам. Число вантажопотоків - 2, один на вскришу та один на корисну копалину. На вскришних роботах застосовується екскаваторно-транспортно-відвальний комплекс (ЕТВ), а на видобувних роботах - екскаваторно-транспортно-розвантажувальний комплекс (ЕТР). ЕТВ включає в себе одноковшевий кар’єрний екскаватор ЭКГ-5А, автосамоскиди БелАЗ-540, та відвальні бульдозери Д-271А. Комплекс ЕТР включає в себе одноковшеві кар’єрні екскаватори ЭКГ-8И, автосамоскиди БелАЗ-549.

Для проведення бурових робіт застосовують 4 бурових верстатів СБШ-320 (Рис 3) [8,7].

Рис. 3 - Буровий верстат СБШ-320

Технічні характеристики:

Діаметр свердловин 320 мм

Глибина свердловин 36 м

Кут нахилу свердловин до горизонту 90 градуси

Максимальне осьове зусилля на долото 600 кН

Частота обертання бурового ставу 30-150 хв-1

Швидкість подачі бурового ставу на забій 0-0,7 м/хв

Швидкість пересування 0,7 км/год

Встановлена потужність електродвигунів 700 кВт

Витрати стисненого повітря на очищення свердловин 50 м3/хв

Маса 120 т

Технічна швидкість буріння 9,5 м/хв

Для заряджання свердловин використовується 5 зарядних машин МЗ-4. Дана машина створена на базі шасі БелАЗ-540А. [4]

Технічні характеристики:

Вантажопідйомність 25 т

Продуктивність заряджання 450 кг/хв

Довжина ходу рухомого шнека 1600 мм

Ємність:

бункера 26,6 м3

солярового баку 1500 м3

Основні розміри:

довжина 7380 м

ширина 3480 м

висота 4300 м

Маса разом з ВР 49,5 т

Для виїмково-навантажувальних робіт по вскриші використовуємо екскаватор типу механічна лопата ЭКГ-5А (Рис. 4). [8,7].

Рис. 4 - Одноковшева мехлопата ЭКГ-5А

Його технічні характеристики:

Ємність ковша 5 м3

Радіус черпання на рівні установки 11,2 м

Макс. радіус черпання 15,5 м

Макс. радіус розвантаження 13,6 м

Макс. висота черпання 11 м

Макс. висота розвантаження 7,5 м

Ухил, що долає екскаватор 120

Маса 250 т

Потужність силового обладнання 320 кВт

Цикл (при куті повороту 900) 25 с

Для виїмково-навантажувальних робіт по корисній копалині використовуємо екскаватор типу механічна лопата ЭКГ-8И (Рис ІІІ.2.2). Його технічні характеристики:

Ємність ковша 10 м3

Радіус черпання на рівні установки 11,9 м

Макс. радіус черпання 18,2 м

Макс. радіус розвантаження 16,3 м

Макс. висота черпання 12,5 м

Макс. висота розвантаження 9,1 м

Ухил, що долає екскаватор 120

Маса 370 т

Потужність силового обладнання 520 кВт

Цикл (при куті повороту 900) 28 с

Для транспортування вскришних порід використовуємо 24 автосамоскиди БелАЗ-540 (Рис. 5). [8,2,1]

Рис. 5 - Автосамоскид БелАЗ-540

Технічні характеристики:

Колісна формула 4х2

Вантажопідйомність 27 т

Маса (без вантажу) 21 т

Об’єм кузова 15,8 м3

Максимальна швидкість руху 55 км/год

Ширина автосамоскида 3,48 м

Довжина автосамоскида 7,3 м

Мінімальний радіус повороту 8,5 м

Потужність двигуна 265 кВт

Витрати пального на 100 км шляху 125 л

Для транспортування порід корисної копалини використовуємо 64 автосамоскиди БелАЗ-549 (Рис. 6).

Рис. 6 - Автосамоскид БелАЗ-549

Технічні характеристики даного автомобіля.

Колісна формула 4х2

Вантажопідйомність 75 т

Маса (без вантажу) 66 т

Об’єм кузова 37,8 м3

Максимальна швидкість руху 50 км/год

Ширина автосамоскиду 5,36 м

Довжина автосамоскиду 10,3 м

Мінімальний радіус повороту 11,0 м

Потужність двигуна 770 кВт

Витрати пального на 100 км шляху 350 л

Для переміщення породи на відвалі використовуємо 2 бульдозери Д-271А (Рис. 7). [5,7]

Рис. 7 - Бульдозер Д-271А

Технічні характеристики бульдозера:

Базовий трактор Т-100М

Потужність двигуна 100 к.с.

Лемех неповоротний

Розміри лемеху:

довжина 3030 мм

ширина 1100 мм

Кут різання 57-62 град.

Максимальний підйом лемеху 900 мм

Максимальне заглиблення лемеху 1000 мм

Максимальне тягове зусилля 9000 кгс

Маса бульдозера 1580 кг

Маса бульдозера разом з трактором 13 330 кг

Для зняття та перевезення родючого шару використовують скрепер Д-511 (Рис. 8). [7]

Рис. 8 - Скрепер Д-511

Технічні характеристики скреперу:

Базова машина ДЭТ-250

Ємність ковша 15 м3

Потужність приводу 300 к.с.

Спосіб розвантаження примусовий

Глибина різання 350 мм

Ширина захвату 2900 мм

Максимальна швидкість руху 40 км/год

Габарити:

довжина 11 300 мм

висота 3070 мм

ширина 3390 мм

База 7345 мм

Керування гідравлічне

Маса

скреперу 16 280 кг

скрепера із тягачем 41 280 кг

5. Буровибухові роботи

Першочерговою задачею при проектуванні вибухових робіт є вибір ВР, енергетичні характеристики якої визначають просторове розміщення зарядів. Вибір ВР здійснюються, виходячи зі ступеня обводненості родовища з врахуванням необхідної механізації заряджання та досягнення максимально можливої концентрації енергії заряду, що визначає об’єм буровибухових робіт. [8]

Для висадження породи використовується грамоніт 50/50. Він представляє собою добре сипучу суміш гранул жовтого та білого кольору. Дана ВР не злежується, не пилить при заряджанні, придатна до механізованого заряджання. Заряд вибухає від проміжного детонатора із патрону амоніта 6ЖВ або шашки проміжного детонатора. Для заряджання використовується зарядна машина МЗ-4 (технічна характеристика - див. “Основні положення по організації робіт”).

Визначаємо питомі витрати ВР:

 (кг/м3)

де dс - середній розмір окремості (1,2-2,5)н - лінійний розмір негабариту (0,8-1,1)

КВР - коефіцієнт ВР (0,7-0,9)

Діаметр свердловин:

 (мм)

де Hy - висота уступу- категорія породи по БНіП

Оскільки найближче стандартне значення діаметра свердловини 320 мм, то для буріння свердловин обираємо буровий верстат СБШ-320 (технічна характеристика - див. “Основні положення по організації робіт”).

Визначаємо опір по підошві:

 (м)

Опір по підошві не може бути меншим за величину  (м). Дана умова виконується, отже розрахунки - вірні.

Відстань між свердловинами в ряду:

 (м)

де m - коефіцієнт зближення зарядів (0,8-0,85)

Відстань між рядами:

 (м)

Використовуємо чотирирядну схему висадження породи із застосуванням короткоуповільненого вибуху (Рис. 3.1). короткоуповільнене висадження - це найбільш ефективний спосіб підвищення ККД роботи вибуху, що використовується на рівномірне дроблення. Застосування на відкритих розробках короткоуповілненого висадження дозволило збільшити, за рахунок переходу на багаторядове розміщення зарядів, масштаби вибухів. В результатті у 6 разів і більше зменшилася тривалість простоїв підприємства на підготовку та проведення вибуху. За рахунок підвищення якості висадження при багаторядовому короткоуповільненому висадженні збільшення продуктивність засобів навантаження на 25-30%, транспорту на 15-30%, дробарок первинного дроблення на 20-35%.

Розрахунок оптимальної величини інтервалу часу уповільнення проводиться згідно з тією чи іншою гіпотезою, яка описує фізичну суть руйнування при короткоуповільненому висадженні.

Оптимальний час уповільнення визначається:

 (мс)

де А - коефіцієнт, який враховує ступінь висадженості порід мс/м (для порід І категорії А = 6, для порід V категорії А = 3).

Рис. 9 - Схема короткоуповільненого багаторядного висадження на відкритих розробках

Об’єм порід, що припадають на одну свердловину першого й послідуючих рядів відповідно:

 (м3)

 (м3)

Рис. 10 - Елементи свердловини та заряду

Лінійні розміри елементів заряду (Рис. ІІІ.3.2):

Перебур

 (м)

Свердловина

 (м)

Забійка

 (м)

Заряд

 (м)

Маса заряду в одній свердловині першого та послідуючих рядів відповідно:

 (кг)

 (кг)

Швидкість детонації:

 (км/с)

де А - акустичний показник тріщинуватості (0,6-0,7)

Змінна продуктивність бурового верстата:

 (м/зміну)

Середньорічна продуктивність верстата:

 (м/рік)

Річний об’єм буріння:

Кількість верстатів для виконання бурових робіт:

  необхідно 4 шт.

Виходячи з річного об’єму видобутку, необхідна кількість свердловин:

 (шт)

Об’єм породи, що підготовлюється до виймання за один місяць:

 (м3/міс)

Об’єм породи, що висаджується за один масовий вибух:

 (м3)

де a - кількість вибухів на місяць.

Кількість свердловин, що застосовуються у масовому вибуху у першому та послідуючих рядах відповідно:

Загальна кількість свердловин, що застосовується у масовому вибуху:

Сумарна маса ВР на один масовий вибух:

 (кг)

Річна маса ВР:

порода родовище дренаж транспорт

 (кг)

Ширина блоку, що висаджується:

 (м)

Довжина блоку:

 (м)

Об’єм блоку:

 (м3)

Для висадження блоку гірської породи застосовуємо

Довжина детонаційного шнура (ДШ):

 (м)

де l - відстань від поверхні до бойовиказ - коефіцієнт запасу

Загальна довжина ДШ:

 (м)

6. Екскаваторні (виїмково-навантажувальні) роботи

Оскільки кар’єр розроблюється для видобування щебеню із застосуванням вибухового методу розпушення породи, то для її виїмки та навантаження використовуємо одноковшеві кар’єрні екскаватори типу механічна лопата.

Одноковшеві екскаватори мають досконалу конструкцію та достатньо повні типорозмірні ряди, що забезпечують можливість вибору екскаваторів, які в максимальному ступені відповідають природним умовам родовищ, що експлуатуються.

Вибір екскаваторів виконуємо по відповідності максимальної висоти черпання екскаватора висоті уступу. [5]

Так, для вскришних робіт обираємо екскаватор ЭКГ-5А з об’ємом ковша 5 м3 (технічна характеристика - див. “Основні положення по організації робіт”).

Теоретична продуктивність екскаватора [10]:

 (м3/год)

Технічна продуктивність екскаваторів характеризує інтенсивність та економічність проведення гірничих робіт. Технічна продуктивність кар’єрних екскаваторів залежить від ємності ковша екскаватора, його лінійних параметрів та конструкції робочого обладнання, фізико-механічних властивостей порід, що екскавуються, виду робіт, що виконуються. [5]

Технічна продуктивність [10]:

 (м3/год)

де kн - коефіцієнт наповнення ковша (для піску 1,1-1,0)з - коефіцієнт забою, що враховує вплив допоміжних операцій (0,85-0,9),тв - коефіцієнт, що враховує втрати часу (0,83),

kр - коефіцієнт розпушення породи у ковші (1,08-1,17).

Експлуатаційна продуктивність

змінна:

 (м3/зміну)

де tзм - тривалість однієї змінив - коефіцієнт використання екскаватора у часі (0,6-0,7)

добова:

 (м3/добу)

де nзм - кількість змін на добу

річна:

 (м3/рік)

На експлуатаційну продуктивність екскаваторів великий вплив здійснюють необхідна глибина селекції забою, вихід негабариту, рівномірність та ступінь дроблення гірської маси. При селективній розробці забоїв із збільшенням вмісту негабариту у висадженій гірській породі, що екскавується, витрати часу на основні та допоміжні операції збільшуються, що викликає збільшення тривалості робочого циклу. [8]

Оскільки річна продуктивність кар’єру по вскриші становить 1,5 млн. м3 на рік, то для відпрацювання порід вскриші достатньо одного екскаватора ЭКГ-5А.

Для видобувних робіт обираємо екскаватор ЭКГ-8И з об’ємом ковша 10 м3 (технічна характеристика - див. “Основні положення по організації робіт”).

Теоретична продуктивність екскаватора:

 (м3/год)

Технічна продуктивність:

 (м3/год)

де kн - коефіцієнт наповнення ковша (для піску 0,75-0,65)з - коефіцієнт забою, що враховує вплив допоміжних операцій (0,85-0,9)тв - коефіцієнт, що враховує втрати часу (0,83)р - коефіцієнт розпушення породи у ковші (1,4-1,5)

Експлуатаційна продуктивність

змінна:

 (м3/зміну)

де tзм - тривалість однієї змінив - коефіцієнт використання екскаватора у часі (0,6-0,7)

добова:

 (м3/добу)

де nзм - кількість змін на добу

річна:

 (м3/рік)

Оскільки річна продуктивність кар’єру по корисній копалині становить 6 млн. м3 на рік, то для відпрацювання порід корисної копалини необхідно чотири екскаватори ЭКГ-8И (по одному екскаватору на уступ).

Об’єм одного блоку, що висаджується, 125000 м3, а місячна продуктивність екскаватора 1,6*106 / 12 = 133333. Тобто продуктивність екскаватора на 8333 м3 більша ніж це необхідно для неперервної роботи. Тому запланований простій екскаватора на ремонті становить 3 зміни на місяць. Сировина в цей час надходить на збагачувальну фабрику з інших трьох забоїв.

7. Внутрішньокар’єрний транспорт

Кар’єрний транспорт є найважливішою ланкою в технологічному процесі відкритих розробок. Він формує більше половини всіх трудових та вартісних затрат на видобуток корисних копалин. Вибір виду та засобів кар’єрного транспорту залежать від ряду факторів: характеристики вантажу, відстані транспортування, масштабу робіт (вантажопотоку) та темпів їх розвитку. Масштаби робіт впливають на потужність транспортних засобів, а темпи їх проведення визначають вимоги до маневровості транспорту. [5]

Оскільки довжина перевезень вскриші та корисної копалини не велика (2 км в обох випадках), то для транспортування порід використовуємо автотранспорт. Роботу екскаваторів в комплексі з автосамоскидами організовуємо по відкритому циклу, тобто за кожним окремим екскаватором не закріплюється певна кількість машин, вони подаються до екскаваторів по мірі зайнятості екскаваторів. В цьому випадку використання екскаваторів та автосамоскидів у часі збільшується на 8-10%.

Тип автомобілів вибираємо за умови, що об’єм кузова автомобіля повинен вміщувати 3-4 об’єми ковша екскаватора.

Для транспортування вскриші вибрано автомобіль БелАЗ-540.

Тривалість завантаження [8]:

 хв

де kвер - коефіцієнт, що враховує завантаження самоскиду верхом (1,1-1,15)н - коефіцієнт наповнення ковшац - тривалість циклу екскаватора

Тривалість розвантаження автосамоскидів вантажопідйомністю до 40 т становить 1 хв.

Тривалість маневрів при встановленні на завантаження та при розвантаженні становить 1,2 хв. [8]

Довжина шляху до відвалу 2 км по горизонтальній магістральній дорозі, що вкрита щебенем. Максимальна довжина шляху по вскришному уступі становить 4,6 км по кар’єрній дорозі. Довжина в’їздної траншеї на вскришний уступ 0,13 км з повздовжнім ухилом 80 ‰ по щебеню.

Тривалість руху автосамоскида:

 (хв)

де lі в, lі пор - довжина ділянок з однаковими умовами руху відповідно завантаженого і порожнього самоскиду;і в, vі пор - швидкість руху на даних ділянках завантаженого та порожнього самоскиду.

Тривалість циклу роботи автосамоскида:

Змінна продуктивність одного самоскида [8]:

 (м3/зміну)

де kв.а - коефіцієнт використання автосамоскида у часі (при транспортуванні на 6 км - kв.а = 0,95)р.о - час регламентованих перерв у роботіг.а - коефіцієнт технологічної готовності самоскиду.

Число автосамоскидів, яке може ефективно використовуватись при роботі одного вскришного екскаватора ЭКГ-5А:

 (автомобіля)

Для транспортування корисної копалини вибрано автомобіль БелАЗ-549.

Тривалість завантаження:

 хв

де kвер - коефіцієнт, що враховує завантаження самоскиду верхом (1,1-1,15),

kн - коефіцієнт наповнення ковша,

tц - тривалість циклу екскаватора.

Тривалість розвантаження автосамоскидів вантажопідйомністю понад 40 т становить 1,5 хв.

Тривалість маневрів при встановленні на завантаження та при розвантаженні становить 1,2 хв.

Довжина шляху до збагачувальної фабрики 2 км по горизонтальній магістральній дорозі, що вкрита щебенем. Максимальна довжина шляху по видобувних уступах в середньому становить 7,5 км по кар’єрній дорозі. Довжина в’їздної траншеї на вскришний уступ 0,5 км з повздовжнім ухилом 80 ‰ по щебеню.

Тривалість руху автосамоскида:

 (хв)

де lі в, lі пор - довжина ділянок з однаковими умовами руху відповідно завантаженого і порожнього самоскиду;і в, vі пор - швидкість руху на даних ділянках завантаженого та порожнього самоскиду.

Тривалість циклу роботи автосамоскида:

 (хв)

Змінна продуктивність одного самоскида [8]:

 (м3/зміну)

де kв.а - коефіцієнт використання автосамоскида у часі (при транспортуванні на 6 км - kв.а = 0,95),

tр.о - час регламентованих перерв у роботі,

kг.а - коефіцієнт технологічної готовності самоскиду.

Число автосамоскидів, яке може ефективно використовуватись при роботі одного вскришного екскаватора ЭКГ-8И:

 (автомобілів)

Оскільки на видобувних роботах працює 4 екскаватори ЭКГ-8И, то необхідне число автомобілів - 4*16 = 64 (шт).

Інвентарний парк автосамоскидів:

вскриша: 22/0,90 = 25 (автомобілі),

кор. коп.: 64/0,90 = 72 (автомобілі).

Для руху автосамоскидів використовуємо дорогу на дві смуги. Ширина дороги, м:

8. Відвалоутворення

Відкрита розробка родовищ корисних копалин пов’язана з необхідністю виїмки та переміщення значних об’ємів вскришних порід.

При порушенні гірничими роботами високоцінних сільськогосподарських земель повинна здійснюватись селективна розробка родючого шару з метою використання його для рекультивації відвалів або покращення малопродуктивних земель. Родючий шар при будівництві кар’єру складується у тимчасових відвалах. [8]

Об’єм родючого шару:

де bр - кут природного укосу родючого шару

Об’єм „чистої” вскриші:

 (м3)

Відвал вскришних порід має форму неправильної зрізаної піраміди. Він характеризується наступними параметрами: висотою та числом уступів, кутом відкосу уступів тощо.

Висота відвального уступу залежить в основному від фізико-технічних властивостей породи, що складується, та порід, що лежать в основі відвалу, а також від засобів механізації відвальних робіт.

При транспортуванні вскриші на відвал автосамоскидами застосовується бульдозерне відвалоутворення. Процес відвалоутворення включає розвантаження самоскидів на верхньому майданчику відвального уступу, переміщення порід під відкіс уступу, планування поверхні відвалу, ремонт та утримання автодоріг.

Заповнення відвалу здійснюється периферійним способом (рис. ІІІ.6.1). Автосамоскиди розвантажуються по фронту робіт на відстані 3-5 м від відкосу по віяльній схемі. Потім порода бульдозерами переміщується під відкіс. Даний спосіб вибраний через його економічність. При цьому способі зменшуються витрати на проведення планувальних та дорожніх робіт. [8]

Висота бульдозерного відвалу прийнята 20 м. Число уступів - 2.

Необхідна площа під відвал:

 (га)

де kр - коефіцієнт залишкового розпушення породи у відвалі;в - коефіцієнт, що враховує використання площі відвалу (при двох уступах 0,6-0,7);

Нв - висота відвалу.

Розміри відвалу у кінцевому контурі 1500х1360 м.

Бульдозерний відвал складається з трьох частин рівної довжини по фронту розвантаження. На першій ділянці ведеться розвантаження, на другому - планувальні роботи, третя ділянка - резервна. По мірі розвитку гірничих робіт призначення ділянок змінюється.

Число автомобілів, що розвантажуються у відвалі протягом години:

 (автомобілів)

де  - годинна продуктивність кар’єру по вскришінер - коефіцієнт нерівномірності роботи кар’єру.

Кількість автомобілів, що одночасно розвантажуються у відвалі:

 автомобіль

Рис. 11 - Схема відвалу

Довжина фронту розвантаження:

 (м)

де lп - ширина смуги по фронту, що займає автосамоскид (18-20 м)

Довжина відвального фронту:

 (м)

Змінний об’єм бульдозерних робіт:

 (м3/зміну)

де kз - коефіцієнт заваленості відвалу породою.

Для виконання робіт на відвалі вибираємо бульдозер Д-271А (технічна характеристика - див. „Основні положення по організації робіт”)

Робочий цикл бульдозера:

 (с)

де Lн, Lп - довжина набору породи та довжина її переміщення;н, vв, vп - швидкості бульдозера при наборі, пересуванні та від’їзді назад;в - час на опускання відвалу та перемикання передач.

Об’єм породи, що переміщує бульдозер:

 (м3)

де Вл - ширина лемеху;л - висота лемеху;

α - кут відкосу породи в призмі волочіння.

Технічна продуктивність бульдозера:

 (м3)

Змінна продуктивність бульдозера:

 (м3/зміну)

Робочий парк бульдозерів:

 (шт)

Інвентарний парк бульдозерів:

 (бульдозери)

де kн - коефіцієнт інвентарного парку (1,3-1,4).

9. Проходка траншей

Для проходки траншей транспортним способом із вивезенням породи на відвал застосовуємо одноковшевий екскаватор ЭКГ-5А. Проходка траншей відбувається на повний переріз механічною лопатою з нижнім навантаженням у автосамоскиди. Застосування при нижньому завантаженні автотранспорту значно покращує показники прохідницьких робіт. Схема заїзду автосамоскидів у забій - із внутрішніми маневровими тупиками при двосторонній установці автосамоскидів (рис. ІІІ.7.1). При цьому ширина дна траншеї дорівнює ширині траншеї як при кільцевій схемі заїзду, але при цьому забезпечується поточність екскаваторного навантаження. Необхідними умовами при цьому є: за час навантаження одного самоскида, другий має бути встановлений з іншої сторони екскаватора; в роботі повинно знаходитися резервна кількість автосамоскидів. Середня швидкість проходки траншей при автомобільному транспорті складає 150-180 м/міс., що у 1,5 рази перевищує показники при залізничному транспорті.

Дана схема проходки траншеї має наступні переваги: відсутні роботи, пов’язані із переукладанням залізничних колій; скорочення простоїв екскаватора при обмінних операціях; можливість скорочення часу робочого циклу екскаватора за рахунок зменшення кута повороту екскаватора на навантаження. [5,6]

Ширина траншеї визначається по формулі:

 (м)

де Ra - радіус повороту автомобіля;

Ва, La - відповідно ширина та довжина автомобіля.

Рис. 12 - Схема заїзду самоскидів у забій: с - відстань між бортом траншеї та автосамоскидом

10. Розкриття родовища

Розкриття кар’єрного поля включає комплекс робіт по проведенню капітальних виробок, створенню системи споруд та транспортних комунікацій, що забезпечують надійні, економічні та безпечні транспортні зв’язки робочих горизонтів з пунктами прийому гірничої маси та допоміжними об’єктами на проммайданчику.

Основним способом розкриття робочих горизонтів кар’єру є розкриття із застосуванням капітальних траншей. Переваги траншейного розкриття полягають в простоті та відносно невеликих витрат часу та засобів на споруду виробок, можливість незалежної організації прохідницьких та експлуатаційних робіт на діючому підприємстві, високої надійності та повної безпеки експлуатації. До недоліків траншейного розкриття слід віднести абсолютне залежність траншей від метеорологічних умов, їх значні об’єми та довжину. Вскришний горизонт розкриваємо капітальною траншеєю зовнішнього закладання. Робочі горизонти по корисній копалині розкриваємо траншеями внутрішнього закладання спіральної форми, що зменшує об’єм гірничокапітальних робіт. Оскільки вантажопотік вскришних порід невеликий, то застосовуємо загальну систему капітальних траншей кар’єру, тобто відбувається суміщення вантажопотоків вскриші та корисної копалини. [5]

Рис. 13

Об’єм капітальних траншей:

де Нвк.т - висота уступу вскриші;

і - ухил траншеї (для автотранспорту - 0,08 ‰);

пу - кількість уступів по корисній копалині;

Нк.т - висота уступу по корисній копалині;

a, aк.т - кути нахилу бортів траншеї відповідно по вскриші та корисній копалині;

Довжина траншеї по вскриші:

 (м)

Довжина траншеї по породі:

 (м)

Рис. 14 - Схема розрізних траншей: (1 - в’їздна траншея; 2 - внутрішні траншеї; 3 - розрізні траншеї)

Довжина розрізної траншеї по вскриші (рис.ІІІ.8.1) - довжина вскришного уступу:

 (м)

де п - порядковий номер уступу, починаючи від дна кар’єру,

l - довжина проекції укосу,

с1, с2 - довжина берм,

Lк - довжина нижнього уступу.

Довжина розрізної траншеї по корисній копалині (рис.ІІІ.8.1) складається з двох частин. Довжина більшої частини складається з довжини уступу та подвійної суми проекції укосу уступу і ширини берм. Довжина меншої частини складається з відстані від підошви в’їздної траншеї до нижньої бровки уступу.

Довжину траншеї можна обчислити за формулою:

де l’ - відстань від підошви траншеї до нижньої бровки першого уступу (100 м),

l’’ - довжини капітальної траншеї (156 м),

l’’’ - відстань між капітальними траншеями (150 м).

Розрізні траншеї.

Довжина розрізних траншей по корисній копалині, починаючи від дна кар’єру:

першого уступу

 м

другого уступу

 м

третього уступу

 м

четвертого уступу

 м

Площа поперечного перерізу розрізної траншеї по вскриші, м2:

де αр - кут нахилу робочого борта кар’єру;

αн - кут нахилу неробочого борта кар’єру.

Об’єм розрізної траншеї по вскриші:

 м3

Площа поперечного перерізу розрізної траншеї по корисній копалині, м2:

де αр - кут нахилу робочого борта кар’єру;

αн - кут нахилу неробочого борта кар’єру.

Об’єми розрізних траншей по корисній копалині:

 м3

 м3

 м3

 м3

Сумарний об’єм усіх гірничо-капітальних робіт, м3:

11. Система розробки

Для розробки родовища обрана транспортна схема розробки. Даний вибір обумовлюється невеликими відстанями транспортування (2 км до відвалу та 2 км до збагачувальної фабрики), незалежною роботою вскришного та видобувного обладнання та маневровістю транспортних засобів. При цій схемі розміщення гірської маси за контуром кар’єру здійснюється автомобільним транспортом. Основні відмінні риси даної схеми: незалежність вскришних та видобувних робіт; можливість інтенсифікації підготовки до виїмки великих запасів корисної копалини; розосередженість гірничих робіт; наявність транспортних комунікацій на робочих горизонтах.

На ефективність ведення гірничих робіт при транспортній системі розробки впливають довжина фронту робіт, число забоїв та їх розосередження, розміщення відвалів, інтенсивність використання фронту вскришних та відвальних робіт, напрями вантажопотоків та відстані транспортування порід у відвали, організація вскришних та видобувних робіт. [5]

До основних елементів транспортної системи розробки відносяться висота уступу, ширина заходки, ширина розвалу висадженої породи, ширина робочого майданчика, довжина фронту робіт.

Висота вскришного уступу: 10 м - потужність вскриші.

Висота уступу по корисній копалині: 12,5 м - обмежується висотою черпання екскаватора.

Ширина заходки залежить від міцності порід та характеру їх залягання. Оптимальна ширина заходки по м’яким породам 1,5Rч.у = 1,5*11,2 = 16,8 м. Для скельних порід, що розпушені вибухом, при автомобільному транспорті 1,6-1,7Rч.у = 1,65*11,9 = 19,6 м.

Ширина робочого майданчика уступу визначається з умови вільного розміщення, безпечної роботи та пересування гірничого та транспортного обладнання за межами призми руйнування та з врахуванням розміщення розвалу породи після вибуху при розробці скельних порід.

Рис. 15 - Параметри розвалу

Параметри розвалу висадженої гірської маси приймаємо (по А.М. Дегтярьову та М.М. Пахомову) (Рис. ІІІ.9.1)[2]:

проміжна висота розвалу

h1 = 0.84H = 0.84*12.5 = 10.5 (м)

максимальна висота розвалу

h = 1.11H = 1.11*12.5 = 13.9 (м)

неповна ширина розвалу

М = 2Н = 2*12,5 = 25 (м)

ширина бурової заходки

А1 = Пб + Н(ctg a)+В(п-1) = 3+12,5(ctg 800)+8(4-1) = 29 (м)

Мінімальна ширина робочого майданчика уступу при автомобільному транспорті може бути визначена по слідуючим формулам (Рис. 15):

для порід вскриші

 (м)

для порід корисної копалини

 (м)

де А - ширина заходки по породам вскриші; Пп - ширина проїзджої частини; П0 - ширина обочини; Пб - ширина смуги безпеки; А1 - ширина бурової заходки.

Рис. 16 - Робочий майданчик уступу

Рис. 17 - Схема установки самоскида у забої

Схема установки автосамоскида для завантаження - одинарна (рис. 17).

12. Дренаж та водовідлив

Основною умовою ритмічної та угодженої роботи гірничого та транспортного обладнання на кар’єрах є усунення впливу на роботу обладнання шкідливих природних факторів. Серйозні ускладнення при експлуатації родовищ виникають при значній їх обводненості. Підземні та поверхневі води викликають деформації бортів кар'єру та відвалів та обумовлюють високу вологість корисної копалини і вскришних порід, що утруднює ведення гірничих робіт.

Основними задачами захисту кар'єру від води є огородження гірничих виробок від поверхневих та підземних вод за допомогою капітальних дренажних та баражних споруд, завчасне (до початку будівництва) зниження рівня підземних вод до допустимої величини, збір та видалення води за межі впливу кар’єру.

Проектування систем захисту кар’єрів від води здійснюється із врахуванням природних та технологічних факторів, ступеня складності родовища та необхідного ступеня дренажу.

Основними джерелами обводнення кар’єрів з поверхні є дощові та талі води, що складають поверхневий стік, відкриті водойми (стави, озера) та водотоки (ріки, струмки, канали). Приток води в кар’єри за рахунок атмосферних опадів визначається інтенсивністю та тривалістю випадання опадів, а також танення снігового покриву, величиною поверхневого стоку і водозбірної площі.

Огородження кар'єру від поверхневих вод виробляється за допомогою системи канав, що споруджуються за межами кар'єрного поля, що слугують для прийому і відводу вод за зону впливу дренажних систем. При цьому передбачається надійний захист укосів кар'єрів (особливо зсувних його ділянок) від розмиву і проникнення поверхневих вод.

За схемою розташування спорудження для захисту кар'єрів від поверхневих вод поділяються на лінійні, контурні (кільцеві) і сітчасті. По терміну служби вони поділяються на постійні, що споруджуються за контуром кар'єру, і тимчасові, що споруджуються по мірі просування фронту гірничих робіт.

При попаданні водойм у зони впливу дренажних систем кар'єрів відвід води за межі впливу дренажу здійснюється із врахуванням технологічних і економічних факторів (об’єму води, народногосподарського значення водойми, технічної можливості відводу води, впливу відводу води на режим суміжних водойм і рік та ін.). Відвід води з водойм здійснюється самопливом за допомогою водовідвідних канав, лотків, труб або перекачуванням води насосними установками в прилеглі водойми або ріки. Вплив рік на обводнювання кар'єрів виключається екрануванням русел річок у межах зони впливу дренажу або відводом їх за межі цієї зони. Екранування русел рік здійснюється замуленням підруслових порід, спорудженням бетонного покриття або тампонуванням гірських порід у межах змоченого периметра русла, спорудженням лотків по руслу ріки або трубопроводів, що забезпечують пропуск паводкових і зливових вод, спорудженням земляних гребель з водоспусками, що регулюють стік прилягаючих дрібних водотоків, обвалуванням рік дамбами. Місцями застосовується випрямлення русел рік.

Захист кар’єрів від підземних вод - це система заходів по зниженню притоків води в кар’єр за допомогою дренажних та баражних завіс. [5]

13. Техніка безпеки

Боротьба із загазованістю та запиленістю.

Санітарна характеристика повітря в кар'єрах з точки зору умов праці становить інтерес у відношенні різних домішок у ньому і мікрокліматичних параметрах. Мікрокількості різних речовин, що утримуються в повітрі, не впливають на його хімічні і фізичні властивості в цілому. Мікроклімат кар'єру в загальному погоджується з ходом метеорологічних елементів на земній поверхні протягом доби і по сезонах року. Джерелами, домішок різних речовин, що утримуються в повітрі, є технологічні процеси, виділення з гірських порід і ґрунтових вод, а також принесення ззовні. В атмосфері кар'єрів можлива поява таких домішок, як окисли азоту, окис вуглецю, сірководень, сірчистий газ, альдегіди та пил. При певній концентрації зазначених домішок можливі отруєння і професійні захворювання. За своїм характером забруднення атмосфери кар'єрів можуть бути місцевими і загальними. Місцеві забруднення, як правило, зв'язані з тим або іншим джерелом і створюються в безпосередній близькості від нього. Загальне забруднення має своєю причиною визначені несприятливі метеорологічні умови. [5]

Правила безпеки при роботі на буровому верстаті.

До обслуговування бурового верстата допускаються тільки робітники, що пройшли спеціальне навчання і одержали права на керування верстатом. Усі роботи на верстаті повинні виконаються у строгій відповідності з вимогами Правил безпеки на відкритих роботах.

Основні умови безпечної роботи на бурових верстатах зводяться до наступного:

працювати можна тільки на справному буровому верстаті;

не допускається експлуатація верстата без заземлення корпусів електроустаткування;

обертові частини повинні мати огородження;

забороняється робити змащення і регулювання механізмів верстата під час роботи;

усі роботи з монтажу, ремонту і ліквідації несправностей повинні виконуватися при повній відсутності напруги на верстаті;

не допускається перебування людей під щоглою при її опусканні або підніманні;

при роботі верстат повинний бути розташований перпендикулярно брівці уступу на відстані від неї не менш 3 м;

переміщення верстата на відстань до 100 м дозволяється робити із піднятою щоглою. Але якщо площадка погано вирівняна або має ухил більш 5° або верстат знаходиться поблизу ліній електропередачі, то щоглу необхідно опускати;

під час руху верстата буровий снаряд повинний бути закріплений у щоглі або знятий з верстата, а обертач повинен знаходитись у нижньому положенні;

при роботі верстата на самому верстаті й у безпосередній близькості від нього не повинні знаходяться сторонні люди.

Відповідальність за виконання правил безпеки буровою бригадою протягом зміни покладається на машиніста верстата. [7]

Правила безпеки при роботі екскаватора.

Члени екскаваторної бригади повинні чітко знати і дотримувати правил і інструкції з техніки безпеки, що складена адміністрацією кар'єру стосовно до конкретних умов кожного кар'єру на підставі положень «Єдиних правил безпеки при розробці родовищ корисних копалин відкритим способом».

Перед початком роботи машиніст екскаватора повинний переконається у відсутності людей і сторонніх предметів у радіусі дії робочого устаткування, між стінками вибою і кабіною екскаватора, у кузові транспортних засобів і дати сигнал про початок роботи.

Під час роботи ходовий пристрій загальмовується.

Навантаження породи в транспортні засоби можна починати тільки після сигналу про готовність їх до навантаження. Породу на автомашину слід вантажити тільки зі сторони заднього або бічного борта. Категорично забороняється проносити ківш над людьми або кабіною шофера.

Якщо у вибої проводяться вибухові роботи, екскаватор необхідно відвести на безпечну відстань і повернути до місця вибуху задньою частиною кабіни.

При роботі в темний час доби місце роботи екскаватора і під'їзні шляхи для транспортних засобів повинні бути добре освітлені.

Забороняється при роботі екскаватора знаходиться в радіусі його дії, робити змащення, регулювання механізмів, очищення машини від бруду, сходити з екскаватора і підніматися на нього. Очищення ковша від налиплої породи і заміну зубів можна робити тільки після того, як ківш буде опущений на ґрунт.

Непрацюючий екскаватор повинний бути відведений від вибою на безпечну відстань, ківш опущений на землю, кабель відключений і кабіна замкнена.

Шлях, по якому буде переміщатися екскаватор, повинний бути заздалегідь вирівняний і спланований, а на слабких ґрунтах посилений щитами або настилом з дошок, брусів або шпал.

Для переходу через мости, трубопроводи, насипи необхідно попередньо одержати дозвіл від відповідної організації.

У кабіні екскаватора на легкодоступному місці повинний знаходиться вогнегасник.

Забороняється користуватися відкритим полум'ям для прогріву редукторів передач, апаратури й агрегатів пневматичної або гідравлічної систем керування.

Не можна допускати підтікань мастила або палива.

Забороняється курити і користуватися відкритим полум'ям для освітлення при заправленні баків пальним, а також при контрольному огляді паливних баків. Забороняється відкривати бочку з бензином, ударяючи по пробці металевими предметами.

У випадку загоряння пального полум'я варто гасити, користуючись вогнегасником або засипаючи його піском, землею або накриваючи палаючий предмет щільною тканиною. [7]

Правила безпеки при роботі на виїмково-транспортуючих машинах.

Керувати виїмково-транспортуючими машинами можуть тільки особи, що знають їхній пристрій, правила вуличного руху, що освоїли навички керування і мають відповідні посвідчення на право керування однієї із зазначених машин.

Їздити і працювати дозволяється тільки на справних машинах.

При русі по дорогах слід строго дотримувати правила руху, що встановлені для автотранспорту.

При роботі у темний пору трактор і причіпна машина повинні мати передні фари для освітлення шляху і хвостові сигнали. Для освітлення скрепера при наповненні ковша на машині повинна бути встановлена задня фара.

Не можна залишати виїмково-транспортуючі машини з працюючим двигуном. Перед виходом з машини машиніст зобов'язаний зупинити її на рівній площадці без подовжніх ухилів, заглушити двигун і загальмувати її ручним гальмом.

Двері кабіни при русі машини повинні бути закриті. Категорично забороняється перевозити людей у ковші скрепера.

В запобіганні перекидання скрепера при русі по нерівностях і в небезпечних місцях ківш після закінчення розвантаження повинний бути негайно опущений. Не допускається робота скрепера при подовжньому ухилі більш 18°.

При роботі на бульдозері забороняється підніматися на схил, якщо його крутість перевищує 25°, і опускатися при ухилі більш 35°. Забороняється працювати на косогорах з поперечним ухилом більш 30°; у дощовий час на глинистих ґрунтах робота на косогорах також заборонена. [7]

14. Рекультивація

Швидке розширення сфери матеріального виробництва, його масштабів, стрімкий технічний прогрес обумовлюють усе більш інтенсивну експлуатацію природних ресурсів і зв'язані з високими темпами розвитку гірничодобувної промисловості. Вид змін, що відбуваються при цьому, у навколишньому середовищі залежить від гірничо-геологічних умов розроблювальних родовищ, застосованої технології видобутку і переробки корисної копалини і заходів боротьби з негативними наслідками ведення гірських робіт. Завжди були важливими питання раціонального використання природних ресурсів і охорони навколишнього середовища. Діючі нині постанови ставлять за обов'язок підприємствам, що розробляють родовища корисних копалин відкритим і підземним способами, приводити порушені земельні ділянки в стан, придатний для використання в сільському, лісовому або рибному господарстві, а при провадженні робіт, пов'язаних з порушенням ґрунтового шару, знімати і зберігати його з метою подальшого використання для рекультивації земель і підвищення родючості малопродуктивних угідь.

Заходи технічного характеру по охороні навколишнього середовища полягають в усуненні змін, що відбулися в навколишньому середовищі в результаті ведення гірських робіт, і запобіганні змін навколишнього середовища. Усунення змін, викликаних веденням гірських робіт відкритим способом розробки, полягає в основному в рекультивації земель, порушених у результаті. Під рекультивацією земель прийнято розуміти комплекс інженерних, гірничотехнічних, меліоративних, сільськогосподарських, лісогосподарських і інших робіт, спрямованих на відновлення продуктивності порушених промисловістю земель і повернення їх у господарське користування. Цикл рекультиваційних робіт поділяється на два етапи: перший етап - гірничотехнічна рекультивація, другий - біологічна.

Задачі, що вирішує гірничотехнічна рекультивація, полягає у створенні сприятливих умов (рельєфу місцевості) для освоєння порушених земель. У залежності від виду освоєння рекультивованих земель (сільськогосподарське освоєння, лісогосподарське, будівельне, природоохоронне й ін.) гірничотехнічна рекультивація включає проведення наступних робіт: зняття і складування ґрунтового шару, селективна розробка й відвалоутворення вскришних порід зі сприятливими агрохімічними властивостями, пристрій дренажу, будівництво виїздів і доріг на відвалах для руху транспортних коштів при рекультивації і використанні рекультивованих земель, повне або часткове планування поверхні, терасування і стабілізація укосів відвалів, хімічна меліорація токсичних гірських порід, покриття поверхні, що рекультивується, достатнім шаром потенційно родючих ґрунтоутворюючих порід і ґрунту.

Біологічна рекультивація, що є завершальним етапом більшості видів освоєння земель (сільськогосподарського, лісогосподарського, водогосподарчого, природоохоронного), складається у відновленні родючості порушених земель, рослинного покриву і поновленні фауни.

Формування рельєфу земель, що підлягають рекультивації, - основна задача гірського підприємства. Від вирішення цієї задачі залежать техніко-економічні показники гірничотехнічної рекультивації. Форма, рельєф і геометричні параметри відвалів розкривних порід на кар'єрах повинні забезпечувати їхнє господарське освоєння з максимальною ефективністю.

Розрахунки показують, що квадратній формі відповідає мінімальна частина площі укосів у загальній площі відвала, що підлягає рекультивації. Як правило, площа укосів представляє меншу господарську цінність ніж площа поверхні відвалів, а рекультивація укосів вимагає значно більше сил та засобів.

Рельєф відвалів, що створюються у процесі відсипання і наступної гірничотехнічної рекультивації, повинний відповідати виду господарського використання земель.

При транспортній системі розробки постає задача пошуку шляхів удосконалювання відвальних робіт і технологічних схем зовнішнього відвалоутворення з метою зменшення збитку від вилучення земель під відвали. Одним зі шляхів корінного вирішення цієї задачі є скорочення часу відчуження земель, що може бути забезпечено сполученням у часі і просторі відвальних і рекультиваційних робіт (особливо для багатоярусних відвалів).

Вибір економічно вигідної схеми формування багатоярусних відвалів повинний здійснюватися шляхом порівняння витрат на будівництво, відсипання і рекультивацію відвалів по конкуруючих схемах з урахуванням ефекту від земель, що повертаються в народне господарство.

Обсяг грубого планування бульдозерних відвалів і відвалів, відсипаних за допомогою скреперів, значно менше обсягу планування відвалів, відсипаних при безтранспортній системі розробки. За даними маркшейдерських вимірів, на ряді кар'єрів він коливається в межах 0,5-2,5 м3/м2 (у залежності від старанності відсипання заходок і складу порід). На зовнішніх відвалах для грубого планування використовують, як правило, бульдозери. У верхню частину ярусу або у верхній ярус (при багатоярусних відвалах) укладаються потенційно родючі і родючі породи. Скельні і токсичні породи укладаються в нижню частину ярусу. При достатньому обсязі родючих порід верхній підступ цілком формується з них.

Рекультивація укосів зовнішніх відвалів, бортів кар'єрів полягає в їх виположуванні та терасуванні. Виположування укосів зовнішніх відвалів може здійснюватися після відсипання відвалів до кінцевих контурів і в період будівництва відвалів.

При порушенні гірськими роботами сільськогосподарських земель (орні землі, сінокісні угіддя й ін.) повинна здійснюватися селективна розробка ґрунтового шару з метою використання його для рекультивації відвалів або поліпшення малопродуктивних прилеглих земель. У зв'язку з невеликою потужністю (0,2- 0,7 м) і високою народногосподарською цінністю ґрунтового шару для забезпечення максимально можливої повноти його виїмки на кар'єрах застосовують різне устаткування. Тому основну частку витрат на рекультивацію земель для сільськогосподарського використання складають витрати на селективну виїмку й укладання ґрунтового шару. На кар'єрах найбільше застосування для селективної виїмки ґрунтового шару одержало мобільне устаткування (бульдозери, скрепери, навантажувачі й ін.) у сполученні з автомобільним або залізничним транспортом. Це устаткування в ряді випадків може застосовуватися при селективній розробці потенційно родючих порід (четвертинних суглинків і супісків), що укладаються під ґрунтовий шар у ході підготовки відвалів для сільськогосподарського освоєння.

Ґрунтовий шар при будівництві кар'єру складується в проміжних відвалах. В міру утворення площ, придатних для сільськогосподарської рекультивації, ґрунтовий шар доставляють зі складів на відвали. У період повного розвитку гірських робіт ґрунтовий шар може доставлятися із забою на відвали, минаючи проміжні відвали-склади. Останні організуються іноді і для перерозподілу ґрунту по кількох відвалах, ведення річної рекультивації відвалів, підвищення родючості прилеглих, недоторканих гірськими роботами сільськогосподарських угідь. Висота відвалів-складів повинна бути не більш 5-8 м. Для захисту ґрунту від ерозії поверхня складів засівається травами. [5]

Об’єм родючого шару:

де bр - кут природного укосу родючого шару

Необхідна площа під тимчасовий відвал:

 (га)

де kр - коефіцієнт залишкового розпушення породи у відвалі;в - коефіцієнт, що враховує використання площі відвалу (при двох уступах 0,6-0,7);

Нв - висота відвалу.

Оскільки родючий шар має зніматися з деяким випередженням у часі основних вскришних робіт, то приймаємо час зняття родючого шару 30 років.

Річна продуктивність по родючому шару:

 (м3/рік)

Змінна продуктивність по родючому шару:

 (м3/зміну)

Для транспортування родючого шару обираємо скрепер Д-511 (технічна характеристика див. “Основні положення по організації робіт”).

Час руху порожнього та завантаженого скрепера:

 (хв)

де Lп, Lв - довжини руху порожнього та завантаженого скрепера (км).п, vв - відповідні швидкості.

Змінна експлуатаційна продуктивність:

 (м3/зміну)

Необхідна кількість скреперів:

 (шт)

Література

1.      Васильев М.В. Современный карьерный транспорт. - 2-е изд. - М., Недра, 1969. - 304 с.

.        Г.П. Гилевич. Справочное руководство по составлению планов развития горных работ на карьерах по добыче сырья для производства строительных материалов. - М., Недра, 1988. - 142 с.

.        Кузнецов Б.А., Ренгевич А.А., Шорин В.Г. Транспорт на горных предприятиях. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1976. - 552 с.

.        Кутузов Б.Н. Взрывные работы: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1988. - 383 с.

.        Мельников Н.В., Реентович Э.И., Симкин Б.А. Теория и приктика открытых разработок. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1979. - 636 с.

.        Новожилов М.Г., Хохряков В.С., Пчелкин Г.Д., Эскин В.С. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Часть 2. Технология и комплексная механизация открытых разработок. - М., Недра, 1971. - 552с.

.        Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. - М., Недра, 1971. - 456 с.

.        Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ: Учебник для ВУЗов. - 3-е изд., перераб. - М.: Изд-во Моск. Горного ин-та, 1992. - 464 с.

.        Горное дело. Энциклопедический справочник. Под редакцией Терпигорева А.М. - М., Углетехиздат, 1958.

.        Методические указания к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Открытые горные работы» (Часть І «Процессы горных работ») для студентов профессионального направления. Сост. Р.С. Крысин. - Днепропетровск: НГА Украины, 2000. - 63 с.