Министерство  образования и науки Российской Федерации

Магнитогорский  государственный технический университет 

им. Г.И. Носова. 
 
 
 
 
 

Кафедра  открытой разработки месторождений  полезных ископаемых.

Факультет горных технологий и транспорта.

Курсовой  проект

“Процессы открытых горных работ” 
 
 
 
 

Выполнил:

студент гр. ГО-07 (спец. 130403)                                 Рыбин Д.М.

Проверил:  к.т.н.                                                            Бурмистров К.В

                                                   
 
 
 
 

                       

                                   Магнитогорск

                                    2010

Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                   
 
 
 
 
 
 

   
 
 
 

Введение

    Подотвальное месторождение находиться в пределах города Магнитогорска Челябинской области, и располагается в 1,5 км к северо-востоку от Дальнего карьера г. Магнитной. Площадь месторождения попадает на территорию земельного отвода Магнитогорского рудника и занята отвалами пустых пород и составляет 0,67 км².

    Геологические работы  на Подотвальном месторождении  проводились в соответствии с «Программой геологоразведочных работ челябинского территориального комитета  по геологии и минеральном ресурсам на 1996 год».

    Для разведки и последующей добычи железных руд на Подотвальном месторождении, ОАО "ММК" 15.07.96 была получена лицензия на право пользования недрами ЧЕЛ 00382Т9, выданная администрацией Челябинской области. Срок действия лицензии до 31 декабря 2017 г. По условиям лицензионного соглашения на недропользователя распространяется режим налогообложения, установленный законодательством РФ.

    Климат  района резко континентальный с  холодной буранной зимой и жарким суховейным летом. Среднегодовая температура  воздуха +1,9°. Наиболее жаркий месяц – июль со среднесуточной температурой +19,9° С. Самый холодный – январь со среднемесячной температурой – 15,9° С. Для района также характерно резкое колебание суточной температуры воздуха. Зима с морозами устанавливается в конце октября-ноября и продолжается до конца марта. Высота снежного покрова достигает 0,5-0,7 м. Среднегодовое количество осадков составляет 323 мм, с колебаниями от 275 до 411 мм в год.

    В орографическом отношении район  Подотвального месторождения представляет собой типичную Зауральскую равнину, сформировавшуюся в результате пенепленизации. Здесь выделяются невысокие гряды, увалы и горы с относительными превышениями 650-230 м и абсолютными отметками до 614,3 м (г. Магнитная).

    Из  путей сообщения главное значение имеет Южно-Уральская железная дорога. Железные дороги электрифицированы. Главные автомобильные дороги между районными центрами имеют асфальтовое покрытие, остальные грунтовое.

    Важной  экономической особенностью района является крупнейший в стране Магнитогорский Металлургический Комбинат, основанный в 1929 году на базе железорудного месторождения горы Магнитной. В районе нет леса и собственного топлива. Все промышленные предприятия и город Магнитогорск обеспечиваются электроэнергией от ТЭЦ, а также используют газ, поступающий по газопроводу Бухара-Урал.  
 
 
 
 
 

Исходные  данные

Режим работы  карьера

       Принимаем прерывный, с двумя выходными в неделю, режим работы:

-   число рабочих дней в году-357;

-    число смен в сутках - 3, взрывные работы – 1 в 5 дней.

• продолжительность смены-8 часов.

1.Подготовка пород к выемке буровзрывным способом

     Подготовка  скальных пород и руды к выемке осуществляется взрывным способом.

      1.1. Выбор бурового оборудования

         по руде:

         Показатель трудности разрушения:

           (1.1)

          где:    

                 - коэффициент, учитывающий трещиноватость пород            Ктр=0,6

             предел прочности в естественном состоянии, МПа;

                      плотность пород в естественном состоянии, .

               Относительный показатель трудности бурения:

            (1.2)

         где   пределы прочности на сжатие и сдвиг, МПа;

                  плотность пород в естественном состоянии, .

- весьма труднобуримые

            По значению показателя трудности бурения , принимаем буровой станок с шарошечными долотами.

  по скальной вскрыше:

       Показатель  трудности разрушения:

       

где     - коэффициент, учитывающий трещиноватость пород;

        предел прочности в естественном состоянии, МПа;

плотность пород в естественном состоянии, .

Относительный показатель трудности бурения:

       

где   пределы прочности на сжатие и сдвиг, МПа;

плотность пород в естественном состоянии, .

-средней трудности бурения

     По  значению показателя трудности бурения, принимаем буровой станок с шарошечными долотами, учитывая условия однотипности применяемого оборудования

1.2. Определение параметров буровзрывных работ

     по  руде:

       Эталонный удельный расход ВВ:

           (1.3)

         где     пределы прочности породы в естественном состоянии, МПа.

- трудновзрываемые

       В соответствии с емкостью ковша экскаватора и кузова автосамосвалов размер кондиционного куска определяется по зависимости:

              (1.4)

где:                                     

        Е- емкостью ковша экскаватора, м³;

 Размер кондиционного куска 1,28.

Средний линейный размер куска, служащий показателем интенсивности дробления:

     (1.5)

Необходимая степень дробления горной массы:

    (1.6)

где:

             средний линейный размер куска, см.

       

Начальное давление:

 (1.7)

где:

       скорость продольных волн, .

Скорость детонации:

, . (1.8)

        где:

                                  g-ускорение силы тяжести, ;

     

плотность ВВ при заряжании, ∆=1000кг/м³    

Теплота взрыва:

 (1.9)

        где  - показатель изентропы, принимаем

По расчетным  данным  принимаем  взрывчатое вещество – гранулотол (

; ; )

                  Удельный расход по методике проф. В.Н. Мосинца.

Удельный расход на дробление:

  (1.10)

          где:

                  f- коэффициент крепости взрываемых пород,

      сж/10=160/10=16.

                 -удельная потенциальная энергия принятого ВВ, 371253,8 ;

                 -скорость нагружения массива при взрыве (для промышленных ВВ                       );

                

- коэффициент полезного действия взрыва,  

 Возможная скорость разлета кусков взорванной горной массы:

     (1.11)

         где:

                        - плотность взрываемых пород, .

Удельный расход ВВ на перемещение взорванных пород:

    (1.12)

         где:

                                -коэффициент разрыхления 1,5 .

Суммарный расход ВВ:

      (1.13)

                                               

         Диаметр скважинного заряда

, м.     (1.14)

         где:

                  с-расстояние от верхней бровки уступа до скважины, м.,  c=2 м

                  Hу- высота уступа, м

                   α- угол откоса уступа, град;

                   τ- коэффициент использования скважины

                         m- коэффициент сближения скважин, m=0,9

м

   (1.15)

         dскв=250 мм по выбранному буровому станку  «Хаусхерр» НВМ 250/300

                Расчет величины линии сопротивления по подошве.

   (1.16)

где:

             Р- вместимость 1м скважины, ;

 (1.17)

где :

                     -диаметр скважины, м;

                     -плотность заряжания, ;

                     -расчетный удельный расход ВВ,

                      l- глубина скважины, м

кг/м

 (1.18)

Принимаем линию сопротивления по подошве 7,1 м.

Условия безопасности бурения скважин первого ряда:

 (1.19)

                Условие не выполняется, т.к

В итоге  принимаем линию сопротивления  по подошве 7,8 м.

Расстояние  между зарядами в ряду:

 (1.20)

Расстояние  между рядами скважин при короткозамедленном взрывании:

 (1.21)

    Перебур скважины:

 (1.22)

        Рассчитаем:

Глубина скважины:

 (1.23)

          где:

                      -угол наклона скважины к горизонту.

Длина забойки:

 (1.24)

Длина заряда в скважине:

 (1.25)

              где :

                            -масса заряда в скважине, кг

 (1.26)

Полученная  длина заряда проверяется по условию:

Объем одновременно взрываемого блока:

 (1.27)

   Интервал  замедления:

 (1.28)

           где:

                     -коэффициент зависящий от взрываемости породы, =3

               Принимаем  и выбираем пиротехническое реле РП-8.

     Принимаем диагональную с порядно-последовательным взрыванием схему коммутации ВВ при  многорядном короткозамедленном взрывании, т.к. она обеспечивает хорошие показатели по дроблению пород.

     Ширина  развала при многорядном короткозамедленном взрывании без подпорной стенки:

 (1.29)

        где:

-число рядов скважин;

-расстояние между рядами скважин;

-коэффициент дальности отброса  взорванной породы, =0,9 

      (1.30)

        где:

            - коэффициент, характеризующий взрываемость пород, =2

 

- коэффициент, учитывающий угол наклона скважин к горизонту.

  

Ширина заходки:

   (1.31)

Rчу - радиус черпания на горизонте установки

Ширина развала  при взрывании зарядами:

   (1.32)

          где:

                          -количество заходок, =2

Тогда:

    (1.33)

Высота развала:

         (1.34)

Длина взрываемого  блока равна:

   (1.35)

          где:

                 -оптимальная продолжительность бесперебойной работы экскаватора, сут.;

                 -число смен работы экскаватора в сутки;

                -сменная производительность экскаватора, .

    (1.36)

         где:

                         -длительность смены, ч;

                    - длительность цикла экскаватора, с;

Расчетный:          t_ц = t_чер + t_повор + t_разгр, с,       (1.37)

где:

             t_чер – время черпания, с;

, с,     (1.38)

      П_э.ф. – фактический показатель трудности экскавации;

П_э.ф. = (2,8 ÷ 3,2) · П_э.п=19,2,

      П_э.п. – паспортный показатель трудности экскавации (П_э.п. = 6);

      t_ч.п. – паспортная продолжительность черпания (t_ч.п. = 9), с;

      К_р – коэффициент разрыхления (при выемке из развала К_р = 1,3);

      t_повор – время поворота экскаватора, с;

, с, (1.39)

      β_ф – фактический угол поворота экскаватора в забое (β_ф = 120 ÷ 130°);

      β_п – паспортный угол поворота экскаватора в забое (β_п = 90°);

      t_п.п. – паспортная продолжительность поворота, с;

      t_разгр – время на разгрузку экскаватора, зависит от типа пород и емкости ковша экскаватора (при емкости ковша Е = 5 м³ t_разгр = 1,1), с.

, с;

, с;

t_ц = 37,4 + 21,3 + 1,1 = 59,8, с;

             -коэффициент использования экскаватора во времени;

        - коэффициент наполнения ковша;

        -коэффициент разрыхления пород  в ковше;

        -коэффициент экскавации к_э=0,56   

       Для дальнейших расчетов принимаем время цикла 38с. 

       

 

Ширина  взрываемого блока     (1.40)

       Тогда:

       

Выход взорванной массы с 1м скважины:

    (1.41)

        где:

               - сопротивление по подошве первого ряда, м;

         -количество рядов взрываемых скважин;

         - расстояние между рядами скважин;

         - среднее расстояние между скважинами в ряду, м;

         -высота уступа, м;

         -средняя глубина скважин, м.

Lскв=13,75м, всего в ряду

=(230/6)+1=40 скважин, в блоке 4 ряда всего скважин 160.

Lобщ=13,75×160=2200м 

 

Для производства взрыва необходимо применить электродетанаторы ЭД-8Э и пиротехнические замедлители типа РП-8 и 42762кг гранулотола, для изготовления патрона-боевика применяются шашки ТГФ-850.

по  скальной вскрыше:

       Эталонный удельный расход ВВ:

       

где     пределы прочности породы в естественном состоянии, МПа.

- трудновзрываемые

          В соответствии с емкостью ковша экскаватора и кузова автосамосвалов размер кондиционного куска определяется по зависимости:

         где:

 Е-  емкостью ковша экскаватора, м³;

Размер кондиционного куска 1,28.

Средний линейный размер куска, служащий показателем  интенсивности дробления:

Необходимая степень дробления горной массы:

 

где:

 

средний линейный размер куска, см.

       

Начальное давление:

где:

скорость продольных волн, .

Скорость детонации:

, .

        где:

g-ускорение силы тяжести,

;

     

плотность ВВ при заряжании,

Теплота взрыва:

        где  - показатель изентропы, принимаем .

По расчетным  данным  принимаем  взрывчатое вещество –   порэмиты         (

; ; )

                  Удельный расход по методике  проф. В.Н. Мосинца.

Удельный расход на дробление:

          где:

                 f- коэффициент крепости взрываемых пород, f=13;

сж/10=130/10=13.