Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Разработка месторождения. 2

Введение.

Разработка месторождения

Планирование и разметка.
Общая экономическая цель при открытой разработке - удалить наименьшее количество материала, при этом добиваясь наибольшей прибыли от вложения путем добычи наиболее товарного минерального продукта. Чем выше степень минерального отложения, тем выше стоимость. Для того чтобы сократить до минимума вложение капитала при подходе к наиболее ценному материалу в отложении, разрабатывается план прииска, в котором точно детализовано, каким образом руда будет извлекаться и обрабатываться. Поскольку многие рудные отложения не имеют однородной формы, плану разработки месторождения предшествует многократное исследовательское бурение для выяснения геологии и положения тела месторождения. Размер минерального месторождения диктует размер и разметку прииска. Разметка открытой разработки диктуется минералогией и геологией территории. Форма большинства открытых разработок приблизительно коническая, но всегда отражает форму минерального месторождения, которое разрабатывается. Открыто-шахтные разработки представляют собой ряд концентрических уступов или террас, которые разделены подъездными дорогами, идущими спирально или зигзагами вниз от края разработки. Независимо от размера, план разработки шахты предусматривает план горных работ, инфраструктуру (например, склады, административные помещения и объекты технического обслуживания), транспортировку, оборудование, объемы и скорость добычи. Объемы и скорость добычи влияют на время существования разработки, которое определяется исчерпанием руды или ограниченностью экономических возможностей.

Масштаб современных открыто-шахтных разработок варьирует от небольших частных предприятий, добывающих несколько сотен тонн руды в день, до обширных промышленных комплексов, которые добывают более миллиона тонн материала в день. Наиболее крупные объекты могут охватывать многие квадратные километры.

Обычные методы открытой разработки месторождений полезных ископаемых.
Две основные категории поверхностной разработки месторождений полезных ископаемых - это открыто-шахтная и открытая разработки, дающие вместе более 90% мировой поверхностной добычи полезных ископаемых. Основные различия между этими методами добычи - это расположение рудного тела и характер механического извлечения. Для добычи рыхлой породы этот процесс в основном непрерывный, так что последовательно осуществляются этапы извлечения и вывоза. Добыча твердой породы требует процесса, где непрерывность отсутствует: стадиям погрузки и вывоза предшествует бурение и взрывы. Методика открытой добычи связана с извлечением рудных тел, которые находятся вблизи поверхности земли и относительно плоские или слоистые по своей природе и расположению минеральных пластов. Она использует ряд различных типов оборудования, включая землечерпалки, грузовой транспорт, скребковые экскаваторы, ковшовые колесные экскаваторы и скреперы. При большинстве открытых разработок имеют дело не с твердыми скальными отложениями. Наоборот, открыто-шахтная добыча применяется для извлечения твердой скальной породы, которая рассеяна и/или расположена в глубоких пластах и как правило недоступна для извлечения с помощью землечерпалки и грузового транспорта. Открыто-шахтным способом добываются многие металлы, например, золото, серебро и медь.

Карьерная добыча - термин, используемый для описания специализированной методики открытой добычи, при которой очень плотная скальная порода извлекается из локализованных отложений. Добываемые при разработке карьера материалы или дробятся и ломаются, давая агрегатный или строительный камень - такой, как доломит и известняк, или комбинируется с другими веществами, давая цемент и известь. Строительные материалы получают из карьеров, расположенных в непосредственной близости от мест, где они могут быть использованы, так что транспортные расходы сводятся к минимуму. Карьеры размерного камня встречаются в местах, имеющих характеристики желательного минерала и могущих быть расположенными как близко, так и далеко от рынков сбыта; соответственно может быть проблема транспортировки.

Решение разрабатывать месторождение принимается после того, как разведка охарактеризовала рудное отложение, а исследования возможностей разработки определили выбор способа извлечения и обработки минерала. Информация, которая необходима для разработки плана развития, может включать сведения о форме, размере и степени минералов в рудном теле, общем объеме или тоннаже материала вместе с пустой породой и других факторах - таких, как гидрология и доступ к источнику воды для технологического процесса, доступность и источник электроэнергии, наличие места для сваливания пустой породы, транспортное обеспечение и особенности инфраструктуры, в том числе расположение населенных пунктов для обеспечения деятельности или необходимость создания населенного пункта.

Геология.

Циркон.

Циркон

Кристалл циркона из Бразилии
Формула	ZrSiO₄
Сингония	Тетрагональная
Цвет	Коричневый, красновато-коричневый, бесцветный, серый, зелёный
Цвет черты	Белая
Блеск	Алмазный
Прозрачность	Прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный
Твёрдость	7,5
Спайность	Несовершенная по {100}
Плотность	4,6—4,7 г/см³

Цирко́н (нем. Zirkon, от перс. طلایی‎, заргун — золотистый^[1]) — минерал подгруппы островных силикатов, силикат циркония ZrSiO₄содержит, как правило 1—4 % гафния, изоморфно замещающего цирконий в кристаллической решётке.

Циркон с натролитом, обр. 6 см, Ловозеро

Свойства:

Кристаллизуется в тетрагональной сингонии, образуя дипирамидальные и призматические кристаллы. Твердость по шкале Мооса — 7—8; плотность 4,680—4,710 г/см³. Цвет варьирует, в зависимости от содержания примесей: от коричневато-жёлтого до коричневого, сероватый, красный, розовый; иногда бесцветен. Блеск сильный алмазный. Спайность несовершенная по (100). Прозрачные кристаллы циркона ювелирного качества красно-бурого, красновато-коричневого, розового цвета называются гиацинтом, кристаллы жёлтого цвета называют жаргоном.

Обычно радиоактивен, всегда содержит примеси редких (REE) и радиоактивных (U, Th) элементов.

Происхождение:

Магматический, встречается в гранитах, сиенитах и др. породах, обычен в пегматитах. Почти во всех типах магматических горных пород присутствует в роли акцессорного минерала. В кристаллах с высоким содержанием радиоактивных элементов частицы, образующиеся в результате их распада, разрушаютструктуру циркона, в результате чего он становится метамиктным. Химически очень устойчив, поэтому часто используется для изучения геологического прошлого нашей планеты. При выветривании вмещающих его пород концентрируется в россыпях.

Применение:

Циркон является основным минералом-источником циркония и гафния. Также из него извлекают различные редкие элементы и уран, которые в нём концентрируются.
Цирконовый концентрат используется при производстве огнеупоров.
Высокое содержание урана в цирконе делает его удобным минералом для определения возраста зёрен минерала уран-свинцовым методом датирования.
Прозрачные кристаллы циркона используются в ювелирных украшениях (гиацинт, жаргон). При прокаливании циркона получают путём отжига ярко-голубые камни, носящие название старлит.

Расчет параметров карьера.

Параметры карьера определяются из его геометрических размеров в поперечном и продольном разрезе.

2.1 Граничная глубина карьера

(2.1)

где Кгр – гранитный коэффициент вскрыши, м³/м³

Ми -[178] мощность залежи, м

Вк(нз) - [178], ширина карьера по низу, м

- соответственно угол висячего и лежащего бока карьера.

(2.2)

где Сn - [1739,5]- стоимость добычи данного п.и. подземным способом, тенге/м³

Сg -[716,6]- стоимость добычи данного п.и. открытым способом, тенге/м³

Св - [736,5]- стоимость вскрыши, тенге/м³

2.2 Граничные параметры карьера

2.2.1 Ширина карьера поверху

(2.3)

2.2.2 Длина карьера по верху

(2.4)

где Lк(нз) - [по заданию]-[1590]- длина карьера по низу, м

2.3 Периметр дна карьера

(2.5)

2.4 Площадь дна карьера

_(2.6)м²

2.5 Общий объем карьера в граничных контурах карьера

(2.7)

2.6 Объем полезного ископаемого в конечных контурах карьера

(2.8)

где Sn.и.=Sк(нз) - площадь залежи в ее горизонтальном сечении, м²

Нn.и. – высота залежи

(2.9)

где Нзал-[19] высота залегания полезного ископаемого, м

2.7 Объем вскрыши

(2.10)

2.8 Средний коэффициент вскрыши

(2.11)

м³/м³

Проверить соблюдение равенства

Кгр≥Кср 1,4≥1,547

Вывод:

Условие не выполняется. Следовательно разработка месторождения не рациональна.

№	Обозн.	Наименование	Ед.измер.	значение
1	Н(гр)	Гран.глуб. карьера	м	123,609
2	К(гр)	Гран.коэф.вскрыш	м³/м³	1,388
3	Вк(вх)	Ширина карьера поверху	м	425,218
4	Lк(вх)	Длина карьера поверху	м	1837,218
5	Рк	Периметр дна карьера	м	3897,642
6	Sк(нз)	Площадь дна карьера	м³	222170,7
7	Vк	Общий объем карьера	м³	5921574,674
8	V п.и.	Объем п.и. в конечных контур.	м³	23241054,756
9	Н п.и.	Высота залежи	м	104,609
10	V в	Объем вскрыши	м³	35974419,918
11	Кср.	Сред.коэф.вскрыши	м³/м³	1,547

3. ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Описать метод и план подсчета запасов. Произвести подсчет запасов.

3.1 Определение запасов полезного ископаемого в контурах карьера методом «палетки»

3.2 Вычисление площади (Sn.и.) и объема полезного ископаемого (Vп.и.) учетом полного количества клеток «палетки»

(3.1)

Тогда объем п.и. составляет (3.2)

где =-длина простирания залежи,

Вывод: для дальнейших расчетов необходимо использовать наибольший объем полезного ископаемого.

№

Обозн.

наименование

Ед.изм.

значение

S п.и.

Площадь

м²

30000

V п.и.

Объем

м³

47700000

4. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ НА КАРЬЕРЕ

Общая организация работ, число рабочих дней в году и рабочих смен в сутки по добыче.

4.1 Режим работы карьера по использованию во времени горно-транспортного оборудования и производительности.

Устанавливаем режим работы с учетом выходных , праздничных ,остановкой карьера по климатическим условиям и времени на ППР.

Nдн.год=365-8-12-38=307 дней (4.1)

Взрывной цех – 8 часов – 1 смена
Буровой цех – 12 часов – 2 смены
Вскрышной цех – 12 часов -2 смены
Добычной цех – 12 часов – 2 смены
Транспортный цех – 8 и 12 часов – 2 смены
Ремонтный цех – 8 и 12 часов – 3 и 2 смены
Обогатительный цех – 8 часов – 3 смены

4.2 Производственная мощность карьера:

4.2.1 Годовая производительность по полезному ископаемому

(4.2)

где Qk(и) - [4700000] годовая производительность карьера по п.и. (4.2)

Y(и)- [2,3] – плотность ископаемого , т/м³

4.2.2 Годовая производительность карьера по вскрыше

(4.3)

где Кср - [ 1,547]– средний коэффициент вскрыши , м³ /м³

4.2.3 Годовая производительность карьера по горной массе (4.4)

4.2.4 Средневзвешенная плотность массива горной массы (4.5)

где Y(и)=Y(в)- [2,3]- плотность г.п.

4.2.5 Годовой грузооборот карьера (4.6)

4.3 Скорость ежедневного понижения горных работ по ископаемому (4.7)

где [222170,7] – площадь полезного ископаемого,

4.3 Срок службы карьера

4.3.1 Срок службы карьера для отработки запасов (4.8)

где Vп.и.- [47700000] – объем вскрыши , м³

4.3.2 Полный срок службы (4.9)

лет – период строительства и погашения работ на карьере Вывод: Полный срок службы карьера с доработкой запасов составляет 28,84 года..

№	Обозначение		Наименование		Ед. изм.		значение
1	Nдн				_дней		307
2	Qк п.и.		Год.произ.по п.и.				2043478,260
3	Qк и.		Год.произ.карьера по п.и.		Млн.т/год		4700000
4	Yи		Плотность ископаемого		т/м³		2,3
5	Qк(вск.)		Год.произ.карьера по вскрыше				3161260,869
6	Qк(г.м.)		Год.произ.по г.м.				5204739,129
7	Yср.(вз)		Ср.взв.плотность массива г.м.		т/м³		2,3
8	Qк(год)		Год.грузооборот карьера		т/год		11970899,998
9	Тк		Срок службы карьера		лет		23,34
10	Тп	Полный срок службы.		лет		29

5. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Выбрать и обосновать способ ведения буровзрывных работ и тип оборудования. Выбрать взрывчатое вещество. Произвести расчет производительности и количество бурового оборудования, расчеты величины заряда, сетки скважин.

5.1 Буровые работы При открытом способе разработки полезных ископаемых бурение взрывных скважин является первоочередным, сложным и трудоемким процессом. Буравзрывные работы- совокупность производственных процессов по отделению скальных горных пород от массива с помощью взрыва. Термин –буравзрывные работы- возник с целью подчеркивания неразрывности, взаимосвязи и взаимозависимости процессов бурения, заряжания взрывчатых веществ и непосредственно взрыва. При проведении буравзрывных работ производится планирование буравых работ( виды скважин, их диаметр, расстояние между скважинами, глубина и т.д.),инициирование и производство взрыва. Качество буравзрывных работ определяется равномерностью дробления скальных пород, хорошей проработкой контура отбиваемой от массива части горной массы, низким процентом выхода негабарита, шириной развала горной массы.
Производство и оборудование

Бурение и взрывы
Механическое бурение и взрывы - первые этапы извлечения руды из большинства разработанных открыто-шахтным путем месторождений, используемые для удаления твердой скальной пустой породы. Несмотря на то, что имеется много механических устройств, способных разрыхлять твердый камень, взрывы - предпочтительный метод, поскольку никакое механическое устройство не может в настоящее время соперничать по способности к измельчению с энергией взрыва. Обычно используемое для твердого камня взрывчатое вещество - нитрат аммония. Оборудование для бурения выбирается на основе природы руды, скорости и глубины отверстий, необходимых для измельчения заданного на день тоннажа руды. Например, при разработке 15-метровой террасы руды, бурится 60 или более отверстий, отступив 15 м от передней стороны существующего отвала, в зависимости от длины террасы, которая должна разрабатываться. На это должно отводиться достаточное время, чтобы обеспечить подготовку места для последующей деятельности по погрузке и вывозу.

5.1.1 Размер кондиционного куска горной породы по вместительности ковша экскаватора ЭКГ - (5.1)

где -[10] -емкость ковша заданного экскаватора,

5.1.2 Рациональный диаметр скважины

(5.2)

где R – (0,1-0,3)-[0,185]- коэффициент, учитывающий трудность взрывания горных пород. Вывод: В дальнейших расчетах принимаем диаметр скважины 320мм. Соответственно буровой станок шарошечного типа СБШ-320-36 самоходный тяжелого типа, предназначенный для бурения вертикальных скважин шарошечными долотами.

5.1.3 Скорость бурения скважин

_(5.3)

где Po-[300]- осевое усилие

W-[105]- частота вращения бурового инструмента, об/мин

d-[32]- диаметр рабочего инструмента, м

= (4÷6)-[5] – показатель трудности бурения

5.1.4 Производительность бурового станка

(5.4)

где Тсм –[720мин]- время смены, час

Тпз –[20-30]- время на подготовительно -заключительные работы, мин

Тр –[10-20]- время регламентированного перерыва, мин

tв –[4-6]- время вспомогательных операций при шарошечном бурении, мин

5.1.5 Определение годовой производительности бурового станка

(5.5) где Nдн - [307] – число рабочих дней

n- [2]-число смен

5.2 Взрывные работы :

5.2.1 Выбираем ВВ и описываем его характеристику

5.2.2 Вместимость 1 м скважины

(5.6)

где = 0,9 кг/дм³ – плотность заряжания

5.2.3 Линия наименьшего сопротивления (ЛНС)

(5.7)

где gp =[0,35-0,5]– удельный расход взрывчатого вещества

5.2.4 Расчет линии наименьшего сопротивления по подошве

(5.8)

Проверяем соблюдение условия на вертикальное бурение:

Вывод: Условие соблюдается.

где hy – высота уступа, м

(5.9)

где Враз – ширина развала, м

h^’ = (0,55)- отношение ЛСПП в 1 ряду скважин к рассчитываемой высоте уступа.

Rч –[18,4]- радиус черпания экскаватора, м

Rp –[16,3]- радиус разгрузки, м

Кр = (1,3)- коэффициент разрыхления породы после взрыва

h’’ = (0,75)- отношение расстояния между рядами скважин к ЛСПП

С ≥ 3 м [по Т.Б.] – безопасное расстояние

(5.10) _(5.11)

5.2.5 Расстояние между скважинами в ряду

(5.12)

где m = (0,6 ¸1,2)-[0,9] – коэффициент сближения скважин

5.2.6 Расстояние между рядами

выбираем масштабную сетку расположения скважин

при квадратной сетке расположения. (5.13)

5.2.7 Масса необходимого заряда

Qнбх = gp × Wp × a × hy, кг (5.14) Qнбх = 0,5*9,738*9,738*14,03=665,222 кг

5.2.8 Проверяем по вместимости

а) длина перебура

ln = (0,1¸0,3) × hy,м (5.15) ln = (0,2-0,3) ×14,03=3,5м

б) длина скважины

lскв = hу + ln, м (5.16) lскв = 14,03+3,5=17,53м

в) длина заряда

lзрд = 0,6 × lскв,м (5.17) lзрд = 0,6 × l7,53=10,518м

г) длина забойки

lзб = lскв – lзрд, м (5.18) lзб = 17,53-10,518=7,01 м

5.2.9 масса заряда по вместимости

Qвм = Р × lзрд, кг (5.19) Qвм = 72,3*10,518=760,45 кг

где Р – вместимость 1 м скважины

Проверяем соблюдение условия на использование схемы заряда:

Qвм>Qнбх- рассредоточенный заряд

Qвм=Qнбх – сплошной заряд

Qвм<Qнбх –заряд не вмещается в скважину необходима замена ВВ и изменение расчета

Вывод: 760,45>665,22 Условие выполнено. Заряд в скважине будет рассредоточен.

5.2.10 Длина воздушного промежутка

(5.20)

5.2.11 Масса нижней части заряда

Qн.ч. = (0,6¸0,7) × Qнбх, кг (5.21) Qн.ч. = 0,5 ×665,22=332,61 кг

5.2.12 Масса верхней части заряда

Qв.ч = Qнбх – Qн.ч, кг (5.22) Qв.ч = 665,22-332,61=332,61 кг

5.2.13 Длина верхней части заряда

(5.23)

5.2.14 Длина нижней части заряда

(5.24)

5.2.15 Параметры блока

а) ширина блока

Ш взр.бл. = Wр + (np-1) × в, (5.25) Ш взр.бл. = 10,82+(2-1)*10,82=21,64м

где np = (1¸3) ряда[2] – число рядов скважин

б) длина блока

_(5.26)

где = (12¸30)суток- [21]– оптимальный запас взорванной горной массы

-[5814,7]- сменная производительность экскаватора

в) объем блока Vвзр.бл = hy × Швзр.бл × Lвзр.бл, м³ (5.27) Vвзр.бл = 14,03*21,64*804,466=244243,27 м³

г) необходимое количество взрывчатого вещества для взрывания блока

Qбл(нбх) = Vвзр.бл × gp, кг (5.28) Qбл(нбх) = 244243,27 × 0,5=122121,63 кг

д) необходимое количество скважин

(5.29)

е) число скважин в одном ряду

(5.30)

5.2.16 Выход горной массы с одного погонного метра взрывных скважин

(5.31)

5.2.17 Суммарно – потребная длина скважин для взрывания годового объема горной массы

(5.32)

где Q(г.м.) - [раздел 4]-[5204739,129]

5.2.18 Число рабочих станков

(5.33)

Индивидуальный парк станков на 15-20% от рабочего,

Вывод: Принимаем в работу 3 буровых станка.

№	Обозначение	наименование	Ед.изм.	значение
1	dк	Размер конд.куска г.п.	м	1,728
2	dcк	Рацион.диаметр скважины	м	0,32
3	v	Скорость бурения скв.	м/час	31,5
4	Qб.ст.(см.)	Произв. бурового станка	м/час	93
5	Qб.ст.(год)	Год.произв.бур.станка	м/ч	53592
6	Р	Вместимость 1 м скв.	кг/м	72,3
7	Wp	Линия наименьшего сопрот.	м	10,82
8	Wn	Л.н.с. по подошве	м	10,95
9	Hу	Высота уступа	м	14,03
10	В.раз	Ширина развала	м	27,8
11	a	Расстояние между скв.	м	10,82
12	в	Расстояние между рядами	м	10,82
13	Qнбх	Масса необходимого заряда	кг	665,222
14	lп	Длина перебура	м	3,5
15	lскв	Длина скважины	м	17,53
16	lзрд	Длина заряда	м	10,518
17	lзаб	Длина забойки	м	7,01
18	Qвм	Масса заряда по вместимости	кг	760,45
19	lвп	Длина воздушного промежутка	м	1,317
20	Qнч	Масса нижней части заряда	кг	332,61
21	Qвч	Масса верхней части заряда	кг	332,61
22	lвч	Длина верхней части заряда	м	4,6
23	lнч	Длина нижней части заряда	м	4,6
24	Швзр.бл.	Ширина взорв. блока	м	21,64
25	Lвзр.бл.	Длина блока	м	804,466
26	Vвзр.бл.	Объем блока	м³	244243,27
27	Qбл.нбх.	Кол-во В.В. для взр.бл.	кг	122121,63
28	Nскв.нбх.	Необх.кол-во скв.	скв/блок	183,580
29	Nскв.ряд	Число скв.в 1 ряду	скв/ряд	91,79
30	Vуд.	Выход г.м.	м^3/М	93,697
31	Lскв.нбх.	Сумм-потреб.дл.скв.для взрыв.год.объема Г.М.	м/год	55548,62