ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

Тема:Контурний коефіцієнт розкриву.

 

Мета: Навчитися визначати контурний коефіцієнт розкриву.

 

Теоретичні відомості

Особливістю відкритого способу розробки є велика кількість розкривних порід, які покривають та вміщують корисну копалину та які мають бути видалені з кар’єру для розробки родовища. Обсяги розкривних порід в контурах кар’єру можуть у кілька разів перевищувати обсяги корисної копалини. Кількість розкривних порід, яку необхідно вийняти з кар’єру для видобутку одиниці корисної копалини (1 т або 1 м³), називається коефіцієнтом розкриву.

Від величини коефіцієнта розкриву залежить один із основних економічних показників відкритих розробок – собівартість продукції кар’єру: з його збільшенням собівартість видобутку також збільшується. Тому, навіть не виконуючи економічних розрахунків, за величиною відповідних коефіцієнтів розкриву можна порівнювати ефективність різних варіантів відкритої розробки родовища, а також робити висновки про доцільність застосування відкритого або підземного способу розробки та встановлювати кінцеву глибину кар'єру.

Загальна формула коефіцієнту розкриву:

,

де V та Р – відповідно обсяги розкривних порід, що вилучаються з кар’єру, та корисних копалин, що видобуваються при цьому. V та Р можуть вимірюватись в м³ або т, тому й розмірність К_р може бути: м³/м³ (об’ємний К_р); т/т (ваговий К_р); м³/т та т/м³. У практиці відкритих розробок частіше за все використовують розмірність м³/т.

Контурний коефіцієнт розкриву – співвідношення прирощення обсягу розкривних порід до прирощення обсягу корисної копалини при збільшенні проектної глибини кар'єру на величину одного уступу:

= ,

де , – прирощення обсягів розкривних порід і корисної копалини при збільшенні проектної глибини кар'єру на величину одного уступу.

 

 

Згідно наведеної вище схеми та – це різниця в обсягах порід розкриву та корисних копалин між 1-м та 2-м контурами кар’єру (до збільшення проектної глибини та після збільшення на висоту h_y), тобто

= .

Умови завдання:

Визначити контурний коефіцієнт розкриву при збільшенні проектної глибини кар’єру Н_к на один уступ висотою Н_у. Кар’єром розробляється крутоспадаючий поклад КК постійної нормальної потужності m_КК та куту падіння γ. Вертикальна потужність покриваючих порід m_н. Усереднені кути відкосів неробочих бортів кар’єру – β. Ширина дна кар’єра дорівнює горизонтальній потужності родовища на рівні проектної глибини кар’єра. Густина розкривних порід ρ_р=2,9 т/м³. Густина корисних копалин ρ_кк=2,9 т/м³.

№ варіанта

Нк, м

Ну, м

mКК, м

mн, м

γ, градус

β, градус

№ варіанта

Нк, м

Ну, м

mКК, м

mн, м

γ, градус

β, градус

Необхідно розрахувати К_р.к. у всіх можливих для даного коефіцієнту розмірностях за поперечним перерізом (на 1 м довжини).

Графічна частина завдання: виконати креслення поперечного перерізу кар’єра, на якому відобразити: умови залягання родовища, проектний контур кар’єра 1, намічений до поглиблення контур кар’єра 2, розміри головних параметрів умовного кар’єру, а також позначити прирощення та . Масштаб обрати самостійно з ряду 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000 за умови комфортного розміщення креслення на аркуші формату А4.

 

Приклад розв’язання.

Дано: Визначити контурний коефіцієнт розкриву при збільшенні проектної глибини кар’єру
Н_к=185 м на один уступ висотою Н_у=15 м. Кар’єром розробляється крутоспадаючий поклад КК постійної нормальної потужності m_КК=70 м та куту падіння γ=55°. Вертикальна потужність покриваючих порід m_н= 30 м. Усереднені кути відкосів неробочих бортів кар’єру – β = 40^о. Ширина дна кар’єра дорівнює горизонтальній потужності родовища на рівні проектної глибини кар’єра. Густина розкривних порід ρ_р=2,9 т/м³. Густина корисних копалин ρ_кк=3,3 т/м³.

 

1) Контурний коефіцієнт розкриву визначається за формулою:

.

Отже необхідно знайти обсяги розкривних порід V₁ і V₂ та обсяги корисних копалин P₁ і P₂ у контурах кар’єру 1 і 2.

 

2) Обсяги гірських порід в 1 і 2 контурах кар’єру спочатку знайдемо за поперечним розрізом
(на 1 м довжини). В цьому випадку обсяги порід характеризуватимуться площами простих геометричних фігур: P₁ і P₂ являють собою паралелограми (так як родовище постійної потужності), а V₁ і V₂ знаходимо, як різницю між повним обсягом кар’єру (який на розрізі представлено у вигляді трапеції) та обсягами КК P₁ і P₂.

 

3) Обсяги КК в контурах кар’єру на 1 м довжини на перерізі характеризуються площею паралелограму, тобто :

де Н – глибина кар’єра, м; - потужність покриваючих порід, м; - горизонтальна потужність покладу КК, м, м;

; ;

.

 

4) Обсяг кар’єру по 1-му та 2-му контурах (на 1 м довжини) знаходимо, як площу відповідних трапецій з основами, які дорівнюватимуть ширині кар’єра по дну та по поверхні.

Ширина дна кар’єра , так як вказано, що вона дорівнює горизонтальній потужності родовища на рівні проектної глибини кар’єра та потужність покладу не змінюється з глибиною.

Ширина кар’єра по поверхні відповідно для 1-го та 2-го контурів:

Отже загальний обсяг кар’єру (на 1м довжини) по 1-му та 2-му контурах:

 

5) Обсяги розкривних порід в контурах кар’єру:

;

Відповідно, .

 

6) Обчислимо об’ємний контурний коефіцієнт розкриву:

 

7) Отриманий об’ємний контурний коефіцієнт розкриву переводимо у інші розмірності:

;

;

.

 

8) Обираємо масштаб для виконання креслення поперечного перерізу умовного кар’єру за умови комфортного розміщення креслення на аркуші формату А4 альбомної орієнтації, розміри якого складають 297х210 мм. Найбільшими розмірами для креслення будуть розміри за 2-м збільшеним контуром – ширина кар’єру по поверхні й кінцева глибина кар’єру. Порівнюючи масштабні розміри й з розмірами аркушу формату А4 знаходимо найкращий масштаб для креслення:

– за шириною креслення масштаб 1:1000 не підходить;

return false">ссылка скрыта

– за шириною масштаб 1:2000 підходить;

– за висотою креслення також може бути виконане на форматі А4.

Обираємо для даних умов масштаб 1:2000, у якому й виконуємо креслення.

 

 

Приклад виконання креслення до лабораторної роботи №7
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8

Тема:Розкривні виробки: капітальні та розрізні траншеї.

 

Мета: Вивчити послідовність виконання робіт при розкритті нових горизонтів кар’єрів, а також навчитися розраховувати обсяги розкривних виробок.

 

Теоретичні відомості

Доступ з поверхні до робочих уступів кар'єру і підготовку окремих уступів до розробки здійснюють шляхом проведення спеціальних розкривних виробок – в'їзних і розрізних траншей.

Траншея – відкрита гірнича виробка трапецієвидного перетину і значної довжини.

За розташуванням відносно контуру кар’єра розрізняють:

зовнішні траншеї – розташовують за межами проектного контуру. Вони зберігають свою трапецієвидну форму перерізу до закінчення терміну їх експлуатації.

внутрішні траншеї – розташовують всередині контурів кар’єру на бортах. Їх переріз є трапецієвидним лише на початку робіт по розкриттю нового горизонту, а через деякий час набуває форми напівтраншеї або з’їзду.

За кількістю уступів, що обслуговуються траншеєю, розрізняють: окремі траншеї – обслуговують один уступ; групові траншеї – обслуговують кілька уступів, наприклад, групу розкривних та групу добувних уступів; загальні траншеї – обслуговують всі уступи кар’єру.

За терміном служби розрізняють: стаціонарні траншеї – після створення не змінюють свого положення у просторі. Їх розташовують на бортах кар’єра у їх кінцевому положенні або за поза контурами з постійним розташуванням; тимчасові (ковзні) – розташовують на бортах, що підлягають розробці, та по мірі ведення гірничих робіт їх положення у просторі змінюється.

Основними параметрами траншеї є глибина, ширина знизу та по поверхні, кути укосів бортів, подовжній похил і довжина.

Капітальна (в’їзна) траншея – відкрита похила гірнича виробка, призначена для розкриття робочих горизонтів та розміщення в ній транспортних комунікацій. Величина її поздовжнього похилу змінюється від 30-60‰ для залізничного до 100-120‰ для автомобільного транспорту. Нахил траншей, призначених для конвеєрного та спеціальних видів транспорту може досягати 18-60° та через це вони називаються круті траншеї.

Горизонтальна траншея, призначена для створення початкового фронту робіт на уступі, називається розрізною. Розрізні траншеї є продовженням капітальних.

1-2 – розрізна траншея; 2-3 – капітальна траншея; 4 – контур кар’єрного поля

 

Після проведення розрізної траншеї один або обидва її борти розробляють і по мірі розвитку гірничих робіт на уступі розрізна траншея, як гірнича виробка, перестає існувати, набуваючи форми з'їзду(напівтраншеї).

Отже, при розкритті нового горизонту роботи, як правило, виконують у наступній послідовності:

1) проходять похилу в'їзну траншею, яку розташовують, як правило, на неробочому борті кар'єру, а глибина дорівнює різниці висотних відміток поточного та нового горизонтів;

2) проходять продовження в'їзної траншеї – розрізну траншею, глибина якої дорівнює висоті уступу, а довжина залежить від розмірів горизонту, що готується до розробки;

3) розширюють один з бортів в’їзної та один або обидва борти розрізної траншей у бік робочого борту кар'єру і в'їзна траншея перетворюється на з'їзд. До розширення можна приступати одразу ж після створення фронту робіт на уступі, довжина якого дорівнюватиме середній довжині екскаваторного блоку (250–300 м).

4) після виконання певного обсягу виймальних робіт створюються умови для розкриття горизонту, який залягає нижче, та послідовність робіт повторюють.

 

Умови завдання:

Визначити загальний об’єм в’їзної та розрізної траншей проведених з наступними параметрами: Н_тр – глибина траншеї; В_тр – ширина траншеї по підошві; α_тр – кут відкосу бортів траншей; і – поздовжній похил в’їзної траншеї; L_р.тр. – довжина розрізної траншеї. Навести та пояснити виведення відповідних формул. Виконати пояснювальну схему на форматі А4, аналогічну до наведеної на наступній сторінці.

варіант	Нтр, м	Втр, м	αтр, °	і, ‰	Lр.тр., м	варіант	Нтр, м	Втр, м	αтр, °	і, ‰	Lр.тр., м

 

Виведення формул

1. Розглянемо капітальну траншею, як сукупність простих геометричних фігур обсягами V_к.тр. = V₁ + V₂ +V₃.

Фігура обсягом V₁ являє собою призму з основою у вигляді прямокутного трикутника площею S_тр1 та висотою В_тр. Як відомо, площа прямокутного трикутника дорівнює половині добутку катетів. У даному трикутнику нам відомий поздовжній похил i,який дорівнює тангенсу куту між прилеглим катетом та гіпотенузою (у тисячних, тобто, наприклад, і=35‰=0,035), та протилежний катет, який дорівнює Н_тр.

Тоді прилеглий катет Х₁ знайдемо, як ,

а площу трикутника .

Об’єм фігури

Пояснювальна схема до лабораторної роботи №8

 

Фігури об’ємом V₂ та V₃ – однакові та являють собою піраміду з основою у вигляді прямокутного трикутнику площею S_тр2 та висотою, якою буде вже знайдена нами раніше величина Х₁.

Розраховуємо площу трикутнику S_тр2, для якого відомо, що зовнішній кут α_тр є внутрішнім кутом, до якого протилежним буде катет Н_тр.

Тоді прилеглий катет Х₂ знайдемо, як ,

а площу трикутника .

Об’єм фігури

Разом об’єм капітальної траншеї:

V_к.тр.=V₁+2∙V₂= , м³.

2. Розглянемо розрізну траншею, як сукупність простих геометричних фігур обсягами V_р.тр. = V₄ + V₅ +V₆.

Фігура обсягом V₄ являє собою паралелепіпед зі сторонами В_тр, Н_тр, L_р.тр. Її об’єм визначити просто: V₄ = В_тр∙Н_тр∙L_р.тр..

Фігури об’ємом V₅ та V₆ також є однаковими та являють собою призми з основою у вигляді прямокутного трикутника площею S_тр2 та висотою L_р.тр, а їх обсяг:

.

Тоді об’єм розрізної траншеї складе:

V_р.тр. = V₄ +2∙ V₅ = В_тр∙Н_тр∙L_р.тр.+ Н_тр∙L_р.тр.∙ , м³.

3. Розглянемо торцеву частину розрізної траншеї, як сукупність простих геометричних фігур об’ємами V_тор.тр. = V₇ + V₈ +V₉.

Фігура об’ємом V₇ являє собою призму з основою у вигляді прямокутного трикутника площею S_тр2 та висотою В_тр:

Фігури об’ємом V₈ та V₉ разом являють половину конуса, основою якого є коло радіусом , а висотою є Н_тр . Тоді ,м³.

Отже, V_тор.тр.=V₇+V_8,9= , м³.

Приклад розрахунку:

Визначити загальний об’єм капітальної та розрізної траншей проведених з наступними параметрами: Н_тр=20м – глибина траншеї; В_тр=24 м – ширина траншеї по підошві; α_тр=55° – кут відкосу бортів траншей; і = 40‰– поздовжній похил в’їзної траншеї; L_р.тр. = 350 м – довжина розрізної траншеї.

1) V_к.тр.= 166690 м³.

2) V_р.тр. = Н_тр∙L_р.тр.∙ =20∙350∙ =266042 м³.

3) V_тор.тр.= м³.

Як видно з розрахунків, об’єм торцевої частини траншеї майже на два порядки менше, ніж об’єми капітальної та розрізної траншей, тому для наближених розрахунків його можна не враховувати. Але, оскільки розрахунок вже проведено, підсумуємо загальний об’єм розкривних виробок:

4) V_р =V_к.тр+V_р.тр.+V_тор.тр.= 166690 + 266042 + 5415 = 438147 м³.