Основы открытой геотехнологии.

Курсовая работа

по дисциплине: «Открытая геотехнология»

по теме «Определение основных параметров открытой разработки месторождений полезных ископаемых с выдержанными элементами залегания»

 

Вариант 12

 

 

Выполнил:

студент группы С-ГД-16

Оконешников П.В.

 

Принял:

к.т.н., доцент

Ворсина Е.В.

 

Нерюнгри 2018

Содержание

Введение.

1.Основы открытой геотехнологии. 5

2.Определение главных параметров карьера, параметров отвала. 11

3.Вскрытие карьерного поля. 15

4.Система разработки. 20

5.Основные производственные процессы. 25

Заключение38

Литература 39

Графическое приложение.

План и разрез карьера на конец отработки.

План и разрез рабочих площадок уступа.

План и разрез капитальной и разрезной траншеи.

 

Введение

Открытые горные работы — способ добычи полезных ископаемых с поверхности земли с помощью горных выработок, находящихся под открытым небом.

Целью ОГРявляется разработка горных пород и добыча ПИ из недр в пределах горного отвода последовательными слоями с земной поверхности путем создания различных открытых горных выработок – траншей, полутраншей, канав, руслоотводных каналов, выемок и котлованов.

Основными задачами ОГР являются:

1. Повышение объемов добычи ПИ.

2. Повышение безопасности и производительности труда горнорабочих.

3. Повышение экологической безопасности ведения ОГР и снижение экологического ущерба окружающей природной среде.

4. Повышение эффективности ОГР за счет:

- снижения себестоимости добычи ПИ;

- внедрения более производительных горных машин и оборудования, а также экологически чистых энерго- и ресурсосберегающих технологий;

- совершенствования механизации и автоматизации основных и вспомогательных процессов ОГР;

- более полного извлечения ПИ из недр земли путем снижения эксплуатационных, технологических потерь и разубоживания ПИ.

Совокупность открытых горных выработок, служащих для разработки МПИ называюткарьером. Горное предприятие, осуществляющее разработку месторождения открытым способом, также называетсякарьером.

Добыча полезных ископаемых — процесс извлечения твёрдых, жидких и газообразных полезных ископаемых из недр Земли с помощью технических средств. Добыча полезных ископаемых относится к первичному сектору экономики. Процесс добычи полезных ископаемых заключается в разработке месторождений полезных ископаемых. При разработке месторождений производится выемка полезного ископаемого и транспортировка его к местам дальнейшей переработки или полезного использования.

 

Доля добываемого открытым способом сырья в мире.

По мере развития научно-технического прогресса объёмы добычи полезных ископаемых и число их видов непрерывно увеличивались. По подсчётам академика В. И. Вернадского, выполненным в 1915 году, человечеством в античную эпоху добывалось и использовалось всего 19 элементов, в XVIII веке — 28, в XIX веке — 50, в начале XX века — 60. В настоящее время используются все 89 химических элементов, содержащихся в земной коре. Постоянно увеличивались темпы роста добычи полезных ископаемых. Из всего объёма полезных ископаемых, извлечённых из недр земли за всю историю человечества, преобладающий их объём добыт в XX веке: угля — 90 %, железной руды — 87 %, медной руды — 80 %, золота — 70 %. Поиск и освоение новых месторождений охватили практически всю приповерхностную часть земной коры.

 

Доля добываемого открытым способом сырья в РФ.

Россия занимает одно из ведущих мест в мире по добыче и экспорту сырой нефти и природного газа. В России добываются многие виды минерального сырья: нефть, природный газ, уголь, железная руда, апатиты, калийные соли, фосфориты, алмазы и др. Объём валовой добавленной стоимости в добыче полезных ископаемых — 3,1 трлн руб (2009 г.).

На территории Российской Федерации сосредоточены исключительные запасы сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. В частности имеются: крупные месторождения нефти, природного газа, каменного угля, калийных солей, никеля, олова, алюминиевого сырья, вольфрама, золота, платины, асбеста, графита, слюды и других полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых географически распределена практически по всей территории России. Однако выявлены некоторые закономерности и места наибольшей концентрации отдельных видов.

Каменным углем богаты бассейны Печеры, Урал, Башкирия.

Рудные полезные ископаемые сосредоточены в Сибирской платформе, здесь активно добывают медно-никелевые руды, платину, кобальт.

Калийная соль сосредоточена на Прикаспийской низменности, на территории озер Баскунчак и Эльтон. Предуралье также богато месторождениями поваренной соли.

Строительные материалы, такие как стекольные пески, гипс, песок, известняк добывают на территории Восточно-Европейской равнины.

Балтийский щит богат разнообразными рудами черных и цветных металлов.

Якутия богата алмазными рудами, золотыми приисками и каменным углем.

Полиметаллические руды залегают в недрах земли Алтайского края.

Золото, олово, полиметаллическое сырье добывают на Колыме, в горах Сихотэ-Алиня и отрогах Черского хребта.

Медь и никель залегают в пластах, расположенных на Урале, Кольском полуострове. Эти руды богаты еще и сопутствующими ископаемыми – кобальтом, платиной и другими цветными металлами. Вблизи активных месторождений Восточной Сибири вырос крупнейший город – центр Заполярья – Норильск.

Породы горючих сланцев расположены в Европейской части Российской Федерации, самое крупное месторождение – Санкт-Петербургское, которое является частью прибалтийского сланцевого бассейна.

Торф добывают в 46 тысячах месторождений, основная масса которых сосредоточена на Северном Урале и в Западной Сибири. Общие запасы оцениваются в 160 миллиардов тонн. Некоторые месторождения имеют площадь около 100 км2.

Марганец в РФ добывается в 14 месторождениях, они небольшие по объемам залежей, а руда низкого качества, в ней большое содержание карбонатов, обогащение такой руды затруднительное. Крупнейшие залежи зафиксированы на Урале – Екатерининское, Юркинское, Березовское.

Добыча полезных ископаемых, таких как алюминиевые руды – бокситы, осуществляется на Северном Урале – Тихвинское и Онежское месторождения. В республике Коми зафиксирована группа бокситных залежей Среднетиманская. Руда здесь имеет высокое качество, а объем подтвержденных запасов оценивается в 200 миллион тонн.

По запасам серебра РФ занимает первое место в мире, основные месторождения наблюдаются в комплексных рудах, которые содержат цветные металлы и золото – 73%. Медно-колчеданные руды на Урале содержат до 30 грамм серебра на одну тонну. Свинцово-цинковые месторождения Восточной Сибири содержат 43 грамма серебра на тонну. Собственно серебряные руды добывают в Охотско-Чукотском вулканическом поясе.

 

Цель данной курсовой работы — изучение и определение основных параметров открытой разработки месторождений.

Основы открытой геотехнологии.

Горные работы, производимые непосредственно с земной поверхности, с целью добывания горных пород и создания различных выемок и котлованов, называются открытыми горными работами (ОГР).

Способ разработки месторождений полезных ископаемых с применением ОГР называется открытым способом.

Горное предприятие, ведущее разрботку открытым способом называется карьером. В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений, вместо термина карьер применяют названия разрез и прииск.

При открытой разработке горные работы разделяются на вскрышные (выемка, перемещение и размещение вскрышных горных пород) и добычные (выемка, перемещение и складирование или разгрузка полезного ископаемого).

К преимуществам ОГР по сравнению с подземным способом разработки относятся:

· возможность обеспечения более высокого уровня комплексной механизации и автоматизации горных работ;

· более высокая (в 3- 5 раз) производительность труда;

· меньшая стоимость продукции;

· более безопасные и гигиеничные условия труда;

· более полное извлечение полезного ископаемого;

· меньшие капитальные удельные затраты.

Недостатками его являются:

· зависимость от климатических условий;

· необходимость отчуждения значительных площадей земель;

· нарушение водного баланса недр.

При открытой разработке месторождений полезные ископаемые добывают непосредственно с земной поверхности. Горное предприятие, представляющее собой совокупность горный выработок и осуществляющее разработку месторождения полезного ископаемого открытым способом, называют карьером. Карьер, предназначенный для добычи угля, называется разрезом.

 

· Уступ – горизонтальный слой толщи пустых пород или полезного ископаемого, разрабатываемый самостоятельными средствами отбойки, погрузки и транспортирования горной массы.

· Полууступ – часть уступа по высоте, которая разрабатывается самостоятельными средствами выемки, но обслуживается транспортом общим для всего уступа.

· Площадка уступа – горизонтальная часть поверхности уступа. Различают верхнюю, нижнюю, рабочую и нерабочую площадки уступа.

· Откос – наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.

· Бровка уступа - линия пересечения откоса уступа с его площадкой.

· Угол откоса - угол наклона откоса уступа к горизонтальной поверхности.

· Забой – откос уступа, являющийся непосредственным объектом горных работ.

· Борт карьера – комплекс площадок и откосов уступов от поверхности земли до дна карьера.

· Заходка – последовательные параллельные полосы, посредством которых разрабатывается уступ .

· Блок – часть заходки по ее длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки.

· Траншея – открытая горная выработка, имеющая значительную длину по сравнению с шириной и глубиной. Различают капитальную и разрезную траншеи.

Этапы и периоды

По технологическому назначению и организационно-экономическим признакам выделяют несколько этапов и периодов разработки месторождения.

На первом этапе ведут подготовку поверхности карьерного поля: вырубают лес и кустарники, осушают болота и озера, отводят реки и ручьи, протекающие вблизи карьерного поля или пересекающие его, сносят здания, сооружения и т. п.; производят осушение месторождения, то есть удаляют воду, поступающую из водоносных горизонтов или в результате выпадения атмосферных осадков. За пределами карьера проводят нагорную канаву, которая служит для перехвата и удаления вод поверхностного стока.

Подготовка поверхности и осушение месторождения, выполненные полностью или частично, позволяют приступитьк горно-капитальным работам. К ним относятся работы по удалению покрывающих пород, созданию капитальных, разрезных траншей и котлованов, а также насыпей, которые позволяютначать систематическое производство вскрышных и добычных работ в строгом соответствии с проектом.

Горно-капитальные работы, выполняемые в период строительствакарьерадо сдачи его в эксплуатацию,называютгорно-строительными работами.К ним относят также добычные работы в период строительства карьера (попутная добыча) и комплекс работ по сооружению транспортных коммуникаций.

Экономические особенности горно-строительных работ: все затраты на горно-строительные работы относятся к капитальным вложениям;удельные затраты на горно-строительные работы (на 1 m^j) больше, чем на горные работы в период эксплуатации карьера, особенно после достижения им проектной производственной мощности.

С учетом этого горно-строительные работы целесообразно выполнять в том минимальном объеме, который необходим для обеспечения добычи полезных ископаемых: либо в объеме полной проектной мощности карьера, либо части этой мощности (чаще всего от 30 до60%),предусмотренной в утвержденномпроекте.

На втором этапе осуществляют вскрытие месторождения – проведение систем горных выработок, обеспечивающих транспортную связь горизонтов карьера с поверхностью.

На третьем этапе проводят вскрышные работы – удаляют пустые породы, создавая условия для доступа к полезному ископаемому.

На четвертом этапе ведут добычные работы – планомерное извлечение полезного ископаемого.

Работы по созданию вскрывающих и разрезных горных выработок называются горно-подготовительными. В зависимости от периода деятельности карьера (строительный или эксплуатационный) и источника финансирования (капитальные вложения или за счет основной деятельности действующего предприятия) горно-подготовительные работы относятся к горно-капитальным или эксплуатационным работам.В некоторых случаях проводимые в эксплуатационный период после освоения проектной мощности карьера горно-подготовительные работы относятся к горно-капитальным.

К горно-капитальным относятся также продолжающиеся в эксплуатационный период работы, связанные с осушением, в частности бурение очередных водопонижающих скважин, сооружение подземных дренажных выработок и дорог.

При установлении дополнительных разведочных данных о месторождении и переутверждении запасов полезных ископаемых, особенно при переходе с одного этапа горных работ на другой согласно проектному графику, возникает необходимость в реконструкции карьерного хозяйства с заменой горного и транспортного оборудования, реконструкцией вскрывающих выработок и отвалов и изменением производственной мощности карьера. Работы по реконструкции относятся к горно-капитальным и осуществляются по специально утвержденным проектам.

В течение пятого этапа восстанавливают (рекультивируют) нарушенную горными работами территорию.

Перечисленные работы вначале выполняют последовательно, а затем продолжают параллельно, с некоторым опережением. Например, проходка вскрывающих выработок опережает вскрышные работы, а те, в свою очередь, добычные.

По организационно-экономическим признакам выделяют: строительный период; период освоения проектной мощности; период работы карьера с полной производственной мощностью (период нормальной эксплуатации карьера); период погашения горных работ, или период доработки.

В течение строительного периода осуществляют подготовку поверхности, ведут осушение месторождения, прокладывают необходимые коммуникации, производят строительные и монтажные работы на всех объектах. Проходят также комплекс горных выработок и удаляют из карьера определенные объемы горной массы с целью создания начального фронта добычных и вскрышных работ, обеспечивающего планомерную и безопасную отработку месторождения. Объемы всех горных работ этого периода относят к горнокапитальным и финансируют за счет инвестиций. От них зависят сроки и затраты на строительство карьера.

После завершения работ строительного периода карьер сдают в эксплуатацию, и он начинает функционировать как хозрасчетное предприятие.

В последующий период увеличивают протяженность фронта работ, вводят в эксплуатацию дальнейшие очереди карьера, постепенно наращивая его производственную мощность до проектного уровня. На этом этапе продолжается вложение инвестиций, но ежегодный объем их постепенно снижается.

Основные задачи наиболее длительного периода нормальной эксплуатации карьера: поддержание, а при необходимости и расширение фронта горных работ с целью удовлетворения возрастающей потребности в сырье. Зачастую производят реконструкцию карьерного хозяйства с заменой горнотранспортного оборудования, изменением производственной мощности. Техническое перевооружение предприятия и работы по реконструкции ведутся по специальным проектам, финансирование их осуществляется за счет инвестиций.

В период доработки карьера происходит постепенное уменьшение протяженности фронта работ карьера – «затухание» (погашение) горных работ. Этот период завершается переходом на подземный способ разработки. В случае же полной отработки балансовых запасов происходит ликвидация горнодобывающего предприятия.

Усчитывая особенности закона, описываемого длинными волнами (ДВ), экономической конъюнктуры (см. параграф 1.3) А.Г. Шапарь рекомендует планировать разработку месторождения таким образом, чтобы период освоения проектной мощности совпал с началом подъема ДВ. В этом случае будет обеспечена максимальная эффективность использования вложенных инвестиций. Тогда период работы карьера с полной проектной производительностью придется на период фазы роста. Если срок службы горного предприятия превышает продолжительность ДВ, то на спаде экологической конъюнктуры необходимо предусмотреть частичную консервацию мощностей.