Обоснование главных параметров карьера

 

Горно-геометрический анализ карьерного поля заключается в вычерчивании ряда положений работ через определенные интервалы (кратные годовому понижению уровню горных работ) его подвигания, определении для каждого положения фронта объема вскрышных и добычных работ и построений графиков режима горных работ.

При вытянутых карьерных полях для вскрытия и подготовки очередного по глубине горизонта необходимо на вышележащем горизонте выполнить определенный объем горных работ V_р.т. и V_о по проведению наклонной и нарезной траншеи и расширению ее для образования рабочей площадки Ш _р.п..

Таким образом для каждого этапа и для всего срока существования карьера, а также для различных вариантов вскрытия и системы разработки могут быть без значительных затрат труда получены конкретные планы работы карьера.

Горно-геометрический анализ карьерного поля заключается в проведении ряда положений фронта работ через интервалы кратные понижению (годовому) горных работ, его подвигания и определения для каждого положения фронта объёмов вскрышных и добычных работ и построение графика режима горных работ. При вытянутых карьерных полях необходимо выполнить определённый объём горных работ по проведению траншей, и образованию рабочих площадок шириной не меньше минимальной.

Исходным материалом для горно-геологического анализа участка №7 разреза “Восточный” при известной глубине, служит поперечное сечение по разведочной линии №61, на которой нанесены проектные контуры разреза, залежи полезного ископаемого, а также линии этапов, которые проводятся от центра разрезной траншеи на каждом горизонте под углом рабочего борта разреза до пересечения с дневной поверхностью или конечным контуром.

Конечная глубина карьера определяется аналитическим методом по формуле

 

Нk = (2 · k₂ / λ · (М - m) - m) / (ctg γ_л + ctg γ_в), м(3.1)

 

где k₂-граничный коэффициент вскрыши, м³/м³

λ-коэффициент неравномерности вскрышных работ (отношение наибольшего за период отработки карьера эксплуатационного коэффициента вскрыши к его среднему значению), λ=1,4…1,8; должен приниматься по проекту-аналогу со сходными горно-геологическими условиями разработки.

М - нормальная мощность залежи угля (определяется по поперечному сечению), м

m -нормальная мощность прослоек породы в угольной залежи (определяется по поперечному сечению), м

γ_л; γ_в угол наклона нерабочих бортов карьера соответственно по лежачему и висячему боку.

Граничный или экономически целесообразный коэффициент вскрыши - это максимально допустимый коэффициент вскрыши, при котором, в данных условиях, открытая разработка месторождения является целесообразной. Граничный коэффициент вскрыши определяется по формуле

 

Кгр = (Спр - Сд) / Св, м³/т(3.2)

 

где Спр-предельно допустимая величина полной (с учётом вскрыши) себестоимости добычи угля, тенге/т;

Сд - себестоимость добычи угля, тенге/т;

Св - себестоимость вскрыши, тенге/т

 

Кгр = (339,6 - 135) / 106 = 1,93 м³/т

Величины себестоимости по процессам приняты по укрупнённым показателям экономического отдела АО «ЕЭК» разреза «Восточный».

 

Нк = (2,8· (610 - 220) - 220)/ 2,8562 = 305,3м

 

Принимаю конечную глубину карьера равную 300 метрам, угол рабочего борта равный 35 и нерабочего борта равный 14 градусам.

Определяем площадь вскрыши и угольной залежи, для каждого контура карьера находим объём вскрыши и добычи, рассчитываем контурный коэффициент вскрыши по следующим формулам

 

S_в = cf · hсл · М, м²(3.2)

S_п = cd · hсл · М, м²(3.3)

 

где cf - длина средней линии трапеции по вскрыше по левому борту, см;

hсл - высота слоя, см;

М - масштаб чертежа поперечного сечения, м/см.

Средние линии и высота слоя находятся измерением на чертеже.

Для определения объёмов полезного ископаемого и вскрышных пород по этапам отработки нужно площади сечения по этапам умножить на длину карьерного поля по простиранию

 

V_в = S_в · L, м³(3.4)

V_п = S_п · L, м³(3.5)

 

где S-площадь соответствующей трапеции, м²;

L - длина слоя по простиранию, равна длине карьерного поля, м.

Для удобства данные результаты вычисления, измерения и расчётов заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Результаты горно-геометрического анализа

Горизонт	Объемы слоя		Объемы с нарастающим итогом		Кт	Кср
	Вскрыша, тыс. м³	Уголь тыс. м³	Вскрыша всего, тыс. м³	Уголь всего, тыс. м³
+180	3116,4		3116,4
+160	5375,4	6242,4	8491,8	6242,4	0,86	1,36
+140	5443,2	13608	13935	19850,4	0,4	0,7
+120	5180,1	20386,2	19115,1	40236,6	0,25	0,47
+100	5415,3	26748,3	24530,4	66984,9	0,2	0,36
+80	8506,5	29371,5	33036,9	96356,4	0,28	0,34
+60	16779	33022,5	49815,9	129378,9	0,5	0,38
+40	22849,02	32442,12	72664,92	161821,02	0,7	0,45
+20	30844,8	33384,96	103509,72	195205,98	0,9	0,53
0	36738,36	32478,84	140248,08	227684,82	1,1	0,61
-20	43032,96	32101,2	183281,04	259786,02	1,3	0,7
-40	41913,6	36438,4	225194,64	296244,42	1,15	0,76
-60	21547,14	36262,26	246741,78	332486,68	0,6	0,74
-80	8505	39690	255246,78	372176,68	0,2	0,68
-100		33100,6		405277,28

 

По результатам горно-геометрического анализа, объемы по вскрыше равны 255246780м³. Промышленные запасы угля P в границах поля №7 определяем из выражения

 

∑Р = Σvпи γ(3.6)

 

где Σvпи-промышленные запасы угля в границах поля №7 определяются по горно-геометрическому анализу, м³ (таблица 3.1)

γ-средняя плотность угля, т/м³.

 

∑Р = 405277,28*1,5 = 607915900 т

 

Определяем средний коэффициент вскрыши

 

Кср = Σvв / ΣP м³/т(3.7)

 

где Σvв-объем вскрыши, м³

 

Кср=255246780 / 607915900 = 0,42

 

Зависимость нарастающих объемов вскрыши (Σvв) и угля (ΣP) от глубины (H) по полю разреза выражаем в графике горных работ (приложение Б).

Определение производственной мощности по углю, производим методом, на основе определения нормативной мощности Ар из выражения

 

Ар=Р / Т млн. т/год(3.8)

 

где Т- срок амортизации основных фондов. “Нормы технологического проектирования угольных и сланцевых разрезов” рекомендуют определять срок службы разреза, исходя из установленных промышленных запасов. При запасах 607915,9 т.т. срок существования карьера находится в пределах 40 - 75 лет, при этом производственная мощность карьера должна составить от 10 - 15 млн. т/год.

Проектом принимаем производительную мощность разреза по углю

Ар = 14 млн. тонн / год. Срок существования карьера - 45 лет.

Для определения производительности разреза по вскрыше воспользуемся формулой

 

Ав=Ар · Кср млн. м³/год(3.9)

Ав=14* 0,42 = 5,880 млн.м³/год

 

Для определения производительности разреза по вскрыше производим трансформацию графика режима горных работ в календарный. Для этого по принятой производительности Ар по полезному ископаемому определяем срок отработки i-го слоя с запасами Qi полезного ископаемого

 

Тi=Qi / Аi, лет (3.10)

 

Исходя из срока отработки слоя и объемов вскрышных пород в нем, определяем годовую производительность разреза в течении срока отработки слоя

 

Пi = Vi / Тi, м³/год(3.11)

 

Строим календарный график горных работ с распределением объёмов угля и вскрышных пород по этапам. Результаты расчётов построения календарного плана горных работ сводим в таблицу 3.2

 

Таблица 3.2

Результаты расчетов календарного плана горных работ

Этапы	Запасы угля, тыс. тонн	Время отработки, лет.	Объем вскрыши, тыс.м³	Требуемая производительность вскрыши, тыс. м³/год
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Итого	9363,6 20412 30579,3 40122,45 44057,25 49533,75 48663,18 50077,44 49123,26 48151,8 54657,6 54393,39 59535 49650,9 607915,9	0,7 1,7 2,3 2,8 3,3 3,6 3,6 3,7 3,6 3,8 3,9 3,9 4,5 3,6 45	3116,6 5375,4 5443,2 5180,1 5415,3 8506,5 16779 22849,02 30844,8 36738,36 43032,96 41913,6 21547,14 8505 255246,78	3116,4 7679,1 3402 2354,6 1934 2658,3 4794 6346,95 8336,4 10205,1 11630,5 10747 5524,9 1932,9 5672

Ступенчатое скачкообразное распределение объемов вскрыши крайне неудобно, оно требует частого ввода в эксплуатацию новых мощностей, а затем такого же частого их вывода, к тому же из за такого распределения вскрышных объемов требуется завышенное количество вскрышного оборудования.

Выравнивание режима вскрышных работ достигается сглаживанием пиковых объемов и переносом их на более ранние и более поздние сроки. При этом производительность разреза по вскрыше принимаем кратной производительности вводимого в эксплуатацию вскрышного оборудования. Годовая и среднесуточная производительность разреза по углю и вскрыше, а также коэффициент эксплуатации вскрыши представлены в календарном плане горных работ демонстрационного листа.