3.2 Методические указания к расчету главных параметров карьера для крутой залежи
Для определения границ карьера графо-аналитическим методом для крутой залежи выполняется графическая работа аналогичная, как и для пологой залежи.
В соответствии с индивидуальным заданием вычерчивается в масштабе геологический профиль месторождения с пластом крутого падения (ап), имеющий нормальную мощность (m) и перекрытой рыхлыми отложениями мощностью (ho).
Из точек пересечения горизонтальных линий с кровлей и почвой пласта (1 и 1', 2 и 2', 3 и 3' и т.д.) проводятся наклонные линии под соответствующими углами откоса нерабочих бортов висячего (н.б.в.) и лежачего (н.б.л.) боков до пересечения этих линий с поверхностью (точки 0" и 0''', 1" и 1''', 2" и 2'",...) (рисунок 3).
а)
б)
а) расчет контурных коэффициентов вскрыши;
б) определение основных параметров карьера
Рисунок 3 – Построение границ карьера при разработке крутой залежи
Угол нерабочего борта (н.б.i) со стороны висячего и лежачего бортов определяется для каждого i-ого горизонта отработки графическим методом аналогично как для пологой залежи со стороны висячего бока. Для первого горизонта угол нерабочего борта (н.б.1) будет равен углу откоса уступа αу. Для второго и последующих горизонтов в масштабе строится борт карьера с заданными параметрами нерабочего уступа и измеряется угол нерабочего борта.
Так, для первого горизонта объем вскрышных пород состоит из пород висячего бока ∆Vвв1 и лежачего бока ∆Vвл1. Объем пустых пород на один метр длины по простиранию рассчитываются по формуле
∆Vв1 = ∆Vвв1 + ∆Vвл1 = Sвв1 l1 + Sвл1 l1, м3 (17)
где Sвв1, Sвл1 – соответственно площадь сечения породы в для первого горизонта со стороны висячего и лежачего боков, м2.
Запасы полезного ископаемого на один метр длины по простиранию определяются по формуле
∆Q1 = Sп.и l1 ρпи, т (18)
где Sпи – площадь сечения породы в контуре первого горизонта со стороны висячего и лежачего боков, площадь сечения полезного ископаемого, м2.
Контурный коэффициент вскрыши определяется по формуле
Kk1
=
=
.
(19)
В таком же порядке рассчитываются контурные коэффициенты вскрыши для нижележащих горизонтов
Kk2
=
,
Kk3
=
.
(20)
Полученные контуры 0''-0'-0-0"' и 1''-1'-1-1'''; 1''-1'-1-1'" и 2''-2'-2-2'"; 2"-2'-2-2'" и 3''-3'-3-3"' и т.д. являются выработанным пространством и включают объем пустых пород и запасы полезного ископаемого для горизонтов (h1, h2, h3, ...). Поперечное сечение выработанного пространства представляют геометрические фигуры в виде трапеций. Если углы откоса нерабочих бортов висячего (н.б.в.) и лежачего (н.б.л.) боков равны, то трапеция является равнобедренной. В этом случае расчеты площадей пустых пород упрощаются. Площадь пустых пород для i-ого горизонта будет составлять разницу площадей трапеции высотой, равной глубине расположения горизонта отработки и площади трапеции вышележащего горизонта.
Площадь полезного ископаемого определяется по формуле (5). Площадь вскрышных пород для первого уступа определяется площадью трапеции 0''-0'-0-0"' за вычетом площади полезного ископаемого (для случая отсутствия наносов). Площадь вскрышных пород для первого уступа определяется по формуле
Sв1 = (m sin-1αп Hу ctg н.б.1) Hу – mHу sin-1αп (21)
В обобщенном виде площадь вскрышных пород для i-ого горизонта определяется по формуле
Sвi = (msin-1αп Ni Hу ctg н.б.i) Ni Hу –
– (msin-1αп N(i-1) Hу ctg н.б.(i-1)) N(i-1) Hу –
– m Hуsin-1αп (22)
где Ni и N(i-1) – количество уступов соответственно до i-ого и (i– 1) горизонта;
н.б.i и н.б.(i-1) – углы откоса нерабочего борта карьера соответственно для i-ого и (i – 1) горизонта;
Рассчитанные значения ∆V1, ∆Q1, и К1 заносятся в таблицу 2 и сравниваются величины Ккi со значением Кгр. На том горизонте, где Ккi будет равен Кгр, следует прекращать открытые горные работы и переходить на подземную разработку. Этот горизонт определит конечную глубину карьера.
Таблица 2 – Величины объемов вскрышных пород, запасов полезного ископаемого и контурных коэффициентов вскрыши для каждого горизонта
№№ горизонтов |
∆Vi , м3
|
∆Qi , т |
Ккi, м3/т
|
Сравнение Ккi и Кгр |
1 |
∆V1 |
∆Q 1 |
Кк1 |
Кк1 < Кгр |
2 |
∆V 2 |
∆Q 2 |
Кк2 |
Кк2 < Кгр |
3 |
∆V 3 |
∆Q 3 |
Кк3 |
Кк3 < Кгр |
4 |
∆V 4 |
∆Q 4 |
Кк4 |
Кк4 < Кгр |
5 |
∆V 5 |
∆Q 5 |
Кк5 |
Кк5 < Кгр |
6 |
∆V 6 |
∆Q 6 |
Кк6 |
Кк6 ≈ Кгр |
7 |
∆V 7 |
∆Q 7 |
Кк7 |
Кк7 > Кгр. |
На примере показано, что на горизонте 6 от поверхности КК6 ≈ Кгр. Тогда конечная глубина карьера Hк составляет 6Hу.
Линия 6'-6 определяет ширину дна карьера Вд, и рассчитывается по формуле
Вд = m sin-1αп (ctg αп – ctg αу ) Hу (23)
С учетом безопасной выемки горных пород экскаватором и транспортировки ширина дна карьера Вд должна составлять не менее 40 м.
Линия 6"- 6''' определят ширину карьера на земной поверхности Вк. и рассчитывается по формуле
Вк = msin-1αп 2Ni Hу ctg н.б.i (24)
Необходимо вычертить продольный профиль для определения значений длин контуров по простиранию Li (рисунок 2). Длина дна карьера Lд будет равна длине по простиранию Lпр месторождения полезных ископаемых. Длина карьера на земной поверхности Lк определяется по формуле (12).
Приложение 1
Таблица – Исходные данные для проектирования
№ варианта |
Угол падения МПИ, α, град. |
Мощность МПИ, m, м |
Длина МПИ по простиранию, Lпр, м |
Высота уступа, Hу, м |
Ширина площадки уступа, Впл, м |
Угол откоса уступа, αу, град. |
Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т |
Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3 |
1 |
90 |
10 |
1000 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,5 |
2 |
85 |
20 |
1050 |
15 |
10 |
75 |
15 |
1,8 |
3 |
80 |
25 |
1100 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,6 |
4 |
75 |
10 |
1075 |
15 |
10 |
75 |
18 |
1,5 |
5 |
70 |
20 |
1200 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,8 |
6 |
65 |
15 |
1100 |
15 |
10 |
75 |
15 |
1,6 |
7 |
60 |
15 |
1300 |
15 |
10 |
65 |
19 |
1,5 |
8 |
55 |
15 |
1150 |
15 |
10 |
75 |
11 |
1,8 |
9 |
50 |
10 |
1400 |
10 |
8 |
65 |
13 |
1,6 |
10 |
45 |
10 |
1200 |
20 |
15 |
75 |
18 |
1,5 |
11 |
40 |
15 |
1500 |
20 |
15 |
65 |
15 |
1,8 |
12 |
35 |
10 |
1500 |
15 |
10 |
75 |
10 |
1,6 |
13 |
30 |
20 |
1600 |
20 |
15 |
65 |
8 |
1,5 |
14 |
25 |
10 |
1700 |
20 |
15 |
75 |
12 |
1,8 |
15 |
20 |
15 |
1700 |
15 |
10 |
65 |
14 |
1,6 |
16 |
15 |
10 |
1800 |
15 |
10 |
75 |
9 |
1,5 |
17 |
15 |
13 |
1800 |
20 |
8 |
65 |
11 |
1,8 |
18 |
10 |
15 |
1000 |
20 |
15 |
75 |
10 |
1,6 |
19 |
10 |
10 |
1900 |
20 |
15 |
65 |
15 |
1,5 |
20 |
5 |
15 |
1500 |
20 |
10 |
65 |
10 |
1,8 |
Продолжение таблицы – Исходные данные для проектирования
№ варианта |
Угол падения МПИ, α, град. |
Мощность МПИ, m, м |
Длина МПИ по простиранию, Lпр, м |
Высота уступа, Hу, м |
Ширина площадки уступа, Впл, м |
Угол откоса уступа, αу, град. |
Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т |
Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3 |
21 |
90 |
15 |
1000 |
20 |
15 |
70 |
14 |
1,5 |
22 |
85 |
20 |
1050 |
22 |
16 |
75 |
10 |
1,8 |
23 |
80 |
25 |
1100 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,6 |
24 |
75 |
15 |
1075 |
15 |
15 |
75 |
12 |
1,5 |
25 |
70 |
20 |
1200 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,8 |
26 |
65 |
15 |
1100 |
15 |
10 |
75 |
12 |
1,6 |
27 |
60 |
15 |
1300 |
20 |
15 |
70 |
14 |
1,5 |
28 |
55 |
20 |
1150 |
15 |
10 |
75 |
15 |
1,8 |
29 |
50 |
15 |
1400 |
14 |
10 |
70 |
13 |
1,6 |
30 |
45 |
13 |
1200 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,8 |
31 |
40 |
18 |
1300 |
25 |
20 |
75 |
15 |
1,7 |
32 |
35 |
15 |
1500 |
15 |
10 |
75 |
12 |
1,6 |
33 |
30 |
20 |
1600 |
25 |
20 |
65 |
15 |
1,5 |
34 |
25 |
15 |
1700 |
20 |
20 |
75 |
12 |
1,5 |
35 |
20 |
15 |
1700 |
20 |
15 |
70 |
14 |
1,8 |
36 |
15 |
15 |
1800 |
15 |
15 |
65 |
12 |
1,6 |
37 |
15 |
20 |
1800 |
15 |
15 |
75 |
8 |
1,5 |
38 |
10 |
15 |
1000 |
25 |
15 |
70 |
10 |
1,7 |
39 |
10 |
10 |
1900 |
20 |
15 |
65 |
15 |
1,5 |
40 |
5 |
15 |
1500 |
15 |
15 |
70 |
16 |
1,8 |
Продолжение таблицы – Исходные данные для проектирования
№ варианта |
Угол падения МПИ, α, град. |
Мощность МПИ, m, м |
Длина МПИ по простиранию, Lпр, м |
Высота уступа, Hу, м |
Ширина площадки уступа, Впл, м |
Угол откоса уступа, αу, град. |
Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т |
Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3 |
41 |
90 |
12 |
800 |
20 |
15 |
75 |
13 |
1,7 |
42 |
85 |
20 |
950 |
25 |
15 |
65 |
15 |
1,8 |
43 |
80 |
20 |
900 |
20 |
15 |
70 |
14 |
1,3 |
44 |
75 |
15 |
800 |
15 |
15 |
65 |
12 |
1,7 |
45 |
70 |
20 |
700 |
20 |
20 |
70 |
14 |
1,5 |
46 |
65 |
18 |
1200 |
15 |
15 |
65 |
15 |
1,4 |
47 |
60 |
15 |
1000 |
15 |
20 |
75 |
10 |
1,6 |
48 |
55 |
20 |
850 |
15 |
15 |
75 |
14 |
1,8 |
49 |
50 |
15 |
1300 |
12 |
15 |
70 |
15 |
1,6 |
50 |
45 |
14 |
1100 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,7 |
51 |
40 |
18 |
1200 |
15 |
20 |
70 |
15 |
1,5 |
52 |
35 |
15 |
1000 |
15 |
15 |
65 |
10 |
1,7 |
53 |
30 |
18 |
1100 |
20 |
20 |
65 |
13 |
1,6 |
54 |
25 |
15 |
700 |
20 |
15 |
75 |
12 |
1,8 |
55 |
20 |
10 |
900 |
15 |
15 |
70 |
11 |
1,6 |
56 |
15 |
15 |
800 |
15 |
10 |
75 |
10 |
1,7 |
57 |
15 |
18 |
1200 |
12 |
12 |
70 |
12 |
1,4 |
58 |
10 |
15 |
500 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,6 |
59 |
10 |
15 |
1900 |
20 |
15 |
65 |
8 |
1,5 |
60 |
5 |
15 |
1300 |
15 |
15 |
75 |
9 |
1,4 |
Продолжение таблицы – Исходные данные для проектирования
№ варианта |
Угол падения МПИ, α, град. |
Мощность МПИ, m, м |
Длина МПИ по простиранию, Lпр, м |
Высота уступа, Hу, м |
Ширина площадки уступа, Впл, м |
Угол откоса уступа, αу, град. |
Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т |
Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3 |
61 |
90 |
20 |
800 |
20 |
15 |
75 |
13 |
1,7 |
62 |
85 |
15 |
950 |
25 |
15 |
65 |
15 |
1,8 |
63 |
80 |
20 |
900 |
25 |
20 |
70 |
14 |
1,3 |
64 |
75 |
15 |
800 |
20 |
20 |
65 |
12 |
1,7 |
65 |
70 |
20 |
700 |
15 |
20 |
70 |
14 |
1,5 |
66 |
65 |
10 |
1200 |
20 |
15 |
65 |
15 |
1,4 |
67 |
60 |
20 |
1000 |
20 |
20 |
75 |
10 |
1,6 |
68 |
55 |
18 |
850 |
20 |
15 |
75 |
14 |
1,8 |
69 |
50 |
20 |
1300 |
20 |
15 |
70 |
15 |
1,6 |
70 |
45 |
20 |
1100 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,7 |
71 |
40 |
15 |
1200 |
15 |
20 |
70 |
15 |
1,5 |
72 |
35 |
15 |
1000 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,7 |
73 |
30 |
18 |
1100 |
15 |
20 |
65 |
13 |
1,6 |
74 |
25 |
15 |
700 |
20 |
15 |
75 |
12 |
1,8 |
75 |
20 |
10 |
900 |
20 |
15 |
70 |
11 |
1,6 |
76 |
15 |
15 |
800 |
15 |
10 |
75 |
10 |
1,7 |
77 |
15 |
20 |
1200 |
15 |
20 |
70 |
12 |
1,4 |
78 |
10 |
15 |
500 |
20 |
15 |
65 |
10 |
1,6 |
79 |
10 |
10 |
1900 |
20 |
15 |
65 |
8 |
1,5 |
80 |
5 |
10 |
1300 |
15 |
15 |
75 |
9 |
1,4 |
Продолжение таблицы – Исходные данные для проектирования
№ варианта |
Угол падения МПИ, α, град. |
Мощность МПИ, m, м |
Длина МПИ по простиранию, Lпр, м |
Высота уступа, Hу, м |
Ширина площадки уступа, Впл, м |
Угол откоса уступа, αу, град. |
Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т |
Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3 |
81 |
90 |
15 |
800 |
20 |
15 |
75 |
13 |
1,7 |
82 |
85 |
15 |
950 |
25 |
15 |
65 |
15 |
1,8 |
83 |
80 |
20 |
900 |
25 |
15 |
70 |
14 |
1,3 |
84 |
75 |
15 |
800 |
20 |
15 |
65 |
12 |
1,7 |
85 |
70 |
20 |
700 |
20 |
15 |
70 |
14 |
1,5 |
86 |
65 |
20 |
1200 |
20 |
15 |
65 |
15 |
1,4 |
87 |
60 |
15 |
1000 |
20 |
20 |
75 |
10 |
1,6 |
88 |
55 |
20 |
850 |
15 |
15 |
75 |
14 |
1,8 |
89 |
50 |
15 |
1300 |
12 |
15 |
70 |
15 |
1,6 |
90 |
45 |
10 |
1100 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,7 |
91 |
40 |
20 |
1200 |
15 |
20 |
70 |
15 |
1,5 |
92 |
35 |
15 |
1000 |
15 |
15 |
65 |
10 |
1,7 |
93 |
30 |
20 |
1100 |
15 |
20 |
70 |
13 |
1,6 |
94 |
25 |
15 |
700 |
20 |
15 |
75 |
12 |
1,8 |
95 |
20 |
10 |
900 |
15 |
15 |
70 |
11 |
1,6 |
96 |
15 |
15 |
800 |
15 |
10 |
75 |
10 |
1,7 |
97 |
15 |
18 |
1200 |
15 |
15 |
70 |
12 |
1,4 |
98 |
10 |
15 |
500 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,6 |
99 |
10 |
10 |
1900 |
20 |
15 |
65 |
8 |
1,5 |
100 |
5 |
10 |
1300 |
15 |
15 |
75 |
9 |
1,4 |
Продолжение таблицы – Исходные данные для проектирования
№ варианта |
Угол падения МПИ, α, град. |
Мощность МПИ, m, м |
Длина МПИ по простиранию, Lпр, м |
Высота уступа, Hу, м |
Ширина площадки уступа, Впл, м |
Угол откоса уступа, αу, град. |
Граничный коэффициент вскрыши, Кгр, м3/т |
Плотность полезного ископаемого, ρп.и. , т/м3 |
101 |
90 |
15 |
800 |
15 |
15 |
75 |
13 |
1,7 |
102 |
85 |
10 |
950 |
20 |
15 |
65 |
15 |
1,8 |
103 |
80 |
15 |
900 |
20 |
15 |
70 |
14 |
1,3 |
104 |
75 |
20 |
800 |
20 |
15 |
65 |
12 |
1,7 |
105 |
70 |
20 |
700 |
20 |
20 |
70 |
14 |
1,5 |
106 |
65 |
18 |
1200 |
15 |
15 |
65 |
15 |
1,4 |
107 |
60 |
15 |
1000 |
15 |
20 |
75 |
10 |
1,6 |
108 |
55 |
20 |
850 |
15 |
15 |
75 |
14 |
1,8 |
109 |
50 |
15 |
1300 |
12 |
15 |
70 |
15 |
1,6 |
110 |
45 |
14 |
1100 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,7 |
111 |
40 |
18 |
1200 |
15 |
20 |
70 |
15 |
1,5 |
112 |
35 |
15 |
1000 |
15 |
15 |
65 |
10 |
1,7 |
113 |
30 |
18 |
1100 |
20 |
20 |
65 |
13 |
1,6 |
114 |
25 |
15 |
700 |
20 |
15 |
75 |
12 |
1,8 |
115 |
20 |
10 |
900 |
15 |
15 |
70 |
11 |
1,6 |
116 |
15 |
15 |
800 |
15 |
10 |
75 |
10 |
1,7 |
117 |
15 |
18 |
1200 |
12 |
12 |
70 |
12 |
1,4 |
118 |
15 |
15 |
500 |
20 |
20 |
65 |
10 |
1,6 |
119 |
10 |
8 |
1900 |
20 |
15 |
65 |
8 |
1,5 |
120 |
15 |
20 |
1300 |
15 |
15 |
75 |
10 |
1,4 |
Приложение 2
Пример оформления курсового проекта
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Институт горного дела и геосистем
Кафедра открытых горных работ и электромеханики