ВСКРЫТИЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ВСКРЫТИЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1304002.65 –«Горное дело», специализации № 2 – «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» для всех форм обучения

Магнитогорск

2015

Составители

Калмыков В.Н.

Гоготин А.А.

Петрова О.В.

Вскрытие рудных месторождений: методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 13040002.65 –«Горное дело», специализации № 2 – «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» всех форм обучения. Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2013. 48 с.

Рецензент Пыталев И.А.

Работа отпечатана с оригинала-макета,

предоставленного автором

Гоготин А.А.

Петрова О.В.

Оглавление

Введение. 4

1. Порядок выполнения курсового проекта. 5

2. Объем и оформление курсового проекта. 5

3. Последовательность решения задачи по выбору способа вскрытия месторождения 7

4. Обоснование основных производственных параметров рудника. 8

4.1. Геологическая характеристика месторождения. 8

4.2. Выбор способа разработки и определение границ. 9

между открытыми и подземными работами. 9

4.3. Подсчет промышленных запасов руды. . 10

4.4. Производственная мощность и срок существования рудника. 11

4.5. Проектные решения по высоте этажа, системе разработки, типу подъема и транспорта, делению горизонтов на основные и вспомогательные. 14

5. Обоснование вариантов вскрытия. 19

5.1. Выбор вариантов вскрытия. 19

5.2. Обоснование типа, числа вскрывающих выработок. 21

и схемы их расположения. 21

5.3. Поверхностный технологический комплекс шахты. . 29

6. Календарный план строительства рудника. 34

6.1. Методические указания по составлению календарного плана. 34

6.2. Исходные данные для составления календарного плана. 35

7. Технико-экономическая оценка вариантов. 37

7.1. Исходные данные для расчетов. 37

7.1.1. Стоимость зданий и сооружений. 37

7.1.2. Стоимость горно-капитальных и горно-подготовительных выработок 39

7.1.3. Расчет годовых эксплуатационных затрат. . 40

7.2. Экономическое сравнение вариантов вскрытия по критерию срока окупаемости капитальных затрат 43

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. . 42

Приложение 1. 43

Приложение 2. 47

Приложение 3. 52

Приложение 4. 55

Приложение 5. 61

Введение

Курсовой проект по вскрытию рудных месторождений полезных ископаемых выполняется на основе теоретического курса " Вскрытие рудных месторождений" и имеет целью закрепление и углубление теоретических знаний, полученных студентами на лекциях, и развитие способности самостоятельно решать задачи проектирования схем вскрытия и подготовки месторождения.

В процессе работы студент должен также научиться пользоваться справочной и специальной литературой, производить анализ горно-геологических условий, выполнять инженерные расчеты по отбору конкурентно способных вариантов и обоснованию параметров, приобрести навыки публичной защиты основных положений проекта.

Курсовое проектирование базируется на теоретических знаниях курсов: Геология, Основы технологии подземной разработки, Физика горных пород и процессов, Основы геомеханики, Проведение и крепление горных выработок, Горные машины и оборудование.

Курсовой проект выполняется в VI семестре. Основанием для выполнения курсового проекта является задание на проектирование, выдаваемое студенту руководителем.

Порядок выполнения курсового проекта

Проект выполняется студентами при консультации руководителя проектирования - преподавателя кафедры " Подземная разработка месторождений полезных ископаемых" в часы, предусмотренные расписанием консультаций.

Для студентов, активно участвующих с СНО и научных исследованиях кафедры, курсовой проект может быть заменен исследовательской работой. Тема и программа такой работы утверждается кафедрой ПРМПИ по представлению руководителя НИР.

Законченный в установленный учебным графиком срок, курсовой проект проверяется руководителем и допускается к защите перед комиссией на кафедре. По результатам защиты дается оценка проекту.

При выполнении курсового проекта необходимо использовать новейшие достижения горной науки и техники, учитывать требования к подземной разработке с точки зрения безопасности, охраны недр и окружающей среды.

2. Объем и оформление курсового проекта

Курсовой проект состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки.

Расчетно-пояснительная записка по объему должна составлять 25 - 30 стр. рукописного текста. Оформление записки производится в соответствии с требованиями раздела СМК-О-СМГТУ-42-09. «Курсовой проект».

Изложение записки краткое и ясное. Первую страницу представляет лист с заданием на курсовой проект, а на последней - приводится список использованной литературы, на которую сделаны ссылки в тексте, ставится подпись студента с датой окончания проектирования.

Наименование разделов по теме проекта, их объемы и последовательность изложения должны соответствовать рекомендациям настоящих методических указаний. Любое решение, принимаемое студентом, должно быть обосновано технически, а при необходимости и экономически со ссылкой на соответствующую литературу или практику подземных рудников.

Пояснительная записка должна содержать следующие разделы и подразделы:

Введение.

1. Исходные данные для проектирования.

2. Основные параметры рудника.

2.1. Выбор способа разработки и определение границы между открытыми и подземными работами.

2.2. Размеры и запасы рудничного поля.

2.3. Производственная мощность и срок существования рудника.

2.4. Проектные решения по высоте этажа, систем разработки, типу подземного транспорта, делению горизонтов на основные и вспомогательные.

2.5. Проектирование способа подготовки месторождения и конструкции откаточного горизонта.

3. Разработка конкурирующих вариантов вскрытия.

3.1. Выбор вариантов вскрытия.

3.2. Обоснование типа, числа, назначения вскрывающих выработок, схемы их расположения.

3.3. Выбор оборудования подъема, околоствольных дворов, подземных дробильных комплексов, поверхностного транспорта.

4. Технико-экономическая оценка вариантов.

4.1. Расчет объемов горно-капитальных, строительно-монтажных работ и капитальных затрат по вариантам.

4.2. Календарный план строительства рудника.

4.3. Расчет годовых эксплуатационных затрат.

4.4. Экономическое сравнение вариантов и выбор способа вскрытия.

Заключение

Список использованных источников.

В пояснительной записке приводятся схемы сравниваемых вариантов вскрытия, выполненные на миллиметровой бумаге форматом 210 х 310 или 310 х 420 мм или на листах формата А3 посредством программных продуктов «AutoCAD», «Компас», а также соответствующие им календарные планы строительства.

В заключении делаются краткие выводы, оценка результатов работы, принятых в проекте решений.

Графическая часть выполняется в карандаше согласно правилам ЕСКД и содержит:

три проекции схемы вскрытия месторождения в масштабе 1: 1000 или 1: 2000; на плане и разрезах должна быть показана граница сдвижения пород;

сечения основных и вспомогательных вскрывающих выработок в масштабе 1: 50;

план околоствольного двора.

Обоснование основных производственных параметров рудника

Выбор способа разработки и определение границ

Обоснование типа, числа вскрывающих выработок

И схемы их расположения

Вскрывающие выработки, здания, сооружения поверхности располагаются за зоной сдвижения.

Берма безопасности имеет ширину для объектов I категории охраны – 20, II – 10, III – 5 м. К первой категории охраны относятся стволы шахт, копры, здания подъемных машин, районные электростанции, магистральные железные дороги и станции МПС, высоковольтные линии и др.

Ко второй категории охраны относят вспомогательные стволы шахт, обогатительные фабрики, жилые дома в 2 – 3 этажа и др.

В третью категорию охраны включены: одноэтажные жилые дома, подъездные рудничные пути, шоссейные дороги, линии электропередач, металлические эстакады, сады, парки, трубопроводы.

При выборе типа, числа и назначения вскрывающих выработок ориентируются на следующие схемы, получившие распространение в практике горнорудных предприятий.

Основополагающим для выбора типа вскрывающих выработок является вид транспорта, как полезного ископаемого, так и пустых пород. Область применения скипового и клетевого подъёмов принимается в соответствии с рекомендациями [15](рис. 5.1.).

При использовании скипового подъёма с многоканатным подъемом предпочтение отдаётся рудникам значительной производительности (более 1.0-1, 2 млн. т), глубокозалегающим (более 700 м). Одноканатный подъем рациональны для небольшой глубины и незначительной производственной мощности, но конкретное их применение решается технико-экономическим сравнением.

Области экономически эффективного применения главного стволов со скиповым подъёмом, с конвейерным и автомобильным транспортами приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.1. Области применения скипового и клетевого

Рис. 5.2. Области эффективного применения рудоподъёмных стволов

Тип вспомогательных вскрывающих выработок породного, грузолюдского, вентиляционного комплексов, а также выработок (специальных или в комбинации с другими) для спуска материалов и крупногабаритного оборудования обосновывается аналогично.

Размеры сечений главных вскрывающих выработок получают графическим путем или по аналитическим зависимостям (Приложение 3, 4, 5).

Сечения вспомогательных вскрывающих выработок определяются по эмпирическим зависимостям (табл. 5.2)

Таблица 5.2

Площадь поперечного сечения горно-капитальных

выработок

Наименование выработок	Площадь поперечного сечения, м²
Скипо - клетевой ствол
Клетевой вспомогательный ствол
Наклонный конвейерный ствол
Наклонный съезд для самоходного оборудования
Центральный вентиляционный с клетевым подъемом
То же без подъема
Фланговый вентиляционный ствол
Наклонный автомобильный ствол
Откаточный квершлаг
Квершлаг флангового вентиляционного ствола
Квершлаг центрального вентиляционного ствола

Вскрытие месторождения может осуществляться поэтажно или концентрационными (погоризонтными) горизонтами.

Поэтажная отработка (подготовка производится на каждом горизонте) чаще всего применяется при клетевом подъёме и небольшой производительности шахты, а также при значительных запасах этажа при скиповом подъеме. При рассмотрении поэтажной отработки необходимо прозвести корректировку запасов первой очереди. Определяют возможное количество этажей первой очереди, т. е. N=h1 /h

При дробном количестве этажей принимают ближайшее целое их число и подсчитывают окончательно запасы первого этапа вскрытия.

Рассчитывают глубину первого этапа вскрытия, определяют шаг вскрытия и число шагов вскрытия.

Вскрытие месторождения концентрационными горизонтами является весьма распространённым и прогрессивным направлением.

Количество этажей между концентрационными горизонтами может быть принято по табл. 5.3.

Таблица 5.3- Количество этажей между концентрационными горизонтами

Запасы этажа, млн. т
Число этажей между концентрационными горизонтами	7-10	5-8	4-6	3-5	2-4

Для вскрытия нагорных месторождений основные (одна или две) штольни располагаются на главной промышленной площадке, а в качестве вентиляционных используются погоризонтные штольни и один или два вентиляционных ствола или шурфа на фланге(ах).

В качестве дополнительных вскрывающих выработок используются квершлаги и капитальные рудоспуски и слепые стволы.

Тип околоствольного двора принимают в зависимости от производительности рудника и способа подъема:

а) тупиковый односторонний - производительность до 300 тыс.т/год;

б) тупиковый двухсторонний - производительность до 1, 0 млн.т/год;

в) кольцевой - при производительности более 1, 0 млн.т/год и скипо-клетевом или конвейерном подъеме.

Объем околоствольных дворов определяется по формулам:

- основной околоствольный двор: Vо = 4 000 + 7 600А;

- вспомогательный (в т.ч. на промежуточном горизонте главного ствола: VВ = 1 000 + 200А,

где А – годовая производительность шахты, млн.т.

Околоствольный двор включает в себя различные по своему назначению комплексы транспортных, камерных и вспомогательных выработок, обеспечивающих подъем добытой руды и пустой породы из шахты на поверхность, спуск-подъем людей, оборудования и материалов, а также работу систем водоотлива, вентиляции и энергоснабжения.

Выбирается схема околоствольного двора, и определяется его объем с учетом камерных выработок (табл. 5.4 - 5.7).

Таблица 5.4

Объемы подземных бункеров при скиповом подъеме

Производительность шахты, тыс. т/год	Объем бункера, м³	Высота бункера, м
800-1000		18 - 20

		50 – 70

Емкость водосборника главного водоотлива рассчитывается на 4-х часовой нормальный приток. Водосборник должен состоять из двух выработок и более. При проектировании водоприток принимать в пределах 120-250 м³/час (табл. 5.2).

Таблица 5.5

Параметры и объемы насосных камер

Водо-приток. м³/ч	Тип насоса	Напор, м	Число насосов	Размеры насосной камеры (в свету), (B x H x L), м	Объем камеры, м³
	ЦНС 180-85	85-425		4, 1х3, 5х18.0
	ЦНС 180-500	500-900		4, 1х3, 5х20.0
	ЦНС ЗОО-300	300-600		5, 5х4, 8х22
	ЦНС ЗОО-480	480-600		5, 5х4, 8х24

Таблица 5.6

Параметры и объемы подземных электроподстанций околоствольных дворов

Годовая произво- дительность рудника, тыс. т/год	Размеры камеры в свету, (B x H x L), м	Объем, м³

в свету	в проходке
30 - 70	4, 8 х (3, 2 + 0, 7) х 17
100 - 300	4, 8х(3, 2+0, 7) х 29
300 - 600	4, 8 х (3, 2 + 0, 7) x 30.5
600 - 1000	4, 8 x (3, 2 + 0, 7) x 30.5
1000 – и более	4, 8 x (3, 2 + 0, 7) x 34

При скиповом подъеме и применении систем разработки с массовой отбойкой руды решается вопрос о применении подземного дробильного комплекса. Тип дробилки принимается в зависимости от годовой производительности предприятия по рудной массе (табл. 5.4).

Определяются сечения квершлагов и штреков основного и промежуточного горизонтов в зависимости от типа откаточных средств и проверяются по условию вентиляции.

Разрабатывается схема подготовки горизонта с учетом принятой системы разработки, схемы транспортирования и типа откаточных средств.

При годовой производительности менее 800-1000 тыс. т/год и глубине менее 1000-1200 м предусматривается выдача руды в вагонетках.

Таблица 5.7 -Область применения типов и объем дробильных комплексов

Годовая производительность рудника, млн.т	Тип дробилки и параметры приемного отверстия, мм	Расчетный объем дробильного комплекса, тыс. м³
1, 0 – 1, 4	Щековая 900 х 1200	2, 46
1, 5 – 2, 0	Щековая 1200 х 1500	6, 30
1, 6 – 2, 0	Конусная 900 (ККД 900/160)	4, 14
2, 2 – 2, 7	Конусная 1200(ККД 1200/150)	5, 51
	Конусная 1200 (две дробилки ККД 1200/180)	11, 02

Сечения выработок, по которым подается воздух, проверяются по допустимой скорости движения воздуха.

При применении дизельного самоходного оборудования на очистных и подготовительных работах, транспортировании руды количество воздуха рассчитывается исходя из нормативов подачи воздуха на единицу мощности:

Q_д = К_о q_н SN_о/60, м³/с, (5.1)

где К_о – коэффициент одновременности работы установок, К_о = 1, 0 – при работе одной машины;

К_о = 0, 9 – при работе двух машин;

К_о = 0, 85 – при работе трех и более машин;

q_н – норматив подачи количества воздуха на 1 л.с., q_н = 5 м³/мин.;

SN_о – суммарная мощность двигателей, работающих в шахте, л.с. (определяется исходя из численности машин Приложение 4).

При применении оборудования с пневмо- и электроприводом количество воздуха для шахты (рудника) можно определить:

- по суточной добыче:

Q = q_в× T× z, м³/мин, (5.2)

где q_в – необходимое количество воздуха на 1 т суточной добычи, м³/мин; принимать для шахт негазовых и I категории q_в = 1, 0 м³/мин; Т – суточная добыча шахты (рудника), т; z = 1, 2 ¸ 1, 5 – коэффициент запаса воздуха;

- по максимальному количеству горнорабочих:

Q = N× n× z, м³/мин, (5.3)

где n – максимальное число одновременно работающих в смену, чел.; N = 6 м³/мин – норма воздуха на человека.

Скорость (м/с) вентиляционной струи воздуха определяется по формуле:

< , (5.4)

где - площадь поперечного сечения выработки (ствол, квершлаг), м ;

= 0, 8 - коэффициент уменьшения сечения за счет армировки (в стволе);

- допустимая по ЕПБ скорость вентиляционной струи воздуха (для стволов, по которым производится спуск и подъем людей и грузов, квершлагов, вентиляционных и откаточных штреков, наклонных съездов – 8 м/с; для стволов, служащих только для подъема и спуска грузов – 12 м/с).

Протяженность выработок находят графическим способом, используя разрезы и планы горизонтов, на которые наносят варианты вскрытия.

Результаты расчетов по определению объемов горно-капитальных выработок заносятся в табл. 5.8.

Таблица 5.8

Объем горно-капитальных выработок

№ пп	Тип выработки	Площадь сечения, м²	Длина выработки, м	Число выработок	Объем выработок по вариантам, м³

1. Стволы
1.1 Вертикальные
1.1.1	Главные
1.1.2	Вспомогательные
1.1.3	Вентиляционные
	и.т.д.
1.2. Наклонные
2. Квершлаги
2.1 Откаточные
2.1.1	Гор….
2.1.2	Гор…..
2.1.3	Гор…..
	и.т.д.
2.2 Вентиляционные
2.2.1	Гор….
2.2.2	Гор….
2.2.3	Гор….
	и.т.д.
3. Штреки
3.1 Откаточные
3.2 Вентиляционные
4. Околоствольные дворы
4.1	Гор….
4.2	Гор….
	и.т.д.
5. Капитальный рудоспуск
5.1	Капитальный рудоспуск № 1

Исходные данные для расчетов

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочник по горно - рудному делу /Под ред. В.А.Гребенюка, Я.С.Пыжьянова, И.Е.Ерофеева.- М.: Недра, 1983, 816 с.

2. Агошков М.И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений.-М.: Недра, 1983, 424 с.

3. Брюховецкий О.С., Бунин Ж.В., Ковалев И.А. Технология и комп- лексная механизация разработки месторождений полезных ископаемых: Учеб.для вузов.- М.: Недра, 1989, 300 с.

4. Жигалов М.Л., Ярунин С.А. Технология, механизация и организация подземных горных работ, Учеб. для вузов.-М.: Недра, 1990, 423 с.

5. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений: Учебник.-М.: Недра, 1984, 504 с.

6. Баранов А.О. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руд: Справочное пособ.-М.: Недра, 1993, 283 с.

7. Петросов А.А., Мангуш С.К. Экономические риски горного производства: Учеб. пособие.- М.: Изд-во МГТУ, 2001.-130 с.

8. Гурен М.М. Ценообразование и цены на продукцию горных предприятий. – М.: Из-во МГГУ, 2001. – 401 с.

9. Гидулянов В.И., Хлопотов А.Б. Анализ методов оценки эффективности капитальных вложений. – М.: Изд-во МГГУ, 2001.- 78 с.

10. Эталоны ТЭО строительства предприятий по добыче и обогащению угля. В 2 т / Под научным руководством В.М. Еремеева, Г.Л. Краснянского. – М.:. Изд-во АГН, 1998.

11. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом, утвержденные Постановлением Госгортехнадзора России от 30.05.03, № 30.-М.: НПО ОПТ, 2003.

12. Каварма И.И., Дидок А.В. Средства механизации рудных шахт: Справочник/Под ред. И.И. Каварма. Киев: Техника, 1989, 176 с.

13. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий: Учебник для студ. вузов.-2-е изд. перераб.- М.: Изд. Московского государственного горного университета, 2003, 800 с.

14. РД 06-174-97 Инструкция по безопасному ведению горных работ при комбинированной (совмещенной) разработке рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых

15. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий металлургии с подземным способом разработки (ВНТП 13-2-93)

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5