Проектирование и расчет Орловского месторождения угля

• 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ
• 2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 2.1 Геологическое строение месторождения
• 2.2 Геологические запасы участка
• 2.3 Качество угля
• 2.4 Гидрогеологическая характеристика месторождения
• 3. ГОРНАЯ ЧАСТЬ
• 3.1 Современное состояние горных работ
• 3.2 Обоснование способа разработки и основные параметры карьера
• 3.3 Общий режим работы и производственная мощность участка
• 3.4 Структура комплексной механизации
• 3.5 Обоснование главных параметров карьера
• 3.6 Вскрытие месторождения
• 3.7 Технология проведения траншей
• 3.8 Система разработки
• 3.9 Календарный план
• 3.10 Технология и организация производственных процессов
• 3.10.1 Выемочно — погрузочные работы
• 3.10.2 Отвальные работы
• 3.11 Осушение поля разреза
• 3.11.1 Ожидаемые водопритоки в разрезную траншею ОПУ
• 3.11.2 Водоотливная установка
• 3.11.3 Очистные сооружения карьерных вод
• 3.12 Правила безопасности
• 3.12.1 Правила безопасности при экскаваторных работах
• 3.12.2 Правила безопасности при работе автотранспорта
• 3.12.3 Правила безопасности при отвальных работах
• 4. Специальная часть
• 5. Экономическая часть
• 5.1 Расчет капитальных затрат на строительство предприятия
• 5.2 Технико — экономическое сравнение вариантов
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• Список литературы

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ

Ярульская поисковая площадь, в которую входит Орловское месторождение, приурочена к территории Ирбейского и Рыбинского административных районов Красноярского края.

Рельеф площади равнинный, пологосклонный. Абсолютные отметки водораздельных пространств составляют 340−420м. Относительные превышения водоразделов над оврагами, логами и долинами рек и ручьев, как правило, не превышают 40−60м.

Речная сеть площади принадлежит р. Кан. К югу от лицензионной площади протекает незначительный ручей Орловка.

Климат района резко континентальный. По данным метеостанции г. Уяр среднегодовая температура составляет минус 1−2°С, абсолютный минимум температур минус 36−46°С, годовое количество осадков 375−584 мм, число дней с осадками 152−179.

В ландшафтном отношении район представляет собой лесостепную зону. Степные пространства перемежаются с березовыми, осиново-березовыми колками. Несколько больше кустарниковая и древесная растительность развита по прирусловым частям водотоков. Суммарно заселенность площади составляет не более 30−35%. Из кустарниковой растительности произрастают ольха, ива, жимолость, черная смородина.

Основное занятие населения — сельское хозяйство зерновой и животноводческой направленности. Район имеет хорошо развитую транспортную сеть. Электроснабжение региона осуществляется по ЛЭП 110 и ЛЭП 35 от системы Восточных электрических сетей. В южной части лицензионного участка с юго-востока на северо-запад проходит ЛЭП и автомобильная дорога.

В районе функционируют три угольных разреза — Бородинский, Переяславский и Ирбейский.

2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Геологическое строение месторождения

В геологическом строении района принимают участие нижнекаменноугольные отложения, которые перекрываются с угловым и стратиграфическим несогласием юрскими угленосными терригенными породами. Последние перекрываются аллювиальными и элювиально-делювиальными четвертичными образованиями.

Орловское месторождение слагают породы бородинской свиты среднеюрского периода. Свита расчленена на две подсвиты: нижнебородинскую и среднебородинскую. В состав нижнебородинской подсвиды входят угольные пласты Мощный и Нижний. Вскрытая мощность подсвиты составляет 64 м. В литологическом составе ее 35,1% песчаников, 40, 5% алевролитов и 24,4% углей.

Четвертичные отложения представлены суглинками и супесями мощность которых колеблется от первых метров до 25 м.

Объектом отбора крупнотоннажной пробы является пласт Мощный.

Пласт является основным рабочим пластом Орловского месторождения угля. Структурно пласт Мощный сохранился от эрозии только в приседельной части Ярульской мульды, в седле Орловской синклинали. Распространен пласт на площади 68,1 км², в том числе на площади в 22,7 км² он имеет вскрышу до 4,0 м/м и пригоден к открытой добыче карьером местного значения, на 14,8 км². Линейный коэффициент вскрыши от 4,0 до 10 м/м. Мощность пласта на площади распространения от 0,9 м до 17,4 м. Мощность вскрыши изменяется от 6 до 10 м.

В контуре проектируемых работ мощность угольного пласта составляет 15 м.

У юго-восточной границы лицензионного участка (скв. 15) выделена зона горелых пород. Прочностные свойства вскрышных пород и углей не изучались.

2.2 Геологические запасы участка

Подсчет прогнозных ресурсов угля по завершению поисковой стадии выполнен по категориям P1 и Р2.

Прогнозные ресурсы категории P1 выделены в контурах, в пределах которых горногеологические условия позволяют вести добычу угля открытым способом карьерами местного значения применительно к конкретному опыту работ в Канско-Ачинском бассейне. Граничными параметрами подсчета прогнозных ресурсов категории Р1 приняты:

— минимальная мощность угольного пласта простого и сложного строения 2 метра;

— предельный линейный коэффициент вскрыши — 4,0 м/м.

Оценка ресурсов категории Р1 выполнена по буровым скважинам, вскрывшим угольный пласт, с опорой на граничные изолинии интерпретированные между скважинами. По всем скважинам выполнен комплекс ГИС, апробированный для угольных месторождений бассейна.

Подсчет ресурсов категории Р1 выполнен по углю с учетом 100% участия в засорении внутри пластовых прослоев «пустых» и углистых пород. Единственным исключением является скважина 72 по ПЛ 3, где из мощности пласта Мощного исключен прослой алевролита внутри пласта та мощностью 1,85 м, разделяющего пласт на две пачки. В подсчет запасов взята суммарная мощность двух пачек мощностью 15,55 м при геологической мощности пласта 17,40 м. При таком единственном исключении, по всем включенным в подсчет ресурсов зольность угля по скважине нигде не превышала 30%.

На Орловском месторождении выделены блоки 4Р1, 5-Р2 и 6-Р2. Блок 4Р1 опирается на скважины 4,70,5,73,72,15 и на изолинии ЛКВ=4,0 м/м и изомощность пласта 2,0 метра по его выходу под четвертичные отложения.

Граничными параметрами подсчета ресурсов категории Р2 являются ;

— минимальная мощность угольного пласта простого и сложного строения — 2,0 м;

— предельный линейный коэффициент вскрыши -10 м/м.

Оценка ресурсов категории Р2 также выполнена по буровым скважинам с комплексом ГИС. Изолинии граничных параметров проведены в подавляющем большинстве путем интерполяции данных между скважинами, редко методом ограниченной экстраполяции.

Блоки 5-Р2 и 6-Р2 оконтурены на Орловском месторождении по пласту Мощному. Линейный коэффициент равный 10 м/м, ограничивающий блоки, является суммарным для всей пачки рабочих пластов мощностью 2 м и более в пределах границы распространения пласта Мощного. При отсутствии пласта Мощного, как основного угольного пласта перспективного к добыче, линейный коэффициент вскрыши скачкообразно нарастает и становится намного более 10 м/м.

Результаты подсчета прогнозных ресурсов на Орловском месторождении приведены в табл. 1.1.

Таблица 2.1 — Подсчет прогнозных ресурсов

2.3 Качество угля По петрографическому составу угли всех основных угольных пластов Ярульской площади относятся к гумолитам, классу гелитолитов, типу гелитов. Угли витринитовые, содержание витринита варьирует от 62% до 94%, составляя в среднем по всем пластам 77−78%, семивитринита от 3% до 15%, среднее 7−12%. Сумма фюзенизированных компонентов в углях варьирует от 4 до 36%, средние значения по всем пластам довольно стабильны 16−19%.Отражательная способность витринита в углях довольна одинакова и изменяется по аншлифам незначительно от 0,43% до 0,46%, средняя 0,45 -0,46%.

Отражательная способность углей определена по коллиниту в монохроматическом свете, в иммерсионном масле с использованием эталона ТФ-5 с отражательной способностью 0,58%.

По макроскопическому облику угли черные, плотные, полублестящие, блестящие, полуматовые, матовые. Черта темно-бурая. Минеральные включения в углях составляют небольшую долю (4−23%) и представлены глинистыми частицами, зернами кварца, пирита, обломками карбонатов. Пирит чаще всего заполняет микротрещины в угле, иногда замещает фюзенит.

В целом уголь всех пластов Ярульской поисковой площади, относится к марке бурый третий, витринитовый — ЗБВ. Уголь относительно низкозольный. Зольность на сухую массу варьирует по пластам от 10,93% до 12,42%, зольность угля со I00% участием в засорении всех внутрипластовых прослоев «пустых» и высокозольных пород от 16,11% до 18,95%. Угли обладают высокой теплотворной способностью. Рабочее топливо имеет теплотворную способность по пластам от 17,7 МДж/кг до 18,6 МДж/кг (4227−4455 ккал/кг). Угли низкосернистые с высоким содержанием летучих компонентов в горючей массе (46,5−49,1%).

Элементный состав угля довольно постоянен по пластам, однотипен. Содержание углерода в горючей массе угля составляет 74−75%, водорода 5,13−5,30%, азота 0,98−1,48%, кислорода I8,99-I9,72%.

Качественная характеристика углей пластов Мощного и Нижнего приведена в табл. 2.1.

Таблица 2.2 — Качественная характеристика углей пластов Мощного и Нижнего

Угли обладают низкой естественной радиоактивностью от 0,1 до 4 мкР/час.

2.4 Гидрогеологическая характеристика месторождения

В районе опоискованной площади выделены 5 водоносных комплексов:

подземные воды аллювиальных четвертичных отложений;

подземные воды элювиально-делювиальных четвертичных отложений;

подземные воды юрской угленосной формации;

подземные воды зон горелых пород;

подземные воды каменноугольных отложений.

В пределах лицензионной площади и на участке проектируемых работ основным является водоносный комплекс юрской угленосной формации, образуя единый водоносный горизонт с водами четвертичных отложений. В Ярульской мульде воды юрской формации пластовые, слабо напорные. Воды гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией 0,2−0,4 г/дм3. На водораздельных пространствах подземные воды юрской формации дренируются речной сетью.

Уровни подземных вод по данным поисковых работ колеблются от 6 до 9 м от дневной поверхности. Опытных откачек в пределах лицензионной площади не проводилось.

3. ГОРНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Современное состояние горных работ

По состоянию на 2007 год, в соответствии с полученной лицензией на право пользования недрами на площади мульды, предусмотрено проведение комплекса геологоразведочных работ по поисково-оценочным, разведочным и добычным работам с целью утверждения запасов и обеспечения добычи угля на Орловском проявлении бурого угля. Учитывая большую потребность соседних районов в этих энергетических углях, пригодных для слоевого и пылевидного сжигания, а также для коммунально-бытовых нужд после завершения геологоразведочных работ и утверждения запасов в установленном порядке предусматривается строительство угледобывающего предприятия.

В соответствии с федеральным законом «О недрах» для получения результатов исследования по горно-геологическим и горнотехническим условиям при совмещенных геологоразведочных работах отбор крупнотоннажной пробы на опытно-промышленном участке позволяет ускорить получение физико-механических и технологических свойств пород и угля, необходимых при разведке и утверждении запасов угля.

Опыт проведения опытно-промышленных и исследовательских работ при разведке угольных месторождений Канско-Ачинского бассейна в 70−90 годы ХХ века показал положительные результаты (Березовское, Боровско-Соболевское, Боготольское, Козульское и другие месторождения).

Одновременно с бурением геологоразведочных скважин, выполняемых Ивановской ГРЭ, на 1-ом этапе, с помощью горного и транспортного оборудования, предусматривается проходка открытых горных выработок (траншеи) для отбора крупнотоннажной технологической пробы, с целью проведения полевых работ по изучению физико-механических свойств пород и исследования различных технологических свойств показателей качества угля на Орловском месторождении.

Производство работ при отборе крупнотоннажной пробы в количестве около 100 тыс. тонн на опытно-промышленном участке (ОПУ) «Орловский» позволит изучить следующие параметры:

1. Кусковатость угля раздельно в условиях зимней и летней экскаваторной добычи.

2. Осуществить опытное сжигание угля как на маломощных котельных установках Рыбинского и других соседних районов, так и на крупных ТЭС, ГРЭС. При этом будут определены основные характеристики угля как котельного топлива: возгораемость угля, устойчивость пламени при горении, весового и объемного выхода золы на весовую единицу угля, плавкость золы и ее шлакуемость, летучести золы, проблемы ручного и механического шлакоудаления.

3. Определить объемную массу угля в целике.

4. Выполнить опытное сжигание угля в бытовых условиях на нескольких пробах, при этом определить показатели по золообразованию, шлакованию колосников, возгораемости, устойчивости горения и теплоотдачу.

5. Изучить смерзаемость угля по различным фракциям.

6. Изучить транспортабельность угля при автомобильных и железнодорожных перевозках на различные расстояния в зимнее и летнее время.

7. Исследовать явления механического выветривания в условиях зимнего и летнего хранения.

8. Изучить физико-механические свойства вмещающих пород и угля.

3.2 Обоснование способа разработки и основные параметры карьера

Площадь опытно-промышленного участка «Орловский» располагается в пределах предварительного горного отвода. Залегание пласта субгоризонтальное (угол падения до 3є), качественные характеристики угля в контуре отбора пробы в центре разрезной траншеи должны быть стабильные. По условиям залегания рудного тела была принята разработка месторождения открытым способом.

Учитывая, что ведение горных работ предусмотрено на ограниченной площади разведки, для общей характеристики даются размеры только поля опытно промышленного участка (ОПУ).

Таблица 3.1 — Геотехнические показатели участка

3.3 Общий режим работы и производственная мощность участка Режим работы ОПУ в 2007;2008гг. при выполнении добычных и вскрышных работ при отборе крупнотоннажной пробы представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 — Режим работы на ОПУ

На вспомогательных и ремонтных работах режим работ предусмотрен в одну смену продолжительностью 8 часов.

Производительность карьера по руде — 200 тыс. т/год;

по вскрыше — 370 тыс. м3/год.

Производительность карьера по горной массе, тыс. м3:

Аг.м = Ав +Ад / = 200 + 370/1,25 = 662,5 тыс. м3 ,

где Ав — годовая производительность карьера по вскрыше, тыс. м3;

Ад — годовая производительность карьера по руде, тыс. т/год;

— плотность угля, т/м3.

3.4 Структура комплексной механизации

На ОПУ «Орловский» принят экскаваторно-отвальный комплекс оборудования, который включает в себя следующие звенья, соответствующие процессам, выполняемым горно-транспортным оборудованием (по В.В.Ржевскому) [2]:

Звено выемки и погрузки (ЗВП);

Звено цикличного транспорта (ЗЦТ);

Звено отвалообразования и складирования (ЗОС);

ЗВП влкючает в себя — экскаваторы ZX-330; ЗЦТ — автосамосвалы МАЗ-5516 и КамАЗ-55 111; ЗОС — бульдозер Т — 170.

Структура звеньев комплекса — разветвлённая, способ взаимодействия через забой и отвал.

Организация движения автотранспорта на вскрыше и добыче по открытому циклу. В этом случае, за счёт уменьшения простоев увеличивается коэффициент использования и производительность экскаваторов, уменьшается число одновременно находящихся на линии машин, возможно регулирование загрузки экскаваторов.

Структура комплексной механизации на добыче показана на рис. 3.1, на вскрышных работах рис. 3.2.

3.5 Обоснование главных параметров карьера

На основе структуры комплексной механизации, используя данные, собранные на практике, взяв направление развития горных работ, выполняется геометрический анализ карьерных полей при сплошных системах разработки [3, стр.20].

Для каждого направления развития горных работ выделяется общее количества этапов разработки и принимается определенный интервал между смежными этапами. Фронт работ в пределах каждого этапа разделяется по длине на равные участки.

Единичные объемы вскрыши Vв и добычи Vд для каждого этапа:

(3.1)

(3.2)

где Hi и hi — соответственно среднее значение вскрыши и полезного ископаемого в пределах i-го участка, м.

На основе полученных данных выстраиваются поэтапные графики вскрыши и добычи (рис. 3.3).

Срок отработки каждого этапа по заданной производительности карьера, лет:

(3.3)

где Qcpj — ордината поэтапного графика полезного ископаемого, замеренная в соответствующем масштабе в середине j — го этапа, м2;

lj — протяженность каждого этапа, м;

Ар — производительность карьера по добыче, м3/год.

Отстраиваются календарные графики режима добычных и вскрышных работ, вычисляются нарастающие объемы вскрыши и добычи, отстраиваются кумулятивные графики для всех вариантов и делается вывод о наилучшем.

Рисунок 3.3 — Поэтапные объемы вскрыши и добычи по направлению 1

Рисунок 3.4 — Поэтапные объемы вскрыши и добычи по направлению 2

Рисунок 3.5 — Поэтапные объемы вскрыши и добычи по направлению 3

Рисунок 3.6 — Кумулятивный график Vвск = f (P)

Исходя из графика представленного на рисунке 3.6, наилучшим вариантом развития горных работ. оказался вариант 1, так как ему соответствует низшее положение кривой VВ= f (VД), увеличение вскрышных работ равномерно, а значит прогнозируемо, и их увеличение отнесено на более поздний период

3.6 Вскрытие месторождения

Вскрытие и отработка месторождения осуществляется с применением автомобильного транспорта.

Исходя из того, что качественные характеристики угля в контуре участка отбора пробы должны быть представительными для всей мощности пласта, вскрывающие выработки (восточная въездная и разрезная траншеи) проходятся по нормали к разведочной линии 3 с опусканием до почвы угольного пласта в 460 м от скв. 72.

Автомобильный съезд в отметках 367 — 361 м располагается на западном борту карьера.

Общая протяженность основного съезда с отметками 367 м поверхности до гор. 341 м равняется 132 м, уклон съезда — 75%. По трассе съезда через каждые 60 м по вертикали оставляются горизонтальные площадки длиной 20 м, предназначенные для примыкания забойных дорог.

Ширина основных транспортных съездов в карьере и внешней траншеи составляет 24 м и рассчитана на двухстороннее движение автосамосвалов МАЗ — 5516, грузоподъёмностью 16,5 т.

Транспортная система разработки участка предопределяет бульдозерный способ отвалообразования. Складирование вскрышных пород производится во внешние отвалы, расположенные в выработанном пространстве карьера глиежей. В 2007 — 2008 годах планируется складирование вскрыши общим объёмом 371 100мі.

3.7 Технология проведения траншей

месторождение уголь карьер

Производят расчёты технологических процессов при проходке траншей, обеспечивающих подготовку одного из горизонтов карьера. Разрезные траншеи проводят на каждом уступе с тем, чтобы создать первоначальный фронт горных работ. Планомерную отработку уступа начинают с разноса обоих бортов разрезной траншеи по направлению к границам горизонта. Разрезная траншея проводится по залежи полезного ископаемого. Углы откосов бортов разрезных траншей, равны углам откосов рабочих уступов (700−800).

Способ подготовки горизонтов: постепенная траншейная.

При тупиковой подаче автосамосвала минимальная ширина траншеи [4, стр.84−85]:

(3.4)

где минимальный радиус поворота автосамосвала, (МАЗ-5516 = 11м), м;

ширина кузова автосамосвала, м;

зазор между кузовом и бортом траншеи, м ();

длина автосамосвала, м.

Объём работ по разносу бортов траншеи [3, стр. 98] (только вместо Lр подставляют длину участка траншеи, равную сумме длин экскаваторного блока и опережения траншеи):

м3(3.5)

где l1 — разнос борта в направлении углубки для создания необходимого опережения работ, м;

l2 — разнос борта в противоположном направлении, м:

(3.6)

(3.7)

Общая ширина рабочей площадки равна:

(3.8)

Время, затрачиваемое на разнос бортов:

(3.9)

где nэ — количество экскаваторов, занятых на разносе борта, ед.;

Qэ.г. — годовая производительность экскаватора, м3.

Рассчитать объёмы вскрывающей и разрезной траншеи [2, формулы (2.19), (2.31)]:

м3(3.10)

где объём вскрывающей траншеи, м3;

Н — глубина траншеи, м;

м3(3.11)

где объём разрезной траншеи, м3;

L — длина траншеи, м.

Определить время проходки вскрывающей и разрезной траншей:

года (3.12)

где и соответственно объём вскрывающей и разрезной траншей, м3;

з — коэффициент снижения производительности экскаватора при

проведении траншеи;

n — количество экскаваторов, занятых на проходке траншеи, ед.;

Qэ.i — годовая производительность экскаватора, м3.

Интервал времени между началом траншейной подготовки смежных горизонтов составляет:

года (3.13)

Определяется величина годового подвигания фронта работ:

(3.14)

Годовое понижение горных работ:

м/год (3.15)

где угол откоса рабочего борта, град.;

Технически возможная производительность карьера:

т/год (3.16)

где горизонтальная мощность залежи, м;

коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр

().

Полученная производительность сравнивается с производительностью карьера, способ постепенной траншейной подготовки горизонтов позволяет выполнить производительность карьера.

3.8 Система разработки

Средняя мощность угля на ОПУ «Орловский» составляет 15 м. Вскрышные породы представлены рыхлыми четвертичными отложениями (суглинок, супесь), коренными породами (песчаники, алевролиты, аргиллиты) мощностью до 10 м.

Вскрышные породы и уголь не требуют предварительного рыхления и отрабатываются прямой экскавацией.

При выполнении работ по отбору крупнотоннажной пробы и обеспечению устойчивости, на вскрышных и добычном уступах предусматривается транспортная система разработки.

Отвалообразование — внешнее, с использованием бульдозера на базе трактора Т-170.

При проходке траншей предусматривается использовать два гидравлических экскаватора типа ЭО-5126. Вывозка пород вскрыши производится автосамосвалами типа МАЗ-5516, грузоподъемностью16,5 т.

Обслуживание экскаваторных забоев на вскрышных и добычных работах осуществляется бульдозером Т-170.

Минимальная ширина рабочих площадок на вскрышных и добычных работах — 30,2 м.

3.9 Календарный план

Основной целью календарного планирования является уточнение ежегодно извлекаемых объёмов вскрышных пород и полезного ископаемого, определение порядка вскрытия и подготовки новых горизонтов.

Календарный план вскрышных и добычных работ приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.4 — Календарный план вскрышных и добычных работ

3.10 Технология и организация производственных процессов

3.10.1 Выемочно — погрузочные работы

Добычные работы

В качестве выемочно-погрузочного оборудования на добыче полезного ископаемого принят экскаватор ЭО — 5126 с ёмкостью ковша 1,46 м³. Показатели работы экскаватора ЭО — 5126 приняты по данным производственной практики и сведены в таблицу 3.8.

Таблица 3.5 — Производительность и количество рабочих дней добычного экскаватора (ЭО — 5126)

Число экскаваторов на добыче, ед.:

(3.17)

где — годовая производительность добычного экскаватора, м3/год;

коэффициент неравномерности работы транспорта (при автотранспорте).

На добыче принимается один экскаватор.

Для транспортирования угля от забоев на котельные Рыбинского и других районов приняты автосамосвалы МАЗ — 5516 грузоподъёмностью 16,5 тонн.

Ширина нормальной экскаваторной заходки, (м), составляет:

Аэ = (1,51,7)Rчу = 1,5 6,7 = 10 м (3.18)

гдеRчу — радиус черпания экскаватора на горизонте установки, м [5,

таблица 111].

Ширина рабочей площадки (м), рассчитывается по формуле:

(3.19)

где ширина экскаваторной заходки, м;

расстояние от нижней бровки подпорной стенки до кромки проезжей части автодороги, м;

Расстояние от ЛЭП до кромки проезжей части автодороги, м;

ширина проезжей части автодороги, м;

резервная полоса запаса, м;

ширина призма обрушения, м.

Ширина полосы резервного запаса, (м):

м (3.20)

где годовая производительность карьера по руде, м3;

нормативный коэффициент (0,34) резерва запасов руды;

количество одновременно отрабатываемых уступов, ед.;

длина залежи, м.

Технологическая карта (паспорт) работы добычного экскаватора ЭО — 5126 приведён на рис. 3.7.

Вскрышные работы

В качестве выемочно-погрузочного оборудования на вскрышных работах принят экскаватор ЭО — 5126 с ёмкостью ковша 1,4 м³. Показатели работы экскаватора ЭО — 5126 приняты по данным производственной практики и сведены в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 — Производительность и количество рабочих дней вскрышного экскаватора (ЭО — 5126)

Число экскаваторов на вскрыше, ед.:

(3.22)

где — годовая производительность вскрышного экскаватора, м3/год;

коэффициент неравномерности работы транспорта (при автотранспорте).

На вскрышных работах принимается 1 экскаватор ЭО — 5126.

Для транспортирования вскрыши от забоев на отвалы приняты автосамосвалы МАЗ — 5516 грузоподъёмностью 16,5 тонн.

Ширина нормальной экскаваторной заходки, (м), составляет:

Аэ = (1,51,7)Rчу = 1,5 6,6 = 10 м (3.23)

Где Rчу — радиус черпания экскаватора на горизонте установки, м [5, таблица 111].

Технологическая карта (паспорт) работы вскрышного экскаватора ЭО — 5126 приведён на рис. 3.8.

3.10.2 Отвальные работы

Применение автотранспорта на вывозке вскрыши предопределило бульдозерный способ отвалообразования. Отвалообразование предусмотрено вести периферийным способом под откос или в непосредственной близости от него, а затем бульдозерами перемещают породу к верхней бровке отвала.

Удельная приемная способность отвала (м3/м), определяется по формуле:

м3/м (3.24)

гдеVф — фактическая вместимость кузова самосвала (МАЗ — 5516), м3;

=1,5 — коэффициент кратности разгрузки по ширине кузова;

b — ширина кузова самосвала, м.

Для планировки и ведения отвальных работ принимается бульдозер Т — 170.

Длина отвального участка (м), по условию планировки:

м (3.25)

гдеQб — производительность отвального бульдозера при длине

транспортировки 15 м.

Количество одновременно разгружающихся самосвалов, (ед./час):

(3.26)

гдепродолжительность маневрирования и разгрузки

автосамосвалов на отвале, мин.

количество рабочих дней карьера в течение года, дней;

фактический объём породы в кузове автосамосвала, м3.

Принимается

Длина отвального участка (м), по условиям беспрепятственной разгрузки автомашин:

м (3.27)

где — ширина полосы, занимаемой автосамосвалом при маневрах и разгрузке;

время оборота автомашин, мин.

Объем бульдозерных работ (м3/смену), на отвале определяется:

(3.28)

Где Кзав — коэффициент заваленности верхней площадки отвала. При периферийном — Кзав = 0,3−0,6.

Инвентарный парк (ед.), отвальных бульдозеров:

(3.29)

где коэффициент, учитывающий количество бульдозеров, находящихся в ремонте и резерве.

Общая длина отвального фронта, (м):

м (3.30)

гдечисло резервных участков, ед.;

наибольшее из значений длины отвального участка по условиям разгрузки () и планировки (), м.

Паспорт бульдозерного отвала представлен на рисунке 3.9.

3.11 Осушение поля разреза

3.11.1 Ожидаемые водопритоки в разрезную траншею ОПУ

Гидрогеологические расчеты включают определение притоков в разрезную траншею ОПУ за счет подземных вод и атмосферных осадков.

Приток воды в разрез (Q, м3/сут.) за счет подземных вод выполнен по формуле «большого колодца»:

(3.31)

(3.32)

м (3.33)

где: k — коэффициент фильтрации пород, м/сут; k=5;

H — мощность водоносного горизонта, м; H=16;

r0- приведенный радиус карьера, м;

Rпр — приведенный радиус депрессии, м;

F1- площадь выработки дну, м2; F1 =2550;

S-величина понижения уровня грунтовых вод, м; S =16;

Общая площадь водосбора атмосферных осадков- 6,9 га .

Расчетный приток дождевых вод к лоткам и канавам на уступах карьера определены по следующей формуле [5, п3.8]:

q= zА1.2F/t1.2n — 0.1,

где Z — коэффициент, характеризующий поверхность водосборного бассейна, принят 0,064 [5, табл.2];

А — параметр, определяемый по формуле:

А=q20 20 n (1+lgP/lgm) г =532,27

q20 — интенсивность дождя продолжительностью 20 мин, 70 л/с на 1 га;

Fрасчетная площадь стока, 6,9 га;

t — расчетная продолжительность дождя, 20 мин;

P — период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, 0,33 года [5,п.3.6]

n, m, г — параметры, определяемые по [5,табл.3], соответственно равны 0,52; 90; 1,54.

Расчетный расход дождевых вод:

q=(Z А1.2 х F х Z /t1.2n — 0.1)хK=171,7 л/с

Рабочий объем аккумулирующей емкости составляет:

W = 10 х hq х (F х Z) = 44,2 м³;

где hq — слой осадков за дождь, сток от которого аккумулируется в полном объеме, принимается 10 мм [6, 3.23].

При коэффициенте ц=0,164 (расчетном).

Максимальный суточный объем стока 5% обеспеченности составляет hmax=80 мм:

W=10х hmax х (F х ц) =905 м3/сут; 37,7 м3/ч.

Годовой объем стока при hгод= 279 мм:

W=10х hгод х F х ц = 3157 м3/год;

Ожидаемые суммарные водопритоки за счет ливневых и подземных вод составят:

56,2 + 37,7 = 93,9 м3/час

3.11.2 Водоотливная установка

При проходке въездной траншеи и отработке ОПУ организовывается зумпф. К зумпфу вода поступает самотеком по водоотводной канаве, оставленной по дну траншеи вдоль борта. Из зумпфа вода подается по трубопроводу в пруд-отстойник сооруженный в пойме руч. Шалагин.

Передвигаемый зумпф у восточного борта сооружается в дне выработки емкостью не менее 169 м³ на 3-х часовой нормальный приток.

В экстремальных условиях в соответствии с [7, п 3.12] возможно подтопление нижних горизонтов горной выработки.

Высота подъема (максимальная) из водосборника по трубопроводу составляет 25 м. Ориентировочный напор насосов должен составлять:

Н = Нп +(0,20Нп) = 25+0,2×25 = 30 м

где Нп максимальная высота подъема, м.

Исходя из максимального водопритока и необходимой высоты подъема для водоотлива устанавливается центробежный насос типа ЦНС60−50 с производительностью 60мі/час при напоре 50 м (три насоса — 2 рабочих, 1 резервный), мощность электродвигателя 18,5 квт. Насосы монтируются на раме-тележке.

Диаметр условного прохода нагнетательного трубопровода принят по «Таблицам для гидравлического расчета водопроводных труб» Ф. А. Шевелев, М. Стройиздат, 1984, и составляет 159 мм.

На насосной станции должны быть установлены датчики уровня, обеспечивающие автоматическое включение и отключение насосов, что предотвратит возникновение кавитации.

С целью предотвращения гидравлического удара при внезапном закрытии задвижки должны быть установлены предохранительные клапаны, либо предохранительные диафрагмы.

3.11.3 Очистные сооружения карьерных вод

Расчетный расход водопритока карьерных вод в зумпф определен суммированием подземных (56,2 м3/час; 1349,1м3/сут; 492 421,5м3/год) и поверхностных вод (37,7 м3/час; 905 м3/сут; 3057 м3/год), образующихся за счет атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на водосборную площадь карьера, и составляет 94,0 м3/час; 2254,1 м3/сут; 495 478,5 м3/год.

При открытой разработке месторождения угля предусматривается периодическое перемещение зумпфа, поэтому строящиеся очистные сооружения для карьерных вод располагают за пределами карьера. Очистные сооружения принимаются из расчета периода накопления, отстаивания, окисления органических веществ и ионов тяжелых металлов в биоокислительных прудах с доочисткой фильтрацией на медленных земляных фильтрах с зернистой загрузкой и выпуском очищенной воды в водоем.

Карьерные воды из зумпфа, объемом 169 м³, насосами марки ЦНС-60−50 с производительностью 60 мі/час при напоре 50 м (2-рабочих, 1-резервный), мощностью электродвигателя 18,5 кВт подаются на очистные сооружения по напорному водоводу из стальных электросварных труб диаметром 156×6,0 мм.

Двухсекционный биоокислительный пруд работает по принципу биоокислительного канала, в котором вода движется со скоростью до 0,03 м/сек, и рассчитанного на время протекания биоокислительных процессов, осаждения, уплотнения и накопления осадка.

После отстаивания вода содержит остаточные загрязнения в виде гидроокисей тяжелых металлов, которые практически не осаждаются и для их доочистки требуется фильтрация через слой зернистой загрузки.

Двухсекционный биоокислительный пруд расположен в юго-восточной части от карьера на расстоянии ок.1800 м и представляет собой земляной бассейн с размером секций 20×100×3,0(h), площадь одной секции 0,2 га.

Площадь фильтрации медленных земляных фильтров (при среднем расходе 100 м3/час и скоростью фильтрации 0,1 м/час) составит ок. 1000 м². Принято 2 секции медленного земляного фильтра с конструктивными размерами поверху 20×30 м. Отвод дренажных вод из каждой секции предусмотрен посредством перфорированной дренажной трубы, проложенной по дну фильтра с последующим отводом в сборный колодец, оборудованный водосливом — аэратором и далее самотеком в руч. Шалагин. Из сборного колодца производится забор очищенной воды на пылеподавление.

Дренажный трубопровод выполняется из асбестоцементных труб диаметром 250 мм длиной ок. 40 м.

Глубина очистки по данной технологии очистки соответствует требованиям ПДК.

Биохимический метод очистки до требований ПДК при низких концентрациях загрязнений является наиболее экологичным и снижающими негативное воздействие на природные водные системы до минимума.

3.12 Правила безопасности

3.12.1 Правила безопасности при экскаваторных работах

1. Исправность машины должна проверятся ежесменно машинистом экскаватора, еженедельно механиком участка и ежемесячно механиком карьера. Все результаты проверки должны заноситься в журнал технического оборудования.

2. Находящееся в работе оборудование должно быть в исправном состоянии и снабжено действующем сигнальными устройствами, тормозами.

3. Запрещается производить ручную смазку машин и механизмов в работе.

4. Запрещается использование открытого огня для разогрева масел и воды.

5. Все горные работы должны вестись в соответствии с паспортом утвержденным главным инженером предприятия

6. Смазочные и обтирочные материалы должны хранится в специальных ящиках.

7. Хранение на горных машинах бензина и других горючих веществ запрещается.

8. Экскаватор необходимо располагать на уступе (отвале) на выровненном основании с уклоном, не превышающем допустимого техническим паспортом экскаватора.

9. Запрещается во время работы экскаватора пребывание людей в зоне действия.

10. При погрузке экскаваторами в железнодорожные вагоны и разгрузки их на экскаваторных отвалах поездная бригада должна подчиняться сигналам машиниста экскаватора, значение которых устанавливается руководством организации.

11. Для вывода экскаватора из забоя необходимо всегда иметь свободный проход. Негабаритные куски горной массы должны укладываться устойчиво в один слой, не создавая препятствие для перемещения горнотранспортного оборудования на площадке.

12. Погрузка горной массы экскаваторами в забоях с контактными сетями электрифицированного транспорта в думпкары или другие емкости допускается при условии осуществления мероприятий по безопасным методам работы, включая защиту от прикосновения ковшом к контактному проводу. Мероприятия утверждаются техническим руководителем организации.

3.12.2 Правила безопасности при работе автотранспорта

1. Скорость и порядок движения автомобилей устанавливается руководством предприятия с учетом местных условий.

2. Проезжую часть дороги внутри карьера ограждают от призмы обрушения земляным валом или защитной стенкой высотой не менее 0,1 м.

3. Все места погрузки и разгрузки, а так же внутрикарьерные дороги с активным движением освещают в темное время суток.

4. На линию разрешен выпуск только исправных машин.

5. Обгон на карьерных дорогах запрещен, за исключением тракторных средств.

6. Разрешен проезд в кабинах лиц технического надзора и отдельных рабочих с письменного разрешения администрации.

7. Движение автомобиля к пункту разгрузки разрешается только после разрешающего сигнала машиниста экскаватора.

8. При отсутствии козырька над кабиной водителя, водитель обязан выйти при погрузке и находиться за пределами радиуса действия ковша экскаватора.

9. При работе в карьере запрещается движение автомобиля с поднятым кузовом, а так же движение задним ходом на расстояние более 30 м, за исключением проходки траншеи.

10. Запрещается производить запуск двигателя, используя движение под уклон. Площадка в пункте погрузки должна быть горизонтальной (допускается уклон не более 0,01), с размерами, достаточными для маневрирования.

3.12.3 Правила безопасности при отвальных работах

1. Работа на отвале производится согласно проекту, установленному предприятием.

2. Если появляются признаки оползневых явлений, все работы на отвалах прекращаются до разработки и утверждения специальных мер безопасности.

3. На отвалах должны вывешиваться предупредительные знаки об опасном нахождении людей на откосах отвалов, вблизи их основания и в местах разгрузки транспортных средств.

4. В месте разгрузки думпкаров расстояние от оси железнодорожного пути до бровки должно составлять: для нормальной колеи не менее 1600 мм и для колеи 900 мм не менее 1300 мм.

5. Внешний рельс разгрузочного пути должен иметь превышение по отношению к внутреннему на 100 — 150 мм.

6. Подача груженных поездов на разгрузочные тупики отвалов должна проводиться вагонами вперед.

7. Опрокидывание кузовов думпкаров и возвращение их в транспортное положение после разгрузки должны производиться без помощи подставок, шпал, рельсов и т. п.

8. На время передвижки и ремонта железнодорожных путей участок пути, на котором производятся эти работы, обязательно ограждается сигналами.

9. Выбору участков для размещения отвалов должны предшествовать инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания. В проекте должна быть приведена характеристика грунтов на участках, предназначенных для размещения отвалов.

10. Места расположения перегрузочных пунктов в рабочей зоне карьера определяются в соответствии с планами развития горных работ.

11. Высота породных отвалов и отвальных ярусов, углы откоса и призмы обрушения, скорость продвижения фронта отвальных пород устанавливаются проектом в зависимости от физико-механических свойств пород отвала и его основания, способов отвалообразования и рельефа местности.

12. При разгрузке думпкаров люди должны находиться вне зоны развала горной массы. Вдоль железнодорожного пути в месте разгрузки состава с противоположной от приемки стороны должна быть спланирована площадка для обслуживающего состав персонала.

13. Очистка думпкаров должна быть механизирована.

4. Специальная часть

Выбор оборудования для производства вскрышных работ

В специальной части курсового проекта рассматривается вопрос о выборе вида горно-технического оборудования для производства вскрышных работ.

В настоящее время выемка вскрышных пород осуществляется экскаватором ЭО — 5125, производительностью 786м3/см с погрузкой в автосамосвалы МАЗ — 5516, грузоподъемностью 16,5 т.

В качестве конкурирующего варианта рассматривается способ отработки вскрышных пород погрузчиком и бульдозером — рыхлителем. Принимается гидравлический бульдозер ДЗ — 118 производительностью 588м3/см [8, табл. 8.52] на базе трактора ДЭТ — 250 М, мощностью двигателя 243кВт и погрузчик «Катерпиллер» 988 В емкостью ковша 6 м³.

Расчет показателей работы бульдозера ДЗ — 118:

Число бульдозеров на вскрыше, ед:

(4.1)

где — годовая производительность вскрышного экскаватора, м3/год;

коэффициент неравномерности работы транспорта (при автотранспорте).

На вскрышных работах принимается 1 бульдозер ДЗ — 118.

Время цикла бульдозера:

мин,

где — время набора породы, зависящее от свойств породы и угла наклона

поверхности, где осуществляется набор породы, мин. Для ДЗ-118 =1,3 мин. [9, табл. 8.44];

— время хода бульдозера в груженом состоянии, мин [9, табл. 8.44];

— время холостого хода бульдозера, мин [9, табл. 8.44];

— время на вспомогательные операции, связанные с подъемом и опусканием отвала, мин [9, табл. 8.44].

Ширина рабочей площадки погрузчика составляет:

(4.2)

гдеШн — Ширина навала, сооруженного бульдозером, м [9, таблица 59];

С — Расстояние от нижней бровки навала до проезжей части автодороги, м [9, таблица 59];

ВПЧ — Ширина проезжей части автодороги, м [9, таблица 59];

bП — Ширина полосы безопасности, м [9, таблица 59].

м

Вскрышной уступ высотой 6 м отрабатывается двумя слоями по 3 м.

Необходимое число погрузчиков:

где — годовая производительность погрузчика м3.

м3, (4.3)

где — сменная эксплуатационная производительность погрузчика, м3 [9, таблица 59];

— число рабочих смен в погрузчика году, ед.

Для производства вскрышных работ принимается один погрузчик «Катерпиллер» 988 В емкостью ковша 6 м³.

Для транспортирования вскрышных пород принимается автосамосвал МАЗ — 5516 грузоподъемностью 16,5 т.

Технологическая схема отработки вскрышных пород погрузчиком и бульдозером — рыхлителем приведена на рисунке 4.1.

5. Экономическая часть

5.1 Расчет капитальных затрат на строительство предприятия

Капиталообразующие затраты определяют как сумму средств, необходимых для строительства и оснащения оборудованием инвестируемых объектов, расходов на подготовку капитального строительства и прироста оборотных средств, необходимых для нормального функционирования предприятий.

Смета затрат на горно-капитальные работы при открытом способе добычи приведена в табл.5.1.

Таблица 5.1 — Смета горно-капитальных работ

Общая сумма капитальных затрат на горно-капитальные работы составит 25 млн руб. Сумма амортизационных отчислений 8,462 млн руб.

Капитальные затраты на производственные здания и сооружения рассчитывают, исходя из их объемов и стоимости строительства 1 м³. Расчет стоимости зданий и сооружений приведен в таблице 5.2.

Таблица 5.2 — Смета капитальных затрат на здания, сооружения, транспорт и связь

Капитальные затраты на строительство предприятия определяют в дипломном проекте укрупненным расчетом по соответствующим направлениям затрат. Сводная смета затрат на строительство приведена в таблице 5.5.

Таблица 5.5 — Затраты на строительство горного предприятия по варианту 1

Затраты по первой части сметы составят 62,6 млн руб., по второй части — 3,4 млн руб. Общие затраты по смете с учетом непредвиденных расходов и жилищного, культурно-бытового строительство составят 65,9 млн. рублей.

Таблица 5.6 — Затраты на строительство горного предприятия по варианту 2

Затраты по первой части сметы составят 62,49 млн руб., по второй части — 3,38 млн руб. Общие затраты по смете с учетом непредвиденных расходов и жилищного, культурно-бытового строительство составят 65,87 млн. рублей.

5.2 Технико — экономическое сравнение вариантов

Технико — экономическое сравнение вариантов сводится к решению статической горно — экономической задачи, так как срок работы ОПУ «Орловский» — два года.

Для статических задач приемлемы простые методы оценки основанные на расчете простой нормы прибыли и срока окупаемости.

Простая норма прибыли представляет отношение чистой прибыли за какой-либо промежуток времени (обычно за год) к общему объему инвестиций. Чистая прибыль равна балансовой прибыли (совокупному доходу) за вычетом налога на прибыль.

(5.1)

где Пч — чистая годовая прибыль, руб;

К — общий объем инвестиций, руб.

Расчет срока окупаемости инвестиций заключается в определении необходимого для возмещения инвестиций периода времени, в течение которого ожидается возврат вложенных средств за счет получаемых доходов.

(5.2)

В таблице 5.7 сведены расчеты по определению чистой прибыли рассматриваемых вариантов технологических схем.

Таблица 5.7 — Определение чистой прибыли

Вывод по проекту приведен в части Заключение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Расчет статической задачи показал, что в целом проект является неэффективным, ввиду малых объемов добычи (200тыс.т.) и небольшого срока эксплуатации участка (2 года), но реализация проекта необходима с целью изучения физико-механических свойств пород в траншеях и исследования различных технологических показателей качества угля по специальной программе для дальнейшей отработки месторождения.

Дальнейшая оценка экономической эффективности показателей и технологических процессов будет произведена в дипломном проекте. Так же будет рассчитана экономически целесообразная производительность карьера, при которой отработка будет наиболее выгодна.

Несмотря на то, что проект неэффективен, наилучшим вариантом для его отработки является второй вариант, так как капитальные затраты на строительство и оборудование ниже. В результате принята технологическая схема отработки вскрышных пород с помощью бульдозера ДЗ-118 производительностью 588м3/см на базе трактора ДЭТ — 250 М, мощностью двигателя 243кВт и погрузчика «Катерпиллер» 988 В емкостью ковша 6 м³. На добычных работах принят экскаватор ЭО — 5126 емкостью ковша 1,4 м³. Транспортирование горной массы производится автосамосвалами МАЗ — 5516 грузоподъемностью 16,5 т. Отвалообразование — бульдозерное на базе трактора Т-170.