Горное дело

Расчет скважине по добычи каменного угля ...

Введение
1 Общая часть
1.1 Краткая горно-геологическая характеристика месторождения
1.2 Определение предельной глубины карьера и технических границ
1.3 Подсчет геологических и промышленных запасов угля в контурах карьера
1.4 Определение среднего коэффициента вскрыши, срока службы карьера,
производственная мощность карьера
2 Вскрытие месторождения и проходка траншей
2.1 Выбор и обоснование способа вскрытия месторождения
2.2 Расчет трассы капитальных траншей
2.3 Выбор способа проходки капитальных или разрезных
траншей
2.4 Выбор оборудования для проходки траншей и определение формы и
размеров поперечного сечения траншеи
2.4.1 Определение формы и размеров поперечного сечения траншей
2.4.2 Определение производительности экскаватора
2.4.3 Тяговые расчеты по транспорту при проходке траншей
2.5 Определение объема работ при проходке траншеи
2.6 Буровзрывные работы
2.6.1 Выбор способа взрывания, взрывчатых веществ, средств взрывания,
бурового оборудования
2.6.2 Расчет параметров взрывных работ расхода взрывчатых веществ, средств взрывания на месяц
3 Выводы по проекту
Список литературы

Россия является ведущей страной в мире по разведанным запасам и объемам добычи важнейших видов полезных ископаемых. Каменный уголь считается основным источником получения электроэнергии и тепла в топливно-энергетическом балансе страны, огромные его запасы в России позволяют ориентировать долговременную перспективу развития электроэнергетики на широком использовании угля как базового стратегического топлива, которое способно обеспечить потребности человечества в топливе на сотни лет. С развитием угольной энергетики в определенной мере связана энергетическая безопасность, а также экономическая и социальная стабильности страны.
Несмотря на то, что рассматриваемая отрасль являлась доминирующей во 2 технологическом укладе, она не теряет своей актуальности. На угольную генерацию в настоящее вре мя в мире приходится около 40 % электроэнергии. С точки зрения экономики, угольная промышленность России является сегодня одной из системообразующих, при этом полностью является рыночной отраслью.
Угледобыча для России является одной из важных составляющих экономики, так как кроме обеспечения внутренних потребностей, уголь является стратегически важным экспортным сырьем. По данным Энергетической Стратегии до 2040 года, Россия располагает существенными ресурсами угля — более 4 трлн. тонн, значительная часть ресурса приходится на Сибирь (64 %) и Дальний Восток (30 %). Около половины добытого угля в России идет на экспорт, в январе-декабре 2014 года было добыто 357,33 млн. тонн угля (что на 1,5 % больше по сравнению с 2013 годом), экспорт российского угля в 2014 году составил 149,329 млн. тонн (что на 8,3 % больше по сравнению с показателем 2013 года).
Каменный уголь является уникальным конгломератом, из которого можно получить широкий спектр разнообразных и востребованных продуктов: от электроэнергии до космического топлива и наноматериалов. Добываемый в России уголь содержит практически всю таблицу элементов Д. И. Менделеева. Современные технологии позволяют получить из угля около 130 видов полупродуктов, которые в дальнейшем могут быть конвертированы более чем в 5000 полезных продуктов. Значение угля для страны трудно переоценить, уголь используют как топливо, сырье используется для нужд агропромышленного комплекса, для химической промышленности, производства продуктов с высокой добавленной стоимостью.

8)где γпи – объемный вес полезного ископаемого, т/м3 (для каменного угля γпи= 1,2 – 1,45т/м3);kиз – коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр (0,85 – 0,9)Qпр = 824545668,28 ∙ 1,35 ∙ 0,88 = 97957333, 92 т1.4 Определение среднего коэффициента вскрыши, срока службы карьера,производственная мощность карьераСредний коэффициент вскрыши:кср=22737725, 568 97957333, 92=0,23 м3/mПри проектировании карьеров большое значение имеет выбор оптимального календарного режима работы, при котором обеспечивается рациональное использование горнотранспортного оборудования, максимальная производительность труда и минимальные затраты на производство товарной продукции.Производственная деятельность карьеров (разрезов) характеризуется рядом показателей, среди которых важнейшими являются производственнаямощность, производительность по полезному ископаемому, производительность по вскрыше или производительность по горной массе.При выборе той или иной формы организации работ на карьере следует учитывать, прежде всего, условия, обеспечивающие высокую производительность экскаваторов. Обычно для мощного и дорогостоящего оборудования принимают непрерывный (двухсменный) режим работы карьера, что позволяет повысить суточную производительность экскаватора и уменьшить себестоимость выемки 1м3 породы за счет амортизационных отчислений.На угольном разрезе при применении мощного горного оборудования по добыче угля принимаем 354 рабочих дня в году с двумя рабочими сменами с продолжительностью смены 12 часов.Срок службы карьера:где t1, t2 – соответственно время на развитие и затухание работ (1,5 – 2 года);Пгод – годовая производительность мощность карьера по добыче, т (3000000 т/г)Т=97957333, 92 3000000+1,5+2=36,15 годаПроизводственная мощность карьера по вскрыше:где kн – коэффициент неравномерности распределения вскрыши по годам разработки.Пв=3000000*0,23*0,88=607200м3/годТаблица 1.1 – Производственная мощность карьераПроизводственная мощность карьераДобыча, тВскрыша, м3Годовая3000000607200Месячная25000050600Суточная8620,71744,8Сменная4310,3872,4Часовая179,636,32 Вскрытие месторождения и проходка траншей2.1 Выбор и обоснование способа вскрытия месторожденияТак как месторождение горизонтальное, размеры карьерного поля по простиранию пласта 4000×1200 м×м, выбираем вскрытие месторождения внешними парными траншеями.Внешними считают траншеи расположенные за контурами карьера. Внешними траншеями вскрывают горизонтальные и пологие месторождения, расположенные на относительно небольшой глубине, верхние горизонты наклонных и крутых пластов полезного ископаемого, а также месторождения на косогоре.Вскрытие двумя самостоятельными фланговыми траншеями, создающими тупиковый фронт и возвратное движение, обычно применяется в следующих случаях:при большой длине карьерного поля, когда для уменьшения дальности транспортирования его необходимо разделить на два крыла. Каждое крыло вскрывается самостоятельными траншеями, когда целесообразно рассредоточить грузопотоки вскрыши и полезного ископаемого по разным направлениям: пустую породу направить через траншею, расположенную вблизи от отвала, а полезное ископаемое через другую траншею;когда траншеи находятся в эксплуатации попеременно, что вызывается, например, требованиями безопасности при бестранспортной системе разработки и при вывозе полезного ископаемого в автосамосвалах.2.2 Расчет трассы капитальных траншейДля установления транспортной связи рабочих горизонтов карьера с поверхностью сооружаются вскрывающие горные выработки — открытые и подземные. Обычно открытые вскрывающие выработки представляют собой наклонные траншеи.При использовании колесных видов транспорта для вскрытия верхних горизонтов стремятся строить капитальные траншеи, которые служат длительный срок, измеряемый десятилетиями. Капитальные траншеи часто располагают за границами карьерного поля (внешнее заложение). С их помощью можно заехать на один или, в зависимости от способа вскрытия, несколько уступов.На рис.2.1 показана капитальная траншея внешнего заложения, обслуживающая два верхних горизонта. Изображенная траншея расположена на фланге карьерного поля. Для того чтобы заехать на нижележащие уступы, строятся внутренние полутраншеи (съезды).Вскрытие горизонтов внешними капитальными траншеями обеспечивает простоту схемы транспортных коммуникаций, их стационарность и, как результат увеличение скорости движения транспортных средств.Объем внешней капитальной траншеи при горизонтальной земной поверхности определяется суммой объемов правильных геометрических фигур, составляющих траншею. На рис.2 изображены три групповых траншеи: одна на два уступа и две траншеи на три уступа.Теоретическая длина трассы системы наклонных траншей определяется глубиной ее заложения, величиной ее уклона и выражается формулой:Lm=1000*Hip (2,1)где Н - глубина карьера, м;iр - руководящий подъем, %оLm=1000*3040=750 мМаксимально допустимые уклоны капитальных траншей в зависимости от вида транспорта составляют:при электротяге 40%опри тяговых агрегатах 60%отепловозы 30%опри автотранспорте 60-120%опри конвейерном транспорте 16-18° (до 45°)Действительная длина системы наклонных капитальных траншей определяется:где kуд = 1,1 – коэффициент удлинения трассы траншеиLд=1,1*750=825 мПо заданию предусмотрена проходка капитальной траншеи по вскрыше.Определяем длину капитальной траншеи по вскрыше:где Нт – глубина траншеи, принимаем по мощности наносов 12 метров.LTp=1000*12*1.140=330 мРис.2.1. Капитальная траншея внешнего заложения:1- граница карьерного поля; 2 - транспортные площадки:Н - глубина траншеи,  - высота первого (верхнего) уступа; в - ширина дна траншеи,  - ширина транспортной площадки, а -угол откоса уступа.left02.3 Выбор способа проходки капитальных или разрезныхтраншейКапитальные траншеи предназначены для создания транспортной связи между уступами карьера и поверхностью. Они имеют значительный уклон и обычно служат в течение всего срока существования карьера. В этих траншеях размещают железнодорожные пути, автомобильные дороги или стационарные транспортные установки.Основными параметрами капитальной траншеи являются её продольный уклон, ширина по низу, углы откосов бортов и объем.Капитальные траншеи – открытые горные выработки, предназначенные для вскрытия рабочих горизонтов.Глубина капитальной траншеи равна разности отметок устья капитальной траншеи (начало траншеи на поверхности) и вскрываемого рабочего горизонта. При вскрытии одного уступа глубина капитальной траншеи равна высоте вскрываемого уступа.Ширину траншеи понизу устанавливают в зависимости от вида транспорта и числа путей или полос движения, а также от параметров проходческого оборудования и способа проходки.Способы проведения траншеи разнообразны и зависят главным образом от свойств пород, способа перемещения породы в отвал, типа, параметров проходческого оборудования, формы. Основным признаком, определяющим эффективность принятого способа проведения траншей, является способ перемещения породы в отвал. В соответствии с этим различают следующие способы проведения траншей: бестранспортный, транспортный, комбинированный, специальный.Принимаем бестранспортный способ проведения траншей. Его применяют в тех случаях, когда один или оба борта траншеи в дальнейшем не будут разрабатываться, достаточно устойчивы и имеется возможность расположить в них породу, вынимаемую экскаваторами при проходке траншей.Благодаря высокой производительности экскаваторов, разгружающих породу непосредственно в отвал, при бестранспортных способах достигается наиболее высокая скорость проведения траншей и низкая стоимость проходческих работ. Коэффициент использования экскаваторов при этом достигает 0,85 – 0,9.Бестранспортные способы проведения траншей различают по типу экскаваторов, их расположению относительно забоя и способу экскавации. Наиболее часто используют драглайны для проведения траншей в мягких породах, а также плотных глинистых или полускальных породах, разрабатываемых с применением буровзрывных работ.В проекте капитальные траншеи глубиной 12 метров будут проходиться бестранспортным способом драглайном с размещением породы на обоих бортах. Эту схему широко применяют в период строительства карьеров при проведении внешних капитальных траншей, расположенных за пределами карьерного поля.Размеры поперечного сечения траншеи при этом способе проходки зависят от рабочих параметров экскаватора, его расположения относительно оси траншеи и физико-механических свойств пород.2.4 Выбор оборудования для проходки траншей и определение формы иразмеров поперечного сечения траншеиОсновными определяющими факторами при выборе оборудования являются физико-механические свойства пород, климатические условия, условия залегания и объем производства. При разработке горизонтальных и пологих месторождений по бестранспортной системе разработки, обычно принимают шагающие драглайны или вскрышные мехлопаты с большими параметрами.Выбираем экскаватор ЭШ – 20/90 [таблица 2.1].Таблица 2.1 – Техническая характеристика экскаватора ЭШ – 20/90.ПоказателиЭШ – 20/90Вместимость ковша, м320Максимальный радиус разгрузки, Rрmax, м83Максимальная высота разгрузки, Нрmax, м38,5Максимальный радиус черпания, Rчmax, м83Максимальная глубина черпания, Нчmax, м42,5Ширина кузова, м19,7Мощность сетевого двигателя, кВт2500Подводимое напряжение, кВ6000Продолжительность цикла, с602.4.1 Определение формы и размеров поперечного сечения траншейРисунок 2.2 – Схема проведения траншей драглайном с размещением породы на обоих бортах.Размеры поперечного сечения траншеи при этом способе проходки зависят от рабочих параметров экскаватора, его расположения относительно оси траншеи и физико-механических свойств пород.При прямолинейном ходе экскаватора по оси траншеи её размеры определяют из условия равенства объемов породы, вынимаемой из траншеи, и возможных объемов отвалов на бортах.где Vт – объем породы, вынимаемый из траншеи, м3;kр – коэффициент разрыхления породы;Vо – объем породы, который можно разместить на одном борту, м3.На один метр траншеи:где b – ширина траншеи по низу, принимаем 30 м;Нт – глубина траншеи, м;α – угол откоса борта траншеи, 60˚;β – угол откоса отвала, 37˚.Объем отвала:Отсюда высота отвала:При этом необходимо, чтобы глубина траншеи не превышала глубины черпания экскаватора:Условие соблюдается.Расстояние от оси траншеи до центра не должно превышать радиуса разгрузки экскаватора:Условие соблюдается.2.4.2 Определение производительности экскаватораРазличают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность экскаватора. Эксплуатационная производительность экскаватора:где Е – геометрическая емкость ковша экскаватора, м3;kн – коэффициент наполнения ковша экскаватора;kр – коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора;tц – техническая продолжительность цикла, с;kис – коэффициент использования экскаватора на чистой работе.Сменная эксплуатационная производительность:где t – продолжительность смены, час.Суточная эксплуатационная производительность:где Nсм – число смен работы экскаватора в сутки.Годовая эксплуатационная производительность:где N – число рабочих дней экскаватора в году.Месячная производительность экскаватора определяется за конкретный месяц, октябрь:где Nмес – число рабочих дней в месяце:где Nкал = 31 день – число календарных дней в октябре;Nпр = 0 – число праздничных и выходных дней в месяце;Nппр = 5 дней – число дней планово-предупредительного ремонта экскаватора ЭШ – 20/90.2.5 Определение объема работ при проходке траншеи Объем капитальной траншеи простой формы:где b – ширина траншеи понизу, м;α – угол откоса бортов траншеи, град.Сечение траншеи:Срок проходки траншей:где V – объем траншеи, м3;Qсут – суточная производительность экскаватора, м3/сут.2.6 Буровзрывные работы2.6.1 Выбор способа взрывания, взрывчатых веществ, средств взрывания,бурового оборудованияВ настоящее время на карьерах для дробления скальных массивов применяются скважинные, шпуровые, накладные, реже котловые и, как исключение, камерные заряды.Чаще применяют скважинные заряды диаметром 100-320 мм при отработке запасов минерального сырья уступами высотой 5-15 метров и более, при расположении зарядов в один или несколько рядов в вертикальных или наклонных скважинах, глубина которых принимается больше высоты уступа на длину перебура (обычно 1-3 метра). Заряды взрывчатого вещества величиной от 50 до 500 кг с боевиками размещают в нижней части скважины, верхнюю часть скважины частично или до устья заполняют забойкой из породной или буровой мелочи.Взрывание скважинными зарядами на карьерах является основным способом взрывной подготовки скальных пород к выемке и последующей переработке.Этот метод в настоящее время наиболее широко применяется на карьерах, в транспортном и гидротехническом строительстве. На уступе скважины можно располагать в один, два и более ряда в зависимости от параметров погрузочного оборудования и принятой технологии работ.Для усиления действия взрыва заряда на уровне подошвы уступа скважины бурят с перебуром, то есть на глубину большую высоты уступа. Глубина перебура скважины обычно составляет 0,1-0,2 высоты уступа или 10-15 диаметров заряда и уточняется на основании анализа результатов предыдущих взрывов.При больших объемах добычи полезного ископаемого целесообразнее применять многорядное короткозамедленное взрывание, обеспечивающее повышение производительности погрузочно-транспортного оборудования, сокращение расходов на путевые работы, уменьшение числа взрывов в карьере. При этом исключается завал путей взорванной массой, чего при однорядном взрывании избежать труднее.