Понятие о коэффициентах вскрыши

1. «Геотехнология открытая» Лекция 5: «Понятие о коэффициентах вскрыши»

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра открытых горных работ и электромеханики
«Геотехнология открытая»
Лекция 5: «Понятие о
коэффициентах вскрыши»

2. Лекция 5: «Понятие о коэффициентах вскрыши»

План лекции
5.1. Общие сведения о коэффициентах вскрыши
5.2. Средний коэффициент вскрыши
5.3. Эксплуатационный коэффициент вскрыши
5.4. Слоевой коэффициент вскрыши
5.5. Контурный коэффициент вскрыши
5.6. Текущий коэффициент вскрыши
5.7. Граничный коэффициент вскрыши
5.8. Плановый коэффициент вскрыши

3.

Главными параметрами карьера являются:
-объём горной массы;
-конечная глубина;
-размеры по подошве;
-углы откосов;
-запасы полезного ископаемого;
-объём вскрыши;
-размеры на уровне поверхности.
Общий объём горной массы в контурах карьера является
важнейшим показателем, определяющим производственную
мощность предприятия, срок его существования и др.

4.

Объём горной массы (м3) в контурах карьера,
характеризующий масштаб горных работ, определяется по
формуле В.В. Ржевского
1 n
1
2
VГ .М . SH K n H K ctg n H K3 ctg 2 ср , (5.1)
21
3
где S – площадь подошвы уступа, м2;
НК – глубина карьера, м;
βn – угол откоса n-го участка борта карьера, град.;
ℓn – длина n-го участка борта;
βср – средний угол откоса борта, град.
...
... .
1
1
2
2
n
ср
1
2
n
n
(5.2)

5.

Если углы откосов всех бортов карьера равны или
различаются между собой незначительно, то формула (5.1)
примет вид
VГ . М .
1
1
2
SH K РH K ctg ср H K3 ctg 2 ср
2
3
,
(5.3)
где Р – периметр подошвы карьера.
Конечная глубина, которая при разработке наклонных и
крутых залежей определяет возможную производственную
мощность карьера, размеры его по поверхности, общий
объём горной массы.

6.

Конечная глубина карьера при разработке пологих и
горизонтальных месторождений определяется отметкой
подошвы пласта полезного ископаемого или суммой
мощностей вскрыши hВ и полезного ископаемого hИ, т.е.
НКК = hВ + hИ
НК.П. ctg βр
ВД
НК ctg βр
βр
НК.К
βр
НК.К
βн
НК.К ctg βн
βн
ВД
НК.К ctg βн
Рисунок 5.1 – Схема
к определению
конечной глубины
карьера

7.

Экономическая целесообразность разработки горизонтальных
и пологих месторождений открытым способом решается
путём сравнения среднего и граничного коэффициентов
вскрыши. Месторождение целесообразно разрабатывать
открытым способом при Кср ≤ Кгр
При разработке крутых залежей конечная глубина карьера
определяется из выражения
( Р Р 2 4 ( S m Г L Д (1 К гр )) ),
Н КК
2 сtg залежи,
H
где mГ – горизонтальная мощность
м;
LД – длина дна карьера, м;
βН – угол откоса нерабочего борта карьера, град.;
Кгр – граничный коэффициент вскрыши.
(5.4)

8.

Аналитический метод расчета конечной глубины карьеров
является приближенным, т.к. он не учитывает всех горногеологических, топографических и других особенностей
месторождения. Для более точного решения этого
вопроса применяют графический метод и метод
вариантов.
Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием
разрабатываемой части на отметке конечной глубины
карьера. Минимальные размеры дна карьера
определяются условиями безопасной выемки и погрузки
пород на нижнем уступе.

9.

Размеры дна карьера в конечных границах при разработке
горизонтальных месторождений определяются контурами
залежи в плане на отметке подошвы.
При разработке наклонных и крутых месторождений
минимальная ширина дна карьера определяется условием
безопасного ведения горных работ и составляет 30-40 м.
Длина дна карьера принимается равной протяженности залежи
по простиранию (при незначительной её длине).
В случае большой протяженности залежи длина дна карьера
по техническим соображениям принимается 3-4 км.
Минимальная длина дна карьера должна находится в
пределах 70-100 м.
При разработке наклонных и крутых залежей значительной
мощности объём извлекаемого полезного ископаемого в
конечных контурах карьера зависит от положения дна
карьера относительно боков залежи, что в конечном счете
оказывает влияние на показатели открытой разработки.

10.

Так при известной длине дна карьера объем запасов
полезного ископаемого определяется по формуле
Vn = [mГ НК – (S1 + S2)] LД ,
где S1, S2 – соответственно площадь оставляемого со
стороны висячего и лежачего бока полезного ископаемого
при разработке дна карьера внутри залежи (смотреть
рисунок 5.2)
В
Д
βН
β3
S1
S2
x
mг
Рисунок 5.2 – Схема к выбору
положения дна карьера

11.

Таким образом, оптимальное положение дна карьера,
обеспечивающее извлечение максимального объёма
полезного ископаемого имеет вид, если S1 + S2 → min
S1
m
х В Д tg3 tg H
2 tg 3 tg H
2
Г
x 2 tg 3 tg H
S2
2 tg 3 tg H
(5.6)
(5.7)
где х – расстояние от дна карьера до лежачего бока залежи,м;
β3 – угол падения залежи, град.
( m Г В Д )( tg 3 tg H )
х
2tg 3
(5.8)

12.

Угол откоса бортов карьера на момент погашения горных
работ определяется конструкцией бортов и условиями
устойчивого равновесия слагающих его пород. В
конструктивном отношении борта карьера могут включать
откосы уступов, предохранительные и транспортные бермы,
основания капитальных траншей.
HK
К arctg
hy ctg вТ вn в КГ
(5.9)
где НК – глубина карьера, м;
hу – высота уступа, м;
α – угол откоса уступа, град.;
Σhу · ctg α, ΣвТ, Σвn, ΣвКТ – соответственно суммарная
ширина горизонтальных заложений откосов уступов
предохранительных берм, транспортных берм, оснований
капитальных траншей.

13.

Ширина транспортной бермы определяется по формуле
(смотреть рисунок 5.3)
ВТ = z + T + K
(5.10)
z = hy (ctg αе - ctg αp)
(5.11)
где z – ширина основания призмы возможного обрушения, м;
αе – угол естественного откоса уступа, градусы;
αp – угол откоса рабочего уступа, градусы;
ВТ – ширина транспортной бермы, м;
Т = 4 7,5 м – ширина транспортной полосы;
К = 0,5 0,7 – ширина кювета, м.
Величина ВТ зависит от вида и интенсивности движения карьерного
транспорта. При автотранспорте она принимается в пределах 5-10 и
8-20 м соответственно для одно- и двуполостного движения. Для
железнодорожного транспорта при однопутном движении она равна
8 м, при двухпутном 12-14 м.

14.

Ширина основания капитальных траншей при одно- и
двухпутном движении принимается 7,6 и 11,5 м
соответственно.
ВТ
z
αр
T
αе
K
Bn
hy
hy
Рисунок 5.3 – Схема к определению ширины транспортной
бермы Вт (Вn – ширина предохранительной бермы)

15.

Запасы полезного ископаемого в контурах карьера –
важнейший показатель, определяемый возможный
масштаб добычи, срок существования карьера и
экономические результаты разработки.
Запасы в пределах каждого уступа (горизонта) и
карьерного поля в целом устанавливаются при разработке
месторождения, а затем уточняются и пересчитываются в
контурах карьера при проектировании и эксплуатации его
в соответствии с установленными и периодически
изменяющимися кондициями на полезное ископаемое.

16.

Объём запасов полезного ископаемого в контурах карьера
определяется по следующим формулам:
горизонтальные залежи
1
1
2
3
Vu Shu Phu ctg B K hu ctg 2 B K
2
3
(5.12)
наклонные и крутые залежи
Vu m Г L Д ( Н К hH ) ( S1 S 2 ) L Д
(5.13)
Объём вскрыши в контурах карьера определяется из выражения
Vв = Vг.м - Vи
(5.14)

17.

Размеры дна карьера на поверхности по простиранию и
вкрест простирания залежи определяется размерами залежи,
дна карьера, глубины и углов откоса его бортов.
Они устанавливаются графически или аналитически.
Форма карьера в плане обычно близка к овальной.
Длина карьера изменяется от сотен метров до 8 км, а ширина
в зависимости от типа месторождения до 4 км.
Длина карьера LК и ширина Вк для крутопадающих залежей в
конечных контурах карьера на уровне дневной поверхности
определяются по формулам
LK = LД + 2HK · ctgBK
(5.15)
ВK = ВД + 2HK · ctgBK
(5.16)
где ВД – ширина дна карьера (30-40 м).