Расчёт производительности буро-взрывных работ при разработке Шкурлатовского месторождения грани

Содержание

1. Введение

В народном хозяйстве Российской Федерации отрасль добычи и переработки нерудных полезных ископаемых имеет важное значение, являясь одним из основных звеньев в технологической цепи производства строительных материалов, сырья для дорожного строительства. В период становления новых экономических отношений в нашей стране предполагается дальнейшее развитие отрасли, так как прогрессирование экономики государства немыслимо без разного рода строительства, и, следовательно, без сырья и материалов для него.

Задачей курсовой работы является рассчитать один из основных технологических процессов: взрывные работы применительно к условиям Шкурлатовского месторождения гранитов.

Шкурлатовское месторождение гранитов расположено в Павловском районе Воронежской области, в 12 км юго-восточнее г. Павловска, в 10 км от судоходной р. Дон.

Ближайшие железнодорожные станции Бутурлиновка и Калач Юго-Восточной железной дороги расположены в 60 км соответственно к северо-востоку и востоку месторождения. В непосредственной близости проходит автомагистраль М 4 Москва - Ростов.

Шкурлатовское месторождение разведано в 1959-1960 г. г. Воронежской комплексной геологоразведочной экспедицией. Запасы утверждены ГКЗ СССР 25.05.1961г. (протокол № 3 346) в качестве сырья для производства щебня и бутового камня в количестве 245,5 млн. м³ по категориям А+В+С₁ и 70,4 млн. м³ по категории С₂ . Институтом «Союзгипронеруд», г. Ленинград в 1963-1972 г.г. было выполнено задание и рабочие чертежи на строительство Павловского механизированного карьера.

С 1976 года на базе месторождения работает Павловский горно-обогатительный комбинат, ныне ОАО «Павловскгранит» по производству щебня проектной производительностью 7,87 млн. м³ в год нерудных материалов в т. ч. 6,00 млн. м³ щебня.

В 1978-86 г.г. была произведена доразведка месторождения по заданию Минстройматериалов РСФСР с целью уточнения гипсометрического положения кровли не затронутых процессами выветривания гранитов, определения мощности вскрышных пород, коры выветривания, комплексной оценки вскрышных пород, а также гранитов нижних горизонтов месторождения.

Запасы были подсчитаны и утверждены до отм. - 70 м, вместо отм. - 8 м в целях экономической целесообразности вести дальнейшую отработку месторождения в направлении расширения рабочего борта.

В настоящее время месторождение представляет собой крупный карьер с дробильно-сортировочным заводом. Карьер имеет размеры 2,4 х 1,5 км, максимальная глубина карьера - 140 м, по длинной оси сориентирован в северо-западном направлении. Основной рабочий борт - юго-западный, северо-восточный борт ограничен спрямленным руслом ручья Гаврило и не разрабатывается.

2. Краткая геологическая характеристика месторождения

2.1. Геологическое строение месторождения

В геологическом строении месторождения принимают участие докембрийские, палеозойские и мезо-кайнозойские отложения.

Полезная толща представлена докембрийскими кристаллическими породами гранитоидного состава, слагающими куполообразное возвышение - батолит, осложнённое более мелкими куполами и впадинами. Кровля гранитов находится на отметках от 32,9 м до 69,9 м. Колебания кровли гранитов по высоте имеют амплитуду до 20 м на сравнительно коротких (до 100 м) расстояниях.

Гранитный массив является локальным поднятием на Павловском кристаллическом выступе и плавно погружается на юго-восток и юго-запад.

Гранитоиды представлены нормальными гранитами, гранодиоритами, граносиенитами порфировидной средне и мелкозернистой структур. Встречается гнейс, гранито-гнейс, гранодиоритогнейс, плагиогранит, гранитпорфир, диориты, сиениты.

Все разности не образуют самостоятельных отдельных групп, а находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Очень часто одни разности переходят постепенно в другие, следовательно и свойства гранитоидов стабильные, физико-механические показатели практически не отличаются друг от друга и представляют собой единый технологический тип сырья.

Среди гранитоидного батолита отмечается широкое развитие трещин северо-западного простирания согласующиеся с общим простиранием Воронежского массива. Поперечно к ним направлена вторая система трещин северо-восточного простирания. Падение трещин в обоих случаях почти вертикальное. Изредка наблюдаются косые, по отношению к первым, трещины с северо-западным простиранием и падением на юго-запад.

Трещиноватость кристаллических пород обусловлена тектоническими процессами, которым подвергался Воронежский массив в различные геологические периоды, в основном с вертикальными подъёмами и опусканиями кристаллического фундамента.

Мощность гранитов до границы подсчёта запасов (до отм. - 70 м) от 104,2 м до 137,0 м. Средняя - 116,6 м.

Породы вскрыши представляют собой (снизу-вверх):

1. Кора выветривания гранитоидов представляет собой пылеватую массу с обломками и глыбами гранита.

Мощность коры выветривания от нескольких сантиметров до 10 м.

2. Девонские отложения в виде аргиллитоподобных глин, аргиллитов, алевролитов, песчаников, туфопесчаников, туфогравеллитов. Наибольшим распространением пользуются аргиллиты (60 – 65 %).

Мощность отложений изменяется в широких пределах (в зависимости от рельефа кровли гранитов) от 4,0 до 28,1 м составляя в основном 14,0 м - 17,0 м. В районе куполообразных возвышений отложения девона выклиниваются.

3. Меловые отложения:

- сеноманские - пески зеленовато-серые и песчанистый мел .

Мощность до 3,6 м.

- турон-коньякские - мел белый, писчий, плотный, сильно обводнённый при извлечении приобретает текучесть. Залегание плавное, спокойное.

Мощность изменяется от 6,2 до 17,5 м, составляя в основном 10,5 м - 12,0 м. Максимальные мощности мела отмечаются в центральной и южных частях месторождения, минимальные - в северной его части.

4. Четвертичные отложения представлены песчано-глинистыми отложениями.

Мощность четвертичных отложений изменяется от 7,0 до 28,0 м, в основном составляя 15 м.

5. Почвенно-растительный слой.

Мощность от 0,4 – 0,5 м.

2.2. Гидрогеологические условия.

На карьере выделяются следующие горизонты и комплексы:

1. Водоносный современный аллювиальный горизонт - al V :

Приурочен к пойменным отложениям руч. Гаврило. Водовмещающими породами являются, в основном, пески. В верхней части разреза – глинистые (суглинки), в нижней – средне-крупнозернистые. Глубина залегания кровли водоносного горизонта находится на глубине 1,66 м. Мощность водоносного горизонта составляет 14,04 м. Вблизи карьера водоносный горизонт полностью сдренирован.

Дебит изменяется от 0,46 л/сек при понижении 2,8 м до 0,87 л/сек при понижении 2,58 м. Коэффициент фильтрации составил 1,18 м/сут – 12,03 м/сут.

Воды безнапорные. Питание осуществляется из смежных водоносных горизонтов. Разгрузка происходит в руч. Гаврило за пределами развития депрессии.

2. Водоносный средне-верхнечетвертичный аллювиальный горизонт а II – III :

Приурочен к отложениям четвертой и второй надпойменных террас р. Дон. Водовмещающими отложениями служат мелко- и среднезернистые пески с прослоями и линзами глин и суглинков. Горизонт не имеет на участке работ четко выраженного подстилающего водоупора и залегает непосредственно на водовмещающих отложениях турон-коньякского карбонатного комплекса. Перекрывающего регионального водоупора горизонт также не имеет, подземные воды безнапорные.

Водообильность данного горизонта характеризуется следующими показателями: дебит при опробовании изменяется от 0,138 л/сек до 0,67 л/сек при понижении 2,02 и 6,05 м соответственно.

Удельный дебит не превышал 0,19 л/м. Коэффициенты фильтрации не превышают 1,12 м/сут. В среднем К_ф изменялся от 0,41 м/сут до 0,79 м/сут.

Площадь питания водоносного горизонта совпадает с площадью распространения. Питание водоносного горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, а также за счет перетока вод из смежных горизонтов.

Разгрузка осуществляется в пойменных отложениях руч. Гаврило (исключая зону влияния депрессии, сформированную карьером).

Гидравлически средне-верхнечетвертичный водоносный горизонт, как и современный аллювиальный, тесно связан с турон-коньякским водоносным комплексом.

3. Водоносный турон-коньякский карбонатный комплекс – k ₂ t – k :

Развит на участке работ повсеместно и является одним из основных источников хоз-питьевого водоснабжения в Павловском районе. Водовмещающими породами данного комплекса служит трещиноватый писчий мел.

Мощность водоносного комплекса также равна мощности меловых отложений. Водообильность водоносного комплекса характеризуется следующими параметрами: дебит изменяется от 0,16 л/сек до 1,67 л/сек при понижении от 0,77 м до 13,4 м, удельный дебит от 0,1 л/сек. м до 1,43 л/сек.м. Водообильность водоносного комплекса значительно выше по сравнению с вышезалегающими водоносными горизонтами.

Коэффициент фильтрации изменяется от 1,3 м/сут до 15,68 м/сут.

Коэффициент водопроводимости изменяется от 7,44 м³ /сут до 144,57 м³ /сут.

Среднее значение коэффициента водопроводимости составляет 53 м³ /сут, среднее значение коэффициента фильтрации 6,53 м³ /сут.

Питание горизонта происходит, в основном, за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетекания из вышележащих водоносных горизонтов.

4. Водоносный, местами слабоводоносный старооскольский терригенный комплекс – D ₃ st :

На участке работ также развит повсеместно. Водовмещающие отложения представлены водоносными песчаниками ястребовской свиты верхнего девона. Водоносные песчаники залегают в толще аргиллитов. Воды напорные. Дебит изменяется от 0,42 л/сек до 0,9 л/сек при понижении соответственно 12,62 и 25,74 м. Удельный дебит находится в пределах 0,03 – 0,05 л/сек. м.

Питание водоносного комплекса осуществляется как за счет перетекания, так и за счет инфильтрации атмосферных осадков.

5. Слабоводоносная архей-протерозойская зона кристаллических пород AR + PR :

Водоносная архей-протерозойская зона приурочена к коре выветривания гранитов. Характеризуется незначительной водообильностью. Дебит изменяется от 0,013 л/сек до 0,34 л/сек. Водоносная зона напорная. Питание происходит за счет перетекания из вышележащих водоносных горизонтов.

3. Вскрытие и система разработки.

3.1. Система вскрытия

Разведанный участок месторождения расположен в долине ручья Гаврило. Размеры участка в плане 3,5 х 2,0 км. Отметки поверхности месторождения колеблются в пределах + 91м, + 94м.

Полезное ископаемое - гранит. Залегает на глубине от 35 до 55 м. Особенностью месторождения является неоднородный состав вскрышных пород, которые по возрасту разделяются на четвертичные, меловые и девонские отложения.

Шкурлатовское месторождение гранитов вскрыто двумя внешними капитальными групповыми траншеями, которые вскрывают 3 вскрышных горизонта: аллювиальный, меловой, горизонт девонских отложений. Это позволяет производить транспортировку горных пород независимо с каждого горизонта.

Принятая система разработки месторождения – комбинированная (сплошная и углубочная), с применением железнодорожного и автомобильного транспорта. Направление фронта горных работ – южное. Скорость продвижения фронта горных работ 45 метров в год.

По крепости гранитная толща относится к самой высокой ХVII категории по СНиП.

Добычные работы ведутся с применением буровзрывных работ.

Для выемки вскрышных и добычных пород применяются одноковшовые экскаваторы цикличного действия. Комплекс механизации вскрышных работ представляет собой экскаваторно-транспортно-отвальный, добычных - экскаваторно-транспортно-разгрузочный.

Транспортировка вскрышных пород во внешние отвалы осуществляется ж. д. транспортом.

Взорванная горная масса с добычных горизонтов транспортируются на ДСЗ железнодорожным транспортом. На горизонте -19/-32м, -32/-44м, -44/-56м добычные работы частично производятся с отгрузкой горной массы в автомобильный транспорт и транспортируются в дробильно-сортировочный цех, включающий в себя: ДСУ-1 гор. -19м (ввод в эксплуатацию – 2005г.) и ДСУ-2 гор. -32 м (ввод в эксплуатацию – 2008г.).

3.2. Основные элементы разработки

Согласно «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом», высота уступа при разработке одноковшовым экскаватором крепких пород с применением бурения при многорядном взрывании должна обеспечить развал породы высотой не более 1,5 кратной высоты черпания экскаватора ЭКГ-8УС, ЭКГ- 8И для данного типа экскаваторов. Примем высоту уступа равной 15 метров.

Отметки добычных горизонтов, отрабатываемых в карьере:

Гор.+35 м, гор.+20 м, гор.+2 м, гор.-15 м, гор.-19 м, гор.-32 м, гор.–44 м, гор.-56м.

Высота уступа при отработке вскрышных горизонтов + 95 м, + 80 м по песку и мелам для экскаваторов ЭШ - 6/45 принимается равной 15 м.

Высота уступа по аргиллитам и при зачистке кровли гранита для экскаваторов ЭКГ - 4У составляет от 5 до 15 м, отметки рабочих площадок + 50 м.

Углы откосов уступов принимаются согласно проекта, в рабочем состоянии, равными 80 гр., при погашении - 55 гр.

Прочие элементы:

Ширина заходки по полезному ископаемому и полускальным вскрышным породам при многорядном расположении скважин составляет 18 м.

Минимальная длина фронта работ на 1 экскаватор в соответствии с Нормами технологического проектирования предприятий нерудных строительных материалов при ж.д. транспорте должна составлять 400 м.

В условиях Павловского карьера длина фронта работ на каждом уступе колеблется в пределах 800 - 1 400 м.

Режим работы по добыче гранита в соответствии с заданием на проектирование принят круглогодовой при непрерывной рабочей неделе.

4. Процессы открытых горных работ.

4.1. Вскрышные работы и отвальное хозяйство

Производство вскрышных работ в карьере осуществляется на трёх горизонтах: + 50 м, + 80 м, + 95 м.

Гор. +95м – выемка четвертичных пород в объёме 860 т.м³ - ЭШ-6/45 №12, ЭШ-6/45 № 15.

Гор. + 80 м - выемка меловых пород в объеме 940 т.м³ - ЭШ - 6/45 № 17.

Гор. + 50 м - скальная вскрыша по цеху добычи в объеме 600 т.м³ будет отгружаться экскаватором ЭКГ- 4У № 21, ЭКГ –8УС № 5.

Прием вскрыши на ж/д отвалах осуществляется следующими экскаваторами:

Гор. + 115 м ЭКГ - 4,6 Б № 18 - 760 т.м³ .

Гор. + 145 м ЭКГ – 5А № 26 - 1010 т.м³ .

Гор. + 115 м ЭКГ – 5А № 29 - 630 т.м³

Вскрышные породы Шкурлатовского месторождения в народном хозяйстве не используются.

Тракторно-бульдозерный цех является обслуживающим звеном. При производстве вскрышных работ используются бульдозера для планировки ж.д. трасс, подготовки трассы для экскаваторов ЭШ – 6/45, очистки габаритов ж.д. пути и т.д.

Основные ж. д. отвалы расположены:

Отвал № 1 - в северо-восточной части земельного отвода, в пойме р. Гаврило, в 1,5 км от восточной траншеи карьера;

Отвал № 2 - в юго-западной части земельного отвода в 300 м от автомобильной дороги Павловск – Шкурлат.

Транспортная связь карьера с отвалами осуществляется через ст. Породная, предназначенную для экипировки ж. д. составов и обработки вскрышных ж.д. составов. Отвалы располагаются на неудобных для сельскохозяйственных работ землях.

4.2. Подготовка горных пород к выемке.

4.2.1. Буровзрывные работы.

Добычные работы в карьере ОАО «Павловскгранит» ведутся с применением буровзрывных работ, бурение скважин производится буровыми станками типа СБШ - 250 МН, СБШ-160/200-40. Для подготовки взорванной горной массы в объеме 5109 тыс.м3 карьер располагает 12-ю буровыми станками . Объем бурения составляет 243 тыс. погонных метров.

Буровзрывные работы на ОАО «Павловскгранит» ведутся хозяйственным способом. Для производства массовых взрывов используется ЭВВ гранэмит. Для разделки негабаритов, порогов и отдельных выходов гранита применяется аммонит №6ЖВ в шпуровых и накладных зарядах.

1. Место проведения БВР - карьер.

2. Коэффициент крепости взрываемых пород по шкале проф. Протодьяконова - до 18.

По взрываемости все разрабатываемые породы в карьере разделяются на 3 класса:

а) трудно разрушаемые, класс I - гранит

б) средне разрушаемые, класс П - гранит слабовыветрелый

в) слабо разрушаемые, класс Ш - аргиллиты, сильно выветрелые граниты.

В зависимости от физико-механических свойств породы, трещиноватости и взрываемости про­изводится расчет параметров расположения скважин и зарядов.

3. Метод взрывных работ - скважинные заряды.

4. Способ взрывания - с применением неэлектрической системы «Эдилин», электроинициирование с помощью прибора УВВ – 1М, электродетонаторами ЭД – 24.

5. Проектная высота уступов - 15 м.

6. Тип бурового оборудования - станки СБШ-250 МН, СБШ-160/200, СБШ-160/200Д

7. Диаметр скважин - 215,9 мм.

8. Количество рядов скважин - от 2 - х и более.

4.2.2. Расчёт параметров взрывных работ.

Определим величину линии наименьшего сопротивления по подошве W, м по формуле:

W = 24*d *(Δ/q)^1/2 [1]

где: d – диаметр скважины, м, d=0,215 м, Δ – плотность заряжания, кг/дм³ , Δ =1,5 кг/дм³ , q - расчетный удельный расход ВВ, кг/м³ , для гранэмита q=1,4 кг/м³

Тогда по формуле [1]:

W = 24 * 0,215*(1,5 / 1,4)^1/2 = 5,3 м.

Определим глубину перебура скважины Lпер , м, по формуле:

Lпер


29-04-2015, 00:39