Stroi-doska.ru

Строй Доска
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Предельные углы откоса нерабочих уступов

Уступ

Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

A. Г. Шапарь.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

  • Устойчивость
  • Устьевая арматура

Полезное

Смотреть что такое «Уступ» в других словарях:

уступ — обрыв или крутой склон, выработанный под влиянием тектоники или эрозии в устойчивых породах и имеющий значительную протяженность. Уступы тектонического происхождения иногда называют сбросами. Сброс – это разлом, разделяющий два блока земной коры … Географическая энциклопедия

уступ — обрыв, куэста, штроб, глинт, терраса, выемка, тябло, чинк, глипт, ступень, берма Словарь русских синонимов. уступ сущ., кол во синонимов: 21 • берег (37) • … Словарь синонимов

уступ. — уступ. уступит. уступительный уступ. Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. уступит. Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 … Словарь сокращений и аббревиатур

УСТУП — в горном деле отдельно разрабатываемая в карьерном поле часть толщи горных пород, имеющая форму ступени … Большой Энциклопедический словарь

УСТУП — УСТУП, уступа, муж. Часть чего нибудь (какого нибудь целого: строения, горы и др.), отступающая от прямой, основной линии, черты, образуя ступень, выемку. В фасаде дома сделаны уступи. «Дай отдохнуть на уступе скалы.» А.Блок. «Он (человек)… … Толковый словарь Ушакова

УСТУП — УСТУП, а, муж. Часть чего н., образующая ступень, выемку. У. в стене. У. карьера. Скалы высятся уступами. | прил. уступный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

уступ — Сосредоточенная деформация земной поверхности, проявляющаяся в образовании трещин со сдвигом пород. Примечание Уступы возникают как следствие относительных разрывных перемещений смежных участков по напластованию, поверхностям разрывных нарушений … Справочник технического переводчика

уступ — Крутой склон или отвесный обрыв, разделяющий более пологие поверхности, расположенные на разной высоте. Syn.: эскарп … Словарь по географии

уступ — 3.4.5 уступ: Смещение внутренних поверхностей двух секций измерительного трубопровода в месте их стыка, обусловленное смещением осей этих секций и (или) различием значений их внутреннего диаметра. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

УСТУП — 1) У. карьера часть рабочего борта карьера в форме ступени, разрабатываемая с применением самостоят. комплекса добычного и трансп. оборудования. Угол откоса У. 60 70 °, высота зависит от применяемого горного оборудования и св в пород и обычно… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Способ отстройки нерабочего борта карьера

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к технологии открытых горных работ, и предназначено для применения на карьерах и разрезах. Разработка способа отстройки нерабочего борта карьера обеспечивает: уменьшение объема вскрышных работ путем максимального сближения конструктивного и устойчивого углов откоса нерабочего борта; повышение уровня безопасности горных работ у предельных контуров путем упразднения операции повышенной безопасности по удалению породы с предохранительных берм и оставления ее на месте осыпи, обрушения. Достигается это за счет формирования не подлежащих очистке предохранительных берм, ширина и положение которых обеспечивают равенство конструктивного и устойчивого углов откоса нерабочего борта, а также упразднения опасной операции по очистке берм. 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к технологии открытых горных работ, и предназначено для применения на карьерах и разрезах.

Конструирование устойчивого нерабочего борта осуществляется на основе его предельных параметров (высоты и угла наклона), а также параметров его элементов высоты и угла наклона нерабочих уступов и ширины берм.

В практике исследований, проектирования и строительства карьеров известны способы отстройки нерабочего борта карьера, которые характеризуются: а) фиксированным положением на нерабочем борту предохранительных берм без увязки с положением транспортных берм; б) регламентированной шириной этих берм, достаточной для механизированной очистки их; в) наличием транспортной связи предохранительных берм с поверхностью; г) превышением устойчивого угла откоса борта под конструктивным и излишней вскрышей, что связано с выполнением требований пунктов а), б), в); д) необходимостью периодической очистки предохранительных берм, являющейся в условиях органической их ширины и значительной протяженности процесса повышенной безопасности.

В зависимости от величины продольного уклона предохранительных берм различают два способа отстройки нерабочих бортов: первый с горизонтальными предохранительными бермами. Применяется на большинстве карьеров и разрезов.

второй с наклонными предохранительными бермами [1] [2] Способ отстройки нерабочего борта карьера с наклонными предохранительными бермами, известного из [3] применен на Сибайском, Сорском, Тейском, Краснокаменском, Оленегорском и Ковдорском карьерах, а также на карьерах по «Якут-алмаз» при отработке алмазных трубок «Интернациональная», «Мир», «Айкал».

Важнейшими недостатками известных способов отстройки нерабочих бортов карьера являются: излишняя вскрыша, которой можно избежать, и опасная операция по очистке берм.

Известен способ отстройки формирования нерабочих уступов, наклонной транспортной бермы, проведение предохранительных берм между смежными витками транспортной бермы, причем количество предохранительных берм меньше на единицу нерабочих уступов, располагаемых между смежными витками транспортной бермы. По мере углубки карьера и сближения по вертикали витков транспортной бермы нерабочие уступы выклиниваются, т.е. формируются уступы малой высоты и большой протяженности, что ведет к выполаживанию борта. Предохранительные бермы проходят с направлением и уклоном, совпадающим с транспортной бермой, до места на борту, где количество нерабочих уступов между смежными витками транспортной бермы определяется целым числом нерабочих уступов максимально возможной высоты, а затем в указанном месте производят изменение направления уклона на участке предохранительной бермы на противоположные.

Недостатком известного способа является необходимость осуществления работы механизмов по очистке берм на узкой рабочей площадке у основания погашенного уступа и проблема удаления осыпи и обрушенной породы.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в следующем: уменьшение объема вскрышных работ и повышение уровня безопасности горных работ у предельных контуров. От использования предлагаемого изобретения может быть получен следующий технический результат: предохранительная берма представляет собой карьерную площадку, предназначенную для регулирования конструктивного угла откоса нерабочего борта, а также размещения породы на месте осыпи или обрушения и характеризуется следующими особенностями: она не подлежит очистке от породы; не используется для работы механизмов;
может не иметь транспортной связи с поверхностью, быть прерывной или тупиковой;
положение на борту и ширина такой бермы не регламентируется, а устанавливаются проектом исходя из условий равенства конструктивного и устойчивого углов откоса борта, а также размещения на ней осыпи и обрушенной породы.

Неочищаемые предохранительные бермы могут применяться в комбинации с очищенными.

Особенности нерабочего борта карьера, отстроенного с применением неочищаемых предохранительных берм:
1. возможность увеличения конструктивного угла откоса на 18-20 o C по сравнению с углом откоса борта, отстроенного существующим методом. Это создает условия для формирования нерабочего борта с равными значениями устойчивого и конструктивного угла откоса в интервале между смежными транспортными бермами.

2. упразднение трудоемкой и опасной операции работы механизмов по очистке берм на узкой рабочей площадке у основания погашенного уступа.

3. проблема удаления осыпи и обрушенной породы решается на стадии проектирования и постановки уступов на предельный контур с помощью надлежащей ширины берм, оптимального расстояния между ними и рационального способа заоткоски уступов, что позволяет осыпь и обрушения оставлять на месте их образования без помех технологии и безопасности.

При существующих способах отстройки нерабочих бортов эта проблема сохраняется в течение всего периода работы карьера.

Принципиальное отличие предложенных неочищаемых от неочищенных берм, встречающихся на карьерах, состоит в том, что неочищаемые бермы проектируются и формируются без излишней ширины, без излишней вскрыши и на тех участках борта, где они целесообразны и обоснованы. Неочищенные предохранительные бермы возникают стихийно, вследствие упущений при их формировании или эксплуатации, причем нередко на участках борта, где они недопустимы. В этом случае затраты на дополнительную вскрышу, связанную с их увеличенной шириной и устройством подъезда к ним, оказывается излишними.

Читать еще:  Материалы для укрепления дорожных откосов

Необходимые условия и область применения способа отстройки нерабочего борта с неочищенными предохранительными бермами:
уступы сложены скальными, полускальными и рыхлыми породами, не склонными к обрушениям в значительных объемах;
нерабочие борта или отдельные их участки, на которых ширина предохранительных берм, рассчитанная по фактору устойчивого угла откоса, обеспечивает размещение на берме всего ожидаемого объема осыпи или обрушения;
наличие осыпи, обрушения на берме не нарушает технологии и не снижает уровень безопасности.

Перечисленным трем условиям отвечают карьеры, разрезы, для которых обосновано либо увеличение конструктивного угла откоса борта, либо оставление осыпи и обрушенной породы на месте образования с упразднением операции по удалению породы с предохранительных берм.

На фиг.1 схема известной конструкции нерабочего борта; на фиг.2 а, б, в схема конструкции нерабочего борта с неочищаемыми предохранительными бермами, имеющими переменную ширину на участках, примыкающих к транспортной берме; на фиг.3 схема отстройки нерабочего борта с неочищаемыми предохранительными бермами на каждом рабочем уступе; на фиг.4 то же, через три рабочих уступа, вариант.

Конструкция отстройки нерабочего борта карьеры состоит из транспортных берм 1 и предохранительных берм 2 (фиг.2,3,4).

Пример осуществления предлагаемого способа.

Борт в интервале 144 м при высоте рабочих уступов 12 м отстраивается с использованием бурстанков СБШ-250 МНА 32 и экскаваторов ЭКГ-84.

Отстройка рассмотрена в двух вариантах.

I вариант. Уступы на предельный контур ставятся под углом 90 o методом предварительного щелеобразования с оставлением на каждом горизонте неочищаемой предохранительной бермы шириной 5-7 м (фиг.3).

II вариант. Уступы на предельном контуре сдваиваются или страиваются под углом 60 o методом предварительного щелеобразования с оставлением между ними через 36-24 м неочищаемой предохранительной бермы шириной 11 м — минимально возможная ширина при наклонных скважинах. Значение конструктивных углов откоса нерабочего борта приведены в таблице. Более пологие конструктивные углы достигаются увеличением ширины предохранительных берм, а при II варианте также уменьшением угла откоса нерабочего уступа (фиг.4).

Изобретением предусмотрено формирование не подлежащих очистке предохранительных берм, ширина и положение которых обеспечивают равенство конструктивного и устойчивого углов откоса нерабочего борта, а также упразднение опасной операции по очистке берм. Достигается уменьшение объема вскрышных работ и коэффициента вскрыши на 6-20% уменьшение грузооборота на 9-13% Проблема осыпи породы решается на стадии проектирования строительства карьера за счет рациональных параметров предохранительных берм и не растягивается на весь срок его существования.

1. Способ отстройки нерабочего борта карьера, включающий формирование нерабочих уступов, транспортной бермы, проведение предохранительных берм между смежными транспортными бермами, отличающийся тем, что предохранительные бермы формируют неочищаемыми, взаиморасположением и шириной которых обеспечивают равенство устойчивого и конструктивного углов откоса нерабочего борта в пределах выделенной по глубине карьера зоны, а также предусматривают размещение на берме осыпи и обрушенной породы, не подлежащей удалению в течение всего срока функционирования борта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предохранительные бермы на участке примыкания к транспортной берме формируют переменной ширины, изменяющейся в зависимости от принятой технологии буровзрывных работ, от нуля до величины, обеспечивающей равенство устойчивого и конструктивного углов откоса нерабочего борта.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Выводы и направления дальнейших исследований

Short Description

Download Выводы и направления дальнейших исследований.

Description

Выводы и направления дальнейших исследований. Следовательно, изменяя размеры радиального зазора между ВВ и породой, происходит изменения величины импульсной нагрузки по высоте разрушаемого уступа горных пород в зависимости от конкретных условий ведения БВР. Для этого достаточно иметь указанные соотношение диаметров зарядов ВВ в верхней и нижней части скважины и линейные размеры высоты столба ВВ с разными значениями Δ. Данная конструкция скважинного заряда с радиальным зазором позволяет улучшить качество взорванной горной массы с увеличением выхода фракции 0 + 400 мм на 2,5 %. Список литературы 1. Власов О.Е. Основа теории действия взрыва. –М.: ВИА, 1957. –407 с. 2. Кузнецов В.М. Математические модели взрывного дела. –Новосибирск: Наука, 1977. –259 с.

УДК 622.271 В.К. СЛОБОДЯНЮК, канд. техн. наук, доц., Ю.В. ПЕРЕГУДОВ, магистрант, Криворожский технический университет УЧЕТ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И РАЗНОСЕ ВРЕМЕННО НЕРАБОЧИХ БОРТОВ ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА 37B

Исследовано влияние горно-геологических особенностей прибортового массива на безопасность открытой разработки при формировании и разносе временно нерабочих бортов карьеров Досліджено вплив гірничо-геологічних особливостей прибортового масиву на безпечність відкритої розробки при формуванні та розносі тимчасово неробочих бортів кар’єру.

Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Поэтапная открытая разработка крутопадающих месторождений сопровождается работами по формированию и разносу временно нерабочих бортов. Высота участка временно нерабочего борта между смежными по высоте рабочими зонами карьера достигает 60-100 м, угол откоса временно нерабочих бортов равен углу откоса нерабочего борта и существенно превышает угол откоса рабочего борта. При этой системе разработки особую роль играют вопросы учета особенностей залегания рыхлых и плотных пород в прибортовом массиве, которые оказывают существенное влияние на устойчивость борта карьера и на обеспечение безопасных условий производства горных работ. В отечественной практике проектирования не принято выделять в проекте карьера промежуточные этапные контура, и соответственно, влиянию локальных особенностей залегания горных пород на устойчивость борта карьера не уделяется достаточного внимания. Это лишает горных инженеров проектного 254

обоснования для разрешения горнотехнических ситуаций, требующих в определенные периоды времени изменения конструкции борта карьера и кратковременного повышения эксплуатационного коэффициента вскрыши. Анализ исследований и публикаций. В исследовании [1] управляемым параметром является угол откоса уступа. В этом случае существует множество вариантов сочетания параметров уступов, слагающих оцениваемый борт карьера, которые имеют близкие значения коэффициента запаса устойчивости. Но многие из этих вариантов изначально не являются технологически целесообразными, особенно те, в которых нижние уступы борта имеют пологий откос уступа, а необходимый коэффициент запаса устойчивости борта карьера достигается увеличением угла откоса верхних уступов, обычно сложенных рыхлыми и плотными породами. Известно, что технико-экономические показатели открытой разработки будут наилучшими при максимально допустимом угле откоса нерабочего борта карьера. Угол откоса уступа в данном случае не является неизвестной искомой и оптимизируемой величиной, в большинстве случаев значения углов откоса уступов, обеспечивающих их краткосрочную и долгосрочную устойчивость, известны из проекта разработки и уточнены в ходе эксплуатации карьера. Актуальной научно-производственной задачей является определение минимального количества и ширины предохранительных берм, обеспечивающих нормативное значение запаса устойчивости борта карьера. Особенно это важно в случаях, когда соблюдение нормативных параметров берм безопасности не обеспечивает безопасных условий производства горных работ в конкретных горно-геологических условиях. Постановка задачи. Целью работы является разработка методики обоснования, в условиях неопределенности информации о физико-механических свойствах горных пород, безопасных конструктивных параметров борта карьера при различных условиях залегания слоев горных пород. Изложение материала и результаты. Механико-математической основой современных методов расчета устойчивости откосов является теория предельного равновесия «сыпучей среды». Для практического использования в расчетах устойчивости откосов применяются методы, основанные на том, что предельное равновесие в откосе удовлетворяется не во всех точках некоторой области массива, а лишь по ее внутренней границе (по наиболее напряженной поверхности скольжения) [4]. Известно, что физикомеханические свойства горных пород носят вероятностный характер, они зависят от степени обводненности массива и изменяются на протяжении периода эксплуатации карьера. Граница плотных и скальных пород во многих случаях не является горизонтальной плоскостью. В зависимости от наклона этой плоскости по отношению к выработанному пространству карьера при одних и тех же физико-механических свойствах горных пород оценка устойчивости борта карьера будет различной. Известны примеры (Приазовские железорудные месторождения, месторождения Правобережной аномалии), 255

Читать еще:  Схема котлована без откосов

когда вдоль линии простирания месторождения плоскость кристаллического фундамента имеет многочисленные подъемы и падения, то есть при разработке такого месторождения геомеханические характеристики борта карьера будут изменяться. Применение геоинформационных технологий компьютерного моделирования [2, 3] позволяет оптимизировать геометрические и физикомеханические параметры горных выработок и существенно ускорить процесс определения рациональной конструкции борта карьера. В исследовании для выполнения научно-исследовательских работ рекомендуется использовать компьютерную систему GeoStudio 2007. Информационной основой численного эксперимента является математическая модель борта карьера и прибортового массива горных пород с учетом физико-механических свойств горных пород и положения основных водоносных горизонтов. Одной из задач данной работы являлось исследование закономерностей изменения коэффициента запаса устойчивости борта карьера при изменении параметров залегания пластов плотных (глина, каолин) и скальных пород, слагающих прибортовой массив. Были построены и изучены три упрощенные модели борта карьера: 1) прибортовой массив сложен пластами пород, падение которых направлено в сторону выработанного пространства карьера; 2) прибортовой массив сложен горизонтально залегающими пластами горных пород; 3) прибортовой массив сложен пластами пород, падение которых направлено вглубь массива горных пород; Для каждой из упрощенных моделей определена высота борта карьера, угол откоса пород, его слагающих, физико-механические свойства горных пород (плотность, угол внутреннего трения, сцепление пород). Положение горных пород в плоскости откоса борта карьера во всех моделях одинаковое. Зона скальных пород в данном исследовании считается устойчивой и угол откоса борта карьера оптимизируется только в зоне расположения рыхлых и плотных пород. Рациональные параметры борта карьера определяются в ходе последовательных итераций, уменьшающих угол откоса борта карьера до достижения значения, обеспечивающего в конкретных горно-геологических условиях нормативный коэффициент запаса устойчивости. После определения безопасного угла откоса борта карьера строится ступенчатый профиль, состоящий из уступов (с заданным углом откоса уступа) и количеством берм безопасности, общая ширина которых определяется высотой борта и разностью начального и безопасного углов откоса борта карьера. Для каждой из упрощенных моделей карьера было произведено 10 численных экспериментов, в которых последовательно изменялись физикомеханические свойства пород: удельная масса от 1,86 до 2,13 т/м3, угол внутреннего трения от 14 до 25, сцепление от 0,046 до 0,14 МПа. Результаты исследования приведены на рис. 1. 256

Рис. 1. Изменение коэффициента запаса устойчивости временно нерабочего борта в зависимости от угла падения стратиграфических слоев (отрицательный угол – падение пластов в выработанное пространство, положительное значение – вглубь массива)

Так как в реальных горно-геологических условиях сбор достоверной информации о свойствах пород является сложной, дорогостоящей, а иногда и неосуществимой задачей, данная методика позволяет быстро и эффективно смоделировать множество возможных вариантов поведения борта карьера. Таким образом, даже при неточных или недостающих данных, появляется возможность определить вероятную область возможных оползней и обрушений борта карьера. Выводы и направления дальнейших исследований. Разработана методика обоснования в условиях неопределенности данных о свойствах прибортового массива горных пород конструктивных параметров борта карьера, обеспечивающих безопасное производство горных работ. Результаты моделирования показывают, что при оценке в проекте параметров борта карьера необходимо учитывать не только физико-механические свойства горных пород, но и параметры залегания пород в прибортовом массиве. В дальнейших исследованиях будут проанализированы и исследованы наиболее типичные примеры геологического строения прибортовых массивов горных пород с целью разработки рекомендаций по выбору безопасной конструкции борта карьера. Список литературы 1. Летучий В.В. К оптимизации параметров бортов открытых горных выработок // Науковий вісник НГУ. –2010. –№ 4. –С. 64-67. 2. Гальперин А.М. Геомеханика окрытых горных работ. –М.: Издательство МГУ, 2003. –473с. 3. Попов В.Н., Шпаков П.С., Знаков Ю.Л. Управление устойчивостью карьерных откосов. –М.: Издательство МГУ, 2008. –683 с. 4. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. –М.: Недра, -1965. –375 с. 257

Исследование влияния положения трассы вскрывающих выработок на объем горной массы в конечном контуре карьера на основе моделирования в ГГИС Micromine

Авторы

  • Федотов Григорий Сергеевич – руководитель департамента по работе с учебными заведениями и методическому обеспечению Майкромайн
  • Пастихин Денис Валерьевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Геотехнологии освоения недр» НИТУ “МИСиС”

Аннотация

На сегодняшний день при проектировании конечных контуров больших и средних карьеров широко используются горно-геологические информационные системы, которые позволяют на основе блочной модели получать оптимальный контур карьера. В связи с отсутствием методики построения проектного контура карьера на основе оптимального, разница экономических оценок оптимального и проектного контуров может превышать 10%. Это связано с прирезкой дополнительных объемов вскрышных пород или оставлением части запасов полезного ископаемого под транспортными бермами при формировании трассы вскрывающих выработок. В статье изложены методика и результаты исследования влияния положения трассы вскрывающих выработок на объем горной массы в конечном контуре карьера. Приводится описание аналитической модели карьера, учитывающей основные параметры элементов трассы вскрывающих выработок, и результаты моделирования для карьеров различной глубины. Описаны результаты моделирования аналогичных конечных контуров карьера с системой вскрывающих выработок в горно-геологической информационной системы Micromine. Результаты моделирования представлены в виде графиков зависимости изменения объемов горной массы в конечном контуре карьера при проектировании трассы.

Введение

Процесс проектирования карьеров – это сложная инженерная задача, которая требует творческого подхода к решению. Одним из основных этапов проектирования является определение конечных контуров карьера. От конечных контуров зависит множество показателей, например, годовая производительность карьера, срок службы горного предприятия, доходность проекта, а, следовательно, и эффективность инвестиций и так далее. При этом необходимо вовлечь в отработку в полном объеме балансовые, минимизировать количество вскрышных пород, соблюсти все требования правил безопасности ведения открытых горных работ.

Вопросом определения конечных контуров карьера занимались такие выдающиеся представители советской школы открытых горных работ, как академик В.В. Ржевский, профессор А.И. Арсентьев, академик Н.Н. Мельников и другие [12]. По мере развития техники, технологии ведения открытых горных работ для определения конечной глубины и контуров карьера предлагалось сравнивать различные коэффициенты вскрыши с граничным (предельным) коэффициентом вскрыши. Так же менялись и предлагались различные подходы к определению граничного коэффициента вскрыши [8]. Однако сам принцип определения конечных контуров карьера оставался неизменным – сравнение коэффициентов вскрыши. Результатом развития данных подходов к определению конечного контура карьера стало появление документа Ведомственные нормы технологического проектирования (ВНТП) 3-85 “Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий металлургии с открытым способом разработки”, в котором даны рекомендации, для определения конечного контура карьера.

В соответствии с методическими рекомендациями Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых при определении оптимальных границ карьера производится сравнение граничного (предельного) коэффициента вскрыши с контурным, величина которого не должна превышать значение граничного [7].

С появлением компьютеров, вычислительные мощности которых позволяли бы выполнять большой объем математических операций, и развитием информационных технологий в 60-70 годах прошлого века появился ряд методов, основанных на математическом моделировании месторождений. В их числе методы, основанные на алгоритмах плавающего конуса и Лерча-Гроссмана. Данные методы на основании блочной модели месторождения позволяют определить оптимальный контур карьера, критерием оптимальности при этом выступает максимизация дохода от реализации конечного продукта, с учетом всех видов затрат на его добычу и обогащение.

Читать еще:  Машины для выравнивания откосов

Сегодня данные методы применяются практически во всех проектных организациях при определении границ ведения открытых горных работ. Одной из компаний, реализовавших метод оптимизации на основе алгоритма Лерча-Гроссмана в своих программных продуктах, является компания MICROMINE Pty Ltd. Компания была основана в 1986 г. в городе Перт, Австралия и на сегодняшний день является лидером в области разработки и внедрения современных информационных технологий в горном деле. Флагманским продуктом компании является модульная горно-геологическая информационная система (ГГИС) Micromine. За определение оптимальных границ карьера отвечает модуль “Оптимизация карьера” [9-11].

При проектировании карьеров с помощью ГГИС построение проектного контура карьера, осуществляется на основании оптимального контура, полученного в программе. Задача проектировщика заключается в отрисовки конечного контура карьера с системой вскрывающих выработок, транспортных берм, берм безопасности и других элементов карьера.

При проектировании площадок и съездов происходит изменение оптимального контура карьера. Для формирования транспортных берм необходимо на конечном контуре создать горизонтальные площадки. Создание площадок возможно либо за счет выемки дополнительных объемов горной массы, либо ее недобора относительно оптимального контура карьера. Если трассу расположить внутри оптимального контура, тогда возникает риск того, что руда будет извлечена не в полном объеме за счет размещения системы транспортных съездов над рудным телом, однако при этом мы минимизируем объем вскрыши. Если расположить трассу за пределами оптимального контура, увеличится объем вскрышных пород, но в полном объеме будут извлечены балансовые запасы. На рисунке 1 показаны объемы, которые мы прирежем или же недоберем, при формировании транспортных берм.

Рис. 1. Изменение объемов горной массы при отрисовки проектного контура карьера

Очевидно, что ценность проектного контура карьера будет отличаться в меньшую сторону от ценности оптимального контура карьера. В профессиональных кругах считается, что расхождение между оптимальным и конечным контуром карьера должно составлять не более 10%, тогда проект считается выполненным на достаточно высоком профессиональном уровне.

На практике наиболее распространён случай, когда проектировщик пытается найти баланс между прирезкой вскрышных пород и недобором полезного ископаемого, результаты проектирования представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Проектный и оптимальный контур карьера в ГГИС Micromine

Отсюда вытекает научная задача, как перейти от оптимального контура к проектному, учитывая технологию отработки месторождения, вскрытие и систему разработки, при этом минимально прирастить объемы вскрышных пород по сравнению с оптимальным контуром, но в то же время максимально вовлечь в отработку балансовые запасы руды и минимизировать снижение экономической ценности проектного карьера.

Методы исследования

Задачей исследования было вычисление максимального диапазона изменения объема горной массы в зависимости от формы карьера, его параметров и положения трассы. Для этого создана аналитическая модель карьера. Были смоделированы карьеры с дном круглой, эллиптической и прямоугольной формы.

Для каждой формы дна карьера выведена аналитическая зависимость для подсчета объемов горной массы. При круглой форме дна карьера уступ был рассмотрен как усеченный конус, величины верхних и нижних радиусов определялись с учетом угла откоса уступа, его высоты и ширины бермы.

Рис. 3. Пример модели карьера с круглой формой дна в ГГИС Micromine

где h – высота уступа (м),

n – число уступов в карьере,

– радиус нижнего основания n-ого уступа (м), который определяется по формуле:

где r – радиус дна карьера (м),

Шб – ширина предохранительной бермы (м),

β – угол откоса уступа (град.),

Rвn – радиус верхнего основания n-ого уступа (м), который определяется по формуле:

При эллиптической форме карьер рассматривался как усеченный конус, с эллипсом в качестве основания. Полученная аналитическая зависимость учитывает изменение радиусов эллипса, который является дном карьера, высоту уступа, угла откоса уступа и ширину бермы.

где Sэнn – площадь нижнего основания эллиптической формы n-ого уступа (м 2 ), которая определяется по формуле:

где a – длина малой полуоси (м),

b – длина большой полуоси (м),

Sэнn – площадь верхнего основания эллиптической формы n-ого уступа (м 2 ), которая определяется по формуле:

При прямоугольной форме карьер рассматривался в качестве усеченной призмы, в основании которой четырехугольник.

где Sпнn – площадь нижнего основания прямоугольной формы n-ого уступа (м 2 ), которая определяется по формуле:

где a – длина основания (м),

b – ширина основания (м),

где Sпнn – площадь верхнего основания прямоугольной формы n-ого уступа (м 2 ), которая определяется по формуле:

Для каждого вида карьера были рассмотрены предельные положения трассы. Под предельными положениями понимаются положения трассы, при которых все съезды формируются внутри или снаружи линии оптимального контура, примыкая к ней внешней или внутренней стороной. Объем дороги определялся с помощью аналитической зависимости установленной для трассы простой формы. Данная аналитическая зависимость учитывала количество и высоту уступов, уклон съездов, ширину транспортной бермы, длину горизонтальной площадки примыкания на каждом горизонте.

где α – уклон дороги (‰),

Шд – ширина транспортной бермы (м),

l – длина горизонтальной площадки примыкания (м),

Для проверки выведенных аналитических зависимостей и работы моделей было выполнено построение нескольких заверочных 3D моделей карьера в ГГИС Micromine. Разница в объеме моделей карьеров с одинаковыми параметрами составила 1-2%, что является следствием того, что в программе Micromine круглые фигуры рассматриваются в виде совокупности ломанных линий.

При исследовании влияния положения трассы вскрывающих выработок на объем горной массы в конечном контуре карьера изменялись следующие параметры в диапазоне: высота уступа от 10 до 30 метров с шагом 5 метров; угол откоса уступа от 50 до 80 градусов с шагом 5 градусов; ширина бермы принималась равная 5, 7, 10 метрам; ширина дороги от 10 до 30 метров с шагом 5 метров; длина горизонтальной площадки примыкания от 10 до 30 метров с шагом 5 метров; уклон от 70 до 120 промилле с шагом 10 промилле; при круглой форме радиус дна от 50 до 100 метров; при эллиптической форме радиусы дна от 30 и 80 до 60 и 160 метров ; при прямоугольной форме дна длина дна от 100 до 300, ширина от 50 до 100.

Результаты

В результате моделирования были получены зависимости изменения объемов горной массы в конечном контуре карьера при размещении трасс вскрывающих выработок в предельном положении для разных параметров элементов. Пример зависимости изменения объемов горной массы при разных углах откоса уступа при увеличении глубины карьера приведен на рисунке 4, а при разном радиусе дня приведен на рисунке 5. Данные графики построены для съездов, расположенных снаружи линии оптимального контура. В результате было установлено, что наибольшее отклонение объем от оптимального контура достигается на карьерах глубиной от 150-200 метров и до 400-500 метров, в этих случаях отклонение может достигать 30-40%.

Рис. 4. Влияние угла откоса уступа на объем горной массы в конечном контуре карьера при увеличении его глубины

Рис. 5. Влияние радиуса дна карьера на объем горной массы в конечном контуре карьера при увеличении его глубины

Заключение

Выполненные исследования показали существенное влияние положения вскрывающих трасс на объем горной массы в конечном контуре карьера и позволили определить диапазон глубин, для которых влияние фактора размещения трасс наиболее существенно. Но на данном этапе исследования не рассматривалось влияние на экономические показатели пространственного размещения полезного ископаемого в карьере и его качественных характеристик. Следующим этапом исследования будет установление влияния положения трассы вскрывающих выработок на экономическую ценность проектного контура карьера. Данное исследование позволит вывести рекомендации по проектированию для различных горно-геологических условий.

Список литературы

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector