Материал: Відкриті горні роботи

Відкриті горні роботи

Вступ

Кар’єр розташовується на території Житомирського району за 14 км на північ від міста Житомира поблизу села Оліївка (Рис. 1). Неподалік від кар’єру проходить шосе Житомир-Коростень та гілка Південно-Західної залізниці.

Рис. 1 - Розташування кар’єру

Дана територія лежить у помірній кліматичній зоні. Середня кількість опадів на рік становить 1,1-1,4 м. Середня температура повітря влітку - 27 °С, взимку - -7 °С.

Родовище належить до Коростенського плутону Українського кристалічного щита. Воно складене корінними магматичними породами, що вкриті шаром невеликої потужності осадових порід алювіального походження.

Шар корисної копалини має потужність 50 м. Залягання пласта горизонтальне. Корисна копалина вкрита шаром м’яких піщаних порід потужністю до 10 м та грунтово-рослинним шаром потужністю до 0,3 м.

1. Техніко-економічна довідка

Даний проект складається з трьох частин. Перша - це дана частина, яка є вступною, та містить загальні відомості про проект та кар’єр. Друга - геологічна, в якій описується геологічна будова району будівництва кар’єру та геологічна будова родовища. Третя - гірнича, що включає в себе всі розрахунки параметрів кар’єру та гірничого обладнання, яке застосовується на даному підприємстві.

Навколо Житомира розташована велика кількість кар’єрів із високою якістю гранітів та лабрадоритів тому розвиваються підприємства, які видобувають блочне та лицювальне каміння. А існуючі кар’єри не здатні задовольнити потреби постійно зростаючого міста у будівельних матеріалах, зокрема, щебеню. Тому було вирішено побудувати Оліївський, Вільський кар’єри для забезпечення сировиною міських будівельних підприємств.

Розміри покладу в плані - 3500х1400 м. Вскришний уступ один, висотою 10 м. Видобувних уступів - чотири, висотою 12,5 м. Потужність кар'єру по корисній копалині становить 6 млн. м3.

Щебінь випускається фракціями 5-10, 10-20, 20-40 мм із вмістом слабких порід не більше 10 %, пилевидних та глинистих частинок не більше 3 %, зерен пластинчастої та голковидної форми не більше 15 %. Марка щебеню по міцності - 1000-800, по морозостійкості - Мрз150.[8]

На кар’єрі застосовуються для виїмки екскаватори типу механічна лопата, для транспортування вскришних та видобувних порід - автосамоскиди марки БелАЗ.

Дане гірниче підприємство працює цілодобово (три зміни по вісім годин). Кількість робочих днів у рік становить 200.

Рис. 2 - Геологічна карта Житомирського району: Породи: 1 - амфіболіти та гнейси росінсько-тикічської серії; 2 - гнейси та сланці віленської свити; 3 - карбонатні породи та сланці кочерівської свити; 4 - гнейси біотитові городської свити; 5 - габро та габро-норит; 6 - ендербіт; 7 - плагіомігматити біотитові та амфіболіт-біотитові (звенигородські); 8 - моноцити кварцові та габро-моноцити (букинські); 9 - діорити та кварцові діорити (букинські); 10 - граніт та мігматит гранат-біотитові (бердичівські); 11 - граніт та мігматит біотитові порфіробластичні (коростишівські); 12 - плагіомігматити амфіболові та біотит-амфіболові; 13 - плагіомігматити амфібол біотитові та біотитові; 14 - граніт та мігматит біотитові та мусковіт-біотитові (житомирські); 15 - граніт та мігматит біотитові та біотит-амфіболові; 16 - граніт біотитовий (бистріївський); 17 - граніт апліт-пегматоїдинй; 18 - анортозит та габро-анортозит; 19 - рапакиві та рапакивієвидні граніти (коростенські); 20 - лінії розломів. Опорні профілі свердловин: І-І - Білокриничанський; ІІ-ІІ - Тетерівський; ІІІ-ІІІ - Васильївський; IV-IV - Кочерівський; V-V - Брусилівський.

2. Геологічна характеристика району та родовища

В геологічній будові Житомирського району (Рис. 2) виділяється три основні комплекси гірських порід: Тетерівська серія, Кіровоградсько-Житомирський комплекс магматичних порід, Чуднів-Бердичівський комплекс магматичних порід.

Тетерівська серія складена слабко магматизованими, мігматизованими гнейсами, амфіболітами, карбонатними слюдами та кварц-амфіболітовими сланцями, які розвинені на південний захід від Коростенського плутону. Ця серія поділяється на три свити:

нижня - Віленська (гнейси, біотитові сланці з гранатом, силіманітом, кордієрит, графіт, титаномагнетит, зверху - амфіболіти, амфіболові гнейси, кальцифіри);

Кочерівська свита (мармури, сланці амфібол-діобсидові, амфібол-біотитові, діобсидові, гнейси амфіболовими, біотит-амфіболовими, амфіболітами);

Городська свита (гнейси, сланці біотитові,мусковіт-силіманіт-гранат-біотитовими, графіт-біотитовими тощо).

У Віленській свиті є горизонт конгломератів. До східного крила приурочений Букинський масив основних порід. Для даної території характерний вулканізм тому частина амфіболітових порід утворюється за рахунок туфових порід.

Кочерівська свита була утворена при низьких температурах.

Чуднів-Бердичівська утворює кілька масивів: Бердичівський, яки являє собою видовжене тіло в широтному напрямі - частина антикліналі. Складається переважно з гранітів, ксенолітів та інших порід. Ці граніти збагачені гранатом, силіманітом, графітом. Чуднів-Бердичівські граніти мають сірий колір, середньо та грубозернисті, порфіровидні. Склад:- 60,28%, Al2O3 - 16,23%, Na2O - %, Fe2O3 - 6,3%, CaO - 2,36%, Mg2O5 - 2,05%, K2O - 5,54%, H2O - 0,83%, сума - 95,4%.

Вік 2 млрд. років.

До цього комплексу належить гранодіорити, які складають Шепетівський масив і в Житомирському районі - в долині річки Тетерів (Дениші - Висока Піч). Це порода масивна, смугаста, середньозерниста, світло сіра, з темними плямами і містить: мікроклін, плагіоклаз, ортоклаз, біотит, рогову обманку, магнетит, апатит, епідот. Хімічний склад:- 64,61%, Al2O3 - 16,86%, TiO2 - 0,45%, FeO - 3,54%, Na2O - 4,66%, Fe2O3 - 0,57%, CaO - 3,03%, MgO - 1,88%, K2O - 4,03%, Р2О5 - 0,18%, H2O - 0,84%, сума - 100,65%.

Кіровоградсько-Житомирський комплекс поширюється в межах р. Тетерів і її притоках. Утворені скелі на р. Тетерів, вік - 1 млрд. 900 млн. років. Колір - сірий, св. сірий. Хімічний склад:- 70,38%, Al2O3 - 14,36%, FeO - 2,00%, Na2O - 2,86%, Fe2O3 - 1,46%, CaO - 1,05%, MgO - 0,78%, K2O - 6,63%, H2O - 0,55%, сума - 100,07%.

Осадові породи представлені сарматськими глинами і пісковиками (N1S1-2), ранніми четвертинними алювіальними відкладами (aI), середньо четвертинними відкладами Дніпровського зледеніння (g1fIIdns), верхньочетвертинними лесовидними суглинками (LdIII).

Рельєф родовища рівнинний. Поклад представляє собою однорідний пласт горизонтального залягання, не обводнений. Корисна копалина - граніт, коефіцієнт міцності по Протодьяконову f = 10 та відноситься до ІІІ категорії, має густину ρ = 2,9 т/м3. По класифікації „Будівельних Норм і Правил” (БНіП) порода відноситься до Х категорії. Коефіцієнт розпушення 1.25. По тріщинуватості корисна копалина відноситься до ІІІ категорії, а по ступіню висадженості - V. Згідно з лабораторними дослідженнями границі міцності на стиск, зсув та розтяг, відповідно: 140, 22, 15 МПа. Природний кут відкосу в цілику 89°. Вскришні породи мають кут природного відкосу 30°, та густину 1,5-1,6 т/м3. [9]

3. Гірнича (технологічна) частина

Визначення основних параметрів кар’єру.

Глибина кар’єру:

 (м)

де hв - потужність вскришних порідк - потужність порід корисних копалин

Периметр дна кар’єру:

 (м)

де LД - довжина покладу по дну кар’єру

ВД - ширина покладу по дну кар’єру

Площа дна кар’єру:

 (м2)

Головними параметрами кар’єру є об’єм гірничої маси, кінцева глибина, розміри по підошві, запаси корисної копалини, об’єм вскриші.

Кути відкосу бортів по корисній копалині: робочого - °, неробочого - 70-75°; по вскришним породам: робочого - біля 40°, неробочого - 30-40°.

Враховуючи стійкість уступів по даним породам та, беручи до уваги потужність покладів, висота вскришного уступу - 10 м та чотири уступи корисної копалини висотою 12,5 м.

Об’єм корисної копалини в контурах кар’єру:

де bк - кут природного укосу корисної копалини

Балансові запаси:

 (т)

де rк - густина корисної копалини

Експлуатаційні втрати - це частина промислових запасів корисної копалини, яку безповоротно втрачають при експлуатації кар’єра.

Промислові запаси при експлуатаційних втратах 4-5% (приймаємо 4,5%):

 (т)

де e - експлуатаційні втрати

Об’єм гірської маси в кінцевих контурах кар’єру:

де bср - середнє значення кутів природного укосу вскриші та корисної копалини

Об’єм вскриші:

 (м3)

Коефіцієнт вскриші:

Час роботи кар’єру:

 (років)

де Qрк.к - річна продуктивність по корисній копалині

Оскільки вскришні роботи проводяться з деяким випередженням у часі видобувних робіт, то тривалість вскришних робіт приймаємо 35 років. Тоді річна продуктивність по вскриші:

 (м3/рік)

де Тв - тривалість вскришних робіт

Добова продуктивність кар’єру:

по вскриші

 (м3/добу)

по корисній копалині

 (м3/добу)

Змінна продуктивність кар’єру:

по вскриші

 (м3/зміну)

по корисній копалині

 (м3/зміну)

Вантажопотоки кар’єра, м3

4. Основні положення по організації робіт

Комплекс обладнання, який складає структуру комплексної механізації, формується в кар’єрі по окремим вантажопотокам. Число вантажопотоків - 2, один на вскришу та один на корисну копалину. На вскришних роботах застосовується екскаваторно-транспортно-відвальний комплекс (ЕТВ), а на видобувних роботах - екскаваторно-транспортно-розвантажувальний комплекс (ЕТР). ЕТВ включає в себе одноковшевий кар’єрний екскаватор ЭКГ-5А, автосамоскиди БелАЗ-540, та відвальні бульдозери Д-271А. Комплекс ЕТР включає в себе одноковшеві кар’єрні екскаватори ЭКГ-8И, автосамоскиди БелАЗ-549.

Для проведення бурових робіт застосовують 4 бурових верстатів СБШ-320 (Рис 3) [8,7].

Рис. 3 - Буровий верстат СБШ-320

Технічні характеристики:

Діаметр свердловин 320 мм

Глибина свердловин 36 м

Кут нахилу свердловин до горизонту 90 градуси

Максимальне осьове зусилля на долото 600 кН

Частота обертання бурового ставу 30-150 хв-1

Швидкість подачі бурового ставу на забій 0-0,7 м/хв

Швидкість пересування 0,7 км/год

Встановлена потужність електродвигунів 700 кВт

Витрати стисненого повітря на очищення свердловин 50 м3/хв

Маса 120 т

Технічна швидкість буріння 9,5 м/хв

Для заряджання свердловин використовується 5 зарядних машин МЗ-4. Дана машина створена на базі шасі БелАЗ-540А. [4]

Технічні характеристики:

Вантажопідйомність 25 т

Продуктивність заряджання 450 кг/хв

Довжина ходу рухомого шнека 1600 мм

Ємність:

бункера 26,6 м3

солярового баку 1500 м3

Основні розміри:

довжина 7380 м

ширина 3480 м

висота 4300 м

Маса разом з ВР 49,5 т

Для виїмково-навантажувальних робіт по вскриші використовуємо екскаватор типу механічна лопата ЭКГ-5А (Рис. 4). [8,7].

Рис. 4 - Одноковшева мехлопата ЭКГ-5А

Його технічні характеристики:

Ємність ковша 5 м3

Радіус черпання на рівні установки 11,2 м

Макс. радіус черпання 15,5 м

Макс. радіус розвантаження 13,6 м

Макс. висота черпання 11 м

Макс. висота розвантаження 7,5 м

Ухил, що долає екскаватор 120

Маса 250 т

Потужність силового обладнання 320 кВт

Цикл (при куті повороту 900) 25 с

Для виїмково-навантажувальних робіт по корисній копалині використовуємо екскаватор типу механічна лопата ЭКГ-8И (Рис ІІІ.2.2). Його технічні характеристики:

Ємність ковша 10 м3

Радіус черпання на рівні установки 11,9 м

Макс. радіус черпання 18,2 м

Макс. радіус розвантаження 16,3 м

Макс. висота черпання 12,5 м

Макс. висота розвантаження 9,1 м

Ухил, що долає екскаватор 120

Маса 370 т

Потужність силового обладнання 520 кВт

Цикл (при куті повороту 900) 28 с

Для транспортування вскришних порід використовуємо 24 автосамоскиди БелАЗ-540 (Рис. 5). [8,2,1]

Рис. 5 - Автосамоскид БелАЗ-540

Технічні характеристики:

Колісна формула 4х2

Вантажопідйомність 27 т

Маса (без вантажу) 21 т

Об’єм кузова 15,8 м3

Максимальна швидкість руху 55 км/год

Ширина автосамоскида 3,48 м

Довжина автосамоскида 7,3 м

Мінімальний радіус повороту 8,5 м

Потужність двигуна 265 кВт

Витрати пального на 100 км шляху 125 л

Для транспортування порід корисної копалини використовуємо 64 автосамоскиди БелАЗ-549 (Рис. 6).

Рис. 6 - Автосамоскид БелАЗ-549

Технічні характеристики даного автомобіля.

Колісна формула 4х2

Вантажопідйомність 75 т

Маса (без вантажу) 66 т

Об’єм кузова 37,8 м3

Максимальна швидкість руху 50 км/год

Ширина автосамоскиду 5,36 м

Довжина автосамоскиду 10,3 м

Мінімальний радіус повороту 11,0 м

Потужність двигуна 770 кВт

Витрати пального на 100 км шляху 350 л

Для переміщення породи на відвалі використовуємо 2 бульдозери Д-271А (Рис. 7). [5,7]

Рис. 7 - Бульдозер Д-271А

Технічні характеристики бульдозера:

Базовий трактор Т-100М

Потужність двигуна 100 к.с.

Лемех неповоротний

Розміри лемеху:

довжина 3030 мм

ширина 1100 мм

Кут різання 57-62 град.

Максимальний підйом лемеху 900 мм

Максимальне заглиблення лемеху 1000 мм

Максимальне тягове зусилля 9000 кгс

Маса бульдозера 1580 кг

Маса бульдозера разом з трактором 13 330 кг

Для зняття та перевезення родючого шару використовують скрепер Д-511 (Рис. 8). [7]

Рис. 8 - Скрепер Д-511

Технічні характеристики скреперу:

Базова машина ДЭТ-250

Ємність ковша 15 м3

Потужність приводу 300 к.с.

Спосіб розвантаження примусовий

Глибина різання 350 мм

Ширина захвату 2900 мм

Максимальна швидкість руху 40 км/год

Габарити:

довжина 11 300 мм

висота 3070 мм

ширина 3390 мм

База 7345 мм

Керування гідравлічне

Маса

скреперу 16 280 кг

скрепера із тягачем 41 280 кг

5. Буровибухові роботи

Першочерговою задачею при проектуванні вибухових робіт є вибір ВР, енергетичні характеристики якої визначають просторове розміщення зарядів. Вибір ВР здійснюються, виходячи зі ступеня обводненості родовища з врахуванням необхідної механізації заряджання та досягнення максимально можливої концентрації енергії заряду, що визначає об’єм буровибухових робіт. [8]