Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ

С появление ЭВМ в мире созданы программы автоматизированного анализа месторождений. Среди них наиболее известными являются английская программа Датамайн, американская программа Текбейс и австралийская программа Сюрпак.

Недостатком этих программ является отсутствие в них адекватной реальному порядку развития горных работ на карьере в течении времени последовательности действий при проектировании.

В действительности развитие открытых горных работ на месторождениях с наклонными и крутопадающими залежами вначале производится с расширением разноса бортов карьера на поверхности в форме рабочей зоны соответствующей технологическим целям горных работ под углами рабочего борта карьера (), затем после достижения предела эффективности открытых разработок - в границах карьерного поля, отстроенных под углами погашения ().

В выше названных программах предусматривается при углублении и перемещении в пространстве рабочей зоны карьера развитие горных работ в виде конуса с максимальным углом бортов карьера, который образуется только в результате окончания горных работ.

С появлением компьютерных программ имеется возможность совместить достоинства графических методов известных ученых с преимуществами в скорости получения результатов анализа месторождения для обоснования главных параметров карьера на ЭВМ.

Метод предусматривает для получения промежуточных и окончательных решений использование геологических материалов месторождения (план поверхности месторождения, погоризонтные планы и разрезы) для компьютерного поэтапного расчета в необходимой последовательности параметров по математическим зависимостям.

Учитывая особенности горизонтальных, пологих, наклонных и крутопадающих пластообразных, жильных, штокообразных и других форм залежей методы различны. Для каждого из них предлагается специальный алгоритм расчёта. Финалом расчёта является составление календарного графика горных работ на карьере, в котором отражается максимально возможная производительность по полезному ископаемому и усреднённая на период 10-15 лет производительность по вскрыше.

Главные параметры карьера и календарный график горных работ в свою очередь являются основанием для выбора механизации и технологии горных работ на карьере.

Пластообразные и протяжённыерудные залежи

Вначале анализа в зависимости от сложности геологического строения залежи пользователь с учетом масштаба чертежа выбирает в нужном направлении величину этапа углубления горных работ (h).

В каждом этапе на разрезе измеряется горизонтальная мощность рудного тела (m_г), а на плане измеряется простирание рудного тела (П).

Предполагая возможную для данного варианта технологию разработки месторождения, пользователь принимает соответствующие технологии разработки углы откоса бортов карьера () и углы откосов бортов карьера при погашении ().

Используя эти данные, расчеты выполняются в последовательности соответствующего алгоритма.

Геометрическая модель рабочей зоны карьера с пластообразной алежью представляет собой сумму V_п + V_к - призмы V_п = ПМ, и конуса V_к с диаметром 1/2М.

Геометрическая модель рабочей зоны карьера с протяжённой рудной залежью () представляет собой сумму V_п + V_к - призмы V_п = Пm_к, где П = m_д - m_к , и конуса V_к с диаметром m_к = m_г .

Параметры

- горизонтальная мощность рудного тела в каждом этапе

- величина углубки работ в этапе

- простирание рудного тела

- разнос борта карьера в этапе

- угол откоса рабочего борта карьера

- угол откоса борта карьера при погашении

Порядок расчётов

1 этап

Разнос бортов карьера при глубине первого этапа под углом .

Объем горной массы в первом этапе.

Объем полезного ископаемого в первом этапе.

Объем вскрыши в первом этапе.

Текущий коэффициент вскрыши в первом этапе.

2 этап

Разнос бортов карьера при глубине первого и второго этапов (Н₂=h₁+h₂) под углом .

Объем горной массы при глубине первого и второго этапов (Н₂).

Объём горной массы во втором этапе.

Объем полезного ископаемого во втором этапе.

Объем вскрыши во втором этапе.

Текущий коэффициент вскрыши во втором этапе.

Следующие этапы n

Разнос бортов глубине этапа n (h₁+h₂+…+h_n).

Объём горной массы при этапов.

Объём горной массы в этапе n.

Объём полезного ископаемого в этапе n.

Объём вскрыши в этапе n.

Текущий коэффициент вскрыши в этапе n.

Максимальный разнос бортов карьера (М_max) под рабочими углами, соответствующий условию

где С_д - допустимая себестоимость добычи полезного ископаемого на данном месторождении (руб/м³ (т);

С_о - затраты на добычные работы открытым способом (руб/м³ (т);

С_в – затраты на вскрышные работы (руб/м³ (т).

Варианты определения:

1) при одинаковой мощности рудного тела по глубине

2) при разной мощности рудного тела в каждом этапе определяется точкой пересечения графика k_n с графиком k_гр.

Глубина карьера при максимальном разносе бортов карьера под рабочими углами.

Объем горной массы в контуре карьера при максимальном разносе бортов карьера.

Максимальная глубина карьера.