Устойчивый углы откоса уступа

УСТУП И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ

Приведем поперечный разрез карьера, на котором обозначены основные его элементы (рис. 1)

Рисунок 1 — Поперечный разрез карьера

На рис. 1.1 приведены следующие элементы карьера:

1-2 — верхний контур карьера, соответствует ширине карьера по верху;

3-4 – нижний контур карьера, соответствует ширине карьера по дну;

5-6 – рабочий борт карьера;

1-5 и 2-11 – нерабочий борт карьера;

7 – нерабочий уступ карьера;

8 – рабочий уступ карьера;

9 – верхняя и нижняя площади уступа (рабочие площадки);

10 – транспортная берма;

12 – предохранительная берма или берма очистки;

φ_р – угол рабочего борта карьера;

φ_нр– угол нерабочего борта карьера.

Верхним контуром карьера называется линия пересечения бортов с поверхностью.

Нижним контуром карьера называется линия пересечения бортов с плоскостью дна карьера.

Бортами карьера называются боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство.

Если на борту карьера производятся горные работы, то он называется рабочим бортом.

Откосом борта карьера называется поверхность, проходящая через верхний и нижний его контур.

Углом откоса борта карьера называется угол, образованный линией откоса борта карьера и проекцией этой линии на горизонтальной плоскости. Угол откоса рабочего борта обычно составляет 7°÷15°, не рабочего 35°÷45°.

В результате горных работ рабочий борт карьера перемещается, приближается к конечным контурам карьера. Борт карьера или его отдельные участки, контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. На нерабочем борту карьера горных работ не производятся, но могут располагаться транспортные съезды.

Уступы, составляющие нерабочий борт карьера называются нерабочими. Они разделяются площадками: транспортными, предохранительными, а также площадками очистки.

Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, по которым осуществляется грузотранспортная связь, между рабочими площадками в карьере и поверхностью. Ширина их составляет от10 до 30 м в зависимости от вида и типа транспорта.

Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и для задержки кусков породы обрушающихся при выветривании уступов. Их ширина составляет 3÷10 м и как правило принимается равной 1/3h_у.

Бермы очистки – это расширенные до 10÷15 м предохранительные бермы, которые останавливают через 3÷4 уступа. Очистка оставшейся породы осуществляется бульдозерами, небольшими экскаваторами или погрузчиками.

По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площадками очистки.

Глубина карьера – это вертикальное расстояние между отметкой земной поверхности и длиной карьера. Они изменяются от нескольких десятков метров до 300÷500 м.

Форма карьера в плане бывает обычно близкой к овальной. Длина карьера изменяется от 500 м до 5 км.

Уступ и его элементы. Правила вычерчивания уступов при оформлении горных чертежей

Уступом называется часть массива горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет нижнюю и верхнюю площадки, откос и бровки.

Приведем схему, на которой покажем уступ в разрезе и в плане (рис. 2)

Рисунок 2 – Уступ и его элементы

а – поперечный разрез уступа; б – вычерчивание уступа в плане

Н_у – высота уступа; α_у — угол откоса уступа; х – горизонтальное проложение откоса уступа; 1 и 2- верхняя и нижняя площади уступа соответственно; 3 и 4 – верхняя и нижняя бровки уступа соответственно; 5 – откос уступа; 6 – линии наибольшего ската; 7 – берг-штрихи.

Откосом уступа – называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со сторон выработанного пространства.

Углом откоса уступа – называется угол наклона откоса уступа к горизонтальной плоскости.

Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называется соответственно верхней и нижней бровками.

Высота уступа обычно ограничивается по условиям безопасности работы выемочно-погрузочного оборудования и составляет 10÷15 м, реже 20÷40 м.

Угол откоса рабочих уступов обычно составляет 65°÷80°, нерабочих 45°÷60°, т.к. должна обеспечиваться долговременная устойчивость уступа.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, являющиеся объектом разработки, т.е. на которых расположены буровые станки или экскаваторы, называются рабочими площадками. Ширина рабочей площадей изменяется от 40 м до 110 м. Если площадка остается свободной, то ее называют нерабочей.

Вычерчивание горных чертежей, в частности вычерчивание уступов карьера в плане, имеет некоторые особенности. Рассмотрим их на примере рис. 1.2 б.

На поверхности откоса уступа перпендикулярно к горизонтам проводят линии наибольшего ската и берг-штрихи. Выполняются линии наибольшего ската сплошной тонкой линией. Минимальное расстояние между соседними линиями ската принимаются равным 2÷3 мм, максимальное до 0,5 горизонтального проложения откоса уступа.

Массив вскрышных горных пород на плане откоса уступа условно обозначается берг-штрихами – отрезками основной толщины, длиной равной 1/3÷1/4 от горизонтального проложения откоса, проставляемыми у контуров верхней бровки между линиями наибольшего ската. Массив полезного ископаемого на откосе уступа обозначается сдвоенным берг-штрихами.

Для закрепления материала студентам необходимо выполнить расчетно-графическую работу.

Задание для расчетно-графической работы: вычертить в разрезе и в плане участок рабочей зоны карьера, состоящий из двух уступов. Чертеж выполнить в масштабе 1:100, 1:200, 1:500 или 1:1000. По результатам построения определить угол рабочего борта участка карьера. Задание по вариантам представлено в приложении 1.

Исходные данные для выполнения практической работы представлены в приложении 1.

курсовая работа Разработка месторождения полезного ископаемого открытым способом

Горно-геометрический анализ карьерного поля с уточнением запасов полезного ископаемого и вскрышных пород. Производительность бульдозера, вскрышного и добычного экскаваторов. Выбор и обоснование рабочих и нерабочих углов откосов уступов и бортов карьера.

Нажав на кнопку «Скачать архив», вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку «Скачать архив»

• посмотреть текст работы

• полная информация о работе

Подобные документы

Особенности открытого способа разработки полезных ископаемых по сравнению с подземным. Выбор и обоснование рабочих и нерабочих углов откосов уступов и бортов карьера. Горно-геометрический анализ карьерного поля с уточнением запасов ископаемого и пород.

курсовая работа [129,0 K], добавлен 23.06.2011

Краткая геологическая и горно-техническая характеристика месторождения. Горно-геологический анализ карьерного поля. Уточнение запасов полезного ископаемого и вскрышных пород. Выбор высоты уступов исходя из принятого оборудования и строения залежи.

курсовая работа [134,4 K], добавлен 26.01.2013

Горно-геологическая характеристика карьера, расчет параметров, объема вскрыши и полезного ископаемого. Выбор и обоснование способов вскрытия, системы разработки. Выбор экскаватора и расчет производительности. Параметры системы открытой разработки.

курсовая работа [703,0 K], добавлен 26.10.2016

Геологическое строение Понийского месторождения. Условия залегания полезного ископаемого. Описание комплекса пород, слагающих месторождение. Производственная мощность карьера. Выбор места заложения капитальной и разрезной траншеи. Углы откосов бортов.

дипломная работа [3,7 M], добавлен 14.02.2015

Геологическое строение карьерного поля. Гидрогеологические условия, характеристика полезного ископаемого, подсчет запасов. Проектная мощность и режим работы карьера. Оборудование, механизмы для вскрышных и добычных работ. Характеристика отвальных работ.

курсовая работа [274,7 K], добавлен 28.03.2016

Расчет производительности и парка карьерных экскаваторов. Определение параметров буровзрывных работ. Производительность и парк буровых станков. Отвалообразование при автомобильном транспорте вскрыши. Расчет углов откоса нерабочего борта карьера.

курсовая работа [104,3 K], добавлен 07.08.2013

Геологические и горнотехнические характеристики месторождения. Подготовка горных пород к выемке. Взрывные и выемочно-погрузочные работы. Складирование полезного ископаемого. Система разработки месторождения. Вскрытие карьерного поля месторождения.

отчет по практике [752,7 K], добавлен 22.09.2014

4.2. «Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

4.2. Наблюдения за процессом осыпания пород в откосах уступов

4.2. Наблюдения за процессом осыпания пород
в откосах уступов

4.2.1. Осыпание пород в откосах уступов под влиянием выветривания является неизбежным и наиболее широко распространенным на карьерах видом деформаций откосов, поэтому наблюдения за развитием осыпей являются обязательной составной частью наблюдений за деформациями бортов карьеров.

4.2.2. При развитии осыпи происходит выполаживание откоса, нарушение, а иногда и полная сработка предохранительных берм, оставляемых между уступами, вследствие чего борт приобретает вид сплошного откоса большой высоты, работать под которым становится опасно.

Опасность осыпей глинистых пород заключается в том, что осыпавшиеся массы представляют собой аккумулятор для накопления влаги и в дальнейшем переходят в оползни и оплывины. Процесс разрушения и осыпания крутой части откоса завершается после того, как осыпь достигает верхней бровки уступа, протекая с определенной скоростью, зависящей от свойств пород, климатических условий, угла откоса уступа и его местоположения относительно стран света.

4.2.3. Интенсивность осыпания зависит в основном от выветриваемости пород, углов откосов уступов и способа заоткоски уступов. Выветриваемость, т.е. склонность горных пород изменять прочность под влиянием агентов выветривания, определяется их геолого-петрографическими признаками: минеральным составом, структурой, текстурой, условиями залегания слоев, степенью литификации, характером и степенью трещиноватости и зависит от климатических условий и положения откосов относительно стран света. Сотрясения горных пород под влиянием взрывных работ и работы горнотранспортного оборудования активизируют развитие осыпей.

4.2.4. Целью наблюдений за выветриванием и осыпанием пород является определение оптимальных углов откосов уступов и ширины берм уступов длительного срока службы в зависимости от определяемых:

— времени начала осыпания и интенсивности осыпания в откосах уступов пород различного литологического состава при различной экспозиции откосов, а также от величины углов откосов;

— закономерностей осыпания пород по высоте откоса и сработки верхней площадки (отступления верхней бровки) уступа и движения нижней границы осыпи во времени.

Интенсивность осыпания характеризуется:

— мощностью слоя осыпавшихся с поверхности откоса пород в результате выветривания за единицу времени;

— сработкой верхней площадки за единицу времени;

— объемом осыпи на 1 пог. м длины борта, образовавшимся за единицу времени;

— перемещением нижней границы осыпи за единицу времени. В зависимости от интенсивности указанных показателей за единицу времени принимается год, месяц и т.п.

4.2.5. Нарушение устойчивого равновесия частиц породы на поверхности крутого откоса при выветривании и их осыпание происходит при определенной для данной породы величине прочности, называемой критической. Снижение начальной прочности пород на поверхности откоса до критической в различных породах характеризуется разными интервалами времени.

4.2.6. Процесс выветривания пород на поверхности откосов протекает различно в крепких и слабых породах.

Период снижения начальной прочности до критической в крепких породах зависит, при прочих равных условиях, от степени их трещиноватости. Процесс выветривания в откосах, сложенных породами средней крепости, отличается большей интенсивностью, чем в крепких породах, вследствие их обезвоживания (усыхания), при котором образуется частая и беспорядочная трещиноватость. Процесс выветривания откосов, сложенных песчано-глинистыми породами, характеризующимися высокой естественной влажностью, протекает еще более интенсивно, чем в полускальных породах, т.к. эти породы у поверхности откосов подсыхают и подвергаются усадке, интенсивному растрескиванию и шелушению. Осыпание в этих породах начинается вскоре после отработки очередной заходки.

4.2.7. Время начала осыпания крепких и средней крепости горных пород устанавливается путем определения их критической прочности и закономерности изменения прочности во времени (рис. 15).

4.2.8. Критическая прочность пород для каждой литологической разности определяется на поверхности нескольких осыпающихся откосов с различными углами заоткоски, превышающими угол естественного откоса (при > 45°).

Рис. 15. Изменение прочности пород на поверхности откосов
во времени

4.2.9. Изменение прочности породы на поверхности откоса устанавливается путем определения прочности одной и той же литологической разности на поверхности нескольких откосов различного срока пребывания его в нерабочем состоянии.

4.2.10. Прочность скальных пород определяется испытанием на одноосное сжатие образцов неправильной и полуправильной формы, отобранных с поверхности откоса. Методика таких испытаний дана в приложении 14.

4.2.11. Прочность пород средней крепости определяется испытанием образцов неправильной и полуправильной формы на сжатие и динамическим пробником (пенетрометром) непосредственно на поверхности откоса.

4.2.12. Интенсивность осыпания пород с поверхности откоса и ее изменение во времени определяется по результатам длительных полевых наблюдений за осыпанием пород. Для этого производится:

а) закладка наблюдательных станций на откосах уступов;

б) периодическая инструментальная съемка местоположения в плане верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах;

в) периодическая инструментальная профильная съемка уступов.

4.2.13. Наблюдательные станции на откосах уступов закладываются на откосах нерабочих уступов или уступов, находящихся не менее 1 года в нерабочем состоянии. Наблюдательная станция должна состоять из одного-двух рядов реперов, закладываемых горизонтально по откосу выше уровня осыпи на расстоянии 1 м один от другого в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Наблюдения за осыпанием породы заключаются в измерениях расстояний (через каждые 10 см длины между двумя соседними реперами) от поверхности откоса до рейки (или натянутой ленты рулетки), соединяющей головки реперов (рис. 16), и измерении угла откоса на участках между соседними реперами и расстояний от каждого репера до осыпи.

Рис. 16. Замер превышений реперов над поверхностью
откоса (вид сверху)

Для наблюдения за осыпанием верхней бровки уступа реперы вбиваются на верхней площадке на расстоянии 2 — 3 м от бровки, а для замера образующейся осыпи реперы забиваются в подошву уступа.

Репер представляет собой металлический штырь диаметром 15 — 20 мм и длиной 300 — 700 мм; длина репера определяется крепостью пород и его местоположением.

Замеры производятся не менее двух раз в год (весной и осенью).

4.2.14. При закладке наблюдательной станции фиксируется следующее:

а) литологическое наименование пород, их состав, залегание, трещиноватость (размер и форма структурных блоков, элементы залегания основных систем трещин), прочность, нарушенность пород взрывами (способ заоткоски уступов);

б) положение уступа по высоте (его высотная отметка), экспозиция борта;

в) средние высота и угол откоса уступа, профиль уступа, продолжительность времени пребывания уступа в нерабочем состоянии до момента наблюдения за ним.

При повторных замерах дается характеристика осыпавшегося материала (форма и размер кусков в осыпи).

4.2.15. Периодическая (ежегодная) съемка верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах позволяет выявить изменение интенсивности осыпания бровки уступа.

4.2.16. Для обеспечения устойчивости уступов в течение длительного времени (на время работ в карьере), а также безопасности работ на нижних горизонтах карьера для уступов, достигших предельного положения по проектному контуру, углы откосов и ширину берм следует рассчитывать с учетом интенсивности осыпания откосов и срока их службы (в отдельных случаях для предохранения откосов от влияния выветривания целесообразно предусматривать укрепительные мероприятия).

4.2.17. Зависимость критической прочности и интенсивности осыпания от угла откоса определяется формулами:

где — угол откоса уступа;

— угол естественного откоса осыпи;

, — критическая прочность и интенсивность осыпания вертикального откоса;

, — критическая прочность и интенсивность осыпания откоса при угле .

Общие понятия об открытых горных работах

Чтобы добыть уголь открытым способом, требуется производство следующих работ:

• подготовка поверхности и коммуникаций,
• осушение месторождения,
• вскрытие (горно – капитальные работы в период строительства карьера),
• эксплуатация (производство вскрышных и добычных работ),
• доработка и восстановление поверхности.

Подготовка поверхности: удаление естественных и искусственных препятствий – вырубка деревьев; отвод рек, ручьев; снос зданий и сооружений и т.д. Строительство дорог, ЛЭП, связь, ОФ, склады, погрузка, АБК, жилые дома и пр.

Осушение месторождения осуществляется: поверхностным, подземным или комбинированным способами.

• Поверхностный способ — дренажные канавы, скважины, ограждения от поверхностных вод и пр.
• Подземный – дренажные стволы, подземные выработки с насосами.
• Комбинированный – система скважин с поверхности и дренажных штреков.

Вскрытие месторождения – проведение горно – капитальных работ по строительству капитальных траншей, которые создают доступ транспорту с поверхности к месторождению.

Эксплуатация месторождения – это производство вскрышных и добычных работ. В результате вскрышных работ удаляются пустые породы, покрывающие полезное ископаемое, вследствие чего обеспечивается доступ к нему. Вскрышные работы по своему назначению являются горноподготовительными.

Добычные работы – это извлечение полезного ископаемого. Возможна комплексная разработка месторождения – когда наряду с добычей основного полезного ископаемого предусматривается и добыча попутных полезных ископаемых. (Это песок, глина, щебень, балласт, различные сопутствующие п.и. – например редкие металлы).

Доработка месторождения – характеризуется снижением добычи в результате уменьшения запасов, а также с увеличением глубины разработки (с уменьшением запасов, годных для открытой добычи).

Открытые горные работы – такие работы, при которых добыча полезного ископаемого производится непосредственно с дневной поверхности. Образующаяся в результате этих работ на поверхности земли выемка называется карьером.

Карьером называется также горное предприятие, ведущее разработку месторождения открытым способом.

Карьер, как горное предприятие – это совокупность горных выработок и поверхностных сооружений, оборудованных для добычи полезного ископаемого открытым способом. В угольной промышленности карьеры принято называть разрезами.

Карьерное поле – месторождение полезного ископаемого или его часть с массивом покрывающих и вмещающих пустых пород, отведенная для разработки одним карьером.

В процессе работ по извлечению полезного ископаемого образуется открытое выработанное пространство.

На поверхности земли выработанное пространство ограничивается границами карьерного поля, по глубине – дном карьера.

Разработка горных пород внутри карьерного поля производится, как правило, горизонтальными слоями, вследствие чего профиль карьера имеет ступенчатую форму.

Отдельный слой, который разрабатывается самостоятельными средствами рыхления, выемки и перемещения, называется уступом. Его высота устанавливается с учетом безопасности работ и зависит от рабочих параметров выемочного оборудования и свойств массива.

Часть уступа (по его высоте ), разрабатываемая самостоятельными средствами выемки (отбойки и погрузки), но обслуживаемая транспортом, общим для всего уступа, называется подступом. Два подступа, обслуживаемых общим транспортом, составляют один уступ

Элементы уступа: площадка, откос, бровка.
Нижняя горизонтальная поверхность рабочего уступа а) называется нижней площадкой уступа или почвой уступа.
Верхняя горизонтальная поверхность рабочего уступа б) называется верхней площадкой уступа или кровлей уступа.
Кратчайшее расстояние между почвой и кровлей уступа называется высотой уступа.
Высота уступа для одноковшовых экскаваторов составляет от 10 30-40м. Для многоковшовых 40-50 и более метров.

Площадки уступов, в зависимости от назначения , делятся на рабочие, предохранительные и транспортные.

Рабочие площадки уступов служат для размещения выемочно – погрузочного и транспортного оборудования.
Минимальная ширина для отработки одноковшовыми экскаваторами с погрузкой в ж.д. транспорт составляет 30-40м, для многоковшовых – 60-100м.

Предохранительные площадки – служат для повышения устойчивости бортов карьера и обеспечения безопасности работы. Они создаются в результате недоработки нижнего уступа относительно верхнего.
Ширина предохранительной площадки зависит от высоты уступа и свойств слагающих его пород. Её минимальная ширина должна составлять не менее 0,2 высоты уступа через каждые 15 м по вертикали в мягких породах и через3 0м в крепких породах.

Транспортные (соединительные) площадки – служат для расположения на них ж.д. или автомобильных дорог, соединяющих забойные пути с путями капитальной траншеи. Также могут быть оборудованы конвейерами.
Ширина транспортной площадки устанавливается в зависимости от применяемого транспортного оборудования.

Рабочим горизонтом – наз. площадка уступа, на которой расположено горное и транспортное оборудование. Число рабочих горизонтов равно числу действующих уступов.

Наклонная плоскость в) ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства наз. откосом уступа.

Углом откоса уступа – наз. угол, образованный откосом уступа с горизонтальной плоскостью.

Бровка уступа – линия пересечения откоса уступа в с его верхней площадкой б и нижней площадкой а соответственно – верхняя д и нижняя е бровки.

Уступ разрабатывается последовательными полосами, которые наз. заходками.
Заходка — части уступа, на который последний делят по ширине.

Часть заходки по длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, наз. блоком.
Блоки, подготовленные для разработки, составляют рабочий фронт уступа, а не подготовленные – запасной фронт.

Фронтом работ карьера – является суммарная протяженность фронтов всех уступов карьера. Подвигание фронта вскрышных и добычных работ может быть параллельным, веерным и смешанным.

А). Веерное подвигание фронта работ — применяют при отработке уступов заходками переменной ширины многоковшовыми экскаваторами.

Б). Параллельное подвигание фронта работ применяют при отработке уступов заходками постоянной ширины, отрабатываемых одноковшовыми экскаваторами.

В). Смешанное подвигание фронта работ представляет собой сочетание двух первых способов.

В результате разработки месторождения или его части образуется выработанное пространство – пространство, освобожденное от пород или полезного ископаемого. Оно может быть использовано для размещения в нем пород вскрыши.

Боковые поверхности карьера, ограничивающие выработанное пространство, называют бортом карьера.
Борт, на котором производятся горные работы, называется рабочим бортом.
Борт, на котором не производятся горные работы — называется нерабочим бортом.
Нижняя поверхность карьера называется подошвой или его дном.

Линия пересечения бортов карьера с земной поверхностью называется верхним контуром, а линия пересечения бортов карьера с его подошвой – нижним контуром карьера.
Границы карьера – это положение его верхнего и нижнего контуров.
Производственная мощность карьера – количество полезного ископаемого, добываемого в единицу времени. (Обычно за год, за сутки)
Коэффициент вскрыши – объем пустых пород, приходящихся на единицу полезного ископаемого.(тт; м3т; м3 м3).
При коэффициенте вскрыш 15 и более – рассматривается целесообразность перехода на подземную добычу. ( Себестоимость открытых работ может превысить себестоимость добычи подземным способом). Зависит от многих факторов.