Система разработки и средства комплексной механизации в карьерных работах

1. 1 Геологическое строение месторождения

1. 1. 1 Стратиграфия и литология. В геологическом строении месторождения принимают участие терригенные отложения мезозоя и рыхлые отложения кайнозоя.

Мезозойские отложения представлены породами юрской системы мелко- и грубозернистыми песчаниками, алевролитами, аргиллитми, углистыми породами и углями. Слои конгломератов здесь маломощны и единичны. Мощность юрских отложений 250-280 м.

Породы кайнозойского возраста, состоящие из неогеновых и четвертичных отложений имеют значительное распространение и встречаются на всей площади месторождения. Неогеновые отложения (мощностью от 0 до 30 м) представлены аральской свитой, монтморилонитовыми пластичными глинами с включением гипса, бобовинами железомарганцевого состава и каолина.

Четвертичные отложения представлены овражным аллювием (песками, суглинками, гравием), пойменными накоплениями и делювиальными щебенисто-пылеватыми суглинками. Мощность отложений составляет 5-8 м.

1. 1. 2 Тектоника. В тектоническом отношении Шубаркольское месторождение юрских углей приурочено к центральной части Сарысу-Тенизского поднятия крупной тектонической структуры Западной части Центрального Казахстана. Максимальное погружение угленосных отложений составляет порядка 250 м. Наибольшие углы падения угленосной толщи от 10-25° до 30-35° на выходах угольных горизонтов - на севере и юге месторождения. Наиболее крутыми являются северо-западная и юго-восточная части. Западное и восточное крылья залегают более полого (10-20°) . Внутреннее строение мульды является простым с углами падения 3-5°. Дизъюнктивных нарушений в ее пределах не установлено.

1. 2 Характеристика угольных горизонтов

Промышленная угленосность месторождения приурочена к нижней части разреза юрских отложений и содержит три угольных горизонта Верхний, Средний и Нижний.

Наибольший интерес представляет Верхний угольный горизонт, имеет в мульде повсеместное распространение, является наиболее мощным, устойчивым, имеет сравнительно простое строение и принят для открытой разработки. Площадь с наиболее простым строением тянется 1, 5-2, 0 километровой полосой от северо-западного замка мульды по северному крылу складки до разведочной линии 10 и относится к узлу угленакопления.

В его пределах четко выделяется центр угленакопления, где горизонт представляет собой единую монолитную залежь с эпизодически усложняющимся в отдельных выработках строением.

В центре угленакопления предусматривается деление горизонта на два угольных пласта 2В и 1В. Пласт 2В распространен на 60% площади месторождения и является самым мощным в горизонте (до 22 м) . Он сложен 2-5 угольными пачками мощностью 0, 4-8, 0 м, разделенными преимущественно тонкими прослоями аргиллитов и алевролитов (0, 03-0, 5м) .

Пласт 1В распространен в северо-западной части мульды. Рабочая мощность пласта составляет 10-12 м. он сложен 2-5 угольными пачками мощностью 0, 4-8, 0 м, разделенными преимущественно тонкими прослоями аргиллитов и алевролитов (0, 05-0, 5м) .

Пласт 1В ₁ отнесен к пластам второго порядка. Распространен на всей площади мульды. Рабочая мощность его составляет 1, 0-2, 8 м.

В пределах разведочных линий 11-16 и вдоль всего южного борта некондиционный.

Строение пласта сложное. Он представлен 3-4-мя угольными пачками мощностью 0, 2-0, 5 м, разделенными породными прослоями (0, 05-0, 15 м) . Пласт отнесен к относительно выдержанным.

В 10-12 м от почвы Верхнего горизонта залегает пласт Во, он тонкий, преимущественно однопачечный. Распространен почти на всей площади мульды, но рабочие мощности (1, 0-1, 85 м) имеет лишь восточнее 12 разведочной линии. Пласт отнесен к невыдержанным.

Общая характеристика угольных пластов Верхнего горизонта приведена в табл. 1. 1.

Таблица 1. 1

Характеристика пластов угля Верхнего горизонта по Центральному участку Шубаркольского месторождения

Количество и мощность угольных и породных комплексов Верхнего горизонта Шубаркольского месторождения приведены в табл. 1. 2.

Таблица 1. 2

Количество и мощность угольных и породных комплексов Верхнего горизонта Шубаркольского месторождения

Средний угольный горизонт - наименее мощный и представлен 3-7 метровой угольной залежью, с изменяющимися мощностью и строением. Монолитное строение залежь имеет на 1/3 площади месторождения (северная часть) .

Узел угленакопления располагается в западной - замковой части структуры и представляет собой площадь 1, 0х1, 0 км. Пласт сложен 3-7 угольными пачками мощностью 0, 05-0, 7 м, разделенными тонкими прослоями (0, 05-0, 3 м) .

Рабочая мощность горизонта составляет 3, 7-4, 1 метра.

Нижний угольный горизонт представляет собой 25-40 метровую угольную залежь очень сложного строения. Слагающие горизонт пласты преимущественно тонкие, очень изменчивые по мощности и строению.

Разработка Среднего и Нижнего горизонтов в перспективе намечается подземным способом.

1. 3 Гидрогеологическая характеристика

Наличие замкнутой мульды, равнинная поверхность, отсутствие глубоко врезанных долин и наличие подстилающих слабообводненных пород жезказганской свиты - обусловили застойный характер подземных вод месторождения.

На Шубаркольском месторождении выделяются: спорадически обводненные аллювиальные четвертичные отложения; водоносный комплекс продуктивной толщи нижнеюрских образований; водоносный горизонт подстилающей жезказганской свиты.

Спорадически обводненные аллювиальные четвертичные отложения развиты на площади месторождения в основном в безымянных логах, пересекающих месторождение с севера на юг. Мощность их колеблется от 0, 5 м на севере до 2-3 м на юге.

Питание аллювиальных отложений происходит в основном в период весеннего снеготаяния. В целом эти отложения не будут оказывать существенного влияния на водопритоки в разрез, так как они весьма слабо обводнены.

Водоносным комплексом продуктивной толщи нижнеюрских образований создается относительно слабый напор подземных вод. Величина напора составляет 5-10 м.

Дебит гидрогеологических скважин изменяется от 0, 05 до 3, 1 л/с при понижении уровня соответственно на 20-40 м.

Водовмещающие породы этой зоны характеризуются значением коэффициента фильтрации 0, 124 - 35, 76 м/сут (по данным гидрогеофизических исследований) .

Естественные запасы подземных вод продуктивной толщи сравнительно невелики и при отработке месторождения по мере продвижения подготовительных и осушительных выработок будут срабатываться.

Водоносный горизонт подстилающей жезказганской свиты верхнекаменноугольных отложений слагает периферийную часть Шубаркольской мульды.

Водовмещающие породы отличаются низкой водообильностью. В большинстве скважин вскрышные отложения оказались практически безводными.

Глубина залегания уровня подземных вод изменяется от 9, 0 до 30, 3 м от поверхности земли. Питание подземных вод осуществляется в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков. На обводненность месторождения в целом подземные воды жезказганской свиты не будут оказывать существенного влияния в связи с их низкой водообильностью водовмещающих пород.

Четвертичные аллювиальные отложения на участке ограничены по площади и содержат воды спорадического распространения, поэтому характеристика агрессивных свойств этих вод не приводится. Оценка качества подземных вод нижнеюрских и каменноугольных отложений сводится к следующему:

-по содержанию сульфат-иона (от 540 до 3284 мг/л) воды обладают сульфатной агрессивностью по отношению к обычному (несульфатостойкому) песчано-пуццолановому и шлаковому портландцементам; по содержанию гидрокарбонат-иона (от 43 до 524 мг/л) подземные воды являются не агрессивными по отношению к обычным песчано-пуццолановым и шлаковым портландцементам;

- по содержанию СО ₂ (агрессивной), интенсивности карбонатной агрессии, воды являются агрессивными по отношению к обычным (несульфатостойким) песчано-пуццолановым и шлаковым портландцементам;

-по величине общей жесткости (от 59, 2 до 259, 4 мг-экв/л) относятся преимущественно к очень жестким; по содержанию иона магния (до 1709 мг/л) и величине РН (от 6, 85 до 8, 64) воды являются не агрессивными для любых марок цемента;

-по величине твердой котельной накипи и шлама воды не пригодны для питания ими паровых котлов ("Н" от 423, 2 до 9902, 1 мг-экв/л) ; воды обладают коррозирующими свойствами по отношению к металлам, так как коэффициент коррозии немного больше нуля (Кк больше 0) ; подземные воды не пригодные для ирригации (Ка от 0, 09 до 2, 89) ;

-содержание в воде хлор-иона достигает 17495 мг/л, в связи с чем могут усилиться коррозирующие свойства подземных вод по отношению к некоторым металлам, в частности, к алюминию.

Подземные воды и не содержат попутных полезных компонентов, которые могли бы представлять практический интерес для промышленного их извлечения.

Как по отдельно разрабатываемым участкам, так и по месторождению в целом, подземные воды не содержат опасных для здоровья людей.

Карьерные воды предусматривается осветлять на очистных сооружениях. В теплый период года очищенные дренажные воды могут использоваться на пылеподавлении в разрезе, в холодный период года сбрасываться в пруды-накопители.

1. 4 Попутные полезные ископаемые и компоненты

Попутные полезные ископаемые . Повсеместно над Верхним угольным горизонтом залегает комплекс пород, часть которых по своим свойствам соответствует горючим сланцам. Мощность этого комплекса не выдержана и изменяется от 1, 10 м до 7, 65 м.

Запасы горючих сланцев (горная масса), подсчитанные в соответствии с ГОСТом и при минимальной мощности пласта 1, 0 м составляют 409 млн. т со средней низшей теплотой сгорания 7, 2 МДж/кг (1700-1900 ккал/кг) .

В центральной части Шубаркольского угольного месторождения на площади отработки разведано месторождение кирпичных глин площадью 350 тыс. м ² . Мощность продуктивной толщи изменяется от 6 до 10 м, в среднем составляет 8, 3 м. Мощность вскрышных пород составляет 0, 8-1, 5 м, в среднем - 1, 4 м. Запасы глинистого сырья для производства кирпичей составляют 2, 26 млн. м ³ . Глины по составу и свойствам аналогичны умеренно-средне-пластичным разностям. Окончательно пригодность сырья будет установлена после проведения комплекса лабораторно-технических их испытаний.

Попутные компоненты . При предварительной разведке месторождения в зоне выветрелых углей установлены повышенные концентрации ряда элементов (урана, меди, редкоземельных и других) . С целью определения масштабов уранового и сопутствующего ему оруденения, радиационно-гигиенических условий отработки месторождения, на стадии детальной разведки проведены специальные работы. Радиактивные аномалии опробовались. Урановое оруденение в зоне окисления угольных горизонтов характеризуется низким содержанием радиактивных элементов, не позволяющих рассматривать ураноносные участки в качестве сырья для извлечения урана. Даже при селективный выемке аномалий в результате неизбежного разубоживания вмещающими породами изымаемый материал становится неперспективным для уранового производства. Промышленное использование минерализованных зон так же является неперспективным.

1. 5 Ураноносность углей

Средние содержания радиоактивных элементов в товарных угля низкие: урана от 0, 0001 до 0, 14 %, тория от 0 до 0, 00045%.

Однако, по приподнятым краевым участкам мульды, где края угольного пласта наиболее близки к дневной поверхности, наблюдаются аномально высокие содержания урана, который в повышенных количествах присутствует в кровле пласта, сложенной обычно аргиллитами, и в верхнем окисленном сажистом слое.

Наиболее интенсивные аномалии зафиксированы в зоне выветренных пород, на выходах угольных горизонтов в западной и северной частях участка. Мощность гамма-излучения этих аномалий составляет от 100 до 1860 мкр/час. Радиоактивные аномалии непостоянной интенсивности прослеживаются в виде полосы шириной от 20-25 м до 200-250 м. В южной расщепленной части выходов пластов уменьшается как интенсивность излучения (в основном до 50-65, редко до 100 мкр/час), так и ширина аномальной зоны (в основном 20-25 м и редко до 100 м) . Глубина аномалий от дневной поверхности колеблется от 6-15 м на юге, до 20-50 м на севере.

По результатам опробования максимальные содержания радиоактивных элементов в отдельных пробах составили: урана - 0, 091%, на мощность 0, 4 м, тория - 0, 007%, на мощность 0, 33 м, радия - 0, 039%, на мощность 0, 35 м. По основной части аномалий содержание урана колеблется в пределах 0, 01%, радия - 0, 003 - 0, 01%, тория - 0, 001%. Повышенное содержания радионуклидов, как правило, приурочены к сажистому слою окисленного угля, который обладает повышенной сорбционной способностью по сравнению с ненарушенным углем.

Урановое орудение в зоне окисления угольных горизонтов характеризуется низким содержанием радиоактивных элементов, не позволяющих рассматривать ураноносные участки в качестве сырья для извлечения урана. Даже при селективной выемке аномалий в результате неизбежного разубоживания вмещающими породами изымаемый материал становится неперспективным для уранового производства.

Среднее содержание урана на уступ 0, 0043.

В процессе выемки пород вскрыши уступом 10 м происходит разубоживание содержания естественных радионуклидов в горной массе. При этом средневзвешенное содержание урана по первоочередному участку составит 0, 0043%, тория - 0, 0011%. Эти содержания радионуклидов в горных породах при ведении вскрышных работ будут определять и радиационную опасность производственной пыли на рабочих местах персонала.

В результате разубоживания содержания естественных радионуклидов активных пропластков при выемке и складировании вскрышных пород снизится и мощность экслозиционной дозы на поверхности отвалов. Усредненное значение ее составит 50 мкр/час. Однако, не исключено наличие локальных участков с более высоким уровнем мощности дозы - до 500 мкр/час. Этот уровень получен на основании расчета в соответствии с «Временными методическими рекомендациями по радиационно-гигиенической оценки полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов», исходя из максимально зарегистрированного уровня гамма-излучения при каротаже скважин - (1860 мкр/час) .

Оценка радиационных условий по запыленности производилась с учетом следующих критериев:

1) Запыленность воздуха на рабочих местах при содержании в породах свободной кремнекислоты в количестве 10-70% не должна превышать 2 мг/м ³ («Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом», 1993г) ;

2) Среднее содержание ЕРН в производственной пыли не должно превышать средневзвешенных значений их в отбиваемой горной массе;

3) Допустимая концентрация в воздухе (НРБ - 76/87 табл. 1. 5) .

Таблица 1. 5

Допустимая концентрация в воздухе

Фактическое содержание естественных радионуклидов составит:

по урану 2 мг/м ³ х 0, 0043х10 ^-2 х 10 ^-3 м ³ /л = 8, 6х10 ^-8 мг/л

по торию 2 мг/м ³ х 0, 001х10 ^-2 х 10 ^-3 м ³ /л = 1х10 ^-8 мг/л.

Это на один-два порядка ниже предельного значения для лиц категории Б (ограниченная часть населения) и на два-три порядка ниже предельных концентраций для лиц категории А.

Таким образом, безопасное ведение работ обеспечивается при постоянном контроле запыленности воздуха рабочей зоны и принятия мер по ее снижению (пылеподавление) .

Интенсивность гамма-излучения отвалов вследствие разубоживания активных пропластков не превысит 50 мкр/ч, то есть среднюю интенсивность вычисленную по средним значениям содержаний урана для первоочередного участка.

Если рассматривать отвалы как источник пылеобразования, то есть все основания предполагать, что интенсивность пылеобразования будет ниже, чем при работе в карьере. Следовательно и внутреннее поступление радионуклидов в районе отвалов будет ниже, чем предельные значения для персонала и ограниченной части населения.

1. 6 Геологические запасы угля месторождения

Все запасы угля месторождения отнесены к балансовым, однако для открытых работ включены запасы только верхнего горизонта и пласта Во. Запасы Среднего и Нижнего горизонтов не отвечают требованиям кондиции для открытых работ по коэффициенту вскрыши, так как среднее значение коэффициента для Среднего горизонта составляет 21. 61 м3/т, для Нижнего горизонта - 20. 99 м3/т.

Промышленные геологические запасы угля в границах разреза «Шубаркольский - Центральный» составляет 763. 14 млн. т, и принятые в проекте балансовые геологические запасы угля - 801. 27 млн. т, в том числе на участке первоочередных работ: балансовые геологические запасы - 198. 05 млн. т, промышленные запасы угля -192 млн. т.

Объем пород внешней вскрыши - наносы, зонты выветривания углей и пород мезозоя выше Верхнего горизонта вычислялись вертикальными сечениями, объем пород внешней вскрыши между Верхним горизонтом и пластом В ₀ подсчитан методом геологических блоков. Потери для данного участка составляют 5%, засорение - 2%.

2 Обоснование производительности и режима горных работ

2. 1 Определение главных параметров разреза

К основным параметрам относятся:

1) углы откосов нерабочих бортов;

2) конечную глубину разреза;

3) балансовые и промышленные запасы полезного ископаемого в конечных контурах разреза;

4) объем вскрышных пород в конечных контурах;

5) среднегеологический и среднепромышленный коэффициенты вскрыши.

1) Углы откосов нерабочих бортов определяются с точки зрения устойчивости бортов. Основными параметрами, которые влияют на величину угла откоса нерабочего борта, являются: глубина разреза и крепость пород. Для карьеров глубиной до 180 м и крепостью пород, угол откоса нерабочего борта принимаем равным 45 ⁰ .

2) Конечная глубина карьера будет принята по максимальному погружение почвы Верхнего угольного горизонта составит 150м.

3) Промышленные запасы по участку составляют 192 млн. т. Балансовые запасы составляют 198млн. т

4) Объём вскрыши составляет 418, 56 млн. м3, в том числе внешней - 393, 6 млн. м3 и внутренней - 24, 96 млн. м3.

5) Общий коэффициент вскрыши по рассматриваему участку составляет 2, 18 м ³ /т, в том числе: внешней - 2, 05 м ³ /т, внутренней - 0, 13 м ³ /т.

Срок отработки карьера определяем по формуле Тейлора:

(1)

Принимаем срок отработки карьера 32 года.

Тогда годовая производительность карьера составляет:

(2)

Окончательно принимаем годовую производительность карьера 6 млн т, тогда годовой объём внешней и внутренней вскрыши соответственно составит:

(3)

Соответственно годовая выемка вскрыши будет равна 13, 08 млн м³.

2. 2 Режим работы разреза

Режим работы карьера принимается в соответствии с действующими нормативами и законодательными актами. Работа ведется круглый год. Число рабочих дней в году 360. Смены принимаются равными 12 часов, на буровзрывных работах 300 дней в году. Организация работ - вахтовым методом.

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда