Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Кафедра открытых горных работ

Курсовая работа

по дисциплине основы горного дела

Специальность: 130403 Открытые горные работы

Основные технологические процессы

На разрезе «Томусинский»

Содержание

Введение

Глава 1 ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1 Геологическое строение и горно-геологическая характеристика месторождения

1.2 Геологическая характеристика месторождения

1.2.1 Стратиграфия и литология

1.2.2 Тектоника карьерного поля

1.2.3 Характеристика угольных пластов

1.2.4 Характеристика качества углей

1.2.5 Гидрогеологические условия

1.2.6 Разведанность, подготовленность поля к эксплуатации и запасы угля

1.2.7 Физико-механические свойства горных пород

1.2.8 Горнотехнические условия

Глава 2 ВСКРЫТИЕ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ

2.1 Общие сведения о вскрыши

2.2 Открытые горные выработки и их назначение.

2.3 Классификация способов вскрытия.

2.3.1 Трасса капитальных траншей

2.4. Фактора влияния на способ вскрытия.

Глава 3 СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ.

3.1 Общие сведения.

3.2 Элементы системы разработки и их параметры.

3.3 Классификация систем разработки.

3.4 Факторы влияющие на выбор системы разработки

Глава 4 ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ РАБОТ К ВЫЕМКЕ

4.1 Общие сведения

4.2 Способы подготовки горных пород к выемке

Глава 5 ВЫЕОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕ РАБОТЫ

5.1 Общие сведения

5.2 Выемка погрузка экскаватором

5.2.1Технологические параметры мехлопат и драглайнов

5.2.2 Технология выемки горной массы и параметры забоев мехлопат и драглайнов

5.2.3 Технологические параметры гидравлических экскаваторов

5.2.4Технологические параметры многоковшовых экскаваторов

5.2.5 Применение бульдозеров, скреперов и одноковшовых погрузчиков

Глава 6 Транспортировка горной массы

6.1 Общие сведения

6.2 Железнодорожный транспорт

6.3 Автомобильный транспорт

6.4 Конвейерный транспорт

6.5 Комбинированный карьерный транспорт

Глава 7 ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

7.1 Общие сведения

7.2 Железнодорожное отвалообразование

7.3 Отвалообразование при автотранспорте

7.4 Конвейерное отвалообразование

Глава 8 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ

8.1 Общие сведения

8.2 Рекультивация на Томусинском разрезе

Заключение

Введение

Целью изучения дисциплины «Основы горного дела» является ознакомление обучающихся с азами горной науки, изучение основных процессов, которые выполняются при открытом способе разработки месторождения. Именно эти цели должны были быть достигнуты при выполнении данного курсового проекта.

На примере «Томусинского разреза» были рассмотрены главные производственные процессы: вскрытие месторождения, подготовка горных пород к выемке, выемка и погрузка породы, транспортирование горной массы, а также отвалообразование. Очевидно, целью этого курсового проекта являлось наиболее полное описание и рассмотрение этих процессов.

При работе над проектом была использована разнообразная горно-технологическая литература, научные статьи, опубликованные в специфических изданиях, информация, взятая с Интернет сайтов по горному делу, а также документация, полученная с разреза «Томусинский».

Началом проекта послужила горно-геологическая характеристика рассматриваемого разреза. В ней были рассмотрены вопросы, касающиеся физико-механических свойств горных пород, стратиграфии и тектонического строения местности. Можно сделать вывод, что геологическое строение района является важнейшей характеристикой, определяющей дальнейшую разработку месторождений.

Вскрытие месторождения является первичным производственным процессом, имеющим непосредственное отношение к горным работам. Были рассмотрены различные способы вскрытия открытый (траншейный), подземный, а также комбинированный. Подготовка горных пород к выемке, будучи комплексным, составным процессом, служит для упрощения доступа к полезному ископаемому. На рассмотренном мною разрезе находит применение буровзрывной способ подготовки пород.

Выемка и погрузка, транспортирование и отвалообразование, в свою очередь, также принадлежат к производственному циклу, являются его основной частью, поскольку за период эксплуатации карьера именно эти процессы занимают наибольшую долю рабочего времени. также была рассмотрена рекультивация, которая хоть и не входит в состав технологических процессов, но по своему очень важна.

Глава 1 ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1 Геологическое строение и горно-геологическая характеристика месторождения

Разрез «Томусинский» сдан в эксплуатацию в декабре 1959 года с проектной мощностью 4 млн. тонн добычи в год. Первые годы эксплуатации выявили недостаточную разведанность геологии поля разреза и более сложные горно-геологические условия, чем те, которые были учтены в проекте, В результате за период с 1959 по 1969 год проектная мощность была освоена только на 55%. С учётом выявленных факторов в 1970 году скорректированным проектом реконструкции горнотранспортного хозяйства разреза была установлена проектная мощность разреза после реконструкции - 3 млн. тонн, которая была освоена в 1975 году

В 1985-1990 годах достигнутая производственная мощность держалась на уровне 3,25-3,3 млн. тонн. За 1991-1993 годы в условиях общего спада производства, отпуска цен и инфляции, уровень добычи снизился до 2 млн. тонн в год. Общая численность трудящихся разреза сократилась с 1400 человек до 1200 человек, в том числе промышленно-производственного персонала - с 1207 до 1090 человек. В 1997 году добыча угля составила 2130,2 тысяч тонн, при текущем коэффициенте вскрыши 5,77 м3/г.

Всего за 39 лет существования разреза было добыто около 144 млн. тонн угля коксующихся и энергетических марок, за счёт прибыльности производства затраты на строительство и реконструкцию разреза окупилось более чем в 6 раз. Разрез отрабатывает свиту трёх пологопадающих пластов: 3, 4-5 и 6 мощностью соответственно 9,5 м, 9,8 м, 6,5 м, со средним углом падения 8 градусов. Глубина разреза 250 м. Сырьевая база разреза представлена углями ценных коксующихся марок ОС и КС в объёме 33,4 млн. тонн. Поле разреза находится в северо-восточной части Томусинского месторождения в Томусинском геолого-экономическом районе Кузбасса. Ближайшим населённым пунктом является город Междуреченск, находящийся на противоположном берегу реки Томь.

Основными транспортными коммуникациями района являются: железная дорога Новокузнецк - Междуреченск - Абакан и автодорога Новокузнецк - Междуреченск. Снабжение района электроэнергией осуществляется от Томусинской ГРЭС. Снабжение питьевой водой производится от городского водозабора, технической водой из артезианской скважины и отстойник карьерного водоотлива.

Вскрышные работы ведутся по комбинированной системе разработки - транспортной (автомобильной и железнодорожной) и бестранспортной, с применением одноковшовых экскаваторов с ёмкостью ковша от 5 до 15 м3. В качестве средств транспорта используются автосамосвалы БелАЗ грузоподъёмностью 40-180 тонн, локомотивы ОПЭ-1 и думпкары 2ВС-105.

Поле разреза почти вплотную примыкает к левому берегу реки Томь и имеет размеры: по простиранию - 3,5 км, по падению - 1,8 км и характеризуется сложным гористым рельефом: высотные отметки колеблются от 450 м на водоразделах до 240 м в долинах реки Томь. Климат района резко континентальный характеризуется длительной холодной зимой и коротким жарким летом. Среднемесячная максимальная температура наблюдается в июле +19,4 °С, минимальная - в январе -17,4 °С. Абсолютный максимум температуры +38 °С, абсолютный минимум -52 °С. Снежный покров достигает 1,5-2-м. Промерзание грунта 0,5 м.

1.2 Геологическая характеристика месторождения

1.2.1 Стратиграфия и литология

Поле разреза сложено отложениями Верхнебалахонской продуктивной подсерии и Кузнецкой непродуктивной свиты. Продуктивные отложения представлены осадками Усятской и Кемеровской свит. Усятская свита охватывает верхние горизонты Верхнебалахонской подсерии. Продуктивные отложения Усятской свиты покрываются безугольными отложениями Кузнецкой

свиты. Нижние горизонты свиты сходны по составу и окраске с породами верхних горизонтов продуктивных отложений, пласт угля полностью отсутствует. По мере перехода к более верхним горизонтам песчаники начинают приобретать зеленоватые табачного оттенка тона. Мощность отложений Кузнецкой свиты достигает 695-700 м, на описываемом участке мощность отложений 160-180 м.

Усятская свита

Охватывает самые верхние горизонты продуктивной Верхнебалахонской подсерии от кровли пласта 1, до кровли пласта 6.

Литологическая толща пород представлена мощными слоями крупнозернистых песчаников и содержит самые мощные и наиболее выдержанные пласты угля 3 и 4-5.

Породы глинистого состава приурочены к кровле и почве угольных пластов.

Между пластами 3 и 4-5 расположен весьма характерный горизонт гравелита. В кровле пласта 4-5 залегает маломощный слой мелкогалечного конгломерата мощностью от 1 до 6 метров. Мощность Усятской свиты 100-115 м с тремя пластами суммарной мощностью 19-21м, что определяет её высокую угленосность до 20%.

Кемеровская свита

Нижняя граница проходит по почве пласта 16-17, верхняя по кровле пласта 6. Нижние горизонты, залегающие пласты от 17 до 18, характеризуется переслаиванием грязно-серых тонколинзовидных песчаников и тёмных алевролитов.

Средняя толща свиты представлена алевролитами и мощными пачками аргиллитов. Небольшие по мощности пачки тонкозернистых песчаников имеют незначительное распространение.

Толща вмещает пласты угля 6,7,8. Верхние горизонты свиты вмещают пласты угля 6 и 7, в кровле которых залегают слои крепких светло-серых песчаников с включением редких галек изверженных пород. В целом Кемеровская свита характеризуется большим числом пластов, среди которых выделяются 4, 5, 6, 7, 8, 9 мощностью от 3 до 7 м. Мощность свиты составляет 110-130 м. Суммарная мощность пластов 21-23 м, угленосность 19%.

1.2.2 Тектоника карьерного поля

Основным структурным элементом поля разреза является осложненный дополнительной складчатостью и дизъюнктивами главный моноклинал. Этим вероятно и объясняется то, что продуктивная толща почти всей своей протяженностью сохраняет северо-западное пологое падение под углом 6-20 градусов. Карьерное поле осложнено рядом дизъюнктивных и пликативных нарушений, а также интрузией магматических пород, представленной дайкой диабазов.

В настоящее время на поле карьера выделено в основном четыре дизъюнктивных и пликативных нарушения, ниже приводится их описание.

Нарушение 1-1, типа несогласный надвиг, на площади карьера имеет, наибольшее распространение, пересекая его с юга на северо-восток. Оно имеет вертикальную амплитуду смещения от 8 до 30 метров. Амплитуда смещения волнистая с общим падением на северо-восток под азимутом 30-60° и углом падения 10-15 градусов (на отдельных перегибах 50°).

Необходимо отметить, что висячее и лежачее крыло нарушения осложнено рядом апофизных разрывов того же типа, что и основное нарушение. Так при ведении горных работ на горизонте +375 был выявлен надвиг в лежачем крыле основного нарушения, амплитуда которого 4 м. На горизонте +405 м подобная апофиза встречена в висячем крыле основного нарушения с амплитудой 4 м. Разведочной скважиной №2924 пласт 3 подсечён дважды, при котором мощность второго подсечения составила 16 м, что также указывает на наличие апофизы в лежачем крыле основного нарушения с амплитудой порядка 7-8 м.

Вместо «кругового» нарушения 2-2, которое по материалам Усинской ГРЭ прослеживалось только по профилю «Б», выявлено нарушение типа «несогласный надвиг» с амплитудой от 8 до 30 метров.

В юго-западной части карьерного поля горными и геологоразведочными работами выявлено нарушение типа «несогласный надвиг» пласта 6, хорошо увязывающегося с выше указанными нарушениями пласта 4-5. В этом нарушении обнаружено минимум две тектонические трещины. Основная трещина амплитуды cмeщeния, по которой достигает 3-5 м, а в висячем крыле имеется ещё одна трещина, амплитуда смещения по которой достигает 1-2 м. Распространяется нарушение на северо-восток. Параллельно нарушению в висячем крыле пласта обнаружена антиклинальная cкладкa, направление оси складки на северо-восток. Юго-восточное крыло её падает несколько круче, чем северо-западное. Максимальный угол падения достигает 10-12 градусов.

Нарушение горстового типа, выполненное согласным и несогласным сбросами было встречено горными работами по пласту 3 гор. +405 м, и вскрышным уступом гор. +420 м амплитудой смещения от 4 до 10-12 м. Впервые это нарушение было зафиксированного по угольному забою в почве пласта 3 гор. +405 м в форме несогласного сброса с амплитудой 4 м, и углом падения 60-65 градусов на юго-запад. При дальнейшей отработке по падению пласта, нарушение было встречено в форме согласного сброса с амплитудой 4-8 м, падение плоскости смесителя на СВ под углом 80 градусов. Оба сместителя простираются почти пapaллeльнo, в 8-10 м друг от дpyгa, с некоторым сближением на СЗ под острым углом к простиранию дайки.

Амплитуда нарушения резко увеличивается с ЮВ на СЗ и при подходе к дайке достигает 10 м. При ведении горных работ по пласту 6 встречено тектоническое нарушение типа согласный сброс на расстоянии 20-50 м от дайки диабазов. Амплитуда этого нарушения 3-5 м, падение плоскости сместителя под углом 76-82 градусов.

Нарушение типа 5-5 несогласный надвиг встречено на юго-востоке между разведочными линиями 7-7 и 1-1. Амплитуда смещения 8-15 м, угол падения сместителя 9-20 градусов.

Пликативные нарушения по полю карьера выражены рядом синклинальных складок

с почти параллельными и одинаково направленными осями. Как правило, складки расположены между надвиговыми нарушениями, что указывает на одновременное их образование. Дайка диабазов пересекает продуктивную толщу диагональю с ЮВ на СЗ. Мощность её по горным работам 18-35 м, падение часто меняется от 90 до 80 градусов в обе стороны. При внедрении дайка не только разорвёт угольные пласты, но и поднимет их своим контактом на 10-20 м от нормального их залегания. Кроме того, угольные пласты на контакте с дайкой в пласте шириной 15-20 м почти сплошь пронизаны диабазом, местами полностью заменившим угольный пласт.

1.2.3 Характеристика угольных пластов

В настоящее время карьером отрабатывается три пласта угля: 3,4-5,6.

Пласт 3 является одним из мощных пластов разреза, залегает ниже пласта 1 в 38-40 м. Пласт устойчивый, мощность его изменяется в пределах от 8,2 и до 11,5 м, но наиболее часто встречается 9,5 м. Строение пласта в основном выдержанное.

Пласт содержит в себе от 1 до 3 породных прослоек, представленных углистым аргиллитом и алевролитом. Прослойки приурочены к кровле и почве, мощность их колеблется от 0,02 м до 0,3 м, слабые, разбиты трещинами. Суммарная мощность прослойков от 0,35 м до 0,45 м. Уголь пласта 3 относится ко второму классу крепости. По крепости пласт 3 можно разделить на две почти равные пачки: верхнюю более крепкую и нижнюю с несколько ослабленной механической крепостью.

По горным работам уголь пласта 3 имеет ясно выраженные трещины кливажа эндогенного и экзогенного происхождения. Экзогенные трещины представлены двумя системами трещин, почти перпендикулярными друг к другу и к напластованию. Основные плоскости отдельностей, почти совпадающие с простиранием пласта, выделяются отчётливо, уголь по ним легко разбирается. Углы падения основных плоскостей колеблются в пределах 85-87 градусов, азимут падения 0-10 градусов. Расстояние между трещинами первой системы колеблется от 4-5 см до 20-30 см.

Торцевые плоскости, ориентированные по падению, развиты гораздо слабее основных. Углы падения плоскостей колеблются от 80 до 85 градусов, азимут 270-265 градусов. Расстояние между трещинами второй системы 1-10 см. Экзокливаж представлен диагонально-секущими пласт трещинами первого и второго порядка. В трещинах первого порядка чётко заметны перетёртые землистого цвета порошки угля, что свидетельствует о происходивших подвижках по этим трещинам. Расстояние между трещинами первого порядка от 20-30 см до 50 см, второго порядка 10-15 см. Породы кровли и почвы пласта разбиты теми же трещинами, что и уголь, однако торцевые плоскости выражены гораздо четче и расстояние между ними значительно меньше. Породы кровли пласта представлены мощным слоем, до 7-9 м, грубых алевролитов. Непосредственной почвой пласта является сильно трещиноватый аргиллит, мощностью 2-2,5 м, переходящий в алевролит, мощность которого достигает 10 м. На выходах под наносы по пласту 3 оконтурено 4 отдельных выгорания пласта.

Пласт 4-5 самый мощный на поле карьера, залегает ниже пласта 3 на 24-26'м. Мощность его колеблется от 8,6 до 11,0 м. Строение пласта сравнительно простое. Пласт содержит в себе 1-3 породных прослойки, представленных в основном углистым аргиллитом. Большинство породных прослойков приурочено к верхней пачке пласта. Мощность породных прослойков колеблется в пределах от 10 до 30 см. Эти породные прослойки слабые, разбиты теми же трещинами кливажа, что и уголь пласта.

Уголь пласта 4-5 относится ко второму классу крепости. По пласту 4-5 легко прослеживается эндокливаж. Особенно чётко выражена основная плоскость, ориентированная по простиранию пласта. Поверхность плоскости покрыта налётом гидроокислов железа. Торцевая плоскость прослеживается очень чётко и имеет весьма ограниченное распространение. Расстояние между эндогенными трещинами колеблется от 0,1 до 0,8 см.

В пласте наблюдаются диагонально секущие тектонические трещины, параллельные и одинаково ориентированы. Расстояние между трещинами колеблется от 3 до 7 м. Породы кровли разбиты трещинами той же ориентации, что и уголь, однако расстояние 1 между трещинами увеличивается. Многие трещины эндокливажа в породах кровли имеют толщину до 1-5 см и заполнены коллоидной глиной. Непосредственная кровля пласта представлена конгломератами и песчаниками. Основная кровля «снизу вверх»1 сложена конгломератами средне- и мелкогалечного состава от 1-1,5 м до 3-4 м, переходящими в слой гравелита, мощностью 1-1,5 м. Затем следует песчаник с прослойками конгломерата, общей мощностью 0,2-0,7 м. Конгломераты и песчаники кровли пласта имеют высокую крепость (коэффициент крепости по шкале профессора Протодьяконова равен 8-10). Почвой пласта служит грубый алевролит, переходящий в мелкозернистый песчаник. На выходах пласта под наносы выделено 3 отдельных выгорания пласта. Пласт 6 залегает ниже пласта 4-5 в 28-34 метрах. Устойчивый, мощность его колеблется от 4,8 до 6,6 м. Строение пласта сложное. Пласт состоит из двух основных угольных пачек, разделённых породными прослойками, представленными тёмно-серым алевролитом с характерными точечными вкраплениями каолинита, мощность прослоя часто меняется как по падению, так и по простиранию и колеблется от 0,3 до 1,1 м.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12