Практичне заняття №2. Визначення параметрів кар’єрів корисних копалин та підбір обладнання

Складання проектів підприємств по добуванню будівельних матеріалів здійснюється на основі матеріалів інженерних вишукувань району залягання корисних копалин.

Об’єм розробки кар’єрів розраховується на повну потребу будівництва в нерудних матеріалах. Продуктивність кар’єру визначається, виходячи з середньомісячної потреби в нерудних будівельних матеріалах в найбільш напружений рік при, як правило, трьохзмінній роботі.

Розрахунок продуктивності кар’єра (м³/рік) при добуванні матеріалів_, що не потребує додаткової переробки (горна маса, піщано-гравійна суміш, глина, пісок тощо) здійснюється за виразом:

, (2.1)

де – об’єм видобутку корисної копалини (м³/рік);

– коефіцієнт запасу, який враховує втрати корисної копалини в результаті виконання технологічних процесів;

– коефіцієнт, який залежить від прийнятої схеми розкриття кар’єру і видалення розкривних порід у тимчасові відвали (для попередніх розрахунків можна приймати рівним 0,95…0,97);

Отже, щоб розрахувати необхідно визначити і .

Об’єм видобутку корисної копалини ()визначається за проектними розмірами споруд, що будуються, тобто за даними проектної документації.

Для розрахунку коефіцієнту запасу, який враховує втрати корисної копалини в результаті виконання технологічних процесів необхідно скористатися емпіричною формулою:

(2.2)

де – коефіцієнт початкового розпушення корисної копалини при розробці її в кар'єрі;

– коефіцієнт, що враховує втрати корисної копалини у кар'єрі при переміщенні і навантаженні ії у транспорт;

– коефіцієнт, що враховує втрату корисної копалини при ії транспортуванні від кар'єру до місця укладання;

– коефіцієнт, що враховує ущільнення корисної копалини при укладанні в тіло споруди різними механічними засобами (^=1,03) ;

– коефіцієнт, що враховує втрати корисної копалини (об’єму) за рахунок усадки споруди протягом певного періоду часу;

– коефіцієнт, що враховує зменшення об'єму споруди в результаті осідання її основи;

– коефіцієнт, що враховує технологічні втрати корисної копалини під час виконання робіт при будівництві споруди і визначається за фактично заміряними витратами на основі результатів спеціальних досліджень. Однак для попередніх розрахунків можна приймати =1,01;

– число доданків, що входять до складу формули (2.2).

Здійснюється аналіз генплану будівельного майданчика, а також шлях від кар’єру до споруди (гребля, дамба, насип для залізничної колії тощо) при цьому, як правило, він приймається тимчасовим, але з твердим покриттям. Рослинний шар ґрунту розташовується, як правило, у тимчасових відвалах за межами кар’єру. Врізання у кар’єр здійснюється лобовим забоєм одноківшевим екскаватором з прямою лопатою.

Розкривні роботи у кар’єрі виконуються бульдозерами або причіпними скреперами, розробку корисної копалини – одноківшевими екскаваторами, а транспортування її з кар’єру до греблі – автосамоскидами. При цьому екскаваторні роботи відносяться до ведучих технологічних процесів, а інші – до не ведучих (допоміжних) процесів.

Для того, щоб підібрати марку екскаватора та його параметри необхідно розрахувати річний об’єм земляних робіт за формулою:

, (2.3)

де – коефіцієнт нерівномірності перевезення корисної копалини у тіло споруди, який для автомобільного транспорту приймається рівним 1.1, для залізничного – 1.15;

За нормативною літературою вибирається марка одноківшевого екскаватора, визначається місткість його ковша та технічні характеристики.

Обчислюються основні параметри технологічних процесів для прийнятого способу розробки корисних копалин та основні розміру кар’єру. Коефіцієнт закладання укосів кар’єру приймається за нормативною літературою.

Число ярусів розробки корисної копалини у кар’єрі визначаються за формулою:

, (2.4)

де – товщина шару корисної копалини придатної для розробки, м;

– найбільша висота різання корисної копалини, м.

Площа кар’єру на рівні верху корисної копалини придатної для розробки визначається за формулою:

, (2.5)

де – загальний термін будівництва споруди, років.

Довжина кар’єру на рівні верху корисної копалини придатної для розробки обчислюється за формулою:

, (2.6)

де – ширина стрічки розробки корисної копалини боковим забоєм м;

– число піонерних траншей, ;

– ширина піонерної траншеї, яка приймається залежно від прийнятої технології розробки корисної копалини, В_n=B_{стр ,} або В_n=2,5B_стр.

Задаючись числом стрічок по довжині кар’єру, визначаємо . Значення заокруглюємо до цілих метрів ().

Ширина кар’єру розраховується за формулою:

(2.7)

Заокругливши значення до цілих метрів (), необхідно враховувати умову:

(2.8)

Знаючи розміри кар’єру на рівні верху корисної копалини, що розробляється, визначається місце розташування тимчасових відвалів рослинного шару ґрунту.

Обчислюється об’єм розкривних робіт за формулою:

(2.9)

де і – відповідно ширина і довжина кар’єру на рівні верху рослинного шару ґрунту (м), які визначаються за формулами:

, (2.10)

, (2.11)

де – товща шару рослинного ґрунту (м);

– коефіцієнт закладання укосів кар’єру (приймається за нормативною літературою, =1,5…2,5).

Враховуючи, що відвали рослинного ґрунту розташовуються обабіч кар’єру згідно схеми розробки, визначається площа поперечного перерізу відвалу за формулою:

, (2.12)

де – довжина відвалу рослинного ґрунту, яка визначається згідно прийнятої схеми його розміщення (м);

Ширина основи відвалу визначається за формулою:

, (2.13)

де – висота відвалу рослинного ґрунту, яка приймається в межах 1,5..2,5 м;

– коефіцієнт закладання укосів відвалу (приймається як правило ).

Відстань переміщення рослинного ґрунту бульдозером визначається за формулою:

, (2.14)

де – відстань від бровки укосу кар’єру до бровки укосу відвалу, яка приймається в межах 3...5 м;

– коефіцієнт, який враховує напрямок руху бульдозера або причіпного скрепера та розміри кар’єра на рівні верху рослинного ґрунту і приймається:

- при влаштуванні відвалів ґрунту з трьох боків кар’єру:

, (2.15)

- при влаштуванні відвалів з чотирьох боків кар’єру:

, (2.16)

- при влаштуванні відвалів ґрунту вздовж одного боку кар’єру =1,0;

- при двобічному влаштуванні відвалів рослинного ґрунту вздовж довжини кар’єру:

(2.17)

Остаточно значення заокруглюємо до цілих метрів до більшого числа, але при цьому для бульдозера має виконуватися умова:

(2.18)

Якщо умова 2.18 не виконується, то необхідно збільшити значення і зменшити значення , але при цьому повинна виконуватись умова 2.18. Розрахунок в цьому випадку повторити за формулами 2.7 – 2.18.

Розрахувати параметри кар’єру при таких вихідних даних:

№	Проектний об’єм земляної насипної споруди (), м^3	Грунт	Основа споруди	Транспорт	Термін будівництва, рік	Товща шару корисної копалини придатної для розробки, ^Шк, м	Товща рослинного шару грунту ^Шр,м
1	2	3	4	5	6	7	8
1	135000	Насип з піщаних грунтів	Глина	Автомо-більний	0,8	3,5	0,25
2	81000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою до 15 м включно	Суглинок	Автомо-більний	1	5,2	0,2
3	210000	Насип з піщаних грунтів	Пісок	Залізнич-ний	1,5	4,8	0,3
4	35000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою більше 15 м	Суглинок	Залізнич-ний	1,1	3,8	0,1
5	21000	Кам’яна накидка шарами до 2 м включно	Супісок	Автомо-більний	1,2	2,0	0,15
6	65000	Кам’яна накидка шарами більше 2 м	Скельні	Залізнич-ний	1,6	3,1	0,1
7	255000	Насип з сугли-нистих грунтів	Суглинок	Залізнич-ний	1,9	2,6	0,2
8	23500	Насип з піщаних грунтів	Глина	Автомо-більний	1,3	3,8	0,3
1	2	3	4	5	6	7	8
9	48500	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою до 15 м включно	Суглинок	Автомо-більний	1,2	7,2	0,15
10	265000	Насип з піщаних грунтів	Пісок	Залізнич-ний	1,7	4,2	0,2
11	42000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою більше 15 м	Суглинок	Автомо-більний	1,3	3,8	0,2
12	55000	Кам’яна накидка шарами до 2 м	Супісок	Автомо-більний	1,2	2,0	0,15
13	240000	Кам’яна накидка шарами більше 2 м	Скельні	Залізнич-ний	1,8	4,1	0,1
14	355000	Насип з сугли-нистих грунтів	Суглинок	Залізнич-ний	2,9	3,6	0,15
15	25000	Насип з піщаних грунтів	Глина	Автомо-більний	0,8	3,5	0,25
16	91000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою до 15 м включно	Суглинок	Автомо-більний	1,3	6,2	0,2
17	19000	Насип з піщаних грунтів	Пісок	Залізнич-ний	1,2	4,8	0,3
18	150000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою більше 15 м	Суглинок	Залізнич-ний	1,1	3,8	0,1
19	18100	Кам’яна накидка шарами до 2 м	Супісок	Автомо-більний	1,2	2,0	0,15
20	140000	Кам’яна накидка шарами більше 2 м	Скельні	Залізнич-ний	1,6	3,1	0,1
21	175000	Насип з сугли-нистих грунтів	Суглинок	Залізнич-ний	1,9	2,6	0,2
22	33500	Насип з піщаних грунтів	Глина	Автомо-більний	1,3	3,8	0,3
23	85000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою до 15 м включно	Суглинок	Автомо-більний	1,2	3,2	0,15
24	65000	Кам’яна накидка шарами більше 2 м	Скельні	Залізнич-ний	1,6	3,1	0,1
25	91000	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою до 15 м включно	Суглинок	Автомо-більний	1,3	6,2	0,2

Додаток 1

Визначення коефіцієнту початкового розпушення ґрунту (К_р) залежно від типу ґрунту

№ з.п.	Типи ґрунтів	Кр
1.	Скельні ґрунти, що розпушені способом вибуху	1,45…1,50
2.	Глинисті ґрунти	1,24…1,30
3.	Суглинисті ґрунти	1,20…1,30
4.	Легкі і лесовидні суглинки	1,20…1,30
5.	Піски і супіски	1,08…1,17

Додаток 2

Визначення коефіцієнту К_п

№ з.п.	Види кар’єрів	Типи грунтів	Кп
1.	Сухорийні кар’єри	Піщані, супіщані	1,02…1,03
2.	Сухорийні кар’єри	Глинисті, суглинисті	1,03
3.	Скельні кар’єри	Горна маса	1,03…1,04
4.	Гідромеханізовані кар’єри	Піщані, гравелисті	1,05

Додаток 3

Визначення коефіцієнту К_т

№ з.п.	Види транспорту	Кт
1.	Автотранспорт	1,01
2.	Залізничний транспорт	1,02
3.	Скреперний транспорт	1,03
4.	Гідротранспорт	1,05

Додаток 4

Визначення коефіцієнту К_ус

№ з.п.	Грунт споруди і спосіб виробництва робіт	Кус
1.	Насип з піщаних грунтів	1,01
2.	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою до 15 м включно	1,03
3.	Насип з глинистих і суглинистих грунтів висотою більше 15 м	1,04
4.	Кам’яна накидка шарами до 2 м включно	1,01
5.	Кам’яна накидка шарами більше 2 м	1,02
6.	Намив з піщаних грунтів	1,01
7.	Намив з суглинистих грунтів	1,02

Додаток 5

Визначення коефіцієнту К_ос

№ з.п.	Грунти – основи	Кос
1.	Скельні	1,00
2.	Піщані	1,02
3.	Супіщані	1,03
4.	Суглинисті	1,04
5.	Глинисті	1,05

Додаток 6

№ з.п.	Річний об’єм робіт на одну землерийну машину, м^3	Місткість ковшів, що забезпечує найменшу вартість розробки грунту, м^3
		одноковшові екскаватори	причіпні скрепери	самохідні скрепери
1.	Менше 5000	-	2,25…3,0	-
2.	Від 5000 до 10000	0,25…0,35	3,0…6,0	4,0
3.	Від 10000 до 20000	0,5…0,8	6,0…8,0	9,0
4.	Від 20000 до 50000	1,0…1,25	6,0…8,0	9,0
5.	Від 50000 до 100000	1,5…2,0	10,0	9,0
6.	Від 100000 до 1000000	2,25…3,0	15,0	15,0
7.	Більше 1000000	4,0…6,0	15,0	15,0

Рекомендації щодо вибору землерийної техніки залежно від річного об’єму робіт

Додаток 7

Технічні параметри одноківшевих екскаваторів “пряма лопата”

№	Параметри	Місткість ковша екскаватора, м3
п/п		0,25	0,35	0,65	0,8	1,0	1,25	1,5	2,0	2,25	2,5	3,0	4,0	8,0
1.	Марка екскаватора	Э-257	Э-357	Э-652А	Э-801	Э-1003	Э-1252	Э-1552	Э-2003	Э-2005	Э-2503	СЭ-3	ЭКГ-4	ЭКГ-8
2.	Довжина стріли , м	4,9	4,9	5,5	6,2	6,7	6,0	6,0	6,7	8,6	8,6	10,5	10,5	20,5
3.	Довжина рукояті, м	2,3	2,3	4,5	4,7	4,9	4,9	4,9	4,9	6,1	6,1	7,2	7,3	12,8
4.	Найбільший радіус різання , м	6,0	5,5	7,8	8,6	9,8	9,9	9,1	9,0	11,1	12,0	14,0	14,3	23,4
5.	Найбільша висота різання , м	4,8	5,5	6,5	7,4	8,0	7,8	9,3	9,0	9,0	9,0	9,68	10,0	20,4
6.	Найбільша висота розвант. , м	3,0	4,0	4,5	5,0	5,5	5,1	6,6	6,8	5,9	6,4	6,69	6,3	15,4
7.	Найбільший радіус вивантаження, м	3,5	5,4	7,5	7,7	8,0	8,9	9,2	9,8	10,3	10,8	12,4	12,6	14,2
8.	Потужність, кВт (к.с.)	-	28 (38)	74 (100)	74 (100)	74 (100)	110 (150)	110 (150)	110 (150)	120 (180)	160 (218)	-	-	-
9.	Маса екскаватора	9,3	11,3	20,5	26,7	28,6	31,5	39,8	52,6	74,8	86,0	172	180	290,6
10.	Практична висота забоїв, м	1,0	1,5	1,6	1,8	2,0	2,5	3,0	3,0	3,0	3,0	3,5	3,5	4,0