Выбор системы разработки месторождений

Выбор системы разработки месторождения

Цель производственного процесса добычи полезного ископаемого — получение максимального эффекта при минимальных затратах. Однако в каждом конкретном случае возникает необходимость удовлетворения дополнительным технологическим и экономическим требованиям. В частности, при разработке месторождений полезных ископаемых в одних случаях требуется обеспечить заданный уровень добычи или поддержать определенное качество продукции, в других — достичь минимальной себестоимости или заданного уровня извлечения ископаемого из недр и т.д. Стремление к увеличению извлечения является безусловным требованием к рациональной отработке месторождений полезных ископаемых.

Исходными данными для выбора системы разработки служит плановая производственная мощность предприятия, с одной стороны, и физико-геологическая обстановка залежи полезного ископаемого — с другой.

Производственная мощность предприятия устанавливается при разработке проекта и обосновывается наличием запасов полезного ископаемого, коэффициентом извлечения из недр и сроком службы предприятия.

Физико-геологическая обстановка определяется такими факторами как физические, химические, геологические, гидрогеологические характеристики полезного ископаемого, рудного тела и массива в целом. Кроме этого, фактором, оказывающим значительное влияние на показатели работы предприятия, являются экономико-географические условия.

При анализе факторов, влияющих на систему разработки, для каждого конкретного месторождения необходимо выделять главные и второстепенные. К первым прежде всего следует относить какое-либо свойство или фактор, которое определяет существо данного метода отработки месторождения. Например, для многих геотехнологических методов таким фактором будет проницаемость, для других — текстура и структура полезного ископаемого, для третьих — гидрогеологические условия залежи, для четвертых — количество нерастворимых и т.д.

Выбрать систему разработки — это значит определить направление отработки залежи в целом и установить сетку размещения скважин.

Следует сразу оговорить, что не может быть единой рациональной системы разработки для всех месторождений. Даже для одного месторождения одна система разработки может рекомендоваться для одних участков, другая для других, т.е. оптимальное размещение скважины должно обеспечить технологичность выемки полезного ископаемого и получение наивысших технико-экономических показателей.

При проектировании рациональной системы разработки должны удовлетворяться следующие условия: обеспечение потребности страны в данный момент времени; соблюдение правил эксплуатации и охраны недр; учет максимального числа производственных, экономических, географических и физико-геологических особенностей разработки залежи; обеспечение максимального экономически целесообразного извлечения полезного ископаемого.

Основными элементами системы разработки являются: направление отработки; сетка скважин (расстояние между рядами и между скважинами в ряду); порядок ввода скважин в эксплуатацию во времени и пространстве.

Направление отработки определяется с учетом элементов залегания, формы залежи, региональных гидрогеологических условий. По этим факторам в плане месторождения выделяются первоочередные объекты разработки. Направление отработки должно учитывать естественное движение пластовых вод, а также структуру пласта, т.е. вестись по падению, восстанию или простиранию рудного тела. Желательно, чтобы ряды скважин полностью пересекали залежь, достигая ее границ.

При выборе последовательности отработки отдельных участков необходимо стремиться к обеспечению минимального числа стыковок отработанных и вновь вводимых участков, поскольку это ведет к потере рабочих агентов и продуктивных флюидов.

Скважины располагаются по площади залежи по какой-то определенной геометрической сетке, например, кольцами или рядами.

Сетка расположения скважин в зависимости от производительности пласта и других физико-геологических условий разработки может быть равномерная и неравномерная. Равномерная сетка может быть квадратной, треугольной, пяти- и шестиугольной. Геометрический расчет показывает, что треугольная сетка скважин в сравнении с квадратной позволяет более полно охватить месторождение зоной отработки, в то же время при треугольной сетке на 15,47 % возрастает число скважин, приходящихся на единицу площади.

При наклонном расположении пластов или направленной фильтрации скважины целесообразно располагать по вершинам не равносторонних, а равнобедренных треугольников. В этом случае расстояние между рядами берется больше, чем между скважинами.

Расстояния между скважинами, с одной стороны, определяют наименьшее число скважин для разработки залежи (учитывают вопросы экономики вскрытия), а с другой — обеспечивают технологические требования метода, т.е. являются компромиссом между ними. Для выбора расстояния между скважинами необходимо учитывать физико-геологические условия (мощность, структурную форму, коллекторские свойства, гидрогеологический режим и т.д.), взаимодействие (интерференцию) скважин, задаться конечным извлечением (по мере увеличения плотности сетки скважин извлечение полезного ископаемого растет, но темп его роста постепенно замедляется и при определенной плотности остается практически неизменным, т.е. для каждого конкретного месторождения существует оптимальный предел плотности сетки скважин, отвечающий наиболее экономичной эксплуатации) и обеспечить добычу через каждую скважину определенных запасов полезного ископаемого за конкретный срок ее работы.

При определении расстояний между скважинами учитываются:

— глубина залегания залежи (в общем случае при прочих равных условиях чем глубже месторождение, тем реже сетка);

— технологичность процесса добычи (в конкретных ГМ можно осуществлять процесс добычи на каких-то определенных расстояниях между добычными скважинами);

— извлекаемость полезного ископаемого при различных сетках скважин;

— производительность пласта — каждая скважина должна обеспечить получение заданного объема добычи. При конкретных данных по мощности залежи, содержанию полезного компонента и коэффициенту извлечения сетка скважин позволяет рассчитывать извлекаемые запасы;

— условия залегания (для горизонтального и наклонного пластов расстояние между скважинами должно быть разным. Необходимо считаться с наличием тектонических нарушений и граничных зон залежи).

Помимо перечисленных факторов при выборе сетки скважин следует учитывать неоднородность пласта и особенно характер рельефа его почвы, располагая добычные скважины в углублениях почвы рудного тела. В общем случае чем выше проницаемость пласта, тем больше могут быть расстояния между скважинами.

Физико-механические свойства руд и покрывающих пород. В ряде ГМ (например, подземное растворение солей) сетка скважин прежде всего определяется устойчивостью кровли камер растворения, причем зависимость размеров целиков и камер растворения определяется расчетным путем.

С экономической точки зрения расстояние между скважинами можно определить из расчета окупаемости затрат на сооружение скважины и ее эксплуатацию

Увеличение извлечения в результате уплотнения сетки скважин влечет за собой повышение затрат на добычу. При этом возникает задача определения рациональной сетки скважин. Эффективность упрощенных технико-экономических расчетов, основанных на качественных оценках и зависимостях, становится недостаточной при отработке месторождений высокопроизводительными ГМ.

Размещение добычных скважин, отвечающее требованиям рациональной отработки месторождения, может быть определено в результате анализа технико-экономической модели процесса. В качестве критерия оптимизации параметров сетки скважин может быть принят максимум суммарной прибыли предприятия, получаемой в результате отработки месторождения, так как он учитывает целевые показатели — коэффициент извлечения и затраты на добычу.

Рассматривая математическую постановку задачи о наиболее эффективном размещении скважин, отвечающем оптимальным значениям затрат и извлечения, учитываем влияние совокупности горно-геологических и технико-экономических факторов на извлечение и величину затрат для задаваемых типов оборудования скважин, т.е. приходим к типичной экстремальной задаче.

Функция цели должна отвечать прибыли предприятия и определяться разностью стоимости реализованной продукции и ее себестоимостью. Стоимость реализованной продукции является функцией совокупности постоянных и переменных параметров, в том числе и параметров сетки расположения добычных скважин, оказывающих влияние на коэффициент извлечения.

Себестоимость продукции определяется затратами по различным статьям расходов, величина которых зависит от принимаемой системы отработки месторождения и параметров технологии.

Значительное влияние на себестоимость продукции оказывает общее число скважин, определяемое параметрами сетки скважин. Характер влияния числа добычных скважин на различные статьи расходов определяется в каждом случае, исходя из принятой методики определения себестоимости.

Математически проблема выбора наиболее рациональной сетки скважин заключается в максимизации целевой функции при наличии начальных и граничных условий. Недостаток максимизируемой функции (отсутствие учета ценности неизвлекаемой части запасов месторождения) может быть устранен путем введения величины ущерба, связанной с недоизвлечением части балансовых запасов.

Для расчета параметров сетки добычных скважин, соответствующих максимальному экономически целесообразному коэффициенту извлечения, следует максимизировать суммарную прибыль предприятия, получаемую в результате отработки месторождения с учетом ценности теряемых балансовых запасов.

Для конкретного составления технико-экономической модели процесса необходимо установить ряд зависимостей, из которых к основным относится зависимость коэффициента извлечения от параметров сетки расположения скважин.

Выбор системы разработки

Стр 1 из 6

Система разработки и влияющие факторы при ее выборе. Под системой разработки понимают определенный порядок проведения подготовительных, нарезных и очистных выработок в этаже, увязанный в пространстве и времени.

Для каждого месторождения, исходя из горно-геологических условий и экономических соображений, предусматривается применение той или иной системы разработки. Принятая система разработки определяет: условия работы; показатели извлечения полезного ископаемого из недр; материальные и трудовые издержки; воздействие на окружающую среду.

В соответствии с этим к системе разработке предъявляются следующие требования: безопасность работ и нормальные санитарно-гигиенические условия труда; максимальное извлечение полезного ископаемого из недр; минимальное воздействие на окружающую среду; постоянное качество выдаваемой продукции; максимально возможную производительность труда; минимальные издержки производства.

Предварительный выбор систем разработки, пригодных для конкретного участка или всего месторождения, основывают на учете следующих основных горно-геологических факторов.
Эти факторы условно делят на постоянные (учитываемые в любых случаях) и переменные, которые выдвигаются как ограничения в неблагоприятных случаях.

Постоянные факторы, оказывающие существенное влияние, — это устойчивость руды и вмещающих пород, мощность и угол падения рудного тела.

Переменные факторы, к ним относят: возгораемость руды, слеживаемость руд, необходимость сохранения земной поверхности; наличие над месторождением песков и глин; наличие в рудном теле включений пустых пород или забалансовых руд; характер контактов залежи (в отношении их четкости и правильности); большая глубина разработки; отсутствие дешевых местных материалов для твердеющей закладки, исключающее целесообразность применения систем с закладкой в ряде случаев; обособленное залегание небольших рудных тел. Также же и ценность руды, учитываемую в экономическом сравнении систем.

Для определенного действующего предприятия имеются дополнительные соображения в пользу системы разработки, включающей наиболее освоенную рудником прогрессивную технологию и механизацию работ.

Последовательность выбора системы разработки
При выборе системы разработки первоначально отбирают по техническим факторам все системы, технически приемлемые в рассматриваемых условиях.
Затем из этих систем по логическим соображениям отбирают конкурентоспособные, то есть те системы, которые по сравнению с другими заведомо лучше по каким-то показателям и не проигрывают ни по одному из показателей.
В итоге остаются (обычно две-три) конкурентоспособные системы, сравнение которых требует численных оценок. Наиболее выгодную из них определяют путем экономического сравнения между собой. Эту систему, как правило, и принимают, но возможны исключения, так как при окончательном выборе учитываются соображения, которые не могли получить численную оценку.
Заметим, что процедура выбора упрощается по мере накопления опыта лицом, осуществляющим выбор. Опытный инженер нередко может сразу отобрать конкурентоспособные системы, а иногда и сразу определить наиболее выгодную систему.

Выбор системы разработки методом исключений
На первом этапе выбора оптимальной и выгодной системы разработки для нашего месторождения необходимо исключить те виды разработок, которые не соответствуют горно-геологическим условиям. Вынесем исходные данные в таблицу (табл. 1).

Таблица 1. Горно-геологические условия данного месторождения.

Теперь выберем наиболее вероятные системы разработки месторождения по горно-геологическим факторам и сведем их в таблицу.
Таблица 2. Выбор наиболее вероятной системы разработки по горно-геологическим факторам.

Согласно последовательности выбора, необходимо из оставшихся конкурентоспособных систем оставить наиболее выгодную из них, путем сравнения технико-экономических показателей систем. Таких как потери и разубоживание руды, расход подготовительно-нарезных выработок, производительность блока и др.

Все данные наиболее вероятные системы относятся к классу разработок с обрушением пород, то есть без поддержания очистного (выработанного) пространства. Отработка залежи будет проводиться в нисходящем порядке.
При системах разработки этажного принудительного обрушения (рис. 1) руду отбивают на всю высоту блока. Объём одновременно отбиваемой руды достигает несколько сотен тыс. т. Крепость и устойчивость руды может изменяться в широком диапазоне.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

наименование кафедры

Допускаю к защите

Руководитель Скурихин Ю.Г.

_________________________

Выбор системы разработки

наименование темы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Проектирование горных предприятий

Вариант №12

обозначение документа

Выполнил студент группы

ГП-08

Сафьянов

А.С.

шифр

подпись

И.О. Фамилия

Нормоконтролер

Скурихин Ю.Г.

подпись

И.О. Фамилия

Курсовая работа защищена с оценкой

Иркутск 2013 г.

ФГБОУ ВПО ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

По курсу

Проектирование горных предприятий

Студенту

Сафьянову А.С.

(фамилия, инициалы)

Тема работы

Выбор системы разработки

Рекомендуемая литература

Скурихин Ю.Г. Расчёт параметров буровзрывных

работ при подземной разработке рудных месторождений. Агошков М. И.,

Борисов С. С., Боярский В.А. Разработка рудных и не рудных месторождений.

Брюховецкий О.С., Бунин Ж.В., Ковалев И.А. Технология и комплексная

механизация разработки месторождений полезных ископаемых.

Графическая часть на 2 листах

Дата выдачи задания “23” октября 2012 г.

Дата представления работы руководителю “01” февраля 2013 г.

Руководитель курсовой работы ________________ / Ю.Г. Скурихин /

Исходные данные 5

ВВЕДЕНИЕ 5

1 Расчет системы разработки с магазинированием руды 7

1.1 Производительность скреперной установки и выемочных мощностей 7

1.2 Расчет параметров буро-взрывных работ 9

1.3 Режим работы в блоке по отбойке руды 10

1.4 Объем подготовительно- нарезных и очистных работ 12

1.5 Очистные работы 13

1.6 Показатели использования недр при разработке месторождений полезных ископаемых 14

1.7 Расчет общих расходов на добычу руды 16

1.8 Экономические показатели для оценки системы разработки с магазинированием руды 17

1.9 Прибыль при погашении 1 т балансовых запасов Рвал (валовая) 18

2 Расчет системы с подэтажными штреками 20

2.1 Удельный расход ВВ «q» 20

2.2 Показатели скважинной отбойки руды 21

2.3 Очистные работы 23

2.4 Показатели использования недр при разработке месторождений полезных ископаемых 24

2.5 Расчет общих расходов на добычу руды 26

Расчет общих расходов на добычу руды 26

2.6 Экономические показатели для оценки системы разработки с подэтажными штреками 28

2.7 Прибыль при погашении 1 т балансовых запасов Рвал (валовая) 28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31

ПРИЛОЖЕНИЯ 32

Задание на выполнение курсовой работы

«Выбор системы разработки»

1. Выбрать систему разработки по исходным данным (горно –геологическими условиями).

2. Выполнить расчеты процессов очистной выемки.

3. Определить технико-экономические показатели систем разработки.

4. Выбрать наиболее экономически-эффективную систему разработки.

5. Составить чертеж системы разработки в формате А1.

6. Составить чертеж системы разработки с которой сравнивался выбранный вариант системы в формате А4 (пояснительная записка)

Исходные данные

Вариант 12

Мощность рудного тела: m = 3,8 м

Высота этажа: hэ = 50 м

Длинна блока: lбл = 50 м

Крепость породы: F= 9 ед

Глубина шпура: lш = 2,2 м

Норма выработки при бурении шпуров: 40 шп/см

Толщина прихвата пород:

Первичных: 0,1 м

Вторичных: 0,2 м

Продолжительность смены: 7 ч

Объемный вес:

Руды: 3,2 т/м³

Породы: 2,7 т/м³

ВВЕДЕНИЕ

Системой разработки рудного месторождения называют определенный порядок очистной выемки руды и её технологию в сочетании с совокупностью конструктивных элементов выемочного участка (блока, камеры, ствола)

Для выделения классов систем разработки рудных месторождений (по классификации акад. М.И. Агошкова) принят признак, характеризующий состояния очистного пространства всего выемочного участка (блока, камеры, ствола) во время отработки его запасов. Этот признак отражает различие между классами систем по условиям их применения, особенностям комплекса технологической операции очистной выемки, а также по основным показателям эффективности. Каждый класс объединяет системы, сходные по условиям применения и показателям эффективности.

При выделении классов систем разработки не учитывается способ подержания призабойного пространства, т.е. наличие в нем стоек, механизированной крепи и пр.

Выбор систем разработки. На большинстве рудных месторождений по геологическим и горнотехническим факторам можно применять различные классы систем разработки. При выборе систем разработки учитывают также степень разведанности месторождения, стоимость крепежных материалов, наличие дешевого закладочного материала и некоторые другие показатели, зависящие от района расположения месторождения.

Выбор систем по геологическим и горнотехническим условиям осуществляют в три этапа:

Первый – последовательное исключение классов систем разработки, неприемлемых по каждому из условий;

Второй – отбор классов систем разработки ( из числа возможных по условиям применения), заведомо лучших в технологическом отношений;

Третий – выбор конкретной системы разработки ( в каждом из отобранных классов), наиболее соответствующей условиям её применения.

1 Расчет системы разработки с магазинированием руды

Системы разработки с магазинированием получили широкое применение при разработке жильных месторождений редких металлов и золота. Следует отметить, что в последние годы область распространения этих систем значительно расширилась за счет создания новых видов крепления.

Отличительной особенностью систем разработки с магазинированием руды является заполнение выработанного пространства отбитой рудой, которая служит для поддержания вмещающих пород или используется в качестве своеобразной платформы для рабочих. Во всех случаях после окончания выемки блока отбитую руду полностью выпускают.

1.1 Производительность скреперной установки и выемочных мощностей

Сменная производительность скреперной установки:

Рм = Тсм * Рчас =7 * 13,5 =94,5 м³/смену (1.1)

где Рчас — часовая производительность скреперной установки; м³/смену

Тсм — продолжительность смены

Часовая производительность скреперной установки:

Рчас = (60 * Vк * Кнап * Кисп) / (tц * Кр) = (60 * 0,5 *0,9 *0,5)/(1,11 *1,35) = 13,5 м³/ч (1.2)

где Vк — емкость ковша, Vк = 0,4 — 0,6 м³

Кнап — коэффициент наполнения ковша: Кнап = 0,5

Кисп — коэффициент использования скреперной установки, Кисп = 0,5 — 0,7

Кр — коэффициент разрыхления рудной массы в ковше: Кр = 1,35

Продолжительность цикла:

tц = (Lскр/Vр + Lскр/Vк + tп) / 60 = (35/1,17 + 35/1,61 + 15)/60 = 1,11 мин

(1.3)

где Lскр — длинна скрепирования

Lскр = lбл/2 +10 = 50/2+10=35 м (1.4)

Vр — скорость рабочего каната: Vр = 1,17 м/с

Vк — скорость холостого каната 30ЛС-3с: Vк = 1,61 м/с

tп — время на заполнение ковша, его разгрузку и переключение направления движения ковша: 15с

Выемочные мощности при отбойке и выемке руды:

∆mотб=2∆m1=2*0,1=0,2 м. (1.5)

∆mу.в=2∆m2=2*0,2=0,4 м. (1.6)

Общая толщина прихвата боковых пород при выпуске руды:

∆mвып.=2∆m2=2*0,2=0,4 м. (1.7)

Находим выемочную мощность при отбойке:

mотб=m+∆mотб =3,8+0,2=4 м. (1.8)

Выемочная мощность при выпуске руды:

mвып.=m+ ∆mотб.+ ∆mвып = 3,8+0,2+0,4=4,4 м. (1.9)

Объем отбойки Vотб при заданном объеме частичного выпуска Vчв(Рскр)

Vотб=V1

V1 – объем отбойки с первичным засорением , м; (m+∆mотб)

Vчв=Pсм=94,5 м3/см

м3 (1.10)

где – коэффициент вторичного засорения, ед;

, ед; (1.11)

Кчв – коэффициент частичного выпуска, ед;

(1.12)

Кр — коэффициент разрыхление отбитой руды , Кр=1,5

Объем отбиваемой руды:

= (3,8+0,2)*31,45*2,2*0,9=249,14 м³ (1.13)

где lш — глубина шпуров

m – мощность рудного тела

hcл – длина отбиваемого слоя руды

ᶯ — коэффициент использования шпура

Объём отбитой руды с первичным и вторичным засорением:

м3 (1.14)

Где — длина взрываемого (отбиваемого) слоя руды, м;

– глубина шпура, м;

— коэффициент использования шпура, ед.;

— выемочная мощность, м;

– выемочная мощность при отбойке, м;

Длина очистной камеры:

lоч. Кам = Lбл-lвост-2lм.к.ц= 50-2,6-2*3=41,4 м. (1.15)

Длина отбиваемого слоя руды:

Lсл= м. (1.16)

где – глубина шпура, м;

– коэффициент использования шпура, ед;

Критерии оценки длинны отбиваемого слоя руды:

31,45 ≤ 41,4

Принимаем Lсл = 31,45 м.

1.2 Расчет параметров буро-взрывных работ

Шпуровая отбойка:

ВВ- Аммонит №6 жв

f= 9

qэ =0,9 кг/

Кзап=0,8

К=1,15

е – 1

К=1,15

∆=1 кг/

Удельный расход ВВ:

q = qэ * е * К = 0,9*1*1,15=1,035 кг/м³ (1.17)

где qэ — эталонный удельный расход ВВ

е — коэффициент работоспособности ВВ

K — коэффициент на условия взрывания

Выход руды с одного погонного метра шпура:

м3/ш.м. (1.18)

Сменная выработка бурильщика:

ш.м./см (1.19)

Производительность бурильщика:

м3/см (1.20)

Количество бурильщиков в смену:

(1.21)

Количество шпуров во взрываемом слое руды:

шпура (1.22)

Общее количество ВВ:

кг. (1.23)

Количество взрывников:

чел. (1.24)

Где – время на заряжание и взрывание по циклограмме. При продолжительности междусменного перерыва 3 часа. Таким образом время заряжания 2,5 часа 0,5 часа на проветривание.

норматив времени на заряжание одного шпура принимаем 3 минуты.

1.3 Режим работы в блоке по отбойке руды

Тсмены = 7 часов

Частичный выпуск – 1 смена

Бурение — 1 смена

Перерыв между циклами — 3 часа

Таблица 1 — График организации работ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *