Piotr Pelc Wrocław, dnia

Wydział Górniczy

Politechniki Wrocławskiej

Eksploatacja i obróbka skał

Projekt

Cel projektu

Celem projektu jest zaprojektowanie parametrów eksploatacyjnych kopalni wapienia, określenie zasobów oraz wyznaczenie skarp wyrobiska w którym ma on być eksploatowany.

Dane wejściowe

a - długość wyrobiska = 635[m],

b - szerokość wyrobiska = 430[m],

h₁ - wysokość skarpy od powierzchni terenu do zaprojektowanej półki = 15,5[m],

h₂ - wysokość skarpy od półki do dna wyrobiska = 19[m],

α - kąt nachylenia skarp wyrobiska = 77,5[%],

h_ss - miąższość strat stropowych = 1,45[m],

h_sp - miąższość strat spągowych = 1,8[m],

a_s - szerokość półki skarpy = 5[m],

1:2000 - skala mapy

skała - wapień,

δ_w = 1,81[Mg/m³];

Przekrój poprzeczny przez skarpę wyrobiska

Obliczono pola elementarne przekroju poprzecznego który wcześniej podzielono jak na schemacie powyżej na dwa trójkąty oraz prostokąt.

P₁ = 0,5 * 3,6 * 15,5 = 27,9[m²],

P₂ = 8,6 * 19 = 163,4 [m²],

P₃ = 0,5 * 4,4 * 19 = 41,8 [m²];

Powierzchnie poszczególnych pól elementarnych wynoszą: P₁ = 27,9[m²], P₂ = 163,4[m²], P₃ = 41,8[m²]

Obliczam całkowitą powierzchnię przekroju poprzecznego sumując pola elementarne.

Pc = P₁ + P₂ + P₃

P_c = 27,9 + 163,4 + 41,8 = 233,1[m²];

Powierzchnia całkowita przekroju poprzecznego wynosi 233,1[m²].

Kolejnym krokiem jest obliczenie:

Q_p - zasobów przemysłowych,

S_pe - strat pozaeksploatacyjnych,

Q_e - zasobów eksploatacyjnych,

S_esp - strat eksploatacyjnych spągowych,

S_es - strat eksploatacyjnych stropowych,

Q_w - zasobów do wydobycia,

Q_e - zasobów do wydobycia;

Aby wykonać tą czynność musieliśmy splanimetrować powierzchnię terenu po stropie i spągu wyrobiska oraz zmierzyć średni obwód wyrobiska.

Otrzymano następujące wyniki:

A₁ - powierzchnia terenu po spągu = 182320[m²],

A₂ - powierzchnia terenu po stropie = 205860[m²];

Obliczam średni obwód wyrobiska.

Średni obwód wyrobiska wyznaczamy wyciągając średnią obwodów po stropie i spągu.

Obw_śr = (Obw_st + Obw_sp)/2, gdzie:

Obw_śr - średni obwód wyrobiska.

Obw_st - obwód po stropie = 1729[m],

Obw_sp - obwód po spągu = 1629[m],

Obw_śr = (1629 + 1729)/2 = 1679[m];

Obwód średni wynosi 1679[m].

Obliczam zasoby przemysłowe ze wzoru:

Q_p = H * A₂, gdzie:

H = 34,5[m] - głębokość wyrobiska,

A₂ = 205860[m²] - powierzchnia terenu po stropie,

Q_p = 34,5 * 205860

Q_p = 7102170[m³],

Zasoby przemysłowe wynoszą 7102170[m³]

Obliczam straty pozaeksploatacyjne.

S_pe = P_c * Obw_śr ,gdzie:

P_c = 233,1[m²] - powierzchnia całkowita przekroju poprzecznego;

Obw_śr = 1679[m] - obwód średni;

S_pe = 233,1 * 1679

S_pe = 391374,9[m³],

Straty pozaeksploatacyjne wynoszą 291374,9[m³].

Obliczam straty eksploatacyjne spągowe ze wzoru:

S_esp = A₁ * h_sp, gdzie:

A₁ = 182320[m₂] - powierzchnia terenu po spągu,

h_sp = 1,8[m] - wysokość strat spągowych,

S_esp = 182320 * 1,8

S_esp = 328176[m³],

Straty eksploatacyjne spągowe wynoszą 328176[m³].

Obliczam straty eksploatacyjne stropowe ze wzoru:

S_es = A₂ * h_ss, gdzie:

A₂ = 205860[m₂] - powierzchnia terenu po stropie,

H_ss = 1,45[m] - wysokość strat stropowych,

S_es = 205860 * 1,45

S_es = 298497[m³],

Straty eksploatacyjne stropowe wynoszą 298497[m³].

Obliczam zasoby do wydobycia ze wzoru:

Q_w = Q_p - S_pe - S_esp - S_es ,gdzie:

Q_p = 7102170[m³] - zasoby przemysłowe,

S_pe = 391374,9[m³] - straty pozaeksploatacyjne,

S_esp = 328176[m³] - eksploatacyjne spągowe,

S_es = 298497[m³] - straty eksploatacyjne stropowe,

Q_w = 7102170 - 391374,9 - 328176 - 298497

Q_w = 6084123[m³],

Zasoby do wydobycia wynoszą 6084123[m³].

Obliczam zasoby do wydobycia ze wzoru:

Q_e = Q_p - S_pe, gdzie:

Q_p = 7102170[m³] - zasoby przemysłowe,

S_pe = 291374,9[m³] - straty pozaeksploatacyjne,

Q_e = 7102170 - 391374,9

Q_e = 6710795,1[m³];

Zasoby do wydobycia wynoszą 6710795[m³].

Skałą która zalega w wyrobisku jest wapień Pińczak o następujących parametrach:

• gęstość δ = 1,81[g/cm³];

• nasiąkliwość = 13,7[%];

• wytrzymałość na ściskanie = 11,4[Mpa]

• ścieralność = 14,4[mm];

Dane na podstawie „Atlasu kamieni naturalnych dostępnych na rynku Polskim” wydanego przez „h.g. Braune” Jawor 2000

Obliczam masę zasobów ze wzoru:

Q = Q * δ 1,81[Mg], gdzie:

Q - zasoby;

δ - gęstość wapienia = 1,81[g/cm³]

Otrzymałem:

Q_p = 12854927,7[Mg];

Q_e = 12146538,95[Mg];

Q_w = 11012262,63[Mg];

Obliczam masę strat ze wzoru:

S = S * δ 1,81[Mg] ], gdzie:

S - straty;

δ - gęstość wapienia = 1,81[g/cm³]

Otrzymałem:

S_pe = 527388,57[Mg];

S_s = 540279,57[Mg];

S_sp = 593998.56[Mg];

Obliczam wydobycie roczne ze wzoru:

Q_r = nr * 20000 + 200000, gdzie:

nr = 15

Q_r = 15 * 20000 + 200000

Q_r = 500000[Mg]

Wydobycie roczne wynosi 500000[Mg].

Obliczam wydobycie miesięczne ze wzoru:

Q_m. = Q_r/il_m., gdzie:

Q_r - wydobycie roczne = 500000[Mg];

il_m. - Ilość miesięcy w roku = 12

Q_m. = 500000/12

Q_m. = 41666,67[Mg]

Wydobycie miesięczne wynosi 41666,67[Mg].

Obliczam żywotność (czas eksploatacji) ze wzoru:

T_e = Q_w/Q_r, gdzie:

Q_w - zasoby do wydobycia = 6084123[Mg]

Q_r - wydobycie roczne = 500000[Mg];

T_e = 6084123/500000

T_e = 12,16

Żywotność kopalni określono na dwanaście lat i dwa miesiące.

PARAMETRY STRZELANIA

I. Obliczenia robię dla wysokości piętra h₁ = 15,5[m].

1. Obliczam promień strefy podmuchu ze wzoru:

R_b = nr * 10 + 300, gdzie:

nr = 15

r_b = 15 * 10 + 300

r_b = 450[m]

Promień strefy bezpieczeństwa wynosi 450[m].

2. Obliczam masę ładunku odpalanego w jednej serii:

Q_c = (r_b/k_p)², gdzie:

r_b - promień strefy podmuchu = 450[m];

k_p - współczynnik przypadkowych uszkodzeń = 15;

Q_c = (450/15)²

Q_c = 900[kg]

W jednej serii możemy odpalić ładunek o masie 900[kg].

3. Przyjmuję średnicę otworu strzałowego d_o = 32[mm] dla której współczynnik Protodiakonowa wynosi f = 10 (przy dobieraniu współczynnika z tabeli zostało także uwzględnione to że skała jest średnio - urabialna).

4. Obliczam zbiór ze wzoru:

Z = 40 * d_o, gdzie:

Z = 40 * 0,032

Z = 1,3[m].

Zabiór wynosi 1,3[m].

5. Obliczam odległości między otworami ze wzoru:

a = (1 - 1,25)Z, gdzie:

Z - zabiór = 1,3[m]

a = 1,5m.

Odległości między otworami wynoszą 1,5[m].

6. Długość przybitki jest równa zabiorowi i wynosi 1,3[m].

7. Obliczam długość przewiertu ze wzoru:

l_pw = 10 * d_o, gdzie:

d_o - średnica otworu strzałowego = 32[mm]

l_pw = 10 * 0,032

l_pw = 0,32[m]

Długość przewiertu wynosi 0,32[m].

8. Obliczam długość otworu strzałowego ze wzoru:

l_o = h₁/sinα + l_pw, gdzie:

α - kąt nachylenia otworu strzałowego = 77,5^o;

h₁ - wysokość pierwszego piętra = 15,5[m];

l_pw - długość przewiertu = 0,32[m];

l_o = 15,5/0,9763 + 0,32

l_o = 16,2[m]

Długość otworu strzałowego wynosi 16,2[m].

9. Obliczam długość kolumny materiału wybuchowego ze wzoru:

l_MW = l_o - l_p, gdzie:

l_o - długość otworu strzałowego = 16,2[m];

l_p - długość przybitki = 1,3[m];

l_MW = 16,2 - 1,3

l_MW = 14,9[m]

Długość kolumny materiału wybuchowego wynosi 14,9[m].

10. Obliczam objętość otworu strzałowego ze wzoru:

V_o = π* r² * l_MW, gdzie:

r - promień otworu strzałowego = 16[mm];

l_MW - długość kolumny materiału wybuchowego = 14,9[m];

V_o = 3,14 * 0,016² * 14,9

V_o = 0,012[m³]

Objętość otworu strzałowego wynosi 0,012[m³]

11. Dobieram materiał wybuchowy.

Jako materiał wybuchowy dobrałem Barbaryt 1H ze względu na to że jest to kopalnia odkrywkowa w której nie ma zagrożeń, a ten materia ł jest materiałem skalnym, wodoodpornym i tanim. Jego gęstość nasypowa wynosi δ_MW = 0,91[Mg/m³]

12. Obliczam ilość materiału wybuchowego w jednym otworze ze wzoru:

Q₁ = V_o * δ, gdzie:

δ - gęstość nasypowa Barbarytu 1H = 0,91[Mg/m³]

V_o - objętość otworu strzałowego = 0,012[m³];

Q₁ = 0,91 * 0,012

Q₁ = 10,9[kg]

W jednym otworze znajduje się 10,9[kg] materiału wybuchowego.

13. Obliczam ilość otworów strzałowych ze wzoru:

N_os = Q_c/Q₁, gdzie:

Q_c - masa ładunku odpalanego w jednej serii = 900[kg];

Q₁ - Masa ładynku w jednym otworze = 10,9[kg];

N_os = 900/10,9

N_os = 82[szt]

Liczba otworów odpalanych w jednej serii wynosi 82.

14. Obliczam długość bloku ze wzoru:

L_b = (N_os - 1) * a, gdzie:

N_os = liczba otworów strzałowych = 82[szt];

a - odległość między otworami = 1,5[m];

L_b = (82 - 1) * 1,5

L_b = 121,5

Ze względu na to, że taka długość bloku jest nie do przyjęcia prowadzę strzelanie trzema rzędami po 40,5[m].

15. Obliczam objętość bloku ze wzoru:

V = L_b * Z * H₁/sinα, gdzie:

L_b - dugość bloku = 40,5[m];

Z - zabiór = 1,5[m];

H₁ - wysokość bloku = 15,5[m];

V = 40,5 * 1,5 * 15,5/0,9763

V = 952,57[m³]

Objętość bloku wynosi 952,57[m³]

16. Obliczam ilość strzałów w miesiącu ze wzoru:

N_s = Q_m/(3 * V), gdzie:

Q_m. - wydobycie miesięczne = 41666,57[m³];

V - objętość jednego bloku = 952,57[m³];

N_s = 41666,57/(3 *952,57)

N_s = 15[szt]

Ilość strzałów w miesiącu wynosi 15[szt].

II. Obliczenia robię dla wysokości piętra h₁ = 19[m].

1. Obliczam promień strefy podmuchu ze wzoru:

R_b = nr * 10 + 300, gdzie:

nr = 15

r_b = 15 * 10 + 300

r_b = 450[m]

Promień strefy bezpieczeństwa wynosi 450[m].

2. Obliczam masę ładunku odpalanego w jednej serii:

Q_c = (r_b/k_p)², gdzie:

r_b - promień strefy podmuchu = 450[m];

k_p - współczynnik przypadkowych uszkodzeń = 15;

Q_c = (450/15)²

Q_c = 900[kg]

W jednej serii możemy odpalić ładunek o masie 900[kg].

3. Przyjmuję średnicę otworu strzałowego d_o = 32[mm] dla której współczynnik Protodiakonowa wynosi f = 10 (przy dobieraniu współczynnika z tabeli zostało także uwzględnione to że skała jest średnio - urabialna).

4. Obliczam zbiór ze wzoru:

Z = 40 * d_o, gdzie:

Z = 40 * 0,032

Z = 1,3[m].

Zabiór wynosi 1,3[m].

5. Obliczam odległości między otworami ze wzoru:

a = (1 - 1,25)Z, gdzie:

Z - zabiór = 1,3[m]

a = 1,5m.

Odległości między otworami wynoszą 1,5[m].

6. Długość przybitki jest równa zabiorowi i wynosi 1,3[m].

7. Obliczam długość przewiertu ze wzoru:

l_pw = 10 * d_o, gdzie:

d_o - średnica otworu strzałowego = 32[mm]

l_pw = 10 * 0,032

l_pw = 0,32[m]

Długość przewiertu wynosi 0,32[m].

8. Obliczam długość otworu strzałowego ze wzoru:

l_o = h₂/sinα + l_pw, gdzie:

α - kąt nachylenia otworu strzałowego = 77,5^o;

h₂ - wysokość pierwszego piętra = 19[m];

l_pw - długość przewiertu = 0,32[m];

l_o = 19/0,9763 + 0,32

l_o = 19,8[m]

Długość otworu strzałowego wynosi 19,8[m].

9. Obliczam długość kolumny materiału wybuchowego ze wzoru:

l_MW = l_o - l_p, gdzie:

l_o - długość otworu strzałowego = 19,8[m];

l_p - długość przybitki = 1,3[m];

l_MW = 19,8 - 1,3

l_MW = 18,5[m]

Długość kolumny materiału wybuchowego wynosi 18,5[m].

10. Obliczam objętość otworu strzałowego ze wzoru:

V_o = π* r² * l_MW, gdzie:

r - promień otworu strzałowego = 16[mm];

l_MW - długość kolumny materiału wybuchowego = 18,5[m];

V_o = 3,14 * 0,016² * 18,5

V_o = 0,015[m³]

Objętość otworu strzałowego wynosi 0,015[m³]

11. Obliczam ilość materiału wybuchowego w jednym otworze ze wzoru:

Q₁ = V_o * δ, gdzie:

δ - gęstość nasypowa Barbarytu 1H = 0,91[Mg/m³]

V_o - objętość otworu strzałowego = 0,015[m³];

Q₁ = 0,91 * 0,015

Q₁ = 13,7[kg]

W jednym otworze znajduje się 13,7[kg] materiału wybuchowego.

12. Obliczam ilość otworów strzałowych ze wzoru:

N_os = Q_c/Q₁, gdzie:

Q_c - masa ładunku odpalanego w jednej serii = 900[kg];

Q₁ - Masa ładunku w jednym otworze = 13,7[kg];

N_os = 900/13,7

N_os = 66[szt]

Liczba otworów odpalanych w jednej serii wynosi 66.

13. Obliczam długość bloku ze wzoru:

L_b = (N_os - 1) * a, gdzie:

N_os = liczba otworów strzałowych = 66[szt];

a - odległość między otworami = 1,5[m];

L_b = (66 - 1) * 1,5

L_b = 97,5

Ze względu na to, że taka długość bloku jest nie do przyjęcia prowadzę strzelanie trzema rzędami po 32,5[m].

14. Obliczam objętość bloku ze wzoru:

V = L_b * Z * H₂/sinα, gdzie:

L_b - dugość bloku = 32,5[m];

Z - zabiór = 1,5[m];

H₂ - wysokość bloku = 19[m];

V = 32,5 * 1,5 * 19/0,9763

V = 948,73[m³]

Objętość bloku wynosi 948,73[m³]

15. Obliczam ilość strzałów w miesiącu ze wzoru:

N_s = Q_m/(il_rz*V), gdzie:

Q_m. - wydobycie miesięczne = 41666,57[m³];

V - objętość jednego bloku = 952,57[m³];

Il_rz - ilość rzędów = 3[szt]

N_s = 41666,57/3 * 948,73

N_s = 14[szt]

Ilość strzałów w miesiącu wynosi 14[szt].

2

---