Лабораторна робота №3

Тема: Будова неробочого борту кар’єру.

Мета: Вивчити будову неробочого борту кар’єру та її вплив на головні параметри кар’єрного поля.

Теоретичні відомості

Неробочий борт кар’єру – бокова поверхня кар’єру, яка складається з відкосів неробочих уступів та берм.

Одним з головних параметрів кар’єрного поля є кут відкосу неробочого борту кар'єру, тобто кут між поверхнею, утвореною лінією відкосу неробочого борту кар’єру та горизонтальною площиною. Лінія відкосу неробочого борту кар’єру – умовна лінія, яка з’єднує верхню брівку найвищого неробочого уступу з нижньою брівкою найнижчого неробочого уступу. Отже, кут відкосу неробочого борту кар’єру β_н (град.) визначається умовами стійкості порід прибортового масиву з урахуванням розміщення транспортних та запобіжних берм:

β_н = ,

де h_y – висота уступу, м; n_y, n_т, n_б – кількість уступів, транспортних і запобіжних берм; В _тр, B_min – відповідно ширина транспортних та запобіжних берм, м; α_y.н – кут відкосу неробочих уступів, град.

Транспортні берми призначені для розміщення на них транспортних комунікацій, якими поверхню з’єднують з робочими горизонтами. Їх ширина залежить від виду транспорту (габаритів та конструктивних особливостей), кількості транспортних смуг, стійкості порід уступів та визначається відповідно до діючих норм і правил проектування промислового транспорту. Відповідно до «Норм технологічного проектування гірничодбувних підприємств з відкритим способом розробки родовищ корисних копалин» ширина транспортних площадок (берм), визначається наступним чином:

а) при використанні залізничного транспорту з електровозною тягою та односмуговим шляхом

,

де а − ширина призми обрушення уступу, м. Для скельних порід визначаємо як (0,1÷0,15)∙h_у, приймаємо 0,13∙h_у; для м’яких порід – 0,2∙h_у.

j − відстань від призми обрушення до осі контактної опори, м. Залежить від ширини основи контактної опори (0,4-0,8 м) та відстані від призми обрушення до краю основи контактної опори
(1м). Отже, j = 1,2-1,4 м. Для розрахунків приймаємо середнє значення 1,3 м.

f − відстань від осі контактної опори до осі залізничної колії, м. Залежить від будови контактної опори та підвіски проводу. Приймаємо f = 4 м.

Ш_о − ширина земляного полотна (один шлях) з відкритим баластним шаром на прямих дільницях, м. Згідно СНіП 2.05.07-91 приймаємо Ш_о = 6,0 м.

b_к − ширина кювету по верху, м. Для скельних порід b_к = 1,3 м; для м’яких – b_к = 1,7 м.

d − відстань від бровки кювету до нижньої бровки уступу, м. Для скельних порід 0,5 м, для м’яких – 1,25 м.

б) при використанні при використанні залізничного транспорту з електровозною тягою та двома транспортними смугами

де j₁ – відстань від брівки кювету до вісі внутрішньої контактної мережі, м. Обґрунтовується аналогічно відстані j. Приймаємо j₁= j;

с – відстань між вісями залізничних шляхів. Зале­жить від умов розміщення шляхів, швид­кості руху потягів, необхідності розмі­щен­ня у міжшляховому просторі сигнальних при­строїв та їх виду. Для даної роботи приймаємо с = 5,6 м.

в) при використанні автомобільного транспорту (одно- та двохсмуговий шлях)

,

де s – ширина орієнтувального грунтового валу порід, яка повинна бути рівній трикратній його висоті при відсипанні з м'яких і напівскельних порід і 2,5-кратній - при відсипанні зі скельних порід. При висоті валу в 1 м та прийнятих автосамоскидах вантажопідємністю 80 т вона складе для скельних порід s_ск= 3,3 м, для м’яких порід s_м= 2,8 м.

z – відстань від підошви ґрунтового вала до межі проїзної частини повинна бути не менше 0,5м. Приймаємо z= 0,5 м.

Ша – ширина проїзної частини автошляху. Залежить від категорії шляху і габаритів рухомого складу автотранспорту. Приймемо у якості транспортного засобу для переміщення м’яких та скельних порід автосамоскиди вантажопідйомністю 80 т. Тоді Ша для односмугового шляху складе 7,5 м, а для двохсмугового руху по шляху ІІ-ї категорії Ша = 17,0 м.

b_o – ширина узбіччя (обочини) автошляху. Для односмугових шляхів b_o повинно бути не менше 2,0 м, для двохсмугових – не менше 2,5 м.

Запобіжні берми призначені для затримання уламків гірських порід, що обсипаються з верхніх уступів, а також для дотримання необхідного за умов стійкості кута відкосу неробочого борту кар’єру. Ширину запобіжних берм B_min наближено визначаємо, як найбільше значення з двох можливих, з округленням до
0,5 м:

а) третина висоти наступного уступу (умова стійкості);

б) не менше значення, яке забезпечувало б їх механізоване очищення від уламків порід (для м’яких порід не менше 4 м, для скельних порід не менше 6 м).

Умовні дані до виконання:

Кар’єром розробляється товща порід, до складу якої входять:

а) м’які породи, представлені горизонтальним шаром, обмеженим висотними відмітками від денної поверхні (0 м) до –Мн (розробляються уступами висотою Н1 та кутом відкосу α1);

б) скельні міцні породи, представлені горизонтальним шаром, обмеженим висотними відмітками від –Мн до –Нк (розробляються уступами висотою Н2 та кутом відкосу α2).

Борт кар’єру складається з відкосів уступів та берм, які розташовані у наступному порядку: запобіжна берма шириною Bmin; транспортна берма шириною Вт; далі берми чергуються.

Визначити кут відкосу неробочого борту кар’єру, якщо доставка порід на транспортних площадках здійснюється АТ (ЗТ) за двохсмуговою організацією руху транспорту:

1. Аналітично – скласти та логічно обґрунтувати формулу розрахунку кута відкосу неробочого борту кар’єру, використовуючи відомі вихідні дані; розрахувати кути відкосу неробочого борту кар’єру при одно- та двохсмуговій організації транспорту.

2. Графічно – виконати креслення борту кар’єру (М 1:500), на якому вказати положення борту кар’єру за вихідними даними (при двохсмуговій організації транспорту) та виміряти отриманий кут відкосу неробочого борту кар’єру транспортиром. Навести також креслення транспортних берм (М 1:200) при одно- та двохсмуговій організації транспорту у м’яких та скельних гірських породах (на листі міліметровки або у звіті).

При виконанні креслення борту кар’єру потрібно позначати горизонти, починаючи з відмітки денної поверхні ± 0 м.

Порівняти отримані аналітичним розв’язанням кути β при двох- та односмуговій організації транспорту.

Завдання за варіантами наведено в табл.

№ варіанта	Мн, м	Нк, м	Н1, м	Н2, м	α1, градус	α2, градус	Транс-порт
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ
							ЗТ
							АТ

Приклад аналітичного розв’язання завдання:

Дано: М_н=12 м; Н_к=72 м; Н₁=12 м; Н₂=15м; α1= 42^о; α= 75^о; АТ.

1) Розглянемо принцип розв’язання задачі.

Для знаходження кута відкосу неробочого борту кар’єру можна скористатись одним із співвідношень сторін прямокутного трикутника АВС, для якого точка А розташована на верхній бровці найвищого неробочого уступу; точка В утворена перетином перпендикуляра, опущеного з точки А з горизонтальною площиною на рівні кінцевого положення днища кар’єру (що відповідає Н_к); точка С розташована на нижній бровці найнижчого неробочого уступу. Лінія між точками А та С, це лінія відкосу неробочого борту кар’єру або гіпотенуза трикутнику АВС. Нам же корисним буде співвідношення його катетів АВ та ВС, яке утворить тангенс або котангенс кута β. Значення АВ нам відоме – це кінцева глибина кар’єру, значення ВС – горизонтальна проекція лінії відкосу неробочого борту кар’єру, який складається з відкосів уступів та берм. ВС можна знайти як суму довжин берм та горизонтальних проекцій відкосів по всіх уступах, що утворюють борт кар’єру. Довідавшись про тангенс кута ми візьмемо обернену функцію від нього – арктангенс та отримаємо значення кута β в градусах.

2) Розраховуємо кількість уступів по різних типах порід:

.

Отже борт кар’єру складається з одного уступу по м’яких породах та чотирьох уступів по скельних породах.

3) Визначаємо ширину транспортних площадок при АТ:

а) по м’яких породах транспортних площадок не передбачається;

б) для скельних порід

4) Визначимо ширину запобіжних берм:

а) по м’яких породах В_min.м= 12/3 = 4 м, що задовольняє умові механізованого очищення берми.

б) по скельних породах В_min.ск.=15/3 = 5 м, приймаємо 6 м за умови механізованого очищення берми.

5) Аналізуючи будову борту кар’єра визначаємо, що до його складу входить:

n₁=1 уступ по м’яких породах; n₂=4 уступи по скельній породі;

n_б.м=1 берма безпеки по м’яких породах; n_б.ск.=1 берма безпеки по скельній породі;

n_тр.м=0 транспорт.берм по м’яких породах; n_тр.ск.=2 транспорт.берм по скельній породі.

6)

7) Повторюємо розрахунок для односмугової організації транспорту:

Визначаємо ширину транспортних площадок при АТ:

Висновок: при зміні організації руху на неробочому борті кар’єру з двохсмугової на односмугову, при інших незмінних умовах кут відкосу неробочого борту зростає з 37,6 до 44°.

Організація проведення роботи:

Студенти заздалегідь попереджаються про графічну складову роботи та необхідність мати при собі аркуш міліметрового паперу формату А3, приладдя для креслення, транспортир, інженерний калькулятор.

На початку заняття викладач нагадує студентам поняття за темою лабораторної роботи, демонструючи при цьому на дошці та на макеті кар’єру будову неробочого борту. Після цього студентам видається завдання, яке включає до себе розрахункову та графічну частину. Впродовж лабораторного заняття та самостійно студент виконує розрахунки та креслення неробочого борту кар’єра згідно отриманого завдання (табл.). Звіт повинен включати до свого складу розрахункову та графічну частину розв’язання завдання. У розрахунковій частині виконуються розрахунки та наводиться обґрунтування щодо будови складових частин неробочого борту кар’єра. Графічна частина виконується на аркуші міліметрового паперу формату А3, на якому виконується креслення неробочого борту кар’єра у масштабі 1:500, а також на листах звіту формату А4, де наводяться перерізи транспортних берм у масштабі 1:200.