Практикум по открытым горным работам

МОСКОВСКИЙ 
ГОСУ ААРСТВЕННЬIЙ 
ГОРНЫЙ NНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОIПIЬIЙ 

СОВЕТ 

Председатель 

Л.А. ПУЧКОВ 

З~.nредсед~еЛR 

л.х. гитис 

Члены редсовета 

И.В. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П.ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИН 

В.В. КУРЕХИН 

М.В. КУРЛЕНЯ 

в.и.осипов 

э.м. соколов 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В.ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИН 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

московского 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТ 
А 

ректор МГГУ; 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАН 

академик РАН 

академик МАНВШ 

академик РАН 

профессор 

академик РАН 

академик РАН 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

И.М. ЯЛТАНЕЦ 

М.И. ЩАДОВ 

ПРАКТИК~М 

ПО ОТКРЫТЫМ 

ГОРНЫМ 
PASOTAM 

Издание 2-е, переработаиное 

и дополненное 

Допущено Министерством образования Российо:ой Федерации в качестве учебного пособия д.1я 

студентов высших учебных юведений. обучающихс я по специа.1ьности <<0111/•:рытые горные работы» 

направ.1ения подготовки диn1омированных специа.шстов «Горное ое.70" 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО 

УНИВЕРСИТЕТА 

2 о о 3 

УДК 622.271.3(0.75.8) 

ББК 33.22 

я 52 

Рецензенты: 

• 
кафедра Инженерной геологии, оснований и фундаментов 

Архангельского государственного технического университета 

(зав. кафедрой проф. А.Л. Невзоров); 
• 
кафедра Открытых горных работ Архангельского государственного технического университета (зав. кафедрой доц., канд. 

техн. наук В.Р. Ивко); 
• 
проф., д-р техн. наук Ю.И. Анистротов (Московский государственный геологоразведочный университет) 

Ялтанец И.М., Щадов М.И. 

Я 52 
Практикум по открытым горным работам: Учеб. пособие 

для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. 429 

с.: ил. 
ISBN 5-7418-0231-1 (в пер.) 

Приведсны nримеры решении задач по основным nроизводственным 

nроцессам, технологии и nроектированию отдельных технологических комnлексов открытой разработки месторождений nолезных искоnаемых. Дан 

nример экономической оценки nроектного решении. Книга содержит значительный объем сnравочного материала, nозволяющего найти оnтимальное 

решение задач. 

И.М. Яmанец -д-р техн. наук, nроф. кафедры «Технологии, механизации и организации открытых горных работ» Московского государственного 

горного университета; М. И. Щадов -д-р техн. наук, nроф., nрезидент Международного Горного конгресса. 

Дли студентов, обучающихси по специальности «Открытые горные работы» наnравлении nодготовки дипломированных специалистов «Горное дело». Может быть использована студентами других специальностей, а также 

инженерно-техническими работниками nредприятий и организаций, занимающихси горными работами. 

ISBN 5-7418-0231-1 

УДК 622.271.3(0.75.8) 

ББК 33.22 

© И.М. Ялтанец, М.И. Щадов, 1996 
© И.М. Ялтанец, М.И. Щадов, 2003 

©Издательство МГГУ, 1996,2003 

©Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2003 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Цель настоящего, второго издания пособия «Практикум 

по открытым горным работам» приобретение студентами 

навыков самостоятельного решения различного рода горных 

задач, выполняемых на практических занятиях, при курсовом 

и дипломном проектировании (первое издание пособия вышло в 1996 г.). 

Содержание пособия определяется знаниями, полученными студентами по направлению «Горное дело» при изучении 

цикла общетехнических дисциплин для бакалавров («Основы 

горного дела», «Процессы открытых горных работ», <<Эксплуатация карьерного оборудования», «Технология и комплексная механизация открытых горных работ») и цикла дисциплин специальной подготовки для горных инженеров и магистров («Гидромеханизированные и подводные горные работы», «Проектирование карьеров», «Технология горного производства»). 

Инженер (магистр) в результате обучения в вузе по специальности «Открытые горные работы» должен знать, как 

влияют физико-механические свойства разрабатываемых пород на основные производственные процессы, технологию и 

комплексную механизацию ведения горных работ в зависимости от горно-геологических и климатических условий. После 

окончания вуза он должен уметь производить инженерные 

расчеты по подготовке горной массы к выемке, выемке горной массы, транспортировке на обогатительную фабрику или 

к потребителю, а также по экономической эффективности 

проектного решения. 

Методические положения учебного пособия базируются 

на опыте аудиторных занятий, проводимых преподавателями 

кафедры «Технология, механизация и организация открытых 

горных работ» Московского государственного горного университета. 

Варианты решения задач на nрактических занятиях приводятся в различных главах книги. Для удобства решения поставленных задач в nриложении даны физико-механические 

свойства четвертичных (наносов) и коренных (полускальных 

5 

и скальных) пород, технические характеристики горного, 

транспортного оборудования и средств гидромеханизации 

(табл. П 1 П66). 

Авторы выражают искреннюю благодарность проф., д-ру 

техн. наук Ю.И. Анистратову, проф., канд. техн. наук А.Л. 

Невзорову и доц., канд. техн. наук В.Р. Ивко за замечания и 

пожелания, высказанные при рецензировании рукописи. 

Все рекомендации читателей, направленные на улучшение 

содержания пособия, будут приняты и учтены авторами при 

дальнейШей работе над книгой. 
· 

Глава 1 

К ИСТОРИИ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ 

ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ 

Использование энергии воды для разработки горных пород 

уходит в глубь веков. Так, в 1 в. до н. э. с помощью энергии 

воды разрабатывались россыпи золота и олова. При строительстве вода применялась для проходки каналов, траншей и 

оросительных систем. 

Первый плавучий землесосный снаряд (с поршневым грунтовым насосом) был применен во Франции в 1859 г. А первые сведения об отечественной гидромеханизации относятся к 
1867 г., когда на одном из золотых приисков Восточной Сибири была испытана гидрамониторная установка, а на р. Неве 

-плавучий землесос. 

Благодаря трудам русских ученых П.П. Мельникова и 

И.А. Тима, которые впервые разработали теоретические основы гидравлического размыва и гидратранспорта горных пород, 

в России в конце XIX начале ХХ в. гидравлический способ 

начал широко применяться на Забайкальских и Ленских золотых приисках. 

Развитию гидромеханизации в России способствовало также создание в 1874 г. Акционерного товарищества «Гидротехник», которое выполняло дноуглубительные работы и вело 

добычу песка на Волге и в Бакинской бухте Каспия. 

В связи с развитием судоходства и морских портов России в 

1888 г. в Голландии был закуплен первый самоотвозной снаряд «Либава», который показал положительные качества при 

работе на открытой морской акватории Ревельекого порта (г. 

Таллии). 

В 1916 г. на Николаевском судостроительном заводе впервые в России был построен отечественный паравой самоотвозной землесосный снаряд, предназначенный для выполнения дноуглубительных работ. К 1917 г. в составе дноуглубительного 

флота России числилось уже около 20 землесосных снарядов, в 

основном, голландского, германского и английского производства. 

7 

В 1914 г. по инициативе русского инженера Р.Э. Классона 

гидравлический способ был применен для добычи торфа, а в 
1915 г.- при опытной гидравлической отбойке угля на шахте 

«София» в Макеевке (Донбасс). 

Широкое развитие гидромеханизации в горном деле началось с 1928 г. после успешной разработки озокерита на о. Челекен (Каспийское море), организованной проф. Н.Д. Холиным. Затем, в 1929 г., гидромеханизация была успешно использована при строительстве Днепрогэса. 

В 193~1936 гг. при строительстве канала им. Москвы под 

руководством Н.Д. Холина было смонтировано 95 гидромеханизированных установок, которые разработали более 10,5 млн м 3 

грунта. Так, в Ореховеком районе, на пересечении канала с р. 

Сестры и на р. Волга у с. Иваньково, были намыты три плотины высотой 16,5, 21,0 и 22,5 м соответственно, суммарный 

объем при этом составил свыше 1,1 млн м 3
. 

В этот же период были созданы первые отечественные грунтовые насосы (землесосы), электрические земснаряды, разработаны технологии гидравлической выемки и обогащения песка и 

гравия с большим содержанием валунов, а также методы возведения намывных плотин. К настоящему времени отечественная прикладная наука, основываясь на практических результатах и опережающих лабораторных исследованиях, накопила 

значительный багаж знаний в области гидромеханизации. 

Глава 2 

ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ 
ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ 

2.1. Экскаваторный способ .механизации 

производственных процессов 

ЗадачаКR 1 

Определить, по В.В. Ржевскому, общие показатели трудности 

осуществлении основных производственных процессов. 

Дано: пределы прочности горной породы при сжатии, сдвиге и растяжении соответственно равны: О'сж = 160 МПа, О'сдв = 
= 45 МПа, O'pacr = 25 МПа; плотность породы у= 33 Н/дм 3 (у= 
= 3,3 т/мЗ); коэффициент, учитывающий трещиноватость горной породы, Кт = 1 ,04; влажность перевозимой породы W = 
= 0,09; температура воздуха t = 15 °С; продолжительность транспортирования породы Т= 0,97 ч; содержание в породе глинистых частиц n = 0,1; средний размер кусков породы (в развале) 

в транспортном сосуде d~ = 0,37 м; коэффициент разрыхления 

породы в развале Кр = 1 , 12. 

Решение 
1. Общий показатель трудности разрушения породы (форла 2.5 [27]): 

ПР= 0,05 [К, (ас• + ас.оо +а...,.)+"(· g]= 

= 0,05 [1,04 (160 + 45 + 25) + 3,3·9,8] = 13,6. 

По трудности разрушения породы относятся к 111 классускальные породы средней трудности разрушения. При Пр = 
= 13,6 подготовка пород к выемке осуществляется взрывным 

способом. 

2. Относительный показатель трудности бурения породы 

(фор-ла 4.1 [27]): 

П6 = 0,07 (а .. + ас.оо +'У· g) = 

= 0,07 (160 + 45 + 3,3 . 9,8) = 16,6. 

9 

По трудности бурения породы относятся к IV классу буримости- весьма труднобуримые. При Пб = 16,6 бурение скважины осуществляется станками шарошечного вида. 

3. Удельный эталонный расход взрывчатых веществ (форла 5.5 [27]): 

q,= 0,2 [crc. + crpan + cr"".) +у· g] = 

= 0,2 [(160 + 25 + 45) + 3,3 · 9,8] = 52,5 r/м

3
• 

Данные породы по трудности дробления взрывом относятся к 111 классу дробления взрывом -трудновзрываемые. 

4. Относительный показатель трудности экскавации (для 

взорванных пород) (фор-ла 6.4 [27]): 

П =0022 (А+ 10AJ =0022 (16466+ lO. 164•66 ) = 167 
, 
• 
К
9 

• 
• 
1 129 

• 
' 
р 
' 

где А= 10·y·g·dcp + сrсдв = 10·3,3·9,8·0,37 + 45 = 164,66. 

Разрушенные взрывом породы относятся к IV классу экскавируемости горных пород. При Пз = 16,7 выемочно-погрузочные 

работы необходимо осуществлять экскаваторами типа ЭКГ. 
5. Относительный показатель трудности транспортирования пород (взорванных) (фор-ла 11.1 [27]): 

Пт = 0,06 у+ 5 d<; А + 20 W n В С= 

= 0,06 ·3,3 + 5 ·0,37. 5,5 + 20 ·0,09 ·0,01·1 ,3 ·1 = 10, 

гдеА = 1 +0,1·сrсдв= 1 +0,1·45=5,5;В= 1 +lg(T+ 1)= 1 +lg 
(0,97 + 1) = 1 ,3; С = 1 - 0,025·t = 1 (t- температура воздуха, которая учитывается при t ~о 

0С). 

По трудности транспортирования породы относятся к V 

классу- весьма транспортируемые; целесообразно применение 

железнодорожного транспорта. 

ЗадачаНR 2 

Определить параметры рыхлении и производительность навесного тракторного рыхлители Д-652АС при параллельных 

проходах. 

10