СПОСОБ ОТРАБОТКИ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД Российский патент 1998 года по МПК E21C41/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых с внутренним отвалообразованием.

Известен способ внутреннего отвалообразования при открытой разработке пологих пластов полезных ископаемых уступами с выемкой вскрышного и добычного уступов заходками, включающий проведение траншеи треугольной формы в основании отвала вслед за продвижением добычной заходки вдоль вновь образуемого добычного уступа, заполнение траншеи материалом и отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство.

Недостатком способа является отсутствие дренажных выработок во вскрышной толще, обезвоживающих часть объема пород, в силу чего имеет место значительная влажность пород, снижающая прочностные характеристики мягких пород и устойчивость их откосов. Это обуславливает небольшие (недостаточные) углы откосов и высоте отвалов, отсыпаемых данными породами при их отработке, что приводит к необходимости отработки небольших объемов пород при каждом проходе выемочного оборудования, например экскаватора, т.е. отработка ведется заходками малой ширины. Это не позволяет уменьшить число проходов экскаватора по слабонесущим породам и соответственно уменьшить объемы работ по отсыпке и последующей отработке прочных пород по трассе хода экскаватора, а также уменьшить объемы переэкскавации пород. Таким образом, указанный недостаток обуславливает повышенные затраты на отработку пород.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ разработки выемок в обводненных грунтовыми водами мягких грунтах, включающий создание системы пересекающихся дренажных траншей (выработок) в откосе и его основании с последующей засыпкой участков траншей (выработок) дренирующим материалом.

Недостатком способа является необеспечение естественного просушивания пород в откосах траншей (выработок) в силу отсутствия их в верхней части и на верхней горизонтальной площадке откоса, а также вследствие немедленной засыпки канав дренирующим материалом на участках их проходки. Это ограничивает возможности уменьшения влажности пород в целике, впоследствии отрабатываемом и перемещаемом в отвал, и соответственно возможности увеличения устойчивости откосов внутреннего отвала и увеличения их углов и тем самым, как показано выше, ограничивает возможности увеличения ширины заходок и уменьшения числа проходов экскаватора по слабонесущему основанию и соответственно уменьшения объемов переэкскавации пород и объемов работ по укреплению пород по трассам хода экскаватора. Таким образом, указанный недостаток в целом ограничивает возможности уменьшения затрат на отработку пород.

Другим недостатком способа является отсутствие проходки дренажных траншей (выработок) при разработке выемок в мягких грунтах (породах) с одной стоянки экскаватора, что увеличивает расстояния и время его перемещений или другого оборудования по слабонесущим породам и соответственно снижает его производительность и увеличивает объем работ по созданию и упрочнению площадок по трассам его хода, и тем самым в целом увеличивает затраты на отработку пород.

Также недостатком, увеличивающим затраты на отработку пород, является большой объем работ по засыпке траншей (выработок) дренирующими и другими материалами.

В основу изобретения положена задача уменьшения затрат на отработку пород за счет повышения степени их естественного просушивания в выработках и уменьшения перемещений оборудования по ним.

Задача решена тем, что в способе отработки вскрышных пород, включающем создание системы пересекающихся дренажных выработок в откосе и его основании с последующей засыпкой участков выработок дренирующим материалом, с одной точки стояния оборудования проводят по крайней мере две радиальные выработки через верхнюю площадку откоса, по откосу и его основанию, и их участки с восстающим дном отрабатывают с породами нижнего подуступа, а после перемещения оборудования операции повторяют.

Предлагаемый способ отличается от известного вышеизложенной последовательностью операций и направлением горных работ. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта - решение поставленной задачи. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она не очевидна и характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена схема производства вскрышных работ с нанесением осей выработок; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - взаимно пересекающиеся дренажные выработки в откосе и на площадках уступа.

Способ осуществляют следующим образом.

Слой 1 вскрышных пород отрабатывают верхним 2 и нижним 3 подуступами с установкой выемочного оборудования, например драглайна 4, на промежуточной площадке 5 и формированием в выработанном пространстве 6 внутреннего отвала 7 (фиг. 1), (переэкскавация не показана). При этом вскрывают полезное ископаемое 8. В процессе отработки вскрышной заходки "abcde kma" через верхнюю площадку 9 откоса 10, по откосу 10 верхнего подуступа 2 и по его основанию - по промежуточной площадке 5 с одной точки стояния драглайна 4 проводят по крайней мере две радиальные дренажные выработки "OU" и "SV" соответственно впереди и сзади по ходу драглайна 4 (фиг. 1, 2 и 3). При этом формируемой сзади по ходу дренажной выработкой пересекают пройденные сзади по ходу с предыдущих точек стояния драглайна 4 выработки O₃U₃-O₈U₈ и создают систему пересекающихся дренажных выработок в верхней площадке 9 откоса 10, в откосе 10 и его основании по промежуточной площадке 5. С той же точки стояния драглайна отрабатывают породы нижнего 3 подуступа и с ними отрабатывают участки "KU" (фиг. 2) с восстающим дном 11 радиальных выработок (т.е. ту часть выработок, дно которых поднимается относительно горизонта), проведенных с предыдущих точек стояния драглайна 4 и тем самым обеспечивают наклон дна 11 оставшейся между линиями "О" и "К" части системы дренажных выработок к горизонтальной плоскости под углом, большим или равным нулю. Впереди по ходу драглайна 4, на безопасном расстоянии от него, между линиями "m" и "n" засыпают дренирующим материалом участки 12 выработок по ширине трассы хода драглайна. Описанные операции повторяют с каждой точки стояния драглайна 4 после соответствующего его перемещения. В основании 13 откоса 14 полезного ископаемого и отвала 7 предыдущей заходки проводят дренажную выработку 15 вдоль фронта работ с уклоном в сторону водоотливного зумпфа (на чертежах не показано) во вскрываемом полезном ископаемом выработки до соединения с выработкой 15, с уклоном ее в сторону.

Преимущества и технический эффект от заявленного технического решения (по сравнению с прототипом и другими известными решениями) заключаются в следующем:
1) в повышении степени естественного просушивания пород, достигаемым тем, что:
а) наличие незасыпаемых откосов 16 (см. фиг. 3) выработок "OU" и "St" и густота их сети обеспечивают значительное приращение площади и сроков естественного просушивания испарения влаги пород, что существенно уменьшает влажность слоя пород и увеличивает устойчивость откосов отсыпаемых в последующем ими отвалов;
б) проведение дренажных выработок в верхней 9 площадке подуступа 2 увеличивает площадь естественного просушивания пород;
в) отработка подуступом 3 части выработок, имеющей восстающее дно 11 (его подъем относительно горизонтальной плоскости), обеспечивает по линиям "OK" и "St" постоянный естественный сток воды и сброс ее в точках "t" и "K" по откосу 17 подуступа 3, тем самым исключается подтопление откосов дренажных выработок, осушаются их дно и откосы и обеспечивается их естественное просушивание;
2) в уменьшении затрат на отработку пород за счет:
а) уменьшения влажности пород в отвалах в результате увеличения степени их просушивания в целике и соответствующего повышения высоты, угла естественного откоса и емкости отвала, позволяющих увеличить отрабатываемые в экскаваторной заходке объемы пород, т.е. увеличить ширину заходки и тем самым уменьшить число проходов драглайна по слабонесущим породам в пределах отрабатываемого поля и в отвалах, и соответственно позволяющих уменьшить объем работ и затрат по укреплению трассы хода драглайна, а также уменьшить объемы переэкскавации пород и отвалах;
б) естественного упрочнения трассы хода драглайна уменьшением влажности пород основания откоса, обеспечиваемым сгущением сети дренажных выработок в нем, что позволяет уменьшить ширину засыпаемого провозными прочными породами участка рабочей площадки и производить их отсыпку лишь в дренажные радиальные выработки в пределах ширины хода драглайна;
в) уменьшение числа и расстояния перемещений драглайна и соответственно уменьшения объема работ по укреплению трассы хода и увеличения производительности драглайна в результате проведения дренажных выработок с одной и той же стоянки драглайна, с которой отрабатываются вскрышные породы.

Использование: при открытой разработке месторождений полезных ископаемых с внутренним отвалообразованием. Сущность изобретения: в основу изобретения положена задача уменьшения затрат на отработку пород за счет повышения степени их естественного просушивания в выработках и уменьшения перемещения оборудования по ним. Цель достигается тем, что с одной точки стояния оборудования проводят радиальные выработки через верхнюю площадку откоса, по откосу и его основанию, и их участки с восстающим дном отрабатывают с породаминижнего полуступа, а после перемещения оборудования операции повторяют. 3 ил.

Способ отработки вскрышных пород, включающий создание системы пересекающихся дренажных выработок в откосе и его основании с последующей засыпкой участков выработок дренирующим материалом, отличающийся тем, что с одной точки стояния оборудования проводят по крайней мере две радиальные выработки через верхнюю площадку откоса, по откосу и его основанию, и их участки с восстающим дном отрабатывают с породами нижнего подуступа, а после перемещения оборудования операции повторяют.