СПОСОБ ОТРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В БОРТУ КАРЬЕРА Российский патент 1998 года по МПК E21C41/26 

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

Известен способ разноса погашенных бортов, включающий отработку и транспортировку пород этапами по глубине, нарезку съезда по целику, выемку полезных ископаемых в борту карьера, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство и погашение борта [1].

Недостатком способа является неполное использование выработанного пространства карьера и конструктивных элементов его борта для сокращения объемов вскрышных работ, затрат на них и увеличения полноты выемки полезных ископаемых (ПИ) из недр.

Наиболее близким техническим решением является способ выемки приоткосных запасов полезных ископаемых, включающий оставление целиков пород на проектном контуре борта, формирование съезда по контуру, отсыпку породами съезда, соединяющего рабочую площадку с постоянным съездом, отработку взорванных ПИ до границы безопасности работ [2].

Недостатком способа является недоиспользование возможностей повышения полноты и эффективности выемки ПИ из недр.

В основу изобретения положена задача повышения полноты и эффективности выемки полезных ископаемых из недр за счет расширения возможностей увеличения объемов их добычи в борту карьера и уменьшения объемов вскрышных работ.

Задача решена тем, что согласно способу отработки полезных ископаемых в борту карьера, включающему оставление целиков пород на проектном контуре борта, формирование съезда по контуру, отсыпку породами съезда, соединяющего рабочую площадку с постоянным съездом, отработку взорванных ПИ до границы безопасности работ, борт выработки отстраивают на горизонтальном расстоянии от его проектного контура, которое определяют по выражению
m ≤ L•(ctgα•sinβ+cosβ),
где
m - горизонтальное расстояние между отстраиваемым и проектным контурами борта выработки, м;
L - длина проекции на нормальную к борту плоскость части скважины, технически осуществимой между отстраиваемым и проектным контурами борта выработки, м;
α и β - соответственно углы наклона к горизонту проекций на нормальную плоскость контура отстраиваемого борта и скважин в нем, градус,
и до отработки промежуточных рабочих площадок бурят с них скважины в полезных ископаемых в отстраиваемом борту.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного характеризующими способ направлением работ, их параметрами, представленными в виде математических выражений, и последовательностью выполнения операций. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение технического эффекта - решение поставленной задачи. Заявленное техническое решение обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она неочевидна и характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет признать его соответствующим критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 в масштабе 1:2000 изображено положение горных работ на конец первого этапа; на фиг. 2 - в масштабе 1:2000 положение горных работ во втором этапе отработки полезных ископаемых в борту карьера; на фиг. 3 - в масштабе 1:1000 разрез А-А на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 - схема для вывода аналитической зависимости.

Способ осуществляют следующим образом.

В борту 1 карьера (фиг. 1, 2 и 3) с использованием существующего постоянного съезда 2 для транспортной связи с рабочей площадкой 3 отрабатывают, например, в высотных отметках 243 - 197 м (см. фиг. 1) пустые породы 4 и полезные ископаемые 5 в контурах 6 выработки. При этом борт выработки в пустых породах отстраивают по контуру 6 на горизонтальном расстоянии от его проектного, установленного с использованием /2/ контура 7, которое определяют по получаемому решением треугольника на фиг. 4 выражению
m ≤ L•(ctgα•sinβ+cosβ), (1)
где
m - горизонтальное расстояние между фактически отстраиваемым 6 и проектным 7 контурами борта открытой выработки, м;
L - максимальная длина проекции на нормальную к борту плоскость части скважины 13, технически осуществимой между фактически отстраиваемым 6 и проектным 7 контурами борта выработки, м;
α и β - соответственно углы наклона к горизонту проекций на нормальную плоскость контура 6 отстраиваемого борта и скважин 13 в нем, градус.

За счет этого на проектном, выполнимом за счет применения /2/, контуре 7 оставляют целики пород abcda (аналогично на контуре 8 оставляют целики efgke) (фиг. 3). Например, по техническим характеристикам современных буровых станков длина скважин составляет 30-40 м. При L = 30 м, α = 80^o, β = 75^o, согласно фиг. 1, по выражению (1)
m≤(0,1763 • 0,9659 + 0,2588) • 30 = 0,4291 • 30.

m ≤ 12,9 м.

Выражение (1) является необходимым условием выполнения способа, поскольку увеличение горизонтального расстояния между отстраиваемым 6 и проектным 7 контурами борта выработки относительно рассчитанного по выражению (1), при ограниченной техническими возможностями длине скважин исключает их бурение в дальней, приконтактной с вмещающими породами части ПИ и предопределяет потерю ее в недрах.

Таким образом, в результате невыполнения условия (1) эффективность выемки ПИ из борта карьера уменьшается.

В процессе отработки массива в контурах 6 выработки, по мере понижения уровня горных работ, последовательно сверху вниз, с промежуточных рабочих площадок 9, 10, 11 и 12, до их отработки на участках их примыкания к контуру 6, по периметру бурят в ПИ 5, залегающих в отстраиваемом борту выработки, наклонные скважины 13.

Промежуточные площадки 9-12 формируют и отстраивают и скважины 13 бурят в массиве, например, в пределах высоты подъема грузов механизмами при расположении их на нижней из рабочих площадок, например, на площадке 12 или в пределах возможных сооружений для зарядки скважин 13 в откосах.

При этом, в случае твердых пустых пород или ПИ, сначала обуривают и взрывают весь слой массива между промежуточными рабочими площадками 9 и 12, затем, по мере отработки взорванной горной массы, обуривают в борту ПИ в следующей последовательности: формируют промежуточную площадку 9 и бурят с нее скважины 13 в борт с перебуром за пределы ПИ или без него, закрывают устья скважин 13 пробками, после чего отрабатывают горную массу между площадками 9 и 10, формируют временную промежуточную площадку 10 и с нее бурят скважины 13 в борт и закрывают их устья, после чего операции повторяют между площадками 10 и 11, затем - 11 и 12, и тем самым обеспечивают сохранность скважин 13 в борту.

В процессе выполнения описанных работ, через съезд 2, с примыканием к нему, на борту 1 карьера пустыми породами 4 отсыпают съезд 14 и проходкой с него наклонной траншеи, например, между высотными отметками 165 и 170 м (см. фиг. 1 и 2) формируют по конечному контуру выработки съезд 15 и таким образом, съездами 14 и 15 соединяют с постоянным съездом 2 будущую рабочую площадку 16.

После этого, ниже устьев скважин 13 (или уровня устьев их нижнего ряда) отрабатывают массив, например, между высотными отметками 200 - 170 м и 197 - 170 м (см. фиг. 1 и 3) и тем самым формируют нижнюю рабочую площадку 16 и смежный с обуренным скважинами 13 участком уступ 17 с рабочими площадками 12 и 18 и откосом 19. В торце выработки или в другой ее части с площадки 18 бурят скважины 20 в одном или различных направлениях (в сторону борта выработки вдоль уступа, параллельно откосу 19, вертикально и др.).

Скважины 13 и скважины 20 заряжают взрывчатыми веществами совместно при подготовке единого массового взрыва. При этом скважины 13 заряжают, и схему их взрыва монтируют с использованием оборудованных, например, искрогасительными сетками машин, например, автомобильного строительного подъемника, установленного на площадке 12, или с использованием сооружений (строительных лесов, подвесных люлек и др.). Заряды в скважинах 13 и 20 взрывают в одном блоке, после чего от съезда 15 отрабатывают часть навала mnoprm взорванных ПИ, в пределах контуров snopts, до границы безопасности работ st. При этом дальнюю в радиусе действия выемочно-погрузочного оборудования (экскаватора, погрузчика и др.) от площадки его стояния точку t на площадке 16 устанавливают по условиям обеспечения безопасности горных работ, с учетом состояния устойчивости откоса bcdm, обеспечения необходимого объема выработанного пространства на случай его обрушения для размещения деформирующихся масс, а также обеспечения улавливания наклонной в поперечнике к борту бермой ms скатывающихся с откоса кусков породы и деформирующихся масс. После отработки ПИ в описанных контурах, при наличии возможности, оставшуюся призму mstrm ПИ частично или полностью перемещают в безопасную зону, например, посредством лебедки и трособлочного устройства со скребковой емкостью, после чего ее безопасно отрабатывают.

После выемки ПИ в дальней, например, торцевой части выработки в борту 1 отрабатывают оставшийся в контурах 6 выработки массив с формированием предохранительных берм 21 и 22 и рабочего уступа в ближней к карьеру части выработки (см. фиг. 2). При этом в последнюю очередь бурят с площадок ef и uk одно- или разнонаправленные скважины 23 и 24 в теле ПИ в окрестностях проектного контура 8, заряжают их в едином взрывном блоке. При этом скважины 23 заряжают только в пределах ПИ. После этого заряды взрывчатых веществ в скважинах 23 и 24 взрывают и взорванные ПИ отрабатывают в контурах c'b'e'd'c' до границы безопасности работ d'c', определяемой вышеописанным образом. Аналогично изложенному оставшуюся часть d'e'a'd' ПИ по возможности отрабатывают, например, при помощи скреперной лебедки. В процессе или после этого, при необходимости, дальнюю от съезда 15 часть выработки с откосом без предохранительных берм 21 и 22 засыпают пустыми породами.

Преимущества способа перед /2/ и др. известными способами и его технический эффект заключается:
в увеличении объемов добычи ПИ 5 в борту 1 приращением добычного участка ПИ;
по высоте в пределах промежуточных рабочих площадок 10-12 (см. фиг. 4);
по горизонтальной мощности в пределах досягаемости пробуренных в борт 6 наклонных скважин 13, в том числе досягаемости контура ПИ 5 в случае его расположения за пределами проектного контура 7 борта при горизонтальном расстоянии между контурами 6 и 7, меньшем рассчитанного по выражению (1);
в увеличении объемов целиков пород, оставленных на проектном контуре 7 в контурах призмы abcda (см. фиг. 4).

Способ отработки полезных ископаемых предназначен для использования при открытой разработке месторождений. При осуществлении способа борт выработки отстраивают на определяемом по аналитической зависимости горизонтальном расстоянии от его проектного контура. До отработки промежуточных рабочих площадок с них бурят скважины в полезных ископаемых в отстраиваемом борту. Приведена аналитическая зависимость определения горизонтального расстояния между проектным и отстраиваемым контурами выработки. Описываемый способ позволяет решить задачу полноты и эффективности выемки полезных ископаемых из недр за счет расширения возможностей увеличения объемов их добычи в борту карьера и уменьшения объемов вскрышных работ. 4 ил.

Способ отработки полезных ископаемых в борту карьера в борту выработки, включающий оставление целиков пород на проектном контуре борта, формирование съезда по контуру, отсыпку породами съезда, соединяющего рабочую площадку с постоянным съездом, отработку взорванных полезных ископаемых до границы безопасности работ, отличающийся тем, что борт выработки отстраивают на горизонтальном расстоянии от его проектного контура, которое определяют по выражению
m ≤ L•(ctgα•sinβ+cosβ),
где m - горизонтальное расстояние между отстраиваемым и проектным контурами борта выработки, м;
L - длина проекции на нормальную к борту плоскость части скважины, технически осуществимой между отстраиваемым и проектным контурами борта выработки, м;
α и β - соответственно углы наклона к горизонту проекций на нормальную плоскость контура отстраиваемого борта и скважин в нем, град,
и до отработки промежуточных рабочих площадок бурят с них скважины в полезных ископаемых в отстраиваемом борту.