СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Р.Б.ЮНА Российский патент 1999 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отработки месторождений полезных ископаемых независимо от их мощности и угла залегания.

Известен способ разработки месторождений, включающий ведение добычных работ открытым способом с использованием самоходной техники, перепуском горной массы в пройденные ранее подземные выработки и последующей выдачей ее по конвейерному уклону на поверхность (патент США N 4103972 кл. 299/18, 1978).

Недостатком известного решения является необходимость предварительного сооружения всего комплекса подземных горных выработок для транспортировки отбитой горной массы на поверхность, что связано со значительными капитальными первоначальными затратами и с увеличением срока ввода его в эксплуатацию, а также значительный объем вскрышных работ.

Наиболее близким к изобретению являются способ открытой разработки месторождений, предусматривающий отбойку основных запасов взрыванием скважин с поверхности уступов и транспортом горной массы на поверхность. Бурение нисходящих взрывных скважин для отбойки руды осуществляют со дна карьера (Синьчковский В.Н. Технология открытых горных работ. Красноярск, КГУ, 1989, с. 356-358).

Недостатком известного решения является значительный объем вскрышных работ, обусловленный невозможностью формирования карьера с кругом конечным углом борта.

Изобретение направлено на сокращение объема вскрышных работ за счет крутого угла заложения борта карьера.

Это достигается тем, что в способе открытой разработки месторождений, предусматривающем отбойку основных запасов взрыванием нисходящих скважин с поверхности уступов и транспортом горной массы на поверхность, отработку запасов горизонтов ведут с формированием вертикального или близкого к вертикальному откоса одного из бортов карьера в пределах этого горизонта, для чего у его контура формируют предохранительную призму, отбойку которой осуществляют на заключительной стадии работ на горизонте, а породы за контуром карьера, расположенные в пределах зоны вероятного сдвижения борта карьера, укрепляют предварительно напряженными анкерами и/или инъектированием вяжущих (скрепляющих) растворов через скважины, основные запасы горизонта отрабатывают с привлечением самоходной техники, для отработки предохранительных призм используют оборудование с дистанционным управлением, запасы последних извлекают селективными методами, породы за контуром карьера, расположенные в пределах зоны вероятного сдвижения борта карьера, укрепляют отдельными дискретно расположенными участками или же сплошной по всей поверхности вероятного скольжения борта карьера, приконтурные породы откоса вертикального борта дополнительно укрепляют путем предварительного нагнетания скрепляющих растворов или/и установкой анкеров, при этом вертикальными или близкими к вертикальным формируют откосы крутого борта, инъектирование пород осуществляют нагнетанием раствора через скважины, пробуренные через тело предохранительных призм, в породы за контуром карьера на различных глубинах дополнительно замоноличивают концы стальных канатов, размещаемых на земной поверхности и анкеруемых вне зоны сдвижения, разбуривание предохранительных призм осуществляют горизонтальными или восходящими скважинами, в теле предохранительных призм на горизонтах проходят горные выработки, из которых осуществляют разбуривание этих призм, а также осуществление работ по укреплению пород зоны вероятного сдвижения борта карьера, укрепление пород зоны вероятного сдвижения борта карьера инъектированием вяжущих растворов осуществляют через пробуренные с поверхности вертикальные или криволинейные скважины, а предохранительную берму крутого борта формируют на несколько горизонтов.

Предусмотренный порядок ведения работ позволяет сформировать в пределах горизонта вертикальный или близкий к вертикальному угол заложения борта. Это стало возможным за счет того, что формируемые на отрабатываемом горизонте вдоль всего борта предохранительные призмы препятствуют возникновению аварийных ситуаций вследствие возможных локальных обрушений пород в совокупности с предусмотренным порядком ведения работ по выемке запасов упомянутых предохранительных призм, а предусмотренные мероприятия по повышению устойчивости зоны вероятного сдвижения приконтурного массива пород обеспечивают устойчивость его на весь период работы горнодобывающего предприятия.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа в условиях отработки мощной крутопадающей рудной залежи при формировании предохранительных берм на каждом горизонте; на фиг. 2 - схема разбуривания предохранительных призм горизонтальными скважинами; на фиг. 3 - схема формирования упроченной зоны инъектированием и установкой предварительно напряженных анкеров из горной выработки; на фиг. 4 - схема формирования защитной упрочненной зоны и разбуривания предохранительной призмы из горной выработки; на фиг. 5 - вариант формирования защитной упрочненной зоны с поверхности отрабатываемого уступа; на фиг. 6 - вариант формирования упрочняющего пояса в виде дискретно расположенных участков; на фиг. 7 - вариант разбуривания предохранительных призм от их подошвы; на фиг. 8 - вариант отработки месторождения с формированием предохранительных берм на два горизонта и упрочняющего пояса через вертикальные скважины с поверхности.

Способ реализуют следующим образом.

Отработку месторождения ведут карьерными уступами, определяющими высоту горизонта 1, формирующими один пологий и остальные крутые борта. Запасы разбуривают с поверхности этих уступов нисходящими скважинами 2. На поверхность отбитую взрыванием скважины 2 горную массу транспортируют по коммуникациям, расположенным на пологом борту 3 карьера, например, при помощи самоходного оборудования. В пределах горизонта 1 также используют самоходную технику для осуществления технологических операций.

В плане выемку основных запасов горизонта 1 ведут в направлении крутого борта 4 карьера, оставляя по его периметру временные предохранительные призмы 5 шириной, достаточной для обеспечения безопасных условий работы на весь период присутствия рабочих на данном горизонте. Ширина данных призм определяется в числе прочих условиями недопущения попадания в рабочее пространство карьера возможных обрушений и отслоений пород с откоса борта 4.

Для удержания приконтурного массива 6 борта 4 от обрушения в период ведения работ в карьере в зоне предполагаемого сдвижения сформируют упрочняющий пояс 7 путем инъекции пород цементными растворами или смолами, а также установкой предварительно напряженных анкеров 8, замки которых размещены за пределами зоны предполагаемого сдвижения, определяемой местоположением поверхности вероятного сдвижения (скольжения).

Дополнительно для удержания приконтурного массива 6 борта 4 от обрушения в них на различных глубинах могут замоноличиваться концы стальных канатов 9, укладываемых на земной поверхности. Второй конец канатов 9 анкеруют вне зоны сдвижения. Под уложенными на поверхности канаты 9 до их натяжения размещают бывшие в употреблении рельсы, трубы и т.д., предотвращающие прорезание нагруженными канатами 9 грунтов на поверхности, что позволит сократить естественное уменьшение усилия натяжения канатов 9 в течение времени.

Скрепляющие составы в породы зоны пород зоны вероятного скольжения пород борта 4 могут нагнетаться независимо от факта и времени установки анкеров 8. В случае инъектирования растворов до установки анкеров 8, в их состав могут дополнительно включаться добавки, замедляющие процесс твердения. Количество и состав этих добавок подбираются из условия наступления полимеризации нагнетаемого состава после натяжения анкеров 8. В этом случае прочностные характеристики упрочненного массива будут более высокими за счет выдавливания из трещин лишнего раствора и более глубокий проработки этим раствором трещиноватого массива пород.

Инъекцию пород для формирования упрочняющего пояса 7 могут вести через горизонтальные или наклонные скважины 10, пробуренные через тело предохранительных призм 5, или же использовать для этого пробуренные с поверхности вертикальные 11 или криволинейные 12 скважины. Дополнительно с целью увеличения несущей способности упрочняющего пояса 7 в скважины 10 (на участках вне предохранительных призм 5), 11 и 12 могут помещаться армирующие стержни.

Инъекцию пород для формирования упрочняющего пояса 7 могут вести через скважины 13, пробуренные из специально пройденных выработок 14 в теле предохранительных призм 5. Из выработок 14 могут устанавливаться анкера 8, а также анкера 15, предотвращающие локальные вывалы пород приконтурного массива 6, расположенных между упрочняющим поясом 7 и поверхностью борта 4.

Упрочняющий пояс 7 формируют сплошным в пределах зоны предполагаемого (вероятного) сдвижения борта карьера, или в виде отдельных дискретно расположенных участков. Сплошной упрочняющий пояс 7 формируют в одну стадию на всю проектную глубину карьера через пробурение с поверхности скважины 11 или/и 12, или же отдельными участками, по мере углубления горных работ.

До отработки предохранительных призм 5 из выработок 14 непосредственно за границу проектного контура борта 4 бурят веер скважин 16, нагнетанием скрепляющих растворов в которые формируют защитную упрочненную зону 17 у его поверхности, предотвращающую локальные вывалы пород, обусловленные взрывными работами.

Для формирования защитной упрочненной зоны 17 через тело предохранительной призмы 5 могут быть также использованы пробуренные с поверхности уступа веера скважин 18. Нагнетание скрепляющих растворов в скважины 18 осуществляют в этом случае на определенных интервалах их длины.

Количество, величину натяжения и несущую способность предварительно напряженных анкеров 8 и канатов 9 определяют исходя из условия обеспечения устойчивости борта 4 карьера в течение срока службы горнодобывающего предприятия.

После выемки основных запасов горизонта 1 осуществляют отработку оставшихся запасов полезного ископаемого в предохранительных призмах 5 с формированием конечного проектного контура крутого борта 4 карьера. Массив этих призм предварительно разбуривают горизонтальными скважинами 19 посредством буровых кареток, устанавливаемых у груди забоя, или веерами восходящих скважин 20, буримых от их подошвы, или вееров скважин 21 из выработок 14. Буровзрывные работы при отбойке предохранительных призм 5 ведут с формированием конечной поверхности борта 4 горизонта 1 вертикальной или же близкой к вертикальной в пределах этого горизонта.

На заключительной стадии отработки запасов горизонта 1 уборку отбитой горной массы от взрывания предохранительных призм 5 осуществляют посредством оборудования с дистанционным управлением.

В случае расположения предохранительных призм 5 на границе "руда" - "порода" осуществляют их селективную выемку.

В процессе отработки горизонта 1 крутой борт 4 карьера формируют с предохранительной бермой 22, ширину которой определяют из условий обеспечения достаточно надежной защиты находящихся на нижележащих отрабатываемых горизонтах 1 людей и оборудования от падения камней и аккумулирования материала осыпи на время ведения работ. Данные бермы не предполагают использования их для транспорта или иных целей, кроме указанной, что обеспечивают их минимальную ширину и максимальную суммарную крутизну борта 4.

Возможна очистка отдельных участков предохранительных берм 22 от накопившегося материала осыпей дистанционными методами, например при помощи гидромониторов.

В отдельных случаях при весьма устойчивых вмещающих породах целесообразно формировать одну предохранительную берму 22 на несколько горизонтов 1.

В случае отработки рудных тел с пологим углом падения пологий 3 борт карьера с размещенными на нем транспортными коммуникациями формируют с конечным углом, равным углу падения лежащего бока рудного тела.

Способ относится к горной промышленности, может быть использован для отработки месторождений полезных ископаемых независимо от их мощности и угла залегания и позволяет сократить объемы вскрышных работ. Способ предусматривает отработку основных запасов открытыми горными работами с формированием предохранительных берм на уступах карьера. В плане запасы каждого горизонта отрабатывают взрыванием нисходящих скважин в направлении рабочего борта карьера с формированием предохранительных призм у проектного его контура. Отбойку предохранительных призм осуществляют на заключительной стадии работ на горизонте с формированием вертикального или близкого к вертикальному откоса в пределах горизонта. Породы приконтурного массива в зоне вероятного сдвижения пород укрепляют инъектированием и/или установкой предварительно напряженных анкеров. 11 з.п.ф-лы. 8 ил.

1. Способ открытой разработки месторождений, предусматривающий отбойку основных запасов взрыванием нисходящих скважин с поверхности уступов и транспортом горной массы на поверхность, отличающийся тем, что отработку запасов горизонтов ведут с формированием вертикального или близкого к вертикальному откосу одного из бортов карьера в пределах этого горизонта, для чего у его контура формируют предохранительную призму, отбойку которой осуществляют на заключительной стадии работ на горизонте, а породы за контуром карьера, расположенные в пределах зоны вероятного сдвижения борта карьера, укрепляют инъектированием вяжущих (скрепляющих) растворов через скважины или/и установкой предварительно напряженных анкеров. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основные запасы горизонта отрабатывают с привлечением самоходной техники, для отработки предохранительных призм используют оборудование с дистанционным управлением, а запасы последних извлекают селективными методами. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что породы за контуром карьера, расположенные в пределах зоны вероятного сдвижения борта карьера, укрепляют отдельными дискретно расположенными участками. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что зону укрепленных пород за контуром карьера формируют сплошной по всей поверхности вероятного скольжения борта карьера. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что приконтурные породы откоса вертикального борта дополнительно укрепляют путем предварительного нагнетания скрепляющих растворов и/или установкой анкеров. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вертикальными или близкими к вертикальным формируют откосы крутого борта. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что инъектирование пород осуществляют нагнетанием растворов через скважины, пробуренные через тело предохранительных призм. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в породы за контуром карьера на различных глубинах дополнительно замоноличивают концы стальных канатов, размещенных на земной поверхности и анкеруемых вне зоны сдвижения. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что разбуривание предохранительных призм осуществляют горизонтальными или восходящими скважинами. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в теле предохранительных призм на горизонтах проходят горные выработки, из которых осуществляют разбуривание этих призм, а также осуществляют работы по укреплению пород зоны вероятного сдвижения борта карьера. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что укрепление пород зоны вероятного сдвижения борта карьера инъектированием вяжущих растворов осуществляют через пробуренные с поверхности вертикальные или криволинейные скважины. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что предохранительную берму рабочего борта формируют на несколько горизонтов.