СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ УСТУПОВ КАРЬЕРОВ ПРИ СЕЗОННОМ ПРОМЕРЗАНИИ ПОРОДЫ Российский патент 2002 года по МПК E21C41/26 E21C37/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на мягких породах сезонного промерзания.

Известен способ разупрочнения (разработки) поверхностного промерзшего слоя породы со стороны рабочей площадки уступов путем применения бульдозерно-рыхлительных агрегатов, работающих по перекрестной схеме (Бульдозеры и рыхлители/Б.З. Захарчук, В.Д. Телушкин, Г.А. Шлойдо, А.А. Яркин. - М.: Машиностроение, 1987. С. 211-215). Послойное разупрочнение (разработка) бульдозерно-рыхлительными агрегатами пород, промерзших на глубину 1... 1,2 м значительно дешевле всех известных способов разработки мерзлых пород, однако при большей глубине промерзания, в результате многократного прохода машины по одному и тому же месту, преимущества этого метода утрачиваются. Кроме того, бульдозерно-рыхлительные агрегаты не могут разупрочнять мерзлую породу со стороны откоса уступа. Разрушение мерзлой корки мерзлоты со стороны откоса уступа карьерными экскаваторами приводит к частой поломке этих дорогостоящих машин и, следовательно, к снижению технико-экономических показателей вскрышных работ.

В качестве наиболее близкого аналога принят буро-взрывной способ разупроченения промерзшего поверхностного слоя породы в зимнее время, заключающийся в бурении скважин со стороны рабочей площадки и подошвы уступа на определенном расстоянии друг от друга с последующей закладкой взрывчатых веществ в скважины и взрыванием (Справочник. Открытые горные работы/К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов и др. - М.: Горное дело, 1994. С. 197-203).

Недостатком этого способа является большая стоимость, связанная не только с содержанием складских помещений под взрывчатые вещества, эксплуатацией автотранспорта и взрывного оборудования, с оплатой труда бригады взрывников, но и с тем, что, с целью полного разрушения промерзшего поверхностного слоя породы со стороны откоса, необходимо бурить скважины и закладывать большую массу взрывчатых веществ на всю высоту уступа.

Целью изобретения является повышение эффективности вскрышных работ в зимнее время за счет снижения затрат на разупрочнение промерзшего поверхностного слоя породы уступов.

Указанная цель достигается тем, что бурение скважин буровыми станками в промерзшем поверхностном слое породы на рабочей площадке уступа со стороны откоса и параллельно поверхности откоса осуществляют на всю глубину откоса рядами, оси которых перпендикулярны его плоскости, с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами в рядах и расстоянием между рядами менее ширины ковша карьерного экскаватора, осуществляющего вскрышу, а также выполняют бурение скважин в подошве уступа в один ряд на глубину промерзания породы под минимально возможным углом к горизонту, с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами. Разупрочнение промерзшего поверхностного слоя рабочей площадки уступа осуществляется роторным траншейным экскаватором путем отрывания траншей параллельно друг другу вдоль уступа на глубину промерзания породы с образованием перемычек между ними и обратной засыпкой траншей ленточным конвейером экскаватора.

Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков:
- бурение скважин осуществляется только в поверхностном промерзшем слое откоса и в подошве уступа, а на остальной поверхности рабочей площадки уступа скважины отсутствуют;
- скважины, пробуренные в поверхностном промерзшем слое откоса и в подошве уступа, служат для уменьшения прочности поверхностного слоя и создания в нем концентраций напряжений при последующей экскавации, а не для закладки в них взрывчатых веществ;
- количество скважин в рядах, расстояние между скважинами в рядах и расстояние между рядами скважин выбирается из условия максимального разупрочнения поверхностного слоя откоса и технических возможностей карьерных экскаваторов, осуществляющих вскрышные работы (ширина ковша, величина напорного и подъемного усилия ковша), а при буро-взрывном способе расстояние между скважинами определяется величиной заряда, закладываемого в скважину;
- разупрочнение промерзшего поверхностного слоя породы со стороны рабочей площадки уступа осуществляется путем отрывки продольных вдоль уступа траншей с перемычками с помощью роторного траншейного экскаватора, а при буро-взрывном способе путем бурения скважин, закладки в них взрывчатых веществ и взрывания;
- после разупрочнения мерзлого слоя породы со стороны откоса и рабочей площадки уступа выемка мерзлой породы осуществляется карьерным экскаватором путем взламывания и разрушения рабочим оборудованием блоков породы между отрытыми траншеями и пробуренными рядами скважин с последующим черпанием породы ковшом, в то время как при буро-взрывном способе производится только черпание и подборка разрушенной породы.

Сущность предлагаемого способа разупрочнения поверхностного слоя уступов карьера при сезонном промерзании поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема работ, план; на фиг.2 - разрез по А - А фиг.1.

Пример реализации способа.

С помощью буровых станков 1 бурят скважины 2 параллельно поверхности откоса 3 в мерзлом слое породы на всю глубину уступа рядами 4. Оси рядов 4 скважин 2 выполняют перпендикулярными плоскости откоса, а перемычки 5 мерзлой породы между скважинами 2 оставляют минимальными из условия бурения. Количество скважин в рядах выбирают в зависимости от глубины промерзания откоса и диаметра буровой коронки станка. С целью облегчения последующей экскавации мерзлой породы расстояние между рядами 4 скважин 2 устанавливают несколько меньше ширины ковша карьерного экскаватора. Для уменьшения сопротивления отделения с помощью карьерных экскаваторов блоков мерзлой породы из откосов после разупрочнения буровыми станками 1 в подошве уступа 6 бурят наклонные скважины 7 под минимально возможным углом наклона к горизонту в один ряд 8 на глубину промерзания откоса, оставляя минимальные из условия бурения перемычки 9 мерзлой породы между наклонными скважинами 7.

После разупрочнения промерзшего слоя породы откоса начинают разупрочнение промерзшего слоя породы со стороны рабочей площадки 10 уступа. Разупрочнение промерзшего поверхностного слоя породы со стороны рабочей площадки 10 уступа осуществляется роторными траншейными экскаваторами 11, которые отрывают в рабочей площадке 10 вдоль уступа на глубину промерзания продольные траншеи 12 с перемычками 13 мерзлой породы для прохода гусениц экскаватора. Отрывку продольных траншей 12 начинают со стороны подошвы 6 уступа. Последующие продольные траншеи 12 прокладывают, постепенно приближаясь к кромке уступа 14 и проводя одновременно обратную засыпку отрытых траншей от дальнейшего промерзания рыхлой породой с помощью ленточного конвейера роторного траншейного экскаватора.

После разупрочнения мерзлого слоя породы со стороны откоса и рабочей площадки уступа вскрышные работы выполняет карьерный экскаватор, взламывая и разрушая рабочим оборудованием блоки мерзлой породы между отрытыми траншеями и пробуренными скважинами.

По предлагаемому способу разупрочнения поверхностного промерзшего слоя уступов отсутствуют затраты на взрывчатые вещества, на содержание складских помещений под взрывчатые вещества и взрывное оборудование, на транспортные расходы по доставке взрывчатых веществ в карьер, на зарплату бригады взрывников, на предохранение вскрышной техники от взрыва. Кроме того, отсутствуют простои вскрышной техники в ожидании взрыва и не нарушаются экологические условия работы в карьере.

Расчетная себестоимость разупрочнения промерзшего слоя породы уступа по предлагаемому способу в 1,5 раза меньше, чем при взрывном способе.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на мягких породах сезонного промерзания. Бурение скважин буровыми станками в промерзшем поверхностном слое породы со стороны откоса параллельно поверхности откоса осуществляют на всю глубину откоса рядами, оси которых перпендикулярны его плоскости, с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами и расстоянием между рядами менее ширины ковша карьерного экскаватора, осуществляющего вскрышу, а также выполняют бурение скважин в подошве уступа в один ряд на глубину промерзания породы под минимально возможным углом к горизонту с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами. Разупрочнение промерзшего поверхностного слоя рабочей площадки уступа осуществляется роторным траншейным экскаватором путем отрывания траншей параллельно друг другу вдоль уступа на глубину промерзания породы с образованием перемычек между ними и обратной засыпкой траншей ленточным конвейером экскаватора. Целью изобретения является повышение эффективности вскрышных работ в зимнее время за счет снижения затрат на разупрочнение промерзшего поверхностного слоя породы уступов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы, включающий бурение скважин со стороны подошвы и на рабочей площадке уступа, отличающийся тем, что бурение скважин на рабочей площадке осуществляют со стороны откоса на всю глубину откоса, параллельно поверхности откоса рядами, оси которых перпендикулярны его плоскости, с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами в рядах и расстоянием между рядами менее ширины ковша карьерного экскаватора. 2. Способ разупрочнения по п.1, отличающийся тем, что бурение скважин в подошве уступа выполняют в один ряд на глубину промерзания породы, под минимальным углом к горизонту, с минимальным из условия бурения расстоянием между скважинами. 3. Способ разупрочнения по п.1, отличающийся тем, что в промерзшем слое породы рабочей площадки вдоль уступа отрывают параллельно друг другу траншеи роторным траншейным экскаватором на глубину промерзания породы с образованием перемычек между ними и обратной засыпкой траншей ленточным конвейером экскаватора.