СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ КАРЬЕРА Российский патент 2002 года по МПК E21C41/26 F42D3/04 

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при расконсервации нерабочих бортов карьеров.

Известен способ ведения буровзрывных работ, включающий бурение скважин, заряжание их, отбойку посредством взрывания с применением специальных диагональных схем коммутации скважинных зарядов [1].

Недостатком этого способа является отсутствие мер, ограничивающих ширину развала, при этом происходит обрушение горной массы на нижележащие горизонты около 20% взрываемого объема пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства буровзрывных работ при реконструкции карьера, включающий отбойку взрывных скважин двумя заходками - приконтурной и целиковой с опережением приконтурной заходки относительно целиковой [2].

Недостатком этого способа является также обрушение значительного количества взрываемого объема горной массы на нижележащие бермы, так как массив пород в целиковой заходке имеет четыре свободные поверхности, одна из которых направлена в карьер. Поэтому при любой схеме коммутации схважинных зарядов на нижележащие горизонты сбрасывается значительное количество взрываемой горной массы.

Вторым существенным недостатком этого способа является увеличенный выход негабарита после взрывания целиковой заходки, что ведет к увеличению вторичного дробления горной массы.

Изобретение при его осуществлении позволит получить технический результат, выраженный в повышении производительности очистных работ за счет уменьшения сброса горных пород на нижележащие горизонты и сокращения объема вторичного дробления уступа при обеспечении безопасности работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе разработки горных пород при реконструкции карьера, включающем разработку уступов целиковой и приконтурной заходками, бурение скважин в пределах приконтурной заходки, заряжание скважин и их взрывание, разработку приконтурной заходки с опережением относительно целиковой заходки, бурение скважин в массиве целиковой заходки, заряжание их и обрушение горных пород целиковой заходки в сторону приконтурной заходки, ширину целиковой заходки принимают равной в соответствии с условиями
B = (1,5-3)W; (1)
В>а, (2)
где В - ширина целиковой заходки, м;
W - величина сопротивления по подошве зарядов в приконтурной заходке, м;
а - ширина призмы возможного обрушения откоса уступа, м;
в массиве целиковой заходки бурят ряд наклонных скважин, угол наклона которых принимают в соответствии с условием
α≥ϕ, (3)
где α - угол наклона скважин целиковой заходки, град;
ϕ - угол внутреннего трения отрабатываемых пород, град,
наклон скважин осуществляют в сторону приконтурной заходки, взрывание наклонных скважинных зарядов целиковой заходки производят совместно со скважинными зарядами приконтурной заходки нижележащего горизонта, после чего производят отгрузку обрушенной горной массы; при этом в легковзрываемых породах ширину целиковой заходки принимают равной В = (2-3)W, а в средне- и трудновзрываемых породах В=(1,5-2)W.

Способ поясняется чертежами.

На фиг.1 и 2 изображены в разрезе: фактический контур 1, проектный контур 2, целиковая заходка 3, приконтурная заходка 4, поверхность призмы возможного обрушения откоса уступа 5, вертикальные скважины 6, наклонные скважины 7, наклонные скважины в целиковой заходке 8.

Способ заключается в следующем.

При расконсервации фактического борта карьера осуществляют разработку уступа между фактическим 1 и проектным 2 контурами карьера.

Разрабатываемый уступ делят на целиковую 3 и приконтурную 4 заходки.

Ширину целиковой заходки принимают равной В=(1,5-3)W, причем для средне- и трудновзрываемых пород В=(1,5-2)W, а для легковзрываемых пород В=(2-3)W, где W - величина сопротивления по подошве зарядов в скважинах 6 приконтурной заходки.

Принятые значения ширины целиковой заходки В проверяют по условию
В>а,
где а - ширина призмы возможного обрушения откоса 5, м.

В приконтурной заходке 4 первого уступа (Г0-Г1) бурят вертикальные скважины 6, на границе целиковой заходки бурят ряд наклонных скважин 7. В скважинах 6 и 7 создают заряды взрывчатого вещества и осуществляют их взрывание. После выемки разрушенной взрывом горной породы производят бурение скважин 6 и 7 в приконтурной эаходке 4 нижележащего горизонта второго уступа (Г1-Г2), а в массиве целиковой заходки 3 первого уступа бурят ряд наклонных скважин 8, угол наклона которых принимают в соответствии с условием
α≥ϕ, (3)
где α - угол наклона скважин целиковой заходки, град;
ϕ - угол внутреннего трения отрабатываемых пород, град,
наклон скважин осуществляют в сторону приконтурной заходки, взрывание наклонных скважинных зарядов целиковой заходки первого уступа производят совместно со скважинными зарядами приконтурной заходки второго уступа (нижележащего горизонта). После взрывания зарядов в скважинах 6, 7 и 8 происходит как разрушение породы в приконтурной заходке, так и обрушение породы целиковой заходки верхнего горизонта в сторону приконтурной заходки, после чего отгружают взорванную горную массу, а при отработке следующих уступов операции повторяют. При углах наклона скважин меньше угла внутреннего трения пород после взрывания дробленая горная масса целиковой заходки останется на месте или будет сброшена на нижележащие бермы в зависимости от угла наклона скважин.

Преимущества и технический эффект от предлагаемого способа заключается в уменьшении сброса горных пород на нижележащие горизонты и уменьшение выхода негабарита, а следовательно, вторичного дробления.

Новыми признаками в предлагаемом способе в сравнении с прототипом являются:
более качественное определение параметров целиковой заходки, что позволяет достичь необходимое дробление пород целиковой заходки, увеличить безопасность работ за счет условия, при котором ширина целиковой заходки должна быть больше ширины призмы возможного обрушения откоса уступа, и сократить до минимума обрушение горной массы на нижележащие горизонты за счет условия, при котором наклон скважин целиковой заходки направлен в сторону приконтурной заходки с углом наклона не менее угла внутреннего трения пород, что обеспечивает после взрывания скважин целиковой заходки перемещение дробленой горной массы в сторону приконтурной заходки, заряжание и взрывание скважин целиковой заходки производят совместно со скважинами приконтурной заходки нижележащего горизонта.

Предлагаемый способ отличается от известных вышеизложенной последовательностью операций. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных технических решениях и обеспечивают получение технического результата. Анализ известных технических решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

Пример.

Исходные данные:
категория пород по взрываемости - IV;
породы крупноблочные, величина блока 0,7-1,2 м;
диаметр скважин приконтурной заходки - 250 м;
диаметр скважин целиковой заходки - 105 м;
величина сопротивления по подошве зарядов приконтурной заходки W - 3 м;
высота одиночного уступа - 12 м;
высота строенного уступа - 36 м;
угол наклона уступа - 60^o;
угол внутреннего трения пород - 30^o;
обводнение уступа отсутствует.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале на вертикальном уступе (Г0-Г1) разрабатываемый участок между фактическим 1 и проектным 2 контурами делят на целиковую 3 и приконтурную 4 заходки. Ширину целиковой заходки В для трудновзрываемых пород принимают 1,5W, где W - величина сопротивления по подошве зарядов в скважинах приконтурной заходки В=1,5•3=4,5 м.

Проверяют полученные значения В по ширине призмы обрушения откоса 5. В соответствии с графиком зависимости между углом наклона откоса уступа, углом внутреннего трения пород и высотой уступа [3, с.96] получают значение ширины призмы возможного обрушения, равной 1,8; 3,6; 5,4 м для высот 12; 24; 32 м соответственно. Делают заключение, что два нижних уступа (Г1-Г2 и Г2-Г3) можно отрабатывать при принятой ширине призмы возможного обрушения откоса уступа 4,5 м, а при отработке верхнего уступа (Г0-Г1) ее необходимо увеличивать до 5,4 м. В противном случае буровой станок и обслуживающий персонал будут находиться в зоне вероятной призмы обрушения откоса уступа.

В пределах приконтурной заходки первого уступа бурят ряды вертикальных 6 и наклонных 7 скважин, в скважинах 6 и 7 создают заряды ВВ и осуществляют их взрывание. После выемки разрушенной взрывом горной массы производят бурение скважин 6 и 7 в приконтурной заходке 4 второго уступа (Г1-Г2), а в массиве целиковой заходки первого уступа 3 бурят ряд наклонных скважин 8. Причем угол наклона скважин 8 принимают более угла внутреннего трения пород, а наклон скважин осуществляют в сторону приконтурной заходки. Затем заряжают скважины 6 и 7 приконтурной заходки и скважины 8 целиковой заходки, полученные скважинные заряды взрывают одновременно. После взрывания зарядов в скважинах 6, 7, 8 происходит как разрушение породы в приконтурной заходке второго уступа, так и обрушение породы целиковой заходки первого уступа в сторону приконтурной заходки. Затем производят отгрузку взорванной горной массы. При отработке следующего нижележащего горизонта операции повторяют.

При приведенных исходных данных при взрывании целиковой заходки по предлагаемому способу до 5% взорванной горной массы будет сброшено на нижние горизонты, а средний размер куска составит 0,4 м.

Если взрыв произвести по способу, принятому за прототип, получим: до 20% взорванной горной массы будет сброшено на нижние горизонты; средний размер куска составит 0,7 м.

Преимущества и технический результат от использования предлагаемого способа заключается в уменьшении отрицательного влияния на производительность очистных работ сброса горных пород на нижележащие горизонты и уменьшение выхода негабарита, а следовательно, вторичного дробления пород при обеспечении безопасности работ.

Источники информации
1. Юматов Б.Н., Бунин Т.В. Строительство и реконструкция рудных карьеров, М., "Недра", 1970, с. 132-133.

2. Авторское свидетельство СССР 669054, Е 21 С 37/00, публ. 1979.

3. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. Санкт-Петербург, ВНИМИ, 1998, с.96.

Изобретение относится к горному делу, к открытой разработке месторождений и может быть использовано при расконсервации нерабочих бортов карьеров. Способ разработки при реконструкции карьера включает разработку уступов целиковой и приконтурной заходками, бурение скважин в пределах приконтурной заходки, заряжание скважин, их взрывание, разработку приконтурной заходки с опережением относительно целиковой заходки, бурение скважин в массиве целиковой заходки, заряжение их и обрушение горных пород целиковой заходки в сторону приконтурной заходки. Ширину целиковой заходки принимают равной в соответствии с условиями В = (1,5-3) W, В > а, где В - ширина целиковой заходки, м; W - величина сопротивления по подошве зарядов в приконтурной заходке, м; а - ширина призмы возможного обрушения откоса уступа, м; в массиве целиковой заходки бурят ряд наклонных скважин, угол наклона которых принимают в соответствии с условием α≥ϕ, где α - угол наклона скважин целиковой заходки, град; ϕ - угол внутреннего трения отрабатываемых пород, град; наклон скважин осуществляют в сторону приконтурной заходки, взрывание наклонных скважинных зарядов целиковой заходки производят совместно с скважинными зарядами приконтурной заходки нижележащего горизонта, после чего производят отгрузку обрушенной горной массы. В легковзрываемых породах ширину целиковой заходки принимают равной В = (2-3)W, а в средне- и трудновзрываемых породах В = (1,5-2)W. Изобретение позволяет повысить производительность очистных работ и обеспечить безопасность работ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разработки горных пород при реконструкции карьера, включающий разработку уступов целиковой и приконтурной заходками, бурение скважин в пределах приконтурной заходки, заряжание скважин и их взрывание, разработку приконтурной заходки с опережением относительно целиковой заходки, бурение скважин в массиве целиковой заходки, заряжение их и обрушение горных пород целиковой заходки в сторону приконтурной заходки, отличающийся тем, что ширину целиковой заходки принимают равной в соответствии с условиями
В = (1,5-3) W;
В > а,
где В - ширина целиковой заходки, м;
W - величина сопротивления по подошве зарядов в приконтурной заходке, м;
а - ширина призмы возможного обрушения откоса уступа, м,
в массиве целиковой заходки бурят ряд наклонных скважин, угол наклона которых принимают в соответствии с условием
α≥ϕ,
где α - угол наклона скважин целиковой заходки, град;
ϕ - угол внутреннего трения отрабатываемых пород, град,
наклон скважин осуществляют в сторону приконтурной заходки, взрывание наклонных скважинных зарядов целиковой заходки производят совместно с скважинными зарядами приконтурной заходки нижележащего горизонта, после чего производят отгрузку обрушенной горной массы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в легковзрываемых породах ширину целиковой заходки принимают равной В = (2-3)W, а в средне- и трудновзрываемых породах В = (1,5-2) W.