СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НЕРАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА В ГЛИНИСТЫХ ПОРОДАХ Российский патент 2003 года по МПК E21C41/26 

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

Известен способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку приконтурной полосы послойно уступами с разделением каждого уступа на подуступы, поочередное доведение каждого подуступа до проектного контура, эаоткоску подуступов на проектном контуре до проектного угла наклона в соответствии с требованиями длительной устойчивости откосов бортов карьеров. При этом, чтобы заоткосить откос уступа под углом 30^o, применяя, например, экскаватор ЭКГ-5, высоту уступа принимают не более 3 м, а вскрышу глинистых пород транспортируют во внешние отвалы [1].

Недостатками способа являются его трудоемкость, малая производительность, большие затраты на выполнение работ.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку карьера послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура, транспортирование вскрыши во внешние отвалы. При этом применяют, например, экскаватор типа драглайн. Прототип [2].

Недостатками прототипа являются его большая трудоемкость на выполнение работ по выполаживанию борта под углом 30-35^o, низкая производительность драглайна, большие затраты на его приобретение и содержание, способ не решает вопросы сдваивания или страивания уступов в проектном контуре и не предусматривает формирование нерабочего борта карьера уступами с крутыми углами откосов.

Общим недостатком как в первом, так и во втором приведенных способах является то, что вероятность возникновения деформации борта, несмотря на заоткоску, остается высокой, особенно при обводнении глинистых пород.

Заявляемое изобретение позволит достичь технический результат, выраженный в снижении трудоемкости при формировании нерабочего борта карьера и повышении устойчивости откосов в рыхлых породах.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающем отработку карьера послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура, транспортирование вскрыши во внешние отвалы, при отработке пород первый уступ его верхней бровкой совмещают с верхней проектной бровкой карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород, и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами, причем запас устойчивости откоса борта с упомянутым внутренним отвалом принимают в соответствии с требованиями длительной устойчивости откосов бортов карьеров; отсыпку внутреннего отвала начинают с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород.

Новыми признаками в предлагаемом способе являются:
- углы откосов отдельных уступов при постановке их в предельный контур сохраняют значение рабочих, т.е. 60-70^o;
- исключается технологическая операция по выполаживанию углов откосов до 25-35^o;
- принятый угол для борта карьера в глинистых породах при кратковременной устойчивости регулируется бермами между уступами на смежных горизонтах, а не выполаживанием откосов уступов;
- введена новая технологическая операция при формировании борта - отсыпка внутреннего отвала скальных пород.

Преимуществами предложенного способа являются:
- сокращение затрат на формирование нерабочего борта карьера в рыхлых и глинистых породах;
- уменьшение вероятности возникновения деформаций в глинистых породах при их интенсивном обводнении.

Предлагаемый способ отличается от прототипа вышеизложенной последовательностью операций. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта. 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, характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен план участка борта карьера; на фиг.2 и 3 изображены разрезы борта карьера соответственно с рабочими и нерабочими уступами; на фиг. 4 изображен разрез борта карьера с нерабочими уступами и внутренним отвалом скальных пород.

Способ осуществляется следующим образом.

Первый уступ 1 верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура борта карьера 2 (фиг.1, 3), откос которого расположен под углом γ, а откосы уступов 3 оставляют под рабочими углами α, между уступами смежных горизонтов оставляют бермы 4 такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса β соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берме, расположенной на границе скальных и глинистых пород, отсыпают предохранительный вал 5 из скальных пород, затем на эту же берму и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород 6 (фиг.4) под углом откоса отвала μ одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с внутренним отвалом соответствовал требованиям к долговременной устойчивости. Параметры берм и углов наклона борта карьера при кратковременной и длительной устойчивости определяют известными методами [3].

Пример конкретного выполнения способа.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения применительно к уральским медно-рудным карьерам приведен пример, где приняты следующие исходные данные:
Высота глинистой толщи борта, м - 36
Высота рабочего уступа, м - 12
Угол откоса рабочего уступа α, град - 60
Угол откоса борта карьера в рыхлых породах при длительной устойчивости γ, град - 30
Угол откоса борта карьера в рыхлых породах при кратковременной устойчивости β, град - 40
Угол откоса внутреннего отвала μ, град - 35
Расстояние транспортирования вскрыши, км;
- во внешние отвалы - 4
- во внутренние отвалы - 1
Стоимость одного тонно-километра, руб. - 1,8
Плотность пород, т/м³: глинистых - 1,8
скальных - 2,7
Объем дополнительной вскрыши, м³ - 372
Коэффициент разрыхления - 1,3
Объем внутреннего отвала, м³ - 650
Стоимость экскавации 1 м³ глинистых пород, руб. - 5
Первый уступ под рабочим углом откоса 60^o верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура борта карьера, бермы между уступами смежных горизонтов выбирают таким образом, чтобы результирующий угол β составлял 40^o, что соответствует кратковременной устойчивости борта карьера в глинистых породах.

На образовавшуюся берму на границе глинистых и скальных пород отсыпают предохранительный вал 5 из скальных пород, затем на эту же берму и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород 6 (фиг.4) под углом откоса отвала μ одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с внутренним отвалом соответствовал требованиям к долговременной устойчивости. Параметры берм и углов наклона борта карьера при кратковременной и длительной устойчивости определяют известными методами [3].

Оценку устойчивости глинистого борта карьера проводили для высоты откоса 24 м известными методами [3]. Полученные значения коэффициента запаса устойчивости приведены в таблице.

Экономические расчеты ведутся на 1 м по простиранию борта. Затраты на экскавацию дополнительной вскрыши глинистых пород
372•5=1860 руб.

Затраты на транспортирование дополнительной вскрыши во внешние отвалы
4•372•1,8•1,7=4553 руб.

Затраты на транспортирование скальной вскрыши во внутренние отвалы
1,0•650•2,8•1,8:1,3=2520 руб.

Всего затрат на формирование нерабочего борта карьера заявляемым способом
1860+4553+2520=8933 руб.

Затраты на транспортирование скальной вскрыши во внешние отвалы (по прототипу)
4,0•650•2,8•1,8:1,3=10080 руб.

Экономия затрат при использовании заявляемого способа по сравнению с прототипом
10080-8933=1147 руб.

Экономия затрат на формирование нерабочего борта карьера протяженностью 1 км и высотой 24 м составит
1147•1000=1147000 руб.

Дополнительный эффект от внедрения предлагаемого способа состоит в уменьшении вероятности деформирования борта карьера в глинистых породах при его интенсивном обводнении.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности. Его внедрение технически возможно и экономически целесообразно. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации
1. Ильин А.И., Будков В.П., Кузнецов В.Ф. Опыт управления устойчивостью откосов на карьере Качарского ГОКа. Сборник научных трудов Института горного дела МЧМ СССР. Устойчивость и технология формирования бортов и отвалов на глубоких карьерах. Свердловск, 1987, 83, с.27-33.

2. Киргинцев В.А., Паршаков А.Т., Иржанов A.Ш. Использование мобильного оборудования при заоткоске уступов в рыхлых и скальных породах. Сборник научных трудов института "Унипромедь" - Совершенствование технологии добычи руд цветных металлов открытым способом и методов их обогащения. Свердловск, 1981, с.35-46.

3. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. ВНИМИ, С.-Петербург, 1998 г.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых. Способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах включает отработку пород послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура карьера и транспортирование вскрыши во внешние отвалы. При отработке пород первый уступ его верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости. На берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород, и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с упомянутым внутренним отвалом соответствовал требованиям к длительной устойчивости откосов бортов карьеров. Отсыпку внутреннего отвала могут начинать с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород. Задачами данного способа являются сокращение затрат на формирование нерабочего борта карьера в рыхлых и глинистых породах и уменьшение вероятности возникновения деформаций в глинистых породах при их интенсивном обводнении. 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку пород послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура карьера, транспортирование вскрыши во внешние отвалы, отличающийся тем, что при отработке пород первый уступ своей верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с упомянутым внутренним отвалом соответствовал требованиям к длительной устойчивости откосов бортов карьеров. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отсыпку внутреннего отвала начинают с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород.