СПОСОБ ОТСТРОЙКИ НЕРАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА Российский патент 2003 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отстройки нерабочего борта карьера в условиях многолетнемерзлых горных пород, преимущественно в период доработки карьера с формированием высоких уступов высотой от 45 м до 70 м.

Известен способ отстройки нерабочего борта карьера, включающий сооружение параллельных транспортных и предохранительных берм (авт. св. СССР 497407, МПК Е 21 С 41/02, 1975 г.).

Известен также способ отстройки нерабочего борта карьера, включающий деление витка транспортной бермы, сооружаемого со дна карьера на внутреннюю и внешнюю зоны, при этом внутреннюю зону витка сооружают с горизонтальными предохранительными бермами, переходящими во внешней зоне витка на наклонные предохранительные бермы (патент РФ 2171893, МПК Е 21 С 41/26, 2001 г.).

Однако оба способа характеризуются относительно большими объемами горноподготовительных работ. В зависимости от геометрических параметров дна карьера увеличивается объем горноподготовительных работ и количество наклонных предохранительных берм, сооружаемых на каждом горизонте, а это ведет к существенному снижению угла наклона борта карьера.

Известен способ отстройки нерабочего борта карьера, включающий сооружение параллельных транспортных и предохранительных берм, которые ведут во встречном направлении с разделением карьерного поля на две части, образуемые пересечением встречных наклонных транспортных и предохранительных берм (авт. св. СССР 621875, МПК Е 21 С 41/02, 1978 г.).

Недостатком способа является оставление широких площадок на горизонтах пересечения спиральных, транспортных берм, что ведет к выполаживанию угла наклона борта карьера.

Также можно указать и на другие способы отстройки нерабочих бортов карьеров. Один из них предусматривает сооружение спиральных транспортных берм по борту карьера и образование уступов погашения, откосы которых укрепляют с помощью защитного покрытия, формирование борта карьера наклонными уступами переменной высоты, при этом верхнюю и нижнюю площадки каждого уступа размещают между смежными витками транспортной бермы, на которой выполняют улавливающую траншею с защитным валом, ориентированную вдоль откоса (патент РФ 2034150, МПК Е 21 С 41/26, 1995 г.).

Недостатками этого способа являются большая трудоемкость по укреплению откоса уступа и значительное увеличение ширины транспортной бермы, обусловленное размещением улавливающей траншеи и защитного вала. В целом эти недостатки существенно влияют на увеличение угла наклона борта карьера и на эффективность открытого способа разработки месторождений.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является способ отстройки нерабочего борта, включающий сооружение транспортных и горизонтальных предохранительных берм с формированием уступов погашения высотой, не превышающей трехкратной высоты рабочего уступа, и оставлением горизонтальных предохранительных берм шириной не менее одной третьей высоты создаваемого нерабочего уступа (Новожилов М.Г. и др. Высокопроизводительные глубокие карьеры. М.: Недра, 1984. -С.111-116).

Недостатком данного способа отстройки нерабочего борта карьера является небольшой угол наклона борта. Это обусловлено тем, что в местах пересечения транспортных берм с горизонтальными предохранительными бермами образуются участки с более высоким коэффициентом запаса устойчивости, чем это требуется. Многократное пересечение транспортных берм с горизонтальными предохранительными бермами в пределах одного разреза борта приводит к делению нерабочего уступа на подуступы, а значит к выполаживанию конструктивного угла наклона борта карьера и, как следствие, ведет к выемке дополнительной вскрыши в пределах 5-20% объема карьера.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности работ при разработке глубоких карьеров в условиях многолетнемерзлых горных пород за счет увеличения угла наклона нерабочего борта карьера.

Технический результат достигается тем, что в способе отстройки нерабочего борта карьера, включающем сооружение в смежных горизонтах горизонтальных предохранительных берм и спиральной транспортной бермы, пересекающихся между собой, формирование нерабочего уступа, дополнительно на участках пересечения спиральной транспортной бермы с горизонтальными предохранительными бермами, расположенных под и над спиральной транспортной бермой, сооружают со смежных горизонтов крутонаклонные предохранительные бермы, при этом площадки пересечения крутонаклонных предохранительных берм со спиральной транспортной бермой шириной, равной ширине спиральной транспортной бермы, располагают на глубине от вышележащего горизонта не менее 1/3 высоты рабочего уступа, а не пересекающиеся со спиральной транспортной бермой участки горизонтальных предохранительных берм последнего и предпоследнего горизонтов от дна карьера соединяют путем сооружения крутонаклонной предохранительной бермы.

Способ отстройки нерабочего борта карьера поясняется фиг. 1-5:
на фиг.1 показан план карьера по заявляемому способу;
на фиг. 2 - продольный профиль транспортных, горизонтальных предохранительных и крутонаклонных предохранительных берм;
на фиг. 3 - план карьера по известному способу (прототипу);
на фиг. 4, 5 - профили формируемых бортов карьера по заявляемому (фиг. 4) и по известному (фиг.5) способам.

Способ осуществляется следующим образом.

На участках 1 и 2 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 190 м, расположенных под транспортной бермой 4, горизонта 190 м (участок 1) и над транспортной бермой 4, горизонта 145 м (участок 2), пересекающихся с транспортной бермой 4 на отметках 215 м (точка 7) и 165 м (точка 8), сооружают крутонаклонные предохранительные бермы 5 и 6 со смежных горизонтов 145 м и 190 м.

На участках 1 и 2 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 145 м, расположенных под транспортной бермой 4, горизонта 145 м (участок 1) и над транспортной бермой 4, горизонта 100 м (участок 2), пересекающихся с транспортной бермой 4 на отметках 170 м (точка 7) и 120 м (точка 8), сооружают крутонаклонные предохранительные бермы 5 и 6 со смежных горизонтов 100 м и 145 м.

Таким образом, на участках пересечения (фиг.2) транспортной бермы 4, горизонта 145 м и горизонтальных предохранительных берм 3 в смежных горизонтах 190 и 145 м, расположенных над и под транспортной бермой 4, сооружают крутонаклонные предохранительные бермы 5 и 6, пересекающиеся с транспортной бермой 4 на отметках 170 (точка 7) и 165 м (точка 8) с образованием площадок пересечения. Ширина площадок пересечения крутонаклонных предохранительных берм 5 и 6 с транспортной бермой 4 принята равной ширине транспортной бермы 4 (L_кб=Ш_т.б.).

Площадки пересечения крутонаклонных предохранительных берм 5 и 6 с транспортной бермой 4, горизонта 145 м, располагаются на глубине h_n1 и h_n2 от вышележащего горизонта 190 м, соответственно, 20 и 25 м (h_n1=190-170=20 м; h_n2= 190-165= 25 м). Минимальное значение h_n1 и h_n2 принимается равной не менее 1/3 высоты рабочего уступа h_n1, h_n2 (фиг.2).

Глубина проходки h_пp крутонаклонных предохранительных берм 5 и 6 принята равной 25 м (170-145=25 м; 190-165=25 м).

Уклон (j) крутонаклонных предохранительных берм 5 и 6 может быть принят от 5^o до 26^o в зависимости от применяемой технологии проходки крутонаклонных предохранительных берм 5 и 6.

При затяжных уклонах (j) транспортной бермы 4 сооружают горизонтальные площадки смягчения 9 через каждые три рабочих уступа (h₁, h₂, h₃) фиг. 1, 2.

На участках 1 и 2 горизонтальных предохранительных берм 3 смежных горизонтов +10 м (предпоследнего) и -35 м (последнего), расположенных над и под транспортной бермой 4, горизонта -35 м, пересекающихся с транспортной бермой 4, сооружают крутонаклонные предохранительные бермы 5 и 6 на отметках -10 м и -15 м.

Непересекающие участки 1 и 2 горизонтальных предохранительных берм 3 предпоследующего (-10 м) и последнего (-35 м) горизонтов, от дна карьера, соединяют путем сооружения крутонаклонной предохранительной бермы 10.

Для полного раскрытия технической сущности и преимуществ заявляемого изобретения, применительно к месторождениям кимберлитовых трубок, расположенных в зоне распространения многолетнемерзлых пород и суровых климатических условий Якутии, приведен пример, где исходные данные известного (фиг. 3) и предлагаемого (фиг. 1) способов отстройки нерабочего борта карьера приняты следующими:
глубина карьера Н_к=315 м, ширина съезда Ш_тб=26 м;
угол откоса нерабочего уступа α=75^o, ширина предохранительной бермы Ш_пб= 15 м;
уклон спиральной транспортной бермы j=8%; уклон крутонаклонных предохранительных берм j=10^o;
глубина проходки крутонаклонной бермы h_пр=25 м;
высота рабочего уступа h=15 м;
высота нерабочего уступа Н_уп=45 м;
длина площадки смягчения L_пc=60 м.

На фиг. 3 показан существующий способ отстройки нерабочего борта с горизонтальными предохранительными бермами. Как видно из чертежа, участок 1 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 190 м, до пересечения с транспортной бермой 4 располагается под транспортной бермой 4, горизонта 190 м, а после пересечения с транспортной бермой 4 участок 2 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 190 м, располагается над транспортной бермой 4, горизонта 145 м.

В местах пересечения с транспортной бермой 4 горизонтальных предохранительных берм 3 сооружают площадки смягчения 9.

Участок 1 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 145 м, до пересечения с транспортной бермой 4 располагается под транспортной бермой 4, горизонта 145 м, а после пересечения с транспортной бермой 4 участок 2 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 145 м, располагается над транспортной бермой 4, горизонта 100 м.

Таким образом, участок 1 горизонтальной предохранительной бермы 3 до пересечения с транспортной бермой 4 располагается под ней (участок 1), а после пересечения участок 2 горизонтальной предохранительной бермы 3 располагается над ней (участок 2).

По результатам графических работ произведен замер погоризонтных объемов горной массы (см. табл. 1).

В табл. 2 для сравнения приведены показатели по обоим способам.

Как видно из табл. 2, новое техническое решение при одинаковой глубине карьера позволяет увеличить генеральный угол наклона борта карьера и сократить объем вскрышных работ, который зависит от глубины карьера и увеличения угла наклона его борта.

В табл. 3 приведены зависимость сокращения погоризонтных объемов вскрыши при увеличении глубины карьера.

Из табл. 3 видно, что относительный процент сокращения объемов вскрыши приходится на верхних горизонтах карьера.

Профили формируемых бортов карьера при отстройке с горизонтальными и крутонаклонными предохранительными бермами приведены на фиг. 4 и 5.

Таким образом, при глубине карьера 315 м увеличение угла наклона борта карьера на 4^o позволит сократить объемы вскрышных работ в контуре отработки на 10669,2 тыс. м³, т.е. на 14,5%.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отстройки нерабочего борта карьера в период доработки с формированием высоких уступов (45 - 70 м). Способ отстройки нерабочего борта карьера, включающий сооружение в смежных горизонтах горизонтальных предохранительных берм и спиральной транспортной бермы, пересекающихся между собой, формирование нерабочего уступа. На участках пересечения спиральной транспортной бермы с горизонтальными предохранительными бермами, расположенных под и над спиральной транспортной бермой, сооружают со смежных горизонтов крутонаклонные предохранительные бермы. Площадки пересечения крутонаклонных предохранительных берм со спиральной транспортной бермой шириной, равной ширине спиральной транспортной бермы, располагают на глубине от вышележащего горизонта не менее 1/3 высоты рабочего уступа, а не пересекающиеся со спиральной транспортной бермой участки горизонтальных предохранительных берм последнего и предпоследнего горизонтов от дна карьера соединяют путем сооружения крутонаклонной предохранительной бермы. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работ при разработке глубоких карьеров за счет увеличения угла наклона нерабочего борта карьера. 5 ил., 3 табл.

Способ отстройки нерабочего борта карьера, включающий сооружение в смежных горизонтах горизонтальных предохранительных берм и спиральной транспортной бермы, пересекающихся между собой, формирование нерабочего уступа, отличающийся тем, что на участках пересечения спиральной транспортной бермы с горизонтальными предохранительными бермами, расположенных под и над спиральной транспортной бермой, сооружают со смежных горизонтов крутонаклонные предохранительные бермы, при этом площадки пересечения крутонаклонных предохранительных берм со спиральной транспортной бермой шириной, равной ширине спиральной транспортной бермы, располагают на глубине от вышележащего горизонта не менее 1/3 высоты рабочего уступа, а непересекающиеся со спиральной транспортной бермой участки горизонтальных предохранительных берм последнего и предпоследнего горизонтов от дна карьера соединяют путем сооружения крутонаклонной предохранительной бермы.