СПОСОБ РАСКОНСЕРВАЦИИ БОРТА КАРЬЕРА Российский патент 2004 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке законтурных залежей.

Известен способ расконсервации борта карьера, включающий последовательную проходку разрезных полутраншей при расширении предохранительных берм на горизонтах до размеров рабочих площадок, отработку уступов сверху вниз и транспортировку горной массы, например, автотранспортом во внешние и внутренние отвалы [1].

Недостатком способа являются значительные затраты средств и времени на нарезку горизонтов и транспортирование вскрышных пород в отвалы.

Известен способ расконсервации борта карьера, включающий бурение скважин в породах уступа, заряжание их взрывчатым веществом (ВВ), взрывание скважинных зарядов, нарезку рабочих площадок уступов сверху вниз, формирование нерабочего борта карьера, транспортирование породы во внутренний отвал на дно карьера гравитационной доставкой [2] - прототип].

Недостатки способа:

- исключается нарезка узких рабочих площадок для выемки законтурных запасов полезного ископаемого;

- нарезка очередных рабочих площадок сопровождается обрушением части полезного ископаемого во внутренний отвал на нижние горизонты, т.е. увеличиваются безвозвратные потери;

- внутренний отвал срабатывается перед опусканием рабочей зоны расконсервации борта, что усложняет схему ведения горных работ, т.к. горно-транспортные машины и механизмы, например экскаваторы, находятся на разных отметках (один над другим).

Заявляемое изобретение позволяет достичь технический результат при расконсервации бортов карьера, выраженный в снижении затрат времени и средств за счет совмещения рабочих площадок, нарезаемых по целику и внутреннему отвалу.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе расконсервации борта карьера, включающем бурение скважин в породах уступа, заряжание их взрывчатым веществом (ВВ), взрывание скважинных зарядов, нарезку рабочих площадок уступов сверху вниз, формирование нерабочего борта и транспортирование породы по внутренний отвал на дно карьера гравитационной доставкой, после достижения внутренним отвалом высоты рабочей площадки, нарезаемой по целику, производят нарезку рабочей площадки по внутреннему отвалу и объединяют ее с рабочей площадкой, нарезаемой по целику, отрабатывают целик и внутренний отвал, а вскрышу транспортируют под откос внутреннего отвала, при этом производят расчет высоты внутреннего отвала для каждого уступа по зависимости:

Н_р - расчетная высота внутреннего отвала пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус.

Ширину площадки, нарезаемой по внутреннему отвалу, определяют для каждого уступа по зависимости:

где l - ширина рабочей площадки по отвалу;

Н - высота откоса от дна карьера до рабочей площадки, нарезаемой по целику и объединенной с рабочей площадкой на внутреннем отвале пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус.

По мере опускания горных работ и увеличения ширины площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, отработку внутреннего отвала производят частично: одну часть транспортируют под откос отвала, а вторую часть оставляют на дне карьера; на откосе оставшегося отвала формируют систему съездов и берм для транспортировки вскрыши, при этом минимальную ширину рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого определяют для каждого уступа до дна карьера по зависимости:

где l₁ - минимальная ширина рабочей площадки по отвалу;

n₁ - количество уступов до дна карьера;

h - высота уступа, м;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус;

Т_б - ширина транспортной бермы, м;

П_б - ширина предохранительной бермы, м.

Объем вскрыши, остающейся на дне карьера и не требующей дополнительной транспортировки (перевалки), определяют по зависимости:

где n₁ - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

l₁ - минимальная ширина рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого;

n₂ - количество срабатываемых последних уступов.

Все расчеты ведутся на 1 м простирания борта карьера.

Новые признаки в предлагаемом способе:

- сработку внутреннего отвала производят совместно с отработкой разносимого борта карьера (целика);

- ширину рабочей площадки по целику увеличивают за счет присоединения к ней рабочей площадки по внутреннему отвалу;

- сработку нижних горизонтов внутреннего отвала производят частично, одну часть отгружают под откос отвала, вторую часть оставляют на дне карьера, а на откосе оставшегося отвала формируют систему съездов и берм;

- высоту внутреннего отвала, ширину рабочих площадок при сработке внутреннего отвала и объем вскрыши, остающейся на дне карьера, не требующей дополнительной транспортировки (перевалки) определяют по предложенным зависимостям.

Преимущества предложенного способа:

- отработка внутреннего отвала совместно с нарезкой рабочих площадок по целику упрощает ведение горных работ;

- увеличение рабочей площадки, нарезаемой по целику за счет рабочей площадки, нарезаемой по внутреннему отвалу, позволяет отрабатывать узкие ленты горной массы при выемке законтурного полезного ископаемого;

- исключаются потери полезного ископаемого при нарезке очередной рабочей площадки, так как полезное ископаемое находится за площадкой внутреннего отвала, а взрывные работы ведутся в зажатой среде;

- формирование системы съездов при отработке нижних горизонтов участка борта и внутреннего отвала позволяет часть вскрыши оставить в отсыпанном внутреннем отвале на дне карьера;

- коэффициент запаса устойчивости разносимого участка борта карьера повышается за счет пригрузки откоса внутренним отвалом.

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 показывает, что сущность заявленного 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 расконсервируемого участка борта карьера; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом.

Расконсервация участка борта карьера 1 производится слоями (уступами) 0 сверху вниз 2, после буровзрывной подготовки горной массы производят нарезку рабочих площадок 3, формируют транспортные 4 и предохранительные 5 бермы. Новый нерабочий борт 6 формируют в зависимости от расположения контакта 7 между полезным ископаемым и пустыми породами.

Вскрышу транспортируют под откос борта во внутренний отвал 8 на дно карьера 9. Наращивают высоту внутреннего отвала, которую определяют по зависимости:

Н_р - расчетная высота внутреннего отвала пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус.

После достижения высотой внутреннего отвала высоты, нарезаемой по целику рабочей площадки 3, производят нарезку рабочей площадки 10 по внутреннему отвалу и объединяют ее с рабочей площадкой 3 по целику для совместной отработки борта карьера и внутреннего отвала. Вскрышу при этом транспортируют под откос внутреннего отвала 8.

Ширину площадки 10, нарезаемой по внутреннему отвалу, определяют для каждого уступа по зависимости:

где l - ширина рабочей площадки по отвалу;

Н - высота откоса от дна карьера до рабочей площадки, нарезаемой по целику и объединенной с рабочей площадкой на внутреннем отвале пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус.

По мере опускания горных работ и увеличения ширины площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, отработку внутреннего отвала производят частично: одну часть срабатывают и транспортируют под откос отвала, а вторую часть 11 - оставляют на дне карьера; на откосе 12 оставшейся части отвала формируют систему съездов 13 и берм для транспортировки вскрыши, при этом минимальную ширину рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу 14, по условиям вскрытия полезного ископаемого определяют для каждого уступа до дна карьера по зависимости:

где l₁ - минимальная ширина рабочей площадки по отвалу;

n₁ - количество уступов до дна карьера;

h - высота уступа, м;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус;

Т_б - ширина транспортной бермы, м;

П_б - ширина предохранительной бермы, м.

Объем вскрыши, остающейся на дне карьера и не требующей дополнительной транспортировки (перевалки), определяют по зависимости:

где n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

l₁ - минимальная ширина рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого;

n₂ - количество срабатываемых последних уступов.

Все расчеты ведутся на 1 м простирания борта карьера.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения приведен пример, где исходные данные приняты следующими:

- глубина участка расконсервации карьера 100 м;

- угол погашения контура борта карьера 40°;

- угол откоса внутреннего отвала пород 35°;

- коэффициент разрыхления 1,4;

- высота разносимого участка борта 100 м;

- коэффициент η: для первого и второго уступов 1,0; для остальных уступов 0,8;

- высота уступа 10 м;

- ширина рабочей площадки по целику 30 м.

Все расчеты ведутся на 1 м простирания борта карьера.

Рассчитывают высоту отвала пород от двух первых безрудных уступов:

Н_p - расчетная высота внутреннего отвала пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус.

Вычисляют ширину площадки, нарезаемой по внутреннему отвалу, для высоты внутреннего отвала 80 м по зависимости (2):

где l - ширина рабочей площадки по отвалу;

Н - высота откоса от дна карьера до рабочей площадки, нарезаемой по целику и объединенной с рабочей площадкой на внутреннем отвале пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус;

Для остальных высот отвала ширину рабочей площадки по отвалу определяем по этой же формуле. Результаты расчетов приведены в таблице.

Формируют нерабочий борт карьера, для чего нарезают рабочие площадки, формируют нерабочие уступы и предохранительные бермы. Вскрышу транспортируют под откос во внутренний отвал, новый контур борта карьера размещают в зависимости от расположения контакта полезного ископаемого с пустыми породами, а отработку нижних горизонтов внутреннего отвала производят частично, в данном примере начиная с нарезки рабочей площадки восьмого уступа, так как ширина нарезаемой рабочей площадки по условиям вскрытия полезного ископаемого по отработке дна карьера должна составлять величину не менее:

где l₁ - минимальная ширина рабочей площадки по отвалу;

n₁ - количество уступов до дна карьера;

h - высота уступа, м;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус;

Т_б - ширина транспортной бермы, м;

Размер площадки для восьмого уступа составит 132 м (таблица).

Всего объем вскрыши при расконсервации 1 м простирания борта составит:

V=nhakη=10·10·30·1,4·0,8=3360 м³

Объем вскрыши, остающейся на дне карьера и не требующей дополнительной транспортировки (перевалки), определяют по зависимости:

где n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

l₁ - минимальная ширина рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого;

n₂ - количество срабатываемых последних уступов,

что составляет третью часть от общего объема вскрыши.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности, в частности при разработке месторождений полезных ископаемых открытыми горными работами.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Применение предлагаемого способа позволит существенным образом улучшить технико-экономические показатели рудников, осуществляющих расконсервацию бортов карьеров при отработке законтурных запасов полезного ископаемого, за счет упрощения схем горных работ, увеличения ширины рабочих площадок, что позволит отрабатывать узкие ленты горной массы, исключения потерь полезного ископаемого; частичной сработки внутреннего отвала.

Источники информации

1. Хохряков В.С. Проектирование карьеров. М.: Недра, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР №1744254 А1, МПК Е 21 С 41/26, опубл. 1992, БИ. №24 /Способ расконсервации борта карьера.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке законтурных залежей. Техническим результатом является снижение затрат времени и средств за счет совмещения рабочих площадок, нарезаемых по целику и внутреннему отвалу. Для этого способ включает бурение скважин в породах уступа, заряжание их взрывчатым веществом (ВВ), взрывание скважинных зарядов, нарезку рабочих площадок уступов сверху вниз, формирование нерабочего борта и транспортирование породы во внутренний отвал на дно карьера гравитационной доставкой. При этом после достижения внутренним отвалом высоты рабочей площадки, нарезаемой по целику, производят нарезку рабочей площадки по внутреннему отвалу и объединяют ее с рабочей площадкой, нарезаемой по целику, отрабатывают совместно целик и внутренний отвал, а вскрышу транспортируют под откос внутреннего отвала. Причем производят расчет высоты внутреннего отвала для каждого уступа по математическому выражению. Определяют ширину площадки, нарезаемой по внутреннему отвалу, для каждого уступа по математическому выражению. По мере опускания горных работ и увеличения ширины площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, отработку внутреннего отвала производят частично: одну часть транспортируют под откос отвала, а вторую часть оставляют на дне карьера, на откосе оставшегося отвала формируют систему съездов и берм для транспортировки вскрыши. При этом минимальную ширину рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого определяют для каждого уступа до дна карьера по математическому выражению. Объем вскрыши, остающейся на дне карьера и не требующей дополнительной транспортировки (перевалки) определяют по математическому выражению. 2 ил., 1 табл.

Способ расконсервации борта карьера, включающий бурение скважин в породах уступа, заряжание их взрывчатым веществом (ВВ), взрывание скважинных зарядов, нарезку рабочих площадок уступов сверху вниз, формирование нерабочего борта и транспортирование породы во внутренний отвал на дно карьера гравитационной доставкой, отличающийся тем, что после достижения внутренним отвалом высоты рабочей площадки, нарезаемой по целику, производят нарезку рабочей площадки по внутреннему отвалу и объединяют ее с рабочей площадкой, нарезаемой по целику, отрабатывают совместно целик и внутренний отвал, а вскрышу транспортируют под откос внутреннего отвала, при этом производят расчет высоты внутреннего отвала для каждого уступа по зависимости:

Н_р - расчетная высота внутреннего отвала пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус,

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус,

ширину площадки, нарезаемой по внутреннему отвалу, определяют для каждого уступа по зависимости:

где l - ширина рабочей площадки по отвалу;

Н - высота откоса от дна карьера до рабочей площадки, нарезаемой по целику и объединенной с рабочей площадкой на внутреннем отвале пород;

n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус;

по мере опускания горных работ и увеличения ширины площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, отработку внутреннего отвала производят частично: одну часть транспортируют под откос отвала, а вторую часть оставляют на дне карьера; на откосе оставшегося отвала формируют систему съездов и берм для транспортировки вскрыши, при этом минимальную ширину рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого определяют для каждого уступа до дна карьера по зависимости:

где l₁ - минимальная ширина рабочей площадки по отвалу;

n₁ - количество уступов до дна карьера;

h - высота уступа, м;

α - угол откоса внутреннего отвала пород, градус;

β - угол погашения разносимого участка борта карьера, градус;

Т_б - ширина транспортной бермы, м;

П_б - ширина предохранительной бермы, м;

а объем вскрыши, остающейся на дне карьера и не требующей дополнительной транспортировки (перевалки) определяют по зависимости:

где n - количество сработанных уступов;

k - коэффициент разрыхления;

а - ширина рабочей площадки по целику, м;

h - высота уступа, м;

η - величина, зависящая от коэффициента вскрыши и изменяющаяся от 0 до 1;

l₁ - минимальная ширина рабочих площадок, нарезаемых по внутреннему отвалу, по условиям вскрытия полезного ископаемого,

n₂ - количество срабатываемых последних уступов;

все расчеты ведутся на 1 м простирания борта карьера.