СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 2005 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности, к способам открытой разработки с применением выработок открыто-подземного комплекса - карьерных рудоспусков. Способ открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений включает отработку карьера до проектной глубины с применением карьерных рудоспусков с аккумулирующими бункерами, срезку рудоспусков по мере углубления горных работ в карьере, дробление негабаритов и блоков породы от вывала из стенок бункера с помощью взрывчатых веществ (ВВ), погрузку руды в средства железнодорожного транспорта. При отработке карьера до проектной глубины срезку и погашение верхней части рудоспусков на каждом горизонте при подходе горных работ к ним осуществляют делением на слои и подуступы с зарядами в скважинах, обеспечивающими дробление горной породы до кондиционных размеров и сохранности стенок выработки. Дальнейшее сокращение крупности кусков и повышение эффективности работы рудоспуска путем исключения зависаний руды достигают применением дробильного звена в виде чаши-ступы с плитой в основании, работающей как наковальня под слоем породы, из которой рудная масса самотеком поступает в бункер и из него питателем подается в дробилку и далее через промежуточный конвейер - на магистральный конвейер.

Способ позволяет увеличить эффективность выемки полезного ископаемого за счет исключения зависаний руды в рудоспусках и применения взрывчатых веществ на дробление негабаритов, разрушающего действия взрывов на стенки бункеров и применения более экономичного конвейерного транспорта, что повышает область распространения открытого способа при разработке месторождений полезных ископаемых.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке крутопадающих и наклонных месторождений.

Известен способ разработки наклонного мощного апатитового месторождения в гористой местности с использованием карьерных рудоспусков для транспортирования руды с верхних горизонтов на горизонт откаточной штольни, где осуществляется перегрузка руды из бункеров самотеком в средства железнодорожного транспорта. По мере выемки руды в карьере и подходе горных работ к рудоспускам их срезают разбуриванием и взрыванием окружающего массива пород вокруг устья рудоспуска, а бункера рудоспусков расширяют для обеспечения перемещения руды после уплотнения ударными нагрузками по днищу люков в транспортные средства [Ржевский В.В., Арсентьев А.А., Анистратов Ю.И. и др. Карьерные рудоспуски. М.: Недра. - 1969. - 208 с.].

Недостатком способа является то, что при срезке верхней части рудоспуска на один уступ из-за разбитости массива трещинами от предыдущих взрывов и выветривания пород образуются крупногабаритные куски, которые достигают люковых устройств, и их дробление осуществляется применением взрывчатых веществ (ВВ), что нередко является причиной разрушения и самих люковых устройств. При ликвидации зависаний руды, образующихся под действием ударных уплотняющих нагрузок и ее смерзания, разрушаются стенки бункеров и сами рудоспуски, что снижает эффективность способа выемки полезного ископаемого в результате перерывов в погрузке руды и нарушения ритмичности процессов на фабрике.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки полезных ископаемых, включающий отработку карьера до проектной глубины с использованием карьерных рудоспусков и срезку при подходе горных работ к участку их расположения, применение взрывчатых веществ для дробления негабаритов и ликвидации зависаний, а также использования плит для получения кусков кондиционных размеров и их погрузки с помощью люков в средства железнодорожного транспорта [Гущин В.В., Епимахов Ю.А. Козырев А.А. и др. Глубокие рудоспуски. Апатиты Тр. Кольского НЦ. - 1997. - 195 с.].

Недостатком способа является то, что срезка верхней части рудоспусков по мере выемки руды при понижении горизонтов на высоту уступа не исключает образование негабаритов, а применение плит для перераспределения энергии падения камней для их дробления не нашла технического решения, вследствие этого, несмотря на некоторые положительные свойства способа, ему также присущи перерывы в погрузке руды, связанные с ликвидацией зависаний руды в рудоспусках, бункерах и люковых бункерных устройств применением ВВ, дробления негабаритов, разрушение стенок рудоспусков и бункерных устройств.

Целью изобретения является увеличение эффективности выемки полезного ископаемого открытым способом повышением стабильности работы карьера и исключением разрушения стенок бункеров и рудоспусков.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений, включающем отработку карьера до проектной глубины с применением карьерных рудоспусков с аккумулирующими бункерами, срезку рудоспусков по мере углубления горных работ в карьере, дробление негабаритов и блоков породы от вывала из стенок бункера с помощью взрывчатых веществ (ВВ), погрузку руды в средства железнодорожного транспорта, срезку и погашение верхней части рудоспусков на каждом горизонте при подходе горных работ к ним осуществляют делением на слои и подуступы с зарядами в скважинах, обеспечивающими дробление горной породы до кондиционных размеров и сохранности стенок выработки. Дальнейшего сокращения крупности кусков и повышения эффективности работы рудоспуска путем исключения зависаний руды достигают применением дробильного звена в виде чаши-ступы с плитой в основании, работающей как наковальня под слоем породы, из которой рудная масса самотеком поступает в бункер и из него питателем подается в дробилку и далее через промежуточный конвейер на магистральный конвейер.

Повышение эффективности работ по срезке и погашения рудоспусков путем исключения образования негабаритов достигается делением толщины породы на высоту уступа на слои и подуступы мощностью каждого соответственно выделяемым размерам блоков по трещиноватости и нарушенности массива предыдущими взрывами и выветриванием пород. Вслед за выбором расположения и разбуриванием скважин по кольцевой схеме и сгущением скважин вблизи стенок рудоспуска помещают заряды в центрах выделенных блоков для их дробления до кондиционных размеров кусков. Для исключения скола блоков и их падения в бункер первые ряды скважин вокруг рудоспуска имеют меньшую длину, а вглубь массива увеличивают с небольшим перебуром на уровне снимаемого слоя. Взрывание скважин осуществляют по секциям с замедлением, причем противоположные секции относительно рудоспуска взрывают одновременно для дополнительного дробления кусков и исключения их разлета. Таким образом, слой за слоем разбуривается, взрывается и убирается порода и к окончанию работ создается малонарушенный и устойчивый массив в стенках рудоспуска, а раздробленная до кондиционных размеров порода поступает в бункер и затем отгружается.

Повышение эффективности работ рудоспуска путем исключения образования зависаний руды за счет ее переуплотнения и смерзания при перерывах в выгрузке руды достигается применением дробильного звена в виде чаши-ступы с плитой в основании, работающей как наковальня под слоем породы. Параметры такого конусообразного устройства определяются ударным воздействием кусков размером до 1-1.2 м, проникающим в породы (руду) высотой до 3-5 м и создающим в слое у поверхности плиты предельные напряжения на сжатие и разрыв, в результате чего кусок разрушается. Очередные куски, ударяясь о кусковатую среду, углубляются, вытесняя мелко и среднераздробленную рудную массу, и, находясь в предельном состоянии, если не разрушаются, то становятся наковальней для следующих кусков и разрушаются. Вытесненная из чаши-ступы рудная масса самотеком попадает в бункер и находится в нем в разрыхленном состоянии, затем питателем подается в дробилку, дробится до требуемых размеров и далее через промежуточный конвейер поступает на магистральный конвейер и транспортируется им на фабрику или пункт перегрузки. Размеры чаши-ступы (диаметр) соответствует диаметру рудоспуска, это исключает удары кусков о ее стенки (металл). Для обеспечения ее работоспособности она устанавливается и крепится к железобетонному массивному основанию.

При уменьшении высоты рудоспусков до 25-30 м мощность буферного слоя над плитой в чаше-ступе может снижаться до минимума (h_сл=20-30 см), что практически не снижает качество дробления руды. Дробление кусков руды о плиту определялось в ходе эксперимента, проведенного автором в Саамском карьере ОАО “Апатит” (Монография “Глубокие рудоспуски”, разд. 9[2]).

По результатам исследований даже без специального дробления кусков о плиты коэффициент самодробления руды, выраженный как отношение среднего диаметра куска до прохождения через рудоспуск и после прохождения составил для апатитовой руды рудника Центральный ОАО “Апатит” (коэффициент крепости f=8-10)- 2-2.5, а выход кусков выше +400 мм 2.5-4%.

При применении дробильного звена коэффициент дробления может составить 4-5, что снизит выход кусков размером свыше 350-400 мм до 0.5-1%. Дробилка (шековая) может работать в облегченном режиме.

На чертежах представлен разрез участка конвейера и рудоспуска с оборудованием и элементами способа (фиг.2, 3, 4).

Фиг.1 - общая схема 1 - рудоспуск; 2 - уступ; 3 - направляющая (кузов); 4 - слои срезки; 5 - дробильное звено (чаша-ступа); 6 - плита; 7 - основание (ж/б, сборное); 8 - бункер; 9 - дробилка (щековая типа ЩДП); 10 - пластинчатый питатель; 11 - промежуточный конвейер; 12 - магистральный конвейер; 13, 14, 15 - выработки;

Фиг.2 - схема срезки устья рудоспуска 16 - скважины; 17 - рассредоточенные заряды в скважинах; 18 - выделенные блоки.

Фиг.3 - схема расположения скважин и секции очередности взрывания скважин.

Фиг.4 - схема элемента дробильного звена с дробленой рудой, поступающей в бункер.

Пример конкретного исполнения

Для месторождений апатитовых руд “Ньоркпахское” и “Олений ручей”, представленных полого и наклонными рудными телами, на основе технико-экономического анализа установлено, что вместо применения автомобильного транспорта с плечом транспортирования по поверхности 3-16 км более целесообразно применение карьерных рудоспусков с конвейерным транспортом руды до перегрузочного пункта. Расстояние транспортирования руды для первого месторождения при этом составит 1.5-2 км, для второго - 3-3.5 км.

Высота уступов h_у=15 м. Бурение скважин станком СБШ-250 МН, перевозку руды до рудоспусков осуществляется автосамосвалами Белаз-7519.

Рудоспуски имеют высоту 200-350 м в зависимости от гористости местности, их диаметр 3 м.

Отработка картеров до проектной глубины осуществляется следующим образом.

После проходки рудоспусков в области их днища устанавливается дробильное звено (чаша-ступа) с основанием в виде мощной плиты 6 и высотой 3 м с углом наклона стенок к основанию 45-60° и крепится на железобетонное основание, сооружается бункер с питателем 10 (пластинчатый, применяемый на фабриках), сооружается камера 13 для дробилки (щековой типа ЩДП) производительностью 1.5-2000 т/час и необходимым оборудованием (промежуточный конвейер), создается трасса для магистрального конвейера 12. Емкость бункера 8 3-5 тыс. т, рассчитанная с учетом неравномерности загрузки руды в рудоспуск 1.

Перед загрузкой руды в рудоспуск в чаше-ступе 5 создается предохранительный слой мощностью 1.5-2 м и в начале загружается дробленая руда с отделением кусков 1-1.2 м, а затем направляется рядовая руда.

По мере понижения горных работ в карьере осуществляется срезка (погашение рудоспусков 1). Для этого уступ 2 высотой 15 м разделяется по высоте на слои 4 мощностью 4-5 м в зависимости от блочности пород 18 массива вокруг рудоспуска 1. Бурение скважин 16 при выемке первого слоя осуществляется по кольцевой схеме со сгущением к стенкам рудоспуска и переменной глубины. Диаметр скважин 200-250 мм. Расстояние между стенками рудоспуска и первым рядом 0.5-1 м, далее вглубь массива расстояние между рядами увеличивается до 2-3 м. Глубина скважин первого ряда 3.5-4 м, последнего 4.5-5 м. Таким образом исключается возможность скола блоков вблизи стенок рудоспуска и их попадание в ствол рудоспуска. Величина заряда 17 в скважинах 16 регулируется в зависимости от размера дробимого блока и выявленной отдельности, ограниченной трещинами. Это исключает недодрабливание блоков. Взрывание рядов скважин по секциям со встречным направлением пород, взрываемых с противоположных сторон рудоспуска, что способствует додрабливанию материала. После завершения работ по снятию слоев пород образуется новое устье рудоспуска с ненарушенными стенками и устойчивым массивом и в рудоспуск не попадают негабаритные куски, и работа рудоспуска, а следовательно, и карьера имеет стабильный и ритмичный характер.

Источники информации

1. Ржевский В.В., Арсентьев А.А., Анистратов Ю.И. и др. Карьерные рудоспуски. М.: Недра. - 1969. - 208 с.

2. Гущин В.В., Епимахов Ю.А. Козырев А.А. и др. Глубокие рудоспуски. Апатиты., Тр. Кольского НЦ. - 1997. - 195 с.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке крутопадающих и наклонных месторождений. Техническим результатом является увеличение эффективности выемки полезного ископаемого. Для этого способ включает отработку карьера до проектной глубины с применением карьерных рудоспусков с аккумулирующими бункерами, срезку рудоспусков по мере углубления горных работ в карьере, дробление негабаритов и блоков породы от вывала из стенок бункера с помощью взрывчатых веществ (ВВ), погрузку руды в средства железнодорожного транспорта, срезку и погашение верхней части рудоспусков на каждом горизонте при подходе горных работ к ним осуществляют делением на слои и подуступы с зарядами в скважинах, обеспечивающими дробление горной породы до кондиционных размеров и сохранности стенок выработки, а дальнейшего сокращения крупности кусков и повышения эффективности работы рудоспуска путем исключения зависаний руды достигают применением дробильного звена в виде чаши-ступы с плитой в основании, работающей как наковальня под слоем породы, из которой рудная масса самотеком поступает в бункер и из него питателем подается в дробилку и далее через промежуточный конвейер на магистральный конвейер. 4 ил.

Способ открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений включает отработку карьера до проектной глубины с применением карьерных рудоспусков с аккумулирующими бункерами, срезку рудоспусков по мере углубления горных работ в карьере, дробление негабаритов и блоков породы от вывала из стенок бункера с помощью взрывчатых веществ (ВВ), погрузку руды в средства железнодорожного транспорта, срезку и погашение верхней части рудоспусков на каждом горизонте при подходе горных работ к ним осуществляют делением на слои и подуступы с зарядами в скважинах, обеспечивающими дробление горной породы до кондиционных размеров и сохранности стенок выработки, а дальнейшее сокращение крупности кусков и повышение эффективности работы рудоспуска путем исключения зависаний руды достигают применением дробильного звена в виде чаши-ступы с плитой в основании, работающей как наковальня под слоем породы, из которой рудная масса самотеком поступает в бункер и из него питателем подается в дробилку и далее через промежуточный конвейер на магистральный конвейер.