СПОСОБ ЗАОТКОСКИ ВЫСОКИХ УСТУПОВ НА КОНТУРЕ КАРЬЕРА Российский патент 2005 года по МПК F42D3/04 E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений при заоткоске высоких уступов на предельном контуре карьера.

Известен способ отработки приконтурной зоны карьера, включающий одновременную отработку приконтурной ленты с взрыванием скважин контурного ряда (А.С. СССР №102881 Е 21 С 21/00) [1]. Такой порядок выполнения работ приводит к нарушению законтурного массива, особенно в верхней его части в области отстройки берм (образование нарушенного “козырька”). В дальнейшем при длительном периоде эксплуатации этот участок, где отсыпана берма, будет интенсивно разрушаться, а берма “срабатываться”.

Известен способ отработки приконтурной зоны карьера, включающий вначале взрывание скважин контурного ряда на всю высоту, а затем отработку приконтурной ленты 2-3 слоями бурением и взрыванием рабочих скважин диаметром 250 мм и на заключительном этапе отгрузкой породы (А.С. №20178079 Е 21 С 41/26) [2].

Такой способ также имеет недостатки, что и выше рассмотренный, поскольку на бермовом горизонте за счет перебура рабочих скважин разрушается верхний слой на глубину до 20 диаметров заряда (до 4-5 м). Особенно значительно нарушение массива в области бермовой площадки горизонта за счет появления крутых и наклонных откольных трещин. Частично нарушенный уступ при длительном сроке стояния под воздействием атмосферных осадков и выветривания будет быстро разрушаться особенно в области “козырька” откоса.

Известен способ отработки приконтурной ленты и заоткоски уступов, предусматривающий формирование в пределах проектного контура карьера отрезной щели и последующую заоткоску уступа взрыванием зарядов в укороченных скважинах, причем с постепенным уменьшением их длины в направлении откоса нижнего бермового горизонта. В результате создается наклонная берма [3]. Указанный порядок выполнения работ приведет к тому, что отстроенная поверхность бермы не будет соответствовать проектным параметрам, а нарушение приповерхностного массива на глубину взрыва скважин составит 10-20 диаметров заряда, и “козырек” нижнего уступа также окажется нарушенным с образованием откольных трещин. При длительном сроке стояния уступа под воздействием атмосферных осадков, сейсмического действия массовых взрывов в карьере и выветривания пород “козырек” уступа будет разрушаться, сокращая ширину предохранительной бермы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ отработки приконтурной зоны и заоткоски уступов, предусматривающий проведение щели на предельном контуре карьера, а бурение и взрывание зарядов в отбойных скважинах, в результате после уборки породы образуется высокий уступ [4]. Указанный порядок выполнения работ приводит к нарушению законтурного массива на бермовом горизонте на участке “козырька” нижнего высокого уступа при взрыве зарядов в отбойных скважинах, которые бурятся со значительным перебуром. Ослабленный трещинами “козырек” высокого уступа постепенно разрушается под действием выветривания и воды (замерзание - оттаивание горных пород) и создает угрозу работающим по очистке берм от насыпей и камней, а также для работ на нижележащих горизонтах.

Целью настоящего изобретения является повышение устойчивости высоких уступов за счет уменьшения образования трещин и нарушений в козырьке уступа бермового горизонта.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе заоткоски уступов, включающем бурение контурных скважин для образования экранирующей щели, буферных и отбойных скважин на глубину, соответствующую высоте одного рабочего подуступа с перебуром, при этом средний ряд отбойных скважин выполняют с недобуром, заряжение скважин и их взрывание, отгрузку горной породы причем после взрывания вначале контурных скважин для образования щели и буферных скважин, а затем отбойных скважин и уборки породы аналогичные операции выполняют на нижележащем подуступе нижнего высокого уступа, отработку верхнего и нижнего уступов ведут сдваиванием рабочих подуступов, при этом при отработке нижнего подуступа верхнего высокого уступа контурные скважины бурят на всю высоту сдваиваемого уступа, буферные скважины бурят на расстоянии 12-13 диаметров заряда от контурных скважин и глубину, по крайней мере, соответствующую высоте рабочего подуступа с перебуром 6-8 диаметров заряда от бермового горизонта, затем бурят ряд отбойных скважин на расстоянии 16-17 диаметров заряда от буферных скважин, причем первый и последний ряды с перебуром 4-5 диаметров заряда, а средний ряд скважин бурят вблизи нижнего сдваиваемого откоса на расстоянии от него 4-5 диаметров заряда с недобуром 7-8 диаметров заряда.

После заряжания и взрывания скважин вначале буферных, затем отбойных производится уборка породы до высоты массива гребня, причем на участке бермы после уборки породы производится бурение скважин небольшого диаметра и глубины для формирования необходимых параметров откоса вала из скальных пород (естественного вала): высоты, ширины поверху B₁, понизу B₂, углов откоса вала α₁ - со стороны высокого уступа и α₂ - со стороны берма, проезжей части бермы шириной 25-30 диаметров заряда. Затем приступают к бурению контурных скважин на всю высоту сдваиваемых подуступов с площадки образованного гребня. На расстоянии от контурного ряда скважин 12-13 диаметров заряда бурят ряд буферных скважин на высоту верхнего рабочего подуступа нижнего высокого уступа с перебуром 4-5 диаметров заряда. Первый и последующие ряды отбойных скважин после уборки породы от предыдущего взрыва бурят на расстоянии 16-17 диаметров заряда от буферных скважин с перебуром 7-8 диаметров заряда.

Контурные скважины, соответствующие высоте нижнего уступа, заряжают зарядами, обеспечивающими образование в рассматриваемой части экранирующей щели. Для ее образования используются заряды с кольцевым зазором и плотностью заряда 3.0 кг/пог.м.

После заряжания и взрывания контурного ряда скважин, затем буферных скважин осуществляют взрывание отбойных скважин. При окончании уборки породы продолжают операции по отработке нижней приконтурной ленты сдваиваемого уступа. В результате образуется откос с минимальным нарушением как самого откоса, так и его верхней части - “козырька”, защищенным валом из естественного скального массива минимальной ширины и большей высоты.

Для повышения устойчивости откоса в верхней части и снижения его осыпаний в трещиноватых породах можно оформить его в виде монолита, для чего после бурения контурного ряда скважин осуществляют пропил между ними с помощью специальных механизмов (пил) на высоту работы режущего инструмента.

Способ заоткоски высоких уступов на контуре карьера поясняется схемами, показанными на фиг.1-3. На фиг.1 - общий вид, фиг.2 - отработка нижнего рабочего подуступа верхнего 30-метрового уступа с образованием естественного вала-монолита (защита “козырька”); фиг.3 - схема образования вала (монолит) в трещиноватых породах - с пропилом промежутка между контурными скважинами.

1 - верхний откос сдвоенного уступа; 2 - нижний откос сдвоенного уступа; 3 - берма; 4, 5, 6, 7 - 15-метровые рабочие подуступы; 8 - щель; 9 - буферные скважины; 10 - отбойные скважины; 11 - скважины малого диаметра; 12 - откос вала; 13 - пропил между контурными скважинами.

Пример выполнения

Способ осуществляется следующим образом. На предельном контуре карьера необходимо произвести отстройку нижней части верхнего сдвоенного уступа 1 высотой 30 м и нижнего сдвоенного уступа 2 высотой 30 м с бермой между ними шириной 10 м. Формирование 30-метровых уступов производится сдваиванием 15-метровых рабочих подуступов 4, 5, 6, 7. При подходе горных работ к верхнему рабочему подуступу создастся щель 8 на всю высоту сдваиваемого уступа, затем бурят буферные 9 и отбойные скважины 10. После заряжания, взрывания вначале буферных скважин взрываются отбойные скважины. Вслед за уборкой горной породы приступают к отработке нижнего подуступа верхнего 30-метрового уступа. В приконтурной зоне отстраиваемого уступа 1 на расстоянии, равном 12 диаметрам заряда (при диаметре заряда 0.25 м это расстояние составит 3.0 м) бурится ряд буферных скважин 9 на высоту нижнего рабочего подуступа верхнего 30-метрового уступа со следующими параметрами: диаметр скважин 250 мм, глубина бурения с перебуром скважин – 17 м, расстояние между скважинами в ряду - 3.5 м.

Глубина отбойных скважин 10 переменна: первый ряд отбойных скважин 10 от буферных скважин 9 и последний ряд отбойных скважин 10 в нижней приконтурной ленте верхнего 30-метрового уступа 1 бурят на глубину 16 м, а средний ряд отбойных скважин 10 бурят на глубину 13-13,5 м для защиты массива над откосом нижнего 30-метрового уступа 2 от разрушений при взрыве отбойных скважин 10. После взрывания буферных скважин 9 взрываются отбойные скважины 10. В результате над откосом 2 нижнего 30-метрового уступа образуется массив (гребень) высотой 1,5-1,8 м. Затем начинается уборка породы на высоту гребня, причем на участке бермы уборка сопровождается бурением неглубоких скважин 11 малого диаметра для образования откоса 12. Со стороны откоса с гребня бурят ряд контурных скважин 8 по откосу 2 в предельном положении на всю высоту 30-метрового уступа плюс высота гребня (1,5-2 м) - 31,5-32 м.

Таким образом, выдерживаются необходимые конструктивные параметры защитного вала: высота - 1,5-1,8 м, ширина вала поверху B₁=1,4-1,5 м, понизу В₂=2-2,2 м, углы откоса со стороны проезжей части бермы α₂=60-65°, со стороны высокого откоса α₁=70-75°.

Затем бурят буферные скважины 9 на высоту рабочего подуступа 6 с учетом высоты гребня и перебура - 18 м, а отбойные скважины 10 на глубину 17 м. Расстояние между буферными и контурными скважинами в ряду 3-3.5 м, между отбойными и буферными – 4 м, между отбойными в ряду - 4-5 м.

После заряжания скважин осуществляют их взрывание. Первоначально образуют экранирующую щель 8 взрыванием контурных скважин 8, затем взрывают буферные скважины 9 и потом отбойные 10. Тип заряда при взрываний контурных скважин 8 - с кольцевым зазором, плотность заряда 3.0 кг/пог. м. Вес заряда 87 кг, тип заряда в буферных скважина - с кольцевым зазором, плотность в верхней части заряда 11.0 кг/м, вес заряда 119 кг с воздушным промежутком. Расстояние между буферными скважинами - 3 м.

Для отработки рабочих подуступов 5, 6 применяют следующие параметры буровзрывных работ: диаметр скважин 250 мм, глубина бурения 17-17.5 м, расстояние от ряда буферных скважин - 4 м, между рядами - 4 м. Вес заряда в скважине 460-480 кг.

Взорванная горная порода верхнего рабочего подуступа 6 убирается и затем производится отработка нижнего рабочего поду ступа 7 30-метрового уступа 2 аналогично вышерасположенному рабочему подуступу 6 путем бурения, заряжания и взрывания сначала буферных, а затем отбойных скважин применением типовых параметров буровзрывных работ.

Взорванная горная порода нижнего рабочего подуступа убирается и завершается отстройка верхнего высокого уступа 1 нижнего высокого уступа 2 и бермы 3 с монолитным валом 12.

В трещиноватых породах при создании вала-монолита и снижения разрушения его откоса осуществляют пропил 13 между контурными скважинами 8 на высоту работы режущего инструмента (2-3 м).

Применение предлагаемой последовательности и параметров отстройки высоких уступов обеспечивает полную сохранность законтурного массива, особенно в верхней части уступов и впервые на участке берм созданием защитного вала, который предохраняет “козырек” от влияния атмосферных осадков, выветривания. Образование устойчивого вала не только позволяет обезопасить ведение работ по очистке берм, но и предохраняет от перелета кусков на нижележащие горизонты.

Источники информации

1. А.С. СССР №102886, Е 21 С 41/00. Способ отработки приконтурной зоны карьера.

2. А.С. Россия №2178079, Е 21 С 41/26. Способ заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера.

3. Галустьян Э.Л. Совершенствование конструкции нерабочих бортов карьеров // Горн. журнал №1-2. 1998 г. С.92-96.

4. Патент РФ №2004805, кл. Е 21 С 41/26, 1993 г. (прототип).

Изобретение относится я горной промышленности и может быть использовано при заоткоске высоких уступов при отработке магматических месторождений полезных ископаемых карьером. В способе заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера, включающем бурение контурных скважин для образования экранирующей щели, буферных и отбойных скважин на глубину, соответствующую высоте одного рабочего подуступа с перебуром, при этом средний ряд отбойных скважин выполняют с недобуром, заряжание скважин и их взрывание, отгрузку горной породы, причем после взрывания вначале контурных скважин для образования щели и буферных скважин, а затем отбойных скважин и уборки породы, аналогичные операции выполняют на нижележащем подуступе нижнего высокого уступа, отработку верхнего и нижнего уступов ведут сдваиванием рабочих подуступов, при этом при отработке нижнего подуступа верхнего высокого уступа контурные скважины бурят на всю высоту сдваиваемого уступа, буферные скважины бурят на расстоянии 12-13 диаметров заряда от контурных скважин и глубину, по крайней мере, соответствующую высоте одного рабочего подуступа с перебуром, равным 6-8 диаметрам заряда, первый и последний ряды отбойных скважин бурят с перебуром, равным 4-5 диаметрам заряда, а недобур среднего ряда отбойных скважин составляет 7-8 диаметров заряда, при этом после взрывания буферных и отбойных скважин и уборки породы образуется гребень, с поверхности которого со стороны откоса бурят контурные и буферные скважины, причем первые на высоту сдваиваемых подуступов, а второе – на высоту, по крайней мере, одного нижнего рабочего подуступа, затем отбойные скважины на такую же высоту, как в выше- и нижележащих подуступах, а для образования естественного защитного вала на верхнем участке нижнего высокого уступа на участке бермы образовавшийся гребень ликвидируют путем бурения, заряжания и взрывания скважин небольшого диаметра и глубины. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости высоких уступов на контуре карьера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера, включающий бурение контурных скважин для образования экранирующей щели, буферных и отбойных скважин на глубину, соответствующую высоте одного рабочего подуступа с перебуром, при этом средний ряд отбойных скважин выполняют с недобуром, заряжание скважин и их взрывание, отгрузку горной породы, причем после взрывания вначале контурных скважин для образования щели и буферных скважин, а затем отбойных скважин и уборки породы, аналогичные операции выполняют на нижележащем подуступе нижнего высокого уступа, отличающийся тем, что отработку верхнего и нижнего высоких уступов ведут сдваиванием рабочих подуступов, при этом при отработке нижнего подуступа верхнего высокого уступа контурные скважины бурят на всю высоту сдваиваемого уступа, буферные скважины бурят на расстоянии 12-13 диаметров заряда от контурных скважин и глубину, по крайней мере, соответствующую высоте одного рабочего подуступа с перебуром, равным 6-8 диаметрам заряда, первый и последний ряды отбойных скважин бурят с перебуром, равным 4-5 диаметрам заряда, а недобур среднего ряда отбойных скважин составляет 7-8 диаметров заряда, при этом после взрывания буферных и отбойных скважин и уборки породы образуется гребень, с поверхности которого со стороны откоса бурят контурные и буферные скважины, причем первые на высоту сдваиваемых подуступов, а вторые – на высоту, по крайней мере, одного нижнего рабочего подуступа, затем отбойные скважины на такую же высоту, как в выше- и нижележащих подуступах, а для образования естественного защитного вала на верхнем участке нижнего высокого уступа на участке бермы образовавшийся гребень ликвидируют путем бурения, заряжания и взрывания скважин небольшого диаметра и глубины.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при образовании защитного вала-монолита и повышения его устойчивости выполняют пропил между контурными скважинами на высоту работы режущего инструмента.