Способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых Российский патент 2021 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при добыче песчано-гравийных пород в поймах рек.

Известны способы разработки обводненных месторождений песчано-гравийных пород (гравийно-песчаных смесей) с использованием плавучих земснарядов, драг, землесосов, размещенных на понтонах и предназначенных для подводной выемки пород, что позволяет осуществить успешную разработку месторождений без осушения и водопонижения. Кроме того, известны способы подводной выемки с использованием скважинных гидромониторных агрегатов (патент №2186215 МПК Е21С 45/00, опубликован 29.11.2001), экскаваторов на понтонах (патент №2504657 МПК Е21С 41/26, опубликован 31.07.2012).

Однако использование этого оборудования из-за достаточно больших капитальных затрат экономически оправдано на больших месторождениях, которые разрабатываются длительное время.

Вместе с тем, в настоящее время в эксплуатацию все чаще вовлекаются небольшие месторождения или отдельные участки месторождений с ограниченными запасами, не обеспечивающими окупаемость специализированной для подводной добычи горной техники. Поэтому большая часть песчано-гравийных пород (ПГП) в стране добывается небольшими экскаваторами типа драглайн и обратная лопата. При использовании этого оборудования на подводной выемке имеет место снижение производительности оборудования и рост потерь полезного ископаемого. С увеличением глубины подводной выемки потери растут, а производительность падает более значительно. В связи с последним для повышения производительности экскаваторов и снижения потерь полезного ископаемого предприятия вынуждены осуществлять водопонижение с частичным осушением продуктивного пласта (патент №2256075 МПК Е21С 41/26, опубликован 10.07.2005).

Осуществление водопонижения обеспечивается в основном откачкой воды из карьера (рабочего котлована). При этом с увеличением размеров котлована и соответственно его периметра значительно растет приток в него дренажных вод, увеличиваются затраты на откачку и осветление карьерных вод. За счет увеличения размеров очистных сооружений (отстойников) существенно возрастает землеемкость горных работ и площадь нарушенных земель.

В качестве прототипа принят способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых (патент №2102598 по МПК Е21С 41/00, опубликован 20.01.1998 г), согласно которому осуществляют вскрытие месторождения, разработку вскрышных пород и полезного ископаемого уступами с формированием целиков, укладку вскрышных пород в выработанное пространство за целиком, разработку нижнего добычного уступа подуступами, при этом полезное ископаемое из верхнего подуступа вынимают и укладывают на верхней рабочей площадке в обезвоживающий штабель, а из нижнего подуступа формируют подводный штабель у откоса уступа, который потом отрабатывают с укладкой полезного ископаемого в обезвоживающий штабель, после чего осуществляют отгрузку полезного ископаемого.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявленного способа, являются: вскрытие месторождения, разработка вскрышных пород и полезного ископаемого уступами с формированием целиков, укладка вскрышных пород в выработанное пространство за целиками, а полезного ископаемого на верхней площадке в обезвоживающий штабель с последующей его отгрузкой.

Сопоставленный анализ заявленного технического решения с прототипом показывает, что основным недостатком последнего является невозможность водопонижения из-за практически неограниченных размеров технологического водоема, а соответственно невозможность разработки запасов небольшими экскаваторами.

Изобретение направлено на повышение эффективности разработки обводненных месторождений небольшими экскаваторами за счет частичного осушения запасов.

Технический результат заключается в уменьшении площади и периметра обводненного рабочего котлована, а соответственно в упрощении водопонижения.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, охарактеризованном в формуле изобретения, включающим вскрытие месторождения, разработку вскрышных пород и полезного ископаемого уступами с формированием целиков, укладку вскрышных пород в выработанное пространство за целиками, а полезного ископаемого на верхней площадке в обезвоживающий штабель и последующую его отгрузку, согласно изобретению, вскрытие месторождения осуществляют поочередно по участкам, разделенным целиками, затем на добычном участке производят водопонижение с откачкой воды на нерабочий участок и ведут выемку полезного ископаемого до почвы продуктивного пласта, после чего переходят на один из следующих участков и завершают разработку месторождения выемкой целиков между участками с водопонижением путем откачки воды в выработанное пространство за вскрышными отвалами и с формированием штабеля за контурами разрабатываемых участков.

Отличия от прототипа доказывают «новизну» предложенного технического решения.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1-9 показана технология отработки месторождения, с обозначениями:

1-4 – участки горных работ;

5 – целики;

6 – рабочий котлован;

7 – дамба отстойника для откачки вод из первого рабочего котлована;

8 – склад почвенно-растительного слоя;

9 – трубопровод для откачки карьерных вод;

10 – выработанное пространство;

11 – внутренние отвалы вскрышных пород.

Способ реализуется следующим образом.

Месторождение делится на несколько участков работ 1-4 с разделением их целиками 5 (фиг. 1). Из вскрышных пород участка 1 формируется дамба отстойника 6 для водопонижения путём откачки вод из рабочего котлована 7, после чего частично осушенный участок отрабатывается экскаватором (фиг. 2). На участке 4, который будет отрабатываться последним, формируется склад почвенно-растительного слоя 8, который при дальнейшей разработке будет использоваться для рекультивации бортов отработанных участков. Далее отрабатываются участок 2 (фиг. 3) и участок 3 (фиг.4 и фиг. 9) с перевалкой вскрышных пород экскаватором во внутренние отвалы 11 за целик на дно или на борта отработанных участков для их рекультивации. Откачка воды из котлованов производится по трубопроводу 9 в выработанное пространство 10. Затем отрабатывается целик 5 между участками 1 и 2 (фиг. 5) с укладкой вскрышных пород за целиком на борта карьера. После отрабатывается участок 4 со складированием пустых пород в отвалы 11 на дно выработки (фиг. 6). Последним отрабатывается целик 5 между участками 1-4, 2-3 и 3-4 , с транспортированием вскрышных пород на борта карьера и откачкой вод в выработанное пространство (фиг.7). Получившийся в результате карьер показан на фиг.8. Перевалка пород вскрыши в выработанное пространство может осуществляться при помощи автотранспорта, погрузчика или экскаватора типа драглайн.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при открытой разработке обводненных месторождений полезных ископаемых с использованием экскаватора, позволяет снизить потери полезного ископаемого. Технический результат заключается в уменьшении площади и периметра обводненного рабочего котлована, а соответственно в упрощении водопонижения. Способ включает вскрытие месторождения, разработку вскрышных пород и полезного ископаемого уступами, формирование целиков, укладку пород в выработанное пространство за целиком, водопонижение с отведением карьерных вод в создаваемый на поверхности отстойник на первом этапе работ или в выработанное пространство за целиком в последующие этапы, отгрузку полезного ископаемого. Укладка вскрышных пород в выработанное пространство производится за целиками, а полезного ископаемого на верхней площадке в обезвоживающий штабель с его последующей отгрузкой. Вскрытие месторождения осуществляется поочередно по участкам, разделенным целиками, затем на добычном участке производится водопонижение с откачкой воды на нерабочий участок и ведётся выемка полезного ископаемого до почвы продуктивного пласта, после чего производится отработка следующих участков. Разработка месторождения завершается выемкой целиков между участками с водопонижением путем откачки воды в выработанное пространство за вскрышными отвалами и с формированием штабеля полезного ископаемого за контурами разрабатываемых участков. 9 ил.

Способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие месторождения, разработку вскрышных пород и полезного ископаемого уступами с формированием целиков, укладку вскрышных пород в выработанное пространство за целиками, а полезного ископаемого на верхней площадке в обезвоживающий штабель и последующую его отгрузку, отличающийся тем, что вскрытие месторождения осуществляют поочередно по участкам, разделенным целиками, затем на добычном участке производят водопонижение с откачкой воды на нерабочий участок и ведут выемку полезного ископаемого до почвы продуктивного пласта, после чего переходят на один из следующих участков и завершают разработку месторождения выемкой целиков между участками с водопонижением путем откачки воды в выработанное пространство за вскрышными отвалами и с формированием штабеля за контурами разрабатываемых участков.