Способ раздельной выемки плодородного слоя почвы при отработке верхнего вскрышного уступа Российский патент 2022 года по МПК E21C41/32 E21C41/26 E21C47/00 

Область техники

Предлагаемый способ относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использован при рекультивации отвалов вскрышных пород.

Уровень техники

Известен способ снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ (ГОСТ 17.5.3.06-85 Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ. Охрана природы. Земли: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002), включающий требование массовой доли гумуса в нижней границе плодородного слоя почвы в лесостепной и степной зонах не менее двух процентов.

Недостатком известного способа является сложность рекультивационных работ по нанесению рекультивационного слоя на верхней площадке отвалов вскрышных пород.

Известен наиболее близкий объект способ раздельной выемки плодородного слоя почвы при отработке верхнего вскрышного уступа (Технология рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири/ И.В. Зеньков и др. - Красноярск: СФУ, 2015. - С. 104-110), включающий создание бульдозером бурта плодородного слоя почвы (ПСП) высотой 2-3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором ПСП, с разубоженными вскрышными породами под буртом в объеме прямоугольной призмы и погрузкой в поданный железнодорожный состав в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся думпкары в составе.

Недостатком наиболее близкого объекта является низкое качество рекультивационной смеси в виде плодородного слоя почвы с разубоженными породами верхнего вскрышного уступа.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом является повышение качества рекультивационной смеси, включающей плодородный слой почвы с разубоженными породами верхнего вскрышного уступа в виде массовой доли гумуса.

Настоящий технический результат достигается в способе раздельной выемки плодородного слоя почвы при отработке верхнего вскрышного уступа, включающем создание бульдозером бурта плодородного слоя почвы (ПСП) высотой 2-3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором ПСП, с разубоженными вскрышными породами под буртом и погрузкой в поданный железнодорожный состав в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся в составе думпкары, причем раздельное извлечение экскаватором бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом выполняют в объеме трапецеидальной фигурной призмы с вогнутыми боковыми сторонами и с расположенным малым основанием последней на подошве уступа, карьерный экскаватор отрабатывает забой в следующей технологической последовательности: первоначально выполняет выемку бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом в объеме трапецеидальной фигурной призмы, путем выдвижения рукояти ковша на полную глубину и при необходимости с подъездом к забою, а также поворотом ковша при выемке вокруг оси вращения экскаватора, в объеме заданной величины отгрузки ПСП, следующим этапом экскаватор выполняет выемку рядовой вскрыши вдоль заходки, расположенной в сторону железнодорожного думпкара, на глубину выемки бурта ПСП, затем экскаватор выполняет выемку в заходке рядовой вскрыши, расположенной в сторону борта карьера и отгружает рядовую вскрышу в думпкары поданного состава.

Отличительными признаками являются:

раздельное извлечение экскаватором бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом выполняют в объеме трапецеидальной фигурной призмы с вогнутыми боковыми сторонами и с расположенным малым основанием последней на подошве уступа, это дает повышение качества рекультивационной смеси, включающей плодородный слой почвы с разубоженными породами верхнего вскрышного уступа, в виде массовой доли гумуса;

карьерный экскаватор отрабатывает забой в следующей технологической последовательности: первоначально выполняет выемку бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом в объеме трапецеидальной фигурной призмы, путем выдвижения рукояти ковша на полную глубину и при необходимости с подъездом к забою, а также поворотом ковша вокруг оси вращения экскаватора при выемке в объеме заданной величины отгрузки ПСП, следующим этапом экскаватор выполняет выемку рядовой вскрыши вдоль заходки, расположенной в сторону железнодорожного думпкара, на глубину выемки бурта ПСП, затем экскаватор выполняет выемку в заходке рядовой вскрыши, расположенной в сторону борта карьера, и отгружает рядовую вскрышу в думпкары поданного состава, такая последовательность действий позволяет исключить потери ПСП и снизить объемы разубоживания вскрышными породами при движении ковша экскаватора в выемке трапецеидальной фигурной призмы; в условиях оставления массива прямоугольной призмы (прототип) и последующей его выемки без потерь ПСП, обязательно повлечёт оставление целиков, особенно внизу у массива прямоугольной призмы, из-за конструктивных особенностей работы ковша экскаватора и в итоге снижение массовой доли гумуса.

Сравнение заявляемого решения с аналогом и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».

Краткое описание чертежа

На фиг. представлена схема раздельного извлечения ПСП с элементами разубоживания вскрышными породами при отработке забоя верхнего вскрышного уступа карьерным экскаватором, включающая: 1 - верхний вскрышной уступ; 2 - высоту верхнего вскрышного уступа; 3 - ширину заходки экскаватора; 4 - поперечное сечение треугольной призмы NDК бурта ПСП; 5 - поперечное сечение призмы FENM вскрышных пород, части заходки экскаватора, вынимаемой раздельно третьим этапом; 6 - поперечное сечение трапецеидальной фигурной призмы с вогнутыми боковыми сторонами EADN, вскрышных пород, части заходки экскаватора, вынимаемой первым этапом совместно с призмой NDK; 7 - поперечное сечение призмы ABCD вскрышных пород, части заходки экскаватора вынимаемой, раздельно вторым этапом; 8 - ось хода карьерного экскаватора; 9 - ось железнодорожного пути; 10 - подошва верхнего вскрышного уступа.

Осуществление изобретения

В структуре комплексной механизации экспериментального участка совмещения вскрышных работ с работами горнотехнического этапа рекультивации отвалов в виде раздельного извлечения экскаватором бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом в виде трапецеидальной фигурной призмы с вогнутыми боковыми сторонами и с расположенным малым основанием последней на подошве уступа и погрузкой рекультивационной смеси в железнодорожные думпкары предусмотрено использование: карьерного экскаватора ЭКГ-12,5 в количестве одной единицы, одного бульдозера Т-170, двенадцати железнодорожных думпкаров 2ВС-105, одного тепловоза ТЭМ-7. Средняя высота 2 уступа 1 составляет 12 м. Ширина заходки 3 экскаватора 18 м. Предварительно снимают плодородный слой почвы с опережением горных работ на 3-5 лет и складируют в бурты 4 высотой 2-3 м. Располагают бурты 4 по средней линии заходки экскаватора. Карьерный экскаватор продвигаясь вдоль оси 8 отрабатывает забой в следующей технологической последовательности: первоначально выполняет выемку бурта ПСП 4 с разубоженными вскрышными породами под буртом в объеме трапецеидальной фигурной призмы 6, выдвижением рукояти ковша на полную глубину и при необходимости с подъездом к забою, а также поворотом ковша вокруг оси вращения экскаватора при выемке в объеме заданного количества погрузки ПСП в думпкары, расположенные на железнодорожном пути с осью 9 на подошве уступа 10. Следующим этапом экскаватор выполняет выемку рядовой вскрыши в призме 7 заходки, расположенной в сторону железнодорожного думпкара, на глубину выемки бурта ПСП 4. Затем экскаватор выполняет выемку рядовой вскрыши в призме 5 заходки, расположенной в сторону борта карьера, и отгружает рядовую вскрышу в думпкары поданного состава.

Плодородный слой почвы, включающий чернозем
с содержание гумуса до 10 % и потенциально плодородные породы, которые включают глины, пески, супеси, суглинки и т.д. с содержанием гумуса в диапазоне 1,2-:-2,5% [2]. Содержание гумуса в подготовленной рекультивационной смеси прототипа составила 2,89%, содержание гумуса в подготовленной рекультивационной смеси экспериментального участка заявляемого объекта составила 3,81%.

Повышение качества рекультивационной смеси, включающей плодородный слой почвы с разубоженными породами верхнего вскрышного уступа, в виде массовой доли гумуса, составило 32%.

Источники информации

1. ГОСТ 17.5.3.06-85 Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ. Охрана природы. Земли: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002;

2. Технология рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири/ И.В. Зеньков и др. - Красноярск: СФУ, 2015, с. 104-110.

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению территорий, нарушенных отрытыми горными работами, и может быть использовано при рекультивации отвалов вскрышных пород. Способ раздельной выемки плодородного слоя почвы (ПСП) при отработке верхнего вскрышного уступа включает создание бульдозером бурта ПСП высотой 2-3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором прямая лопата ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом и погрузку в поданный железнодорожный состав, в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся в составе думпкары. Раздельное извлечение экскаватором бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом выполняют в объеме трапецеидальной фигурной призмы с вогнутыми боковыми сторонами и с расположенным малым основанием последней на подошве уступа. Экскаватор прямая лопата первоначально выполняет выемку бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом в объеме трапецеидальной фигурной призмы путем выдвижения рукояти ковша на полную глубину и при необходимости с подъездом к забою, а также поворотом ковша вокруг оси вращения экскаватора прямая лопата при выемке в объеме заданной величины отгрузки ПСП. Следующим этапом экскаватор прямая лопата выполняет выемку рядовой вскрыши вдоль заходки, расположенной в сторону железнодорожного думпкара, на глубину выемки бурта ПСП. Затем экскаватор прямая лопата выполняет выемку в заходке рядовой вскрыши, расположенной в сторону борта карьера, и отгружает рядовую вскрышу в думпкары поданного состава. Техническим результатом является повышение качества рекультивационной смеси, включающей ПСП с разубоженными породами верхнего вскрышного уступа в виде массовой доли гумуса. 1 ил.

Способ раздельной выемки плодородного слоя почвы (ПСП) при отработке верхнего вскрышного уступа, включающий создание бульдозером бурта ПСП высотой 2-3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором прямая лопата ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом и погрузку в поданный железнодорожный состав, в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором прямая лопата рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся в составе думпкары, отличающийся тем, что раздельное извлечение экскаватором прямая лопата бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом выполняют в объеме трапецеидальной фигурной призмы с вогнутыми боковыми сторонами, расположенной малым основанием на подошве уступа, экскаватор прямая лопата отрабатывает забой в следующей технологической последовательности: первоначально выполняет выемку бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом в объеме трапецеидальной фигурной призмы путем выдвижения рукояти ковша на полную глубину и при необходимости с подъездом к забою, а также поворотом ковша вокруг оси вращения экскаватора прямая лопата при выемке в объеме заданной величины отгрузки ПСП, следующим этапом экскаватор прямая лопата выполняет выемку рядовой вскрыши вдоль заходки, расположенной в сторону железнодорожного думпкара, на глубину выемки бурта ПСП, затем экскаватор прямая лопата выполняет выемку в заходке рядовой вскрыши, расположенной в сторону борта карьера, и отгружает рядовую вскрышу в думпкары поданного состава.