Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке Российский патент 2022 года по МПК E21C41/26 E21C47/00 E02F3/60 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки плотных и полускальных горных пород.

Известны технологии подготовки кимберлитов к выемке посредством разупрочнения их растворами поверхностно-активных веществ, снижающими прочность кимберлитов в 2-3 раза [1-2].

Недостатком данных технологий является необходимость использования различного горного оборудования.

Известен способ послойной разработки сложноструктурных месторождений кимберлитов, заключающийся в дифференциации массива по прочности и ценности руд, выделении зон с алмазами высокой ценности, бурении в данных зонах скважин на малом расстоянии друг от друга с последующей пропиткой массива природным рассолом через скважины под напором перед инъектированием электрогидравлическим устройством, выемку разупрочненных руд [3].

Недостатками технологии являются многооперационность и необходимость использования большого количества разнообразного горного оборудования, снижающие технологическую эффективность.

Известен способ разработки беднотоварных кимберлитовых трубок, включающий разделение карьера на верхнюю и нижнюю зоны, отработку верхней зоны карьера скреперами с предварительным разупрочнением полускальных кимберлитов рыхлителями, отработку нижней зоны экскаваторами с повышенным усилием резания [4].

Недостатками технологии являются необходимость применения дополнительных машин - рыхлителей для подготовки относительно прочных горных пород к выемке скреперами, а также невысокий коэффициент заполнения ковша скрепера разрыхленной горной массой, что снижает производительность работ.

Известна конструкция скрепера, оснащенного фрезой для рыхления прочных и мерзлых грунтов, подгребающим устройством для перемещения разрыхленного грунта в ковш скрепера, а также шнековыми элеваторами внутри ковша для обеспечения высокого коэффициента заполнения ковша грунтом [5].

Недостатками конструкции скрепера являются невысокая надежность элементов рабочего оборудования, а также низкая производительность машины.

Наиболее близким по технической и технологической сущности является способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с применением землеройно-фрезерной машины и скреперов, включающий предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее с последующей ее выемкой скрепером, оснащенным тяговой рамой, ковшом с днищем, гребковой стенкой для перемещения горной массы в заднюю часть ковша [6].

Недостатком способа является необходимость применения дополнительного оборудования - землеройно-фрезерной машины для подготовки относительно прочных горных пород к выемке скреперами.

Технический результат заключается в повышении производительности и технологической эффективности разработки массива горных пород скреперами за счет расширения их функциональных возможностей и применения комбинированной схемы дезинтеграции горных пород.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке, включающем предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее с последующей ее выемкой скрепером, оснащенным тяговой рамой, ковшом с днищем, гребковой стенкой для перемещения горной массы в заднюю часть ковша, рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя массива осуществляется поворотным в вертикальной плоскости, посредством гидроцилиндров, рыхлительным оборудованием, установленным под днищем ковша скрепера, причем одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя массива осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки, установленные на задней стороне зубьев рыхлительного оборудования, при этом раствор поверхностно-активного вещества подается насосом из емкости, установленной на раме скрепера, причем выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом скрепера, а площадь разрабатываемого блока принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя массива.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид скрепера при комбинированной подготовке горных пород к выемке; на фиг. 2 - общий вид скрепера при выемке ковшом разрыхленной горной массы.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке включает рыхление верхнего слоя 1 массива 2 на площади разрабатываемого блока 3 с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее 4, пропитку нижележащего слоя 5 раствором поверхностно-активного вещества, последующую выемку разрыхленной горной массы ковшом 6 скрепера 7. Скрепер 7 оснащен рыхлительным оборудованием 8, тяговой рамой 9, ковшом 6 с днищем 10, гребковой стенкой 11 для перемещения горной массы в заднюю часть 12 ковша 6. Рыхлительное оборудование 8 с зубьями 13 установлено под днищем 10 ковша 6 скрепера 7 и поворачивается в вертикальной плоскости 14 посредством гидроцилиндров 15. На задней стороне 16 зубьев 13 расположены форсунки 17, через которые посредством насоса 18 подается раствор поверхностно-активного вещества из емкости 19, установленной на раме 20 скрепера 7.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке осуществляется следующим образом.

Ведется предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее 4 с последующей ее выемкой скрепером 7, оснащенным тяговой рамой 9, ковшом 6 с днищем 10, гребковой стенкой 11 для перемещения горной массы в заднюю часть 12 ковша 6. Рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя 1 массива 2 осуществляется поворотным в вертикальной плоскости 14, посредством гидроцилиндров 15, рыхлительным оборудованием 8, установленным под днищем 10 ковша 6 скрепера 7. Одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя 5 массива 2 осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки 17, установленные на задней стороне 16 зубьев 13 рыхлительного оборудования 8. Раствор поверхностно-активного вещества подается насосом 18 из емкости 19, установленной на раме 20 скрепера 7. Выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом 6 скрепера 7. Площадь разрабатываемого блока 3 принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя 5 массива 2.

Способ обеспечивает увеличение производительности и технологической эффективности за счет повышения функциональности горного оборудования, а также - снижение экологической нагрузки в районе ведения горных работ.

Источники информации:

1. Шоболова Л.П., Коворова В.В. О создании комбинированной технологии разработки кимберлитов с применением жидких и газообразных ПАВ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. №1, с. 178-179.

2. Николаев Н.И., Леушева Е.Л. Теоретические и экспериментальные исследования эффективности бурения твердых горных пород // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015. Т. 14. №15, с. 38-47.

3. Патент RU 2746049 С1, 06.04.2021. Способ послойной разработки сложноструктурных месторождений кимберлитов.

4. Патент RU 2568654 C1, 20.11.2015. Способ разработки беднотоварных кимберлитовых трубок.

5. Патент RU 2348761 C1, 10.03.2009. Скрепер.

6. Патент RU 2555181 C1, 10.07.2015. Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с применением землеройно-фрезерной машины и скреперов.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки плотных и полускальных горных пород. Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке включает рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя массива поворотным рыхлительным оборудованием, установленным под днищем ковша скрепера. Одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя массива осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки, установленные на задней стороне зубьев рыхлительного оборудования. Раствор поверхностно-активного вещества подается насосом из емкости, установленной на раме скрепера. Выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом скрепера. Площадь разрабатываемого блока принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем, необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя массива. Технический результат заключается в повышении производительности и технологической эффективности разработки массива горных пород скреперами за счет расширения их функциональных возможностей и применения комбинированной схемы дезинтеграции горных пород. 2 ил.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке, включающий предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее с последующей ее выемкой скрепером, оснащенным тяговой рамой, ковшом с днищем, гребковой стенкой для перемещения горной массы в заднюю часть ковша, отличающийся тем, что рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя массива осуществляется поворотным в вертикальной плоскости, посредством гидроцилиндров, рыхлительным оборудованием, установленным под днищем ковша скрепера, причем одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя массива осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки, установленные на задней стороне зубьев рыхлительного оборудования, при этом раствор поверхностно-активного вещества подается насосом из емкости, установленной на раме скрепера, причем выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом скрепера, а площадь разрабатываемого блока принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем, необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя массива.