Способ формирования породного прямоугольного отвала с экологичной направленностью Российский патент 2023 года по МПК E21C41/32 

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 использовано при добыче полезного ископаемого и рекультивации породных прямоугольных отвалов.

Уровень техники

Известен способ формирования отвала бульдозером (патент RU 2059074, МПК A01B 75/02, Опубл.: 27.04.1996), включающий комбинированное заполнение отдельных слоев с фронтом заполнения подстилающего слоя, ведущего к тому, что из вышележащего слоя, и подъездные пандусы смещаются по мере заполнения отвала. Отвал образован ведущим заполнением слоя нижнего основания без подъема породы и образованием замкнутых по периметру банков пионерного слоя, который разделяет площадь слоя на две равные части с общим центром, и обеспечивается заполнение фронтов пространства слоя породами, направленными к центру и периферии.

Недостатком известного способа является низкая экологическая эффективность отсыпанного породного прямоугольного отвала.

Известен наиболее близкий способ формирования породного отвала с экологичной направленностью (Технология рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири / И.В. Зеньков и др. - Красноярск: СФУ, 2015. - 309 с., с. 93), включающий выполнение пионерной отвальной насыпи, развитие фронта отвальных работ к проектным границам отвала, формирование откоса породного отвала по периметру с ярусами 5-7 м с углами откосов в диапазоне 18-22°, с уклоном горизонтальных площадок в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы.

Недостатком наиболее близкого способа является низкая экологическая эффективность отсыпанного породного прямоугольного отвала.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом является повышение экологической эффективности отсыпанного породного прямоугольного отвала.

Настоящий технический результат достигается в способе формирования породного прямоугольного отвала с экологичной направленностью, включающем выполнение пионерной отвальной насыпи в границах прямоугольного отвала, сформированную раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа навстречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, с одновременным формированием рекультивации по периметру внешнего откоса породного прямоугольного отвала под ярусами 5-7 м с углами откосов в диапазоне 18-22°, с уклоном горизонтальных площадок в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы, прием вскрышных пород карьера, при соединении встречных граничных отвальных фронтов яруса, выполняют с развитием фронта отвальных работ к центру проектируемого тела отвала, процесс повторяется при формировании следующих ярусов отвала вверх, причем пионерную отвальную насыпь в границах прямоугольного отвала, формируемую раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, выполняют с развитием фронта отвальных работ к центру тела отвала с расположением короткой стороны прямоугольного отвального фронта параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, а также с расположением оси въездной насыпи прямоугольного отвала параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра и посередине длинной стороны прямоугольного отвального фронта, прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки по направлению ветра в текущий момент, с развитием секторов фронта отвальных работ к центру прямоугольного отвала по направлениям векторов розы ветров пропорционально их длины, формируемым осаждающую и гасящую турбулентную составляющую потока пыления внутри отсыпаемого откоса яруса прямоугольного отвального фронта.

Отличительными признаками являются:

пионерную отвальную насыпь в границах прямоугольного отвала, формируемую раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, выполняют с развитием фронта отвальных работ к центру тела отвала с расположением короткой стороны прямоугольного отвального фронта параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, а также с расположением оси въездной насыпи прямоугольного отвала параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра и посередине длинной стороны прямоугольного отвального фронта, это повышает экологическую эффективность отсыпанного породного отвала;

прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки по направлению ветра в текущий момент, с развитием секторов фронта отвальных работ к центру прямоугольного отвала по направлениям векторов розы ветров пропорционально их длины, формируемым осаждающую и гасящую турбулентную составляющую потока пыления внутри отсыпаемого откоса яруса прямоугольного отвального фронта, это повышает экологическую эффективность отсыпанного породного отвала, за счет снижения пыления откосов в процессе отвальных работ с созданным микроклиматом.

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

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена схема формирования породного прямоугольного отвала с экологичной направленностью, включающая: 1 - раздвоение пионерной отвальной насыпи в вдоль границы прямоугольного отвала слева и справа; 2 - формирование граничного отвального фронта пионерной насыпи яруса слева; 3 - горизонтальную площадку с уклоном в сторону тела отвала, покрываемую плодородным слоем почвы; 4 - рекультивируемый верхний под ярус, первоначальной отвальной насыпи, формируемой по периметру внешнего откоса породного отвала, с плодородным слоем почвы; 5 - место соединения встречных граничных отвальных фронтов яруса; 6 - развитие фронта отвальных работ к центру проектируемого тела прямоугольного отвала; 7 - формирование граничного отвального фронта яруса справа; 8 - откос нижнего подъяруса; 9 короткая сторона прямоугольного отвального фронта; 10 - длинная сторона прямоугольного отвального фронта; 11 - роза ветров в данном месте по многолетним наблюдениям; 12 - ось векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра; 13 - ось въездной насыпи прямоугольного отвала.

На фиг.2 приведен разрез А-А с фиг.1 породного прямоугольного отвала, включающий: 14 - воздушный поток, формируемый по розе ветров в момент отсыпки породы; 15 - проходящая ламинарная составляющая воздушного потока на фронте отвальных работ, уносящая пылевидные частицы; 16 - осаждающая и гасящая турбулентная составляющая потока пыления на откосе отвального яруса в процессе приемки пород; 17 - покрытие плодородным слоем почвы со стороны внешнего откоса отвала; 18 - пионерная отвальная насыпь в границах прямоугольного отвала.

Осуществление изобретения

В структуру комплексной механизации экспериментального отвального пионерного участка, с одновременным формированием рекультивации породного прямоугольного отвала, предусмотрено использование: одного бульдозера Т-170 и одного гидравлического экскаватора модели «обратная лопата» с ковшом емкостью 1,5-2,0 м³, как основного выемочного механизма, использованного для погрузки плодородного слоя почвы. Для этапа рекультивации дополнительно применяют два автосамосвала грузоподъемностью 18-20 т. и еще один бульдозер Т-170.

Высота яруса породного прямоугольного отвала экспериментального участка составила 10 м, а высота рекультивируемого под яруса 5 м, что соответствует оборудованию используемому на горных работах. Пионерную отвальную насыпь, выполняемую на границе прямоугольного отвала 1, формируют раздвоенной вдоль границы отвала слева 2 и справа 7 на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса и выполняют ее с развитием фронта отвальных работ к центру 6 тела отвала с расположением короткой стороны 9 прямоугольного отвального фронта параллельной оси векторов 12 розы ветров 11 с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, формируемым гасящую составляющую пыления внутри сторон отвального фронта. Выполняют эту работу одним бульдозером Т-170, который принимает карьерные автосамосвалы от вскрышных экскаваторов, и формирует граничный отвальный фронт пионерной насыпи яруса слева 2. С отставанием в 30-50 м от этого фронта пионерной насыпи яруса 2, дополнительный бульдозер Т-170 выполняет из этого яруса 2 под ярус с рекультивационной горизонтальной площадкой 3 с уклоном в сторону тела отвала. Откос нижнего под яруса 8 и горизонтальную площадку 3, яруса 2 покрывают плодородным слоем почвы (ПСП) или почвенной смесью, состоящей из четвертичных вскрышных пород и почвенных слоев толщиной до 2 м согласно [2]. Доставку ПСП выполняют дополнительными двумя автосамосвалами из-под экскаватора верхнего вскрышного уступа. Одновременное формирование рекультивации по периметру внешнего откоса породного отвала повышает экологическую эффективность отсыпанного породного отвала, за счет до срочного снижения пыления откосов в процессе горных работ. При достижении граничным отвальным фронтом пионерной насыпи яруса слева 2 положения места соединения встречных граничных отвальных фронтов яруса 5, отвальные работы бульдозером Т-170 переводят на формирование граничного отвального фронта яруса справа 7. Аналогично выполняют рекультивационные работы дополнительным бульдозером Т-170 правого откоса отвала 7 с созданием покрытия 12 плодородным слоем почвы со стороны внешнего откоса пионерной отвальной насыпи 13 в границах прямоугольного отвала. При соединении встречных граничных отвальных фронтов яруса в месте 5, отвальные работы бульдозером Т-170 выполняют в направлении развития фронта отвальных работ к центру проектируемого тела отвала 6, это повышает экологическую эффективность отсыпанного породного отвала, за счет снижения пыления откосов в процессе отвальных работ с созданным микроклиматом внутри отсыпаемого яруса. Прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки пород воздушному потоку 14, соответствующему розе ветров в текущий момент исполнения отвальных работ, с развитием фронта отвальных работ к центру отвала 6 по направлениям векторов розы ветров 11 пропорционально их длины. В таких условиях формируется проходящая ламинарная составляющая воздушного потока 15 на фронте отвальных работ, уносящая пылевидные частицы, и осаждающая и гасящая турбулентная составляющая потока пыления 16 на откосе отвального яруса в процессе приемки пород.

Исполнение параллельного расположения оси въездной насыпи 13 посередине прямоугольного отвала и оси векторов розы ветров 12 с максимальным значением формирует транспортные потоки с минимальным пробегом, и как следствие минимальное пыление от работы транспорта.

Работа бульдозерного отвалообразования в режиме попутной отсыпки пород по направлению воздушного потока 14 при перпендикулярном расположении фронта отвальных работ оси вектора розы ветров в текущий момент создает гасящую составляющую пыления 16 внутри отвального фронта у откоса яруса. Это условие выполняется при отклонении воздушного потока от 130° до 45°.

Источники информации:

1. Патент RU 2059074, МПК A01B 75/02, Опубл.: 27.04.1996;

2. Технология рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири/ И.В. Зеньков и др. - Красноярск: СФУ, 2015. - 309 с., с. 93.

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при добыче полезного ископаемого и рекультивации породных прямоугольных отвалов. Способ формирования породного прямоугольного отвала с экологичной направленностью, включающий выполнение пионерной отвальной насыпи в границах прямоугольного отвала, сформированную раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа навстречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, с одновременным формированием рекультивации по периметру внешнего откоса породного прямоугольного отвала под ярусами 5-7 м с углами откосов в диапазоне 18-22°, с уклоном горизонтальных площадок в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы, прием вскрышных пород карьера. При соединении встречных граничных отвальных фронтов яруса выполняют отвальную насыпь с развитием фронта отвальных работ к центру проектируемого тела отвала. Процесс повторяют при формировании следующих ярусов отвала вверх. Пионерную отвальную насыпь в границах прямоугольного отвала формируют раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса. Выполняют отвальную насыпь с развитием фронта отвальных работ к центру тела отвала с расположением короткой стороны прямоугольного отвального фронта параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, а также с расположением оси въездной насыпи прямоугольного отвала параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра и посередине длинной стороны прямоугольного отвального фронта. Прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки по направлению ветра в текущий момент с развитием секторов фронта отвальных работ к центру прямоугольного отвала по направлениям векторов розы ветров пропорционально их длины. Формируют осаждающую и гасящую турбулентную составляющую потока пыления внутри отсыпаемого откоса яруса прямоугольного отвального фронта. Техническим результатом является повышение экологической эффективности отсыпанного породного прямоугольного отвала. 2 ил.

Способ формирования породного прямоугольного отвала с экологичной направленностью, включающий выполнение пионерной отвальной насыпи в границах прямоугольного отвала, сформированной раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа навстречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, с одновременным формированием рекультивации по периметру внешнего откоса породного прямоугольного отвала под ярусами 5-7 м с углами откосов в диапазоне 18-22°, с уклоном горизонтальных площадок в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы, прием вскрышных пород карьера, при соединении встречных граничных отвальных фронтов яруса выполняют отвальную насыпь с развитием фронта отвальных работ к центру проектируемого тела отвала, процесс повторяют при формировании следующих ярусов отвала вверх, отличающийся тем, что пионерную отвальную насыпь в границах прямоугольного отвала формируют раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, выполняют отвальную насыпь с развитием фронта отвальных работ к центру тела отвала с расположением короткой стороны прямоугольного отвального фронта параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, а также с расположением оси въездной насыпи прямоугольного отвала параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра и посередине длинной стороны прямоугольного отвального фронта, прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки по направлению ветра в текущий момент, с развитием секторов фронта отвальных работ к центру прямоугольного отвала по направлениям векторов розы ветров пропорционально их длины, формируют осаждающую и гасящую турбулентную составляющую потока пыления внутри отсыпаемого откоса яруса прямоугольного отвального фронта.