Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых Российский патент 2023 года по МПК E21C41/26 E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых, представленных пластообразными обводненными песчано-гравийными и фосфоритовыми рудными телами. К таким месторождениям относятся, например, Вятско-Камское, Егорьевское и другие месторождения московской области.

Также данный способ применим для отработки месторождений представленных размягчаемыми и/или размокаемыми горными породами, в том числе некоторых алмазоносных трубок Архангельской области.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие месторождения открытыми горными работами, заполнение полученного котлована жидкостью (заводнение), размещение на поверхности воды плавучего добычного оборудования, отбойку и транспортирование полезного ископаемого (см. «Основы новой технологии гидравлической добычи алмазов из кимберлитовых месторождений», И.М. Ятланец, Б.А. Бессонов, «Горный журнал», №12, 1995 г., с. 37-39).

Этому способу присущ ряд недостатков. Прежде всего, вызывает сомнение осуществимость способа вообще, поскольку он предполагает постепенную посадку отрезанного массива кимберлитовой трубки конической формы, с периодической отбойкой его нижней части, до полной отработки всего отрезанного массива. Но конус, посаженный в ответное ему гнездо, не может передвигаться.

Кроме того, наличие отрезной щели заполненной водой по всей боковой поверхности рудного тела конической формы по существу означает, что все отрезанное рудное тело плавает в воде, что естественно невозможно. Поэтому, можно констатировать, что эффективность этого способа равна нулю.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых.

Технический результат - повышение производительности и снижение затрат на разработку месторождений, представленных размягчаемыми горными породами.

Размягчаемость - способность скальных горных пород снижать прочность при насыщении водой. Она характеризуется, коэффициентом размягчаемости Кр, представляющим собой от-ношение временного сопротивления породы одноосному сжатию в водонасыщенном (R_cж^w) и воздушно-сухом (R_сж) состояниях: Кр=R_сж^w/R_сж.

Размокаемость - это способность глинистых пород при впитывании воды терять связность и превращаться в рыхлую массу с частичной или полной потерей несущей способности. Интенсивность процесса размокания зависит от характера структурных связей, состава и состояния грунтов. Скорость и интенсивность размыва зависят как от характера водного воздействия, так и от реакции породы на данное воздействие - размываемости.

Технический результат достигается тем, что в способе открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающем вскрытие месторождения открытыми горными работами, заполнение полученного котлована жидкостью, размещение на поверхности воды плавучего добычного оборудования, отбойку и транспортирование полезного ископаемого, отличающийся тем, что отбойку производят в несколько стадий, заходками равной ширины после понижения прочности (размягчения) слоя отрабатываемого массива под действием заводняющей жидкости. Отбойку начинают с отработки зарубочных заходок, глубиной равной глубине слоя пониженной прочности и шириной равной удвоенной глубине этого слоя, на расстоянии друг от друга равном ширине заходки. После понижения прочности нижележащего слоя, мощностью равного мощности вышележащего, отрабатывают заходки первой очереди, лежащие между зарубочными заходками, глубиной равной удвоенной глубине этого слоя. А затем, после понижения прочности очередного нижележащего слоя, отрабатывают заходки второй очереди, глубиной равной удвоенной глубине слоя. Далее отработку заходок чередуют, при этом по мере отработки мощность слоя воды над выступающими частями отрабатываемого массива поддерживают глубиной, обеспечивающей работу плавучего добычного оборудования.

Для интенсификации процесса размокания в воду добавляют поверхностно активные вещества (далее ПАВ).

Отработку производят с попутным обогащением.

Можно отработку вести землесосным снарядом, пульпу которого подают на обогатительную установку, которую размещают на уступе борта.

Наиболее целесообразным представляется отработку вести драгой.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен вертикальный разрез разрабатываемого месторождения;

на фиг. 2 -разрез участка заводненного котлована;

на фиг. 3 - разрез участка заводненного котлована после отработки зарубочных заходок;

на фиг. 4 - разрез участка заводненного котлована после отработки заходок первой стадии;

на фиг. 5 - вариант отработки заходок в плане.

Осуществление способа поясняется на примере отработки алмазоносной кимберлитовой трубки 1.

Разработку начинают со вскрытия месторождения открытыми горными работами. В результате вскрышных работ образуется котлован 2 с одним или несколькими уступами 3. Полученный котлован заполняют жидкостью (водой), на которой размещают плавучее добычное оборудование 5. В качестве добычного оборудования 5 может быть использован землесосный снаряд. Пульпу с землесосного снаряда можно подавать непосредственно на обогатительную фабрику. В ряде случаев целесообразно производить выемку с попутным обогащением непосредственно в котловане 2, разместив обогатительную установку 6 на уступе 3. Попутное обогащение позволяет значительно снизить расход воды и энергозатраты, поскольку часть воды с обогатительной установки 6 возвращается в котлован 2 и на ее транспортирование на обогатительную фабрику, не тратится энергия.

Можно вести отработку драгой, которая сочетает добычу, обогащение и транспортировку пустых пород в отвал.

Отбойку начинают после понижения прочности размягченного слоя 7 отрабатываемого массива. Для большей эффективности размягчения в воду добавляют химические поверхностно активные вещества (ПАВ). Отбойку производят в несколько стадий, заходками равной ширины.

Сначала отрабатывают зарубочные заходки 8 глубиной, равной глубине сдоя 7 и шириной равной удвоенной глубине этого слоя. Их отрабатывают на расстоянии друг от друга равном ширине заходки 8. Такие размеры заходок обеспечивают практически полное размягчение нижележащего слоя 9 равного слою 7, как под отработанными заходками 8, так и под неотработанными заходками 10.

После размягчения слоя 9, приступают к отработке заходок первой очереди 11, которые лежат между зарубочными заходками 8.

Заходки 11 отрабатывают глубиной равной удвоенной глубине слоя 8 или 9 (так как их мощности равны).

После понижения прочности очередного нижележащего слоя 12, отрабатывают заходки второй очереди 13 глубиной равной удвоенной глубине слоя. Далее отработку первой и второй очереди чередуют.

В процессе отработки жидкость 4 может, как убывать за счет ее использования на транспортирование полезного ископаемого в виде пульпы, так и прибывать за счет ее естественного притока. Для нормальной работы плавучего добычного оборудования 5, необходим определенный уровень жидкости, поэтому, по мере отработки, мощность воды над выступающими частями отрабатываемого массива поддерживают на уровне, отвечающем условию:

А≥h≥Н+Т

где h - уровень воды над выступающими частями отрабатываемого массива, м;

А - предельная глубина эффективной работы добычного оборудования, м;

Н - осадка плавучего добычного оборудования, м;

Т - технологический зазор между днищем плавучего добычного оборудования и выступающими частями отрабатываемого массива, м.

Выступающими частями отрабатываемого массива попеременно становятся целики не отработанных заходок 10.

Изложенное условие позволяет с одной стороны надежно работать исполнительному органу 14 добычного оборудования 5, а с другой позволяет последнему свободно перемещаться на поверхности жидкости 4.

На фигуре 5 представлен один из возможных вариантов отработки заходок I и II очереди в плане. Последовательность отработки указана стрелками а, 6, в, г, д, е, ж.

Предложенный способ позволяет эффективно, с минимальными потерями и относительно невысокими энергозатратами отработать месторождения полезных ископаемых, сложенных размягчаемыми и/или размокаемыми породами и рудами. К таким относятся месторождения торфов, фосфоритов, сапропели, часть россыпных и песчано-гравийных месторождений. Последние, особенно в центральных областях России, в значительной части, содержат глинистый компонент, особенно склонный к размягчению.

Кроме того, это относится к месторождениям кристаллосырья и в частности алмазов в Архангельской области, где часть трубок представлена хорошо размягчаемыми брекчиями. Этот способ предпочтителен для данных месторождений, так как в процессе отработки и транспортирования происходит отделение полезного компонента - кристаллов от пустой породы, в значительной степени переходящей в пульпообразное состояние.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых, представленных пластообразными обводненными песчано-гравийными и фосфоритовыми рудными телами. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых включает вскрытие месторождения открытыми горными работами, заводнение полученного котлована, размещение на поверхности воды плавучего добычного оборудования, отбойку и транспортирование полезного ископаемого. Отбойку производят в несколько стадий заходками равной ширины после понижения прочности слоя отрабатываемого массива под действием заводняющей жидкости и начинают с отработки зарубочных заходок глубиной, равной глубине слоя пониженной прочности, и шириной, равной удвоенной глубине этого слоя на расстоянии друг от друга, равном ширине заходки. После понижения прочности нижележащего слоя мощностью, равной мощности вышележащего, отрабатывают заходки первой очереди, лежащие между зарубочными заходками глубиной, равной удвоенной глубине этого слоя. После понижения прочности очередного нижележащего слоя отрабатывают заходки второй очереди глубиной, равной удвоенной глубине слоя. Отработку заходок чередуют, при этом по мере отработки мощность слоя воды над выступающими частями отрабатываемого массива поддерживают обеспечивающим работу плавучего добычного оборудования. Техническим результатом является повышение производительности и снижение затрат на разработку месторождений, представленных размягчаемыми горными породами. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие месторождения открытыми горными работами, заводнение полученного котлована, размещение на поверхности воды плавучего добычного оборудования, отбойку и транспортирование полезного ископаемого, отличающийся тем, что отбойку производят в несколько стадий заходками равной ширины после понижения прочности слоя отрабатываемого массива под действием заводняющей жидкости и начинают с отработки зарубочных заходок глубиной, равной глубине слоя пониженной прочности, и шириной, равной удвоенной глубине этого слоя на расстоянии друг от друга, равном ширине заходки, после понижения прочности нижележащего слоя мощностью, равной мощности вышележащего, отрабатывают заходки первой очереди, лежащие между зарубочными заходками, глубиной, равной удвоенной глубине этого слоя, а затем после понижения прочности очередного нижележащего слоя отрабатывают заходки второй очереди глубиной, равной удвоенной глубине слоя, далее отработку заходок чередуют, при этом по мере отработки мощность слоя воды над выступающими частями отрабатываемого массива поддерживают обеспечивающим работу плавучего добычного оборудования.

2. Способ открытой разработки по п. 1, отличающийся тем, что в заводняющую жидкость добавляют поверхностно активное вещество.

3. Способ открытой разработки по п. 1, отличающийся тем, что отработку производят с попутным обогащением.

4. Способ открытой разработки по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отработку ведут землесосным снарядом, пульпу которого подают на обогатительную установку, которую размещают на уступе борта.

5. Способ открытой разработки по п. 1, отличающийся тем, что отработку ведут драгой.