Способ формирования внутренне-внешнего отвала вскрышных пород на борту карьера Российский патент 2024 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих залежей твердых полезных ископаемых.

Известен способ совместно-раздельного складирования вскрышных горных пород, включающий отсыпку рядов параллельных пионерных насыпей с образованием между ними дополнительных емкостей, где потом располагаются различные разновидности пород (Авторское свидетельство СССР № 937721, Е21С41/00).

Недостатками данного способа являются:

1) большая площадь земель, требующаяся для складирования различных пород в отдельных отвалах;

2) изъятие на длительный срок больших площадей под отвалы и склады;

3) высокие потери и разубоживание при повторном использовании и переработке складируемых вперемешку пород с различными свойствами;

4) отсутствие возможности отгрузки требуемого типа пород для переработки в обозначенное время;

5) отсутствие возможности формирования отвала-склада в несколько ярусов с сохранением устойчивости техногенного сооружения;

6) формирование отвалов и складов возможно только при внешнем отвалообразовании;

7) не используется выработанное пространство карьера для складирования вскрышных пород с целью снижения площади занимаемых земель и негативного воздействия на окружающую среду.

Наиболее близким техническим решением является способ формирования отвалов и складов горных пород (Авторское свидетельство СССР № 1724871, Е21С41/00), включающий транспортирование горных пород различного вещественного состава, селективную отсыпку пород отдельными лентами в пределах каждого яруса с укладкой пород каждого типа в последующем ярусе на породы того же типа в предыдущем ярусе для повторной их отработки. Селективную отсыпку ведут с постепенным смещением фронта отсыпки отдельных лент и формируют диагональные границы разделения пород по отношению к фронту отсыпки отвала под углом к нему.

Недостатками известного способа являются:

отсутствие возможности выемки и погрузки требуемого типа пород в обозначенное время для последующего использования;

формирование отвалов и складов возможно только при внешнем отвалообразовании;

отсутствие обоснованности формирования отвала-склада в несколько ярусов с сохранением устойчивости его откосов;

не используется выработанное пространство карьера для складирования вскрышных пород с целью снижения площади занимаемых земель и негативного воздействия на окружающую среду.

Техническая проблема заключается в повышении эффективности использования природных и техногенных георесурсов при открытой геотехнологии, снижении затрат на отвалообразование, снижении площади земель, нарушаемых горными работами и снижении негативного воздействия на окружающую среду.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в создании способа по формированию внутренне-внешнего отвала отдельными блоками из различных типов пород, обеспечивающего общую устойчивость откосов и возможность одновременного развития каждого яруса и блока отдельно.

Поставленная проблема решается тем, что в способе формирования внутренне-внешнего отвала вскрышных пород с различными физико-механическими свойствами на борту карьера, включающем предварительную выемку рыхлых пород верхних горизонтов карьера до границы скальных пород с последующим образованием на их месте отвала текущих пород вскрыши, согласно изменению, формируют отвал отдельными блоками поярусно в зависимости от физико-механических свойств породы с возможностью одновременного развития каждого яруса и блока, для этого осуществляют выемку слоя рыхлых пород и складируют в отдельный блок, расположенный с противоположной стороны откоса борта карьера, а на освобожденной площадке вдоль откоса борта карьера отсыпают предохранительный вал из пород скальной вскрыши, далее осуществляют отсыпку уступов из пород скальной вскрыши и формируют блоки отвала из полускальных и скальных вскрышных пород таким образом, что часть блока из скальных пород вскрыши расположена в контуре карьера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 изображена схема подготовки верхних горизонтов карьера к формированию внутренне-внешнего отвала на борту карьера, где 1 - участок борта, сложенный скальными породами, 2 - вынимаемый слой рыхлых пород, 3 - блок отвала из рыхлых (глинистых) пород, Ш - ширина выемки части слоя рыхлых пород; L - расстояние, на которое вывозятся рыхлые породы;

-на фиг.2 изображена схема предлагаемого способа формирования внутренне-внешнего отвала на борту карьера в общем виде, где 4 - предохранительный вал; 5 - откос борта карьера; 6 - блок отвала из полускальной породы вскрыши; 7 - блок отвала из скальной породы вскрыши;

-на фиг.3 изображена схема предлагаемого способа формирования внутренне-внешнего отвала на борту карьера в разрезе.

Способ реализуется следующим образом.

Внешние отвалы, при стандартном подходе к процессу отвалообразования, располагают от контуров карьера на безопасном для ведения работ расстоянии L (фиг.1) в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» Зарегистрировано в Минюсте России 21.12.2020 № 61651. Это расстояние зависит от мощности и физико-механических свойств пород основания внешнего отвала, от рельефа поверхности, на которой формируется указанный отвал. Расстояние L (фиг.1), на которое вывозятся рыхлые (глинистые) породы должно обеспечивать устойчивость борта карьера, сложенного рыхлыми породами, устойчивость самого отвала, а также устойчивость борта в целом, коэффициент запаса устойчивости при этом должен быть не менее 1,3 (Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. ВНИМИ, Ленинград, 1972).

Заявляемый способ формирования внутренне-внешнего отвала предусматривает выемку части слоя рыхлых, например, глинистых пород 2 (Фиг.1), слагающих верхние горизонты карьера на ширину Ш (Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Винницкий, Н.Н. Мельников и др., изд: Горное Бюро, Москва, 1994, С. 127-128), на глубину до массива скальных пород 1 (фиг.1). Вынимаемый слой рыхлых, например, глинистых пород 2 (фиг.1) верхних горизонтов карьера транспортируется на расстояние L (фиг.1), обеспечивающее проектные параметры отвала-склада. Складирование этого слоя осуществляется в отдельный блок 3 (фиг. 1-3) с противоположной от откоса карьера стороны.

После выемки части слоя рыхлых, например, глинистых пород 2, на освободившейся площадке вдоль откоса борта карьера 5 (фиг. 2, 3) отсыпается предохранительный вал 4 (фиг. 2, 3) из пород скальной вскрыши. Это позволяет организовать в действующем карьере внутренний отвал с плавным переходом во внешний отвал. Далее формируют отдельные блоки отвала из полускальных и скальных вскрышных пород. В контакте с отдельным блоком 3 со стороны карьера отсыпают блок из полускальных пород вскрыши 6 (фиг.2, 3), который, в свою очередь, в дальнейшем будет пригружен блоком отвала из скальных пород вскрыши 7 (фиг. 2, 3). Количество ярусов каждого блока выбирают с учетом объема вскрышных пород и коэффициента запаса устойчивости.

При этом бòльшая часть блока отвала пород скальной вскрыши 7 оказывается в контуре карьера, что в целом позволяет снизить затраты на транспортирование пород в будущие периоды и сократить общую площадь изымаемых под отвалы земель. Так же обеспечивается устойчивость верхних горизонтов карьера, сложенных рыхлыми, например, глинистыми породами 2, путем отсыпки уступов скальной породой вскрыши 7. Следует учесть, что формирование отвала данным способом на борту карьера осуществляется из скальных пород 1, имеющем устойчивость откосов горизонтов ниже основания формируемого отвала, характеризующегося коэффициентом запаса устойчивости не менее 1,3.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить общую устойчивость откосов и возможность одновременного развития каждого яруса и блока отдельно, что достигается порядком и последовательностью выполняемых действий при осуществлении работ по формированию внутренне-внешнего отвала.

Заявляемый способ позволит повысить эффективность использования природных и техногенных георесурсов при открытой геотехнологии благодаря полученной возможности развития каждого яруса и блока отдельно и формирование при этом четко определенного, упорядоченного в массиве отвала; снизить затраты на отвалообразование за счет сокращения транспортных расходов; снизить площади земель, нарушенных горными работами. Способ позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду и потребует значительно меньших площадей за счет совместного складирования отдельными блоками поярусно пород с различными физико-механическими свойствами в один внутренне-внешний отвал. Кроме того, за счет наличия упорядоченного массива вскрышных пород обеспечивается возможность выемки и погрузки требуемого типа пород в любое время.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих залежей твердых полезных ископаемых. Способ формирования внутренне-внешнего отвала вскрышных пород с различными физико-механическими свойствами на борту карьера включает выемку слоя рыхлых пород верхних горизонтов карьера на глубину до массива скальных пород, создание площадки вдоль откоса борта карьера с последующим образованием на этой площадке отвала текущих пород вскрыши. Вынутые рыхлые породы транспортируют на расстояние, обеспечивающее проектные параметры отвала, и складируют в отдельный блок на внешнем отвале с противоположной от откоса борта карьера стороны. На освободившейся площадке отсыпают предохранительный вал из пород скальной вскрыши и создают в действующем карьере внутренний отвал с плавным переходом во внешний отвал. В контакте с отдельным блоком рыхлых пород со стороны карьера отсыпают блок из полускальных пород вскрыши, который, в свою очередь, в дальнейшем пригружают блоком отвала из скальных пород вскрыши. Часть блока из скальных пород вскрыши располагают в контуре карьера. Каждый из блоков может иметь несколько ярусов, количество которых в блоке выбирают с учетом объема вскрышных пород и коэффициента запаса устойчивости. Каждый из блоков и ярусов формируют одновременно с возможностью их отдельного развития. Техническим результатом является формирование внутренне-внешнего отвала отдельными блоками из различных типов пород, обеспечивающее общую устойчивость откосов и возможность одновременного развития каждого яруса и блока отдельно. 3 ил.

Способ формирования внутренне-внешнего отвала вскрышных пород с различными физико-механическими свойствами на борту карьера, включающий выемку слоя рыхлых пород верхних горизонтов карьера на глубину до массива скальных пород, создание площадки вдоль откоса борта карьера с последующим образованием на этой площадке отвала текущих пород вскрыши, отличающийся тем, что вынутые рыхлые породы транспортируют на расстояние, обеспечивающее проектные параметры отвала, и складируют в отдельный блок на внешнем отвале с противоположной от откоса борта карьера стороны, на освободившейся площадке отсыпают предохранительный вал из пород скальной вскрыши и создают в действующем карьере внутренний отвал с плавным переходом во внешний отвал, в контакте с отдельным блоком рыхлых пород со стороны карьера отсыпают блок из полускальных пород вскрыши, который, в свою очередь, в дальнейшем пригружают блоком отвала из скальных пород вскрыши, при этом часть блока из скальных пород вскрыши располагают в контуре карьера, каждый из блоков может иметь несколько ярусов, количество которых в блоке выбирают с учетом объема вскрышных пород и коэффициента запаса устойчивости, при этом каждый из блоков и ярусов формируют одновременно с возможностью их отдельного развития.