Способ отрытой разработки месторождений полезных ископаемых Российский патент 2024 года по МПК E21C41/00 E21C41/28 

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом и может быть использовано при отработке угольных месторождений.

Известен способ отработки месторождений открытым способом, согласно которому при разработке одиночного пологого пласта определяется высота бестранспортного уступа. Породный слой над пластом разрабатывается драглайном по бестранспортной технологии, а вышележащая породная толща разрабатывается по транспортной технологии с применением автомобильного транспорта для перемещения вскрыши на поверхность внутреннего отвала (Злобина Е.В. Обоснование рациональной высоты бестранспортного уступа и технологических параметров драглайна при смешанной системе разработки пологого пласта: диссертация на соискание учет. степени кандидата техн. наук: 25.00.22 / Злобина Елена Владимировна; Кемерово: Издательство КузГТУ, 2017, 163 с.).

Известный способ позволяет отработать месторождение на полную глубину на всей его протяженности. Недостатком известного способа является то, что вскрыша отрабатывается по бестранспортной технологии максимально двумя уступами, что предусматривают организацию не более трехярусного отвала, а вышележащая породная толща по транспортной технологии. Это обусловлено особенностью существующих бестранспортных схем экскавации, организацией работы одного и того же драглайна, который осуществляет выемку наклонного отрабатываемого уступа и перевалку вскрышной породы из забойной в отвальную часть карьерного поля. При увеличении количества отрабатываемых вскрышных уступов резко возрастает объем вторичной перевалки и существенно увеличивается количество ходов экскаватора в забое и на отвале, усложняется организация работы в целом, что в конечном итоге приводит к неэффективной работе бестранспортной технологии.

Технический результат заявления изобретения - увеличение доли бестранспортной технологии, снижение объемов вторичной перевалки вскрышной породы и упрощение организации работы вскрышного и отвального драглайнов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе отрытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающем отработку первоначальной емкости под внутренний отвал, размещение вскрышных пород из первоначальной емкости во внешний отвал, размещение вскрышных пород от отработки оставшейся части карьерного поля во внутренний отвал по бестранспортной технологии, согласно заявленному изобретению, первоначальную емкость под внутренний отвал формируют в одном из торцов карьерного поля на основании предварительно рассчитанных параметров, таких как глубина, равная конечной глубине отработки пласта для максимального извлечения полезного ископаемого, ширина по верху, равная ширине карьерного поля, и длина по дну, определяемая исходя из обеспечения размещения во внутренний отвал вскрышной породы из забойной стороны карьерного поля, отрабатываемой одним вскрышным драглайном последовательно сверху вниз горизонтальными уступами со сбросом вскрышной породы во внутренний отвал, при этом внутри указанного отвала осуществляют распределение вскрышных пород посредством ее перевалки отвальным драглайном.

Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан общий вид отработки карьерного поля, первоначальной емкости и внешнего отвала вскрышных пород; на фиг. 2 - показан поперечный профиль карьерного поля с одиночным пологим пластом и горизонтальными бестранспортными уступами; на фиг. 3 - последовательность разработки забойной стороны карьерного поля по бестранспортной технологии и общий порядок размещения вскрышной породы в первоначальной емкости при одноярусном бестранспортном отвале; на фиг.4 - показано положение внутреннего многоярусного бестранспортного отвала.

Способ осуществляют следующим образом. В одном из торцов карьерного поля, ограниченного длиной поверху 1, шириной поверху 2 и глубиной 3, осуществляют формирование первоначальной емкости, при этом вскрышные породы любым общедоступным способом перемещают и размещают на внешнем отвале 4, как показано на фиг. 1. При этом первоначальная емкость ограничивается четырьмя бортами, первые три сразу формируются под углом погашения 5, первый борт ограничивающий карьерное поле по падению пласта 6, второй торцевой борт, ограничивающий размещение внутреннего бестранспортного отвала по длине первоначальной емкости 7, третий рабочий борт 8 с размещением на нем забойного драглайна, четвертый борт 9 ограничивается падением угольного пласта 6, на плоскость почвы которого укладываются внутренний бестранспортный отвал с размещением на нем отвального драглайна, как и представлено на фиг. 2.

Максимальная длина первоначальной емкости по дну 10 определяется исходя из размещения породы в одноярусный внутренний бестранспортный отвал, как показано на фиг. 3, и устанавливается из условия обеспечения размещения вскрышной породы из забойной стороны:

где – количество уступов разрабатываемых по бестранспортной технологии 11, шт.;

- ширина бестранспортной заходки 12, м;

- коэффициент разрыхления вскрышных пород.

При работе вскрышного драглайна на забойной стороне карьерного поля высота уступа 11 определяется глубиной черпания забойного драглайна:

где - высота уступа, м;

- глубина черпания забойного драглайна, м.

Ширина бестранспортной заходки 12 определяется рабочими параметрами забойного драглайна

где - радиус черпания вскрышного драглайна, м.

Приняв равенство конечной глубины карьерного поля 3 и количества уступов, отрабатываемых по бестранспортной технологии 11, определяем максимальное количество уступов отрабатываемых по бестранспортной технологии:

где - глубина карьерного поля, м.

Минимальная длина первоначальной емкости по дну 13 показана на фиг.4 и определится размещением вскрышных пород в многоярусный внутренний бестранспортный отвал:

- генеральный угол откоса внутреннего отвала 14, град.;

– угол погашения 5 торцевого борта карьера 7, ограничивающего размещение внутреннего отвала по длине первоначальной емкости под внутренний отвал, град.

При этом условие выбора длины первоначальной емкости по дну 13 должно ограничиваться обеспечением минимального коэффициента переэкскавации при работе отвального драглайна:

где - минимальный коэффициент переэкскавации вскрышных пород.

Последовательность бестранспортного перемещения вскрышной породы из забойной стороны карьерного поля во внутренний отвал осуществляется следующим образом. Рабочий борт 8 с размещением на нем забойного драглайна формируется под углом погашения 5, горизонтальные бестранспортные заходки 12 разрабатываются сверху вниз начиная с самого верхнего уступа - 1 и заканчивая самым нижним - 5. Драглайн при последовательной разработке забойной стороны карьерного поля сбрасывает вскрышную породу к подножию рабочего борта 8 к самому нижнему уступу - 5, как и показано пунктирной стрелкой на фиг. 2.

В зависимости от выбранной длины первоначальной емкости 10 или 13 отвальный драглайн осуществляет перевалку породы и укладку в одноярусный или многоярусный бестранспортный отвал, показано штрих пунктирной стрелкой на фиг. 2.

Окончательно глубина карьерного поля 3 отрабатываемого по бестранспортной технологии определится условием выбора между максимальной 10 и минимальной 13 длиной первоначальной емкости по дну:

Определение параметров перемещения вскрышных пород и добычных работ, выбора модели забойного и отвального драглайнов, не являются значимыми в рамках заявляемого изобретения.

Общая совокупность отличительных признаков, таких как параметры первоначальной емкости под внутренний бестранспортный отвал, разработка вскрышных пород над пологим угольным пластом последовательно сверху вниз горизонтальными уступами и распределение вскрышных работ и перевалки между забойным и отвальным драглайнами - обеспечивает достижение заявляемого технического результата ввиду следующего.

Описанные признаки позволяют организовать пространство карьерной выемки с заданными параметрами, в рамках последовательной отработки карьерного поля горизонтальными уступами с перемещением вскрышных пород из забоя в отвал по бестранспортной технологии. Определяемые параметры первоначальной емкости под внутренний отвал позволяют максимально использовать выработанное пространство для размещения вскрышных пород из забойной стороны карьерного поля в отвальную, при этом на рабочем борту устанавливается забойный драглайн, который разрабатывает вскрышную породу и сбрасывает ее в первоначальную емкость, а второй отвальный драглайн переваливает и укладывает во внутренний бестранспортный отвал.

Заявляемый способ был испытан в условиях разреза «Задубровский», разрабатывающего пологопадающий пласт с углом падения 8°, породный слой над пластом на высоту до 25 метров отрабатывается одним вскрышным уступом по бестранспортной технологии, а вышележащая породная толща на высоту 53 метра несколькими уступами по транспортной технологии с перевозкой породы на поверхность бестранспортного отвала. Конечная глубина карьерного поля 78 метров. При совмещении работы одним и тем же драглайном по выемке вскрышной породы одного бестранспортного уступа, но и перевалке в отвальную сторону во внутренний отвал формирующийся на почве пологопадающего пласта, минимально совершается по два рабочих хода в забойной стороне и столько же на отвале. В целом формируется четырехъярусный отвал, из которых два яруса по бестранспортной технологии, а два по транспортной. Доля бестранспортной перевалки вскрышных пород в профиле горных работ составляет около 32%.

До перехода на работу согласно заявляемому способу отработка вскрышных пород производилась без учета увеличения количества уступов отрабатываемых по бестранспортной технологии. По итогам заявляемого способа была скорректирована доля бестранспортной технологии - увеличено количество отрабатываемых уступов, замена автотранспортного перемещения вскрышной породы на выемку, ее сброс с уступа одним драглайном и перевалку во внутренний отвал другим приведет к увеличению долевого участия бестранспортной технологии. Для этого карьерное поле до конечной глубины разбивается на четыре горизонтальных бестранспортных уступа высотой каждый по 19,5 метров, что определяет отсыпку четырехъярусного бестранспортного отвала и полную вместимость всех вскрышных пород из забойной стороны карьерного поля. На каждый горизонтально отрабатываемый вскрышной уступ в забойной стороне карьерного поля драглайн всегда совершает один рабочий ход, при формировании четырех ярусов - два рабочих хода отвального драглайна. Упрощается организация работ из-за разграничения работ между забойным драглайном только вынимающим породу из бестранспортной заходки, но сбрасывающим ее в отвальную емкость, а вторым только переваливающим и укладывающим породу во внутренний отвал в пределах первоначальной отвальной емкости, и вторичная перевалка вскрышной породы сокращается на 44%, что свидетельствует о том, что заявляемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых обеспечивает увеличение доли бестранспортной технологии, снижение объемов вторичной перевалки вскрышной породы и упрощение организации работы вскрышного и отвального драглайнов.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке угольных месторождений. Способ включает отработку первоначальной емкости до конечной глубины отработки залежи, размещение вскрышных пород из первоначальной емкости во внешний отвал, размещение вскрышных пород при отработке оставшейся части карьерного поля во внутренний отвал по бестранспортной технологии. Формирование первоначальной емкости производят на основании предварительно рассчитанных параметров емкости, таких как глубина, учитывающая всю глубину пласта для максимального извлечения полезного ископаемого, ширина по верху, равная ширине карьерного поля, и длина по дну, определяемая вместимостью количества вскрышной породы, размещаемой из забойной стороны карьерного поля и отрабатываемой одним вскрышным драглайном последовательно сверху вниз горизонтальными уступами со сбросом породы во внутренний бестранспортный отвал. Вторым отвальным драглайном осуществляют перевалку породы во внутренний бестранспортный отвал. Техническим результатом является увеличение доли бестранспортной технологии, снижение объемов вторичной перевалки вскрышной породы и упрощение организации работы вскрышного и отвального драглайнов. 4 ил.

Способ отрытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку первоначальной емкости под внутренний отвал, размещение вскрышных пород из первоначальной емкости во внешний отвал, размещение вскрышных пород от отработки оставшейся части карьерного поля во внутренний отвал по бестранспортной технологии, отличающийся тем, что первоначальную емкость под внутренний отвал формируют в одном из торцов карьерного поля на основании предварительно рассчитанных параметров, таких как глубина, равная конечной глубине отработки пласта для максимального извлечения полезного ископаемого, ширина по верху, равная ширине карьерного поля, и длина по дну, определяемая исходя из обеспечения размещения во внутренний отвал вскрышной породы из забойной стороны карьерного поля, отрабатываемой одним вскрышным драглайном последовательно сверху вниз горизонтальными уступами со сбросом вскрышной породы во внутренний отвал, при этом внутри указанного отвала осуществляют распределение вскрышных пород посредством ее перевалки отвальным драглайном.