Способ реконструкции карьеров Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке местрождений полезных ископаемых.

Известен способ реконструкции карьеров, включающий горные работы на погашенном борту с разделением его по высоте на рабочие зоны и транспортировку горной массы автосамосвалами.

Недостатком данного способа являются излишние объемы вскрышных работ вызванные размещением транспортных верм по всей высоте реконструированного борта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ реконструкции карьера, включающий отработку карьера до проектного контура этапами по глубине, формирование промежуточного дна. 317 погашение борта с формированием предохранительной бермы, проведение съезда, отсыпку вскрышных пород на дно выработанного пространства, отстр ку на отсыпанных породах съезда до соединения его со съездом на борту, отработку и транспортирование полезного ископаемого. Недостаток способа состоит в налидии значите/1ьных затрат на вскрышные работы, обусловленных необходимостью выемки излишних объемов пород а также удорожания работ, связанных с размещением съезда на бортах карье ра до навала взорванных пород в последнем по глубине этапе работ. Этот объем работ находится в прямой зависимости от глубины располс5жения съез да на бортах, которая в известном способе является значительной и возможности ее уменьшения реализованы не в полной мере. Кроме того, усложнено обеспечение безопасности ведени горных работ на нижних горизонтах карьера под реконструируемыми бортам Цель изобретения - сокращение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения объемов вынимаемых пород при повышении безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах. М , . . : . . - : Цель достигается тем, что согласно способу реконструкции карьеров, включающему отработку карьера до про ектного контура этапами по глубине, формирование промежуточного дна| погашение борта с формированием предохранительной бермы, проведение съезда, отсыпку вскрышных пород на дно в работанного пространства, отстройку на отсыпанных породах съезда до соединения его со съездом на борту, отработку и транспортирование полезного ископаемого, после достижения дна карьера глубины, которую определяют зависимостью (- -х-г- а ч п где Г - глубина дна карьера, м; Н(1 глубина промежуточного дна карьера, м; . Ш - ширина промежуточного дна карьера, м; X - ширина по промежуточному дн карьера первой выработки между целиком и погашаемым бортом, м; х„ - ширина по промех{уточному дну карьера второй выработки между целиком и погашаемым бортом, м; Шд- ширина автотранспортной площадки, м; результирующий угол первого откоса целика, расположенного на дне карьера, град., О(ц2 результирующий угол второго откоса целика, расположенного на дне карьера, град., на погашенном борту карьера производят формирование съезда до указанной глубины, а затем формируют в массиве ниже дна карьера целик посредством проведения по проектному контуру целика съезда до промежуточного дча, причем формирование борта посредством проведения предохранительной бермы производят ниже указанной глубины, после чего производят отсыпку вскрышных пород между целиком и погашенным бортом, а после соединения съездов производят окончательную нарезку съезда по целику до конечного дна карьера, при этом предохранительную берму проходят на высоту борта, определяемую выражением .i--b2 3H;i;, где Н - высота погашения борта, м; , A.3J - разность заложения съезда на целике на i-м участке,м; i- - уклон съезда на i-м участке, Л; 3ц.- заложение насыпного, i-ro Участка, съезда, м, а затем отрабатывают породы целика. Предлагаемый способ отличается от известного вышеизложенной последовательностью выполнения операций, Направлением горных работ и характеризующими способ параметрами, представленными в виде математических выражений. Эти признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта - достижение цели изобретения. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений. На фиг. 1 Изображен карьер с промежуточным дном, вид в плане; на фиг. 2 - то же после наращивания съезда; на фиг. 3 карьер на конец I обработки, вид в плане; на фиг.4 517разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 схема целика на дне карьера для вывода формул, вид в плане; на фиг.6 сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 сечение целика для вывода формул. Способ осуществляется следующим образом. Работы по реконструкции карьера с формированием на погашенном борту 1 2, например, с петлевой формой трассы над наиболее глубоко зале гающими телами полезных ископаемых 3 (фиг. 4), выполняют этапами по глубине и Начинают с использованием существующего съезда , при помощи которого отрабатывают слой пород, разупрочненный в течение длительного срока службы борта и обновляют откосы, отстраивая их в неразупрочиенных породах на сравнительно короткий срок, что уменьшает деформации и улучшает условия безопасности работ в карьере Съезд «служит для улавливания объемов деформаций 5 откосов, что позволяет исключить опасность, сопутствую щую их уборке и сэкономить объем 6 вскрыши между существующим 7 и необходимым 8 для разности с целью ликвидации деформаций контурами погашен ного борта карьера (фиг. 4), и испол зуется в этих целях до горизонта верх ней транспортной площадки 9 целИка 10 расположенной на дне карьера. Глубину дна карьера определяют зависимостью, по)1ученной следующим образом. Согласно фиг. 5 и 6 минимальная ширина основания целика 10 выразится) где Ulq ширина автотранспортной площадки, м; Нц - высота транспортной части це лика 10, расположенного на промежуточном дне 11 карьера, м; (Уц- соответственно результирующие углы первого и второго откосов целика, градус, зависящие от числа серпантин и соответственно длины боковой. поверхности целика /M i:i: : rl где 3j - заложение i-ro участка съез да, м; угол otKoca уступа на i-м участке, град., БТ-- ширина транспортной бермы на i-M участке м. , С другой стороны , ч (3) где Шл - ширина дна карьера в рассматриваемом сечении, м; X. и X. - соответственно ширина по промежуточному дну карьера первой и второй выработки между целиком и погашаемыми бортами карьера в рассматриваемом сечении, м. Из (1) и (З) получим -н , (k) 4 ctgO/ +ctgO w В формуле (З), в случае обособления целика 10 двумя выработками вдоль погашенных бортов, х и х имеют зна-чения соответствующих ширин выработок, в случае наличия одной выработ ки соответственно хj или х принимаются равным нулю, а угол откоса целика, примыкающего к борту равен 180-, где ft - угол откоса борта на вьгсоту целика, градус; в случае отсутствия выработок- при отсутствии верхней транспортной площадки 9 . Глубина (г) дна карьера, часть которого представляет собой транспортную площадку 9, выразится Г Н„-Нц,(5) где Hj, - глубина промежуточного дна 11 карьера, ц, или с учетом С) () ( Например, при м (фиг. 1) м; м; м;(Хи„ 45°; м; «2 2б5з20-25;2д . Н 320-100 220 м. После достижения глубины дна каьера, которую определяют зависимотью (6), на погашенном борту 1. карьеа производят формирование съезда 2 о указанной глубины на участке аЬ. атем формируют в массиве ниже дна арьера (ниже транспортной площадки | ) целик 10 посредством проведения 7lyi по проектному контуру целика 10 съезда 2 на участке be до промежуточного, дна 11. Таким образом, без изменения высотных отметок начала и конца съезда 2, при сохранении ег9 общей длины и уклона, уменьшают длину и разность вЫ сотных отметок начала и конца его части аЬ на погашенном борту 1за счет нарезки его MactK be на транспортном целике 10, т.е. по сравнению с контуром 12, соответствующем размещению съезда на борту, съезд 2 Нарезают в борту ближе к выработанному пространству, с выносом части съезда на временный целик 10 и тем самым при ближают проектный контур борта к устойчивому и экономят на. борту объемы 13 вскрыши (фиг. k). Рассчитываемая по формуле (6), величина Г является необходимым условием выполнения способа, так как при Г меньше расчетной образуется раз ;рыв съезда: его часть аЬ на погашенном борту не будет соединена с частью be на целике пород и ведение работ ниже уровня b не представляется возможным. При Г больше рассчитанной выполнение способа возможно, но нерацирКально, так как при этом выполняются излишние объемы вскрыши на борту. При формировании части аЬ съезда 2 между погашаемым бортом 1 и съездом 2 отрабатывают полезное ископаемое 1Л выработками 15 с выносом съезда 2 за пределы выработок 15 на трайспортг ную берму de (фиг, k) в сторону выработанного пространства карьера. Расположение съезда 2 на берме de по сравнению с общепринятым расположением на берме fg позволяет оставить в борту 1 объемы пород над выработкой 15 между отстраиваемым контуром (фиг. 4) и неизбежным по известным способам контуром 16. Наряду с этим вынос съезда 2 на берму de обеспечивает оставление без отработки на пога шенном борту 1 целиков 17 и 18, а выр ботки 15 используют для отсыпки в них пьрод. Это обеспечивает сокращени расстояния транспортировки пород и тем самым удешевляет вскрышные работы Вместе с этим выработки 15 (заполненные разрушенными породами или без них иcпoльзyюt для улучшения условий безопасности работ следующим образом: для улавливания деформирующихся масс 5 вышележащих откосов для укрепления вышележащих откосов контрфорсами из порода, для уменьшения уклона автодороги за счет перемещения ее из положения de на отсыпанную площадку gd (фиг. )«, для создания после отсыпки пород дополнительной площадки для разминовки и маневра машин. Увеличение части be съезда 2 на целике 10, необходимое для уменьшения длины части аЬ на погашаемом борту 1, обеспечивают увеличением длины и площади откосов 19 (фиг. 5 и 6) боковой поверхности целика 10 до размеров соответствующих перепаду высот точек b и с при заданном уклоне части be съезда 2. Для этого целик 10 формируют вне погашаемого борта 1 под углом к нему S продольной оси 20 целика 10 (фиг.О Такое расположение целика 10 позволяет пространственно разделить и по времени совместить работы на погашаемом борту 1 и на целике 10, что улучшает условия безопасности и экономические показатели работ. Целик 10 обособляют путем отработки горной массы между :ним и погашаемыми бортами в процессе . формирования части be съезда 2 таким образом, что между съездом 2 и погашаемыми бортами отрабатывают полезное ископаемое 3 причем формирование каждого Погашаемого борта посредством проведения наклонной предохранительной бермы или горизонтальных берм 21 производят ниже указанной глубины, определяемой по формуле (6). . После отработки полезного ископаемого 3 между бортами карьера и целиком 10 и нарезки на целике 10 съезда 2 до промежуточного дна 11 карьера, на одном или нескольких участках, где ниже промежуточногЬ дна 11 полезные ископаемые неЪалегают, производят отсыпку вскрышных пород ,между целиком 10 и погашенным бортом на дно выработанного пространства с отстройкой на отсыпанных породах съезда и тем самым наращивают съезд 2 на целике 10, удлиняя его на участки st и ОР путем присоединении в точке S начала наклонной насыпной части (вставки) транспортной бермы к серпантине участка be съезда 2. Конец насыпной части съезда в точке Р присоединяют к цели-. ку на уровне ниже высотной отметки существующей ветви съезда 2. Поэтому после соединения съездов, начиная с нижней ветви соединительной серпантины (от точки Р), на участке pfc съезда 2 производят окрнц тельную нарезку съезда 2 по целику с уменьшением его высотных отметок по трассе до конечного дна 22 карьера. Причем отрабатывают горную массу между проектным контуром карьера и целиком 10 с погашением бортов без транспортных берм, с формированием наклонной или горизонтальных предохранительных берм 21, при этом предохранительную берму (или бермы),про ходят на высоту борта, определяемую выражением/ полученным следующим образом: За счет увеличения боковой поверхности высотутранспортного целика увеличивают (а глубину съезда На борту уменьшают) на величину V2.&3ivi;, (7) - . . , . , ; / где h - превышение глубины съезда на погашаемом борту с использованием временных цели ков вдоль борта по известным способам над глубиной заезда на борту по предлага емому способу, м; АЗ - разность заложения (проекци , .. наклонной, ветви съезда На г ризонтагГьную плоскость) уча стка съезда на целике по предлагаемому и известным способам при одинаковых Уклонах на i-участке, м; 1; - уклон съезда На i-м участ| С , л ,Алгебраическая сумма разНостей заложений по формуле (7) дает прирост высот откосов на целике 10 и та ким образом за счет предлагаемого способа увеличивают общую высоту целика 10 и уменьшают высоту участка съезда 2 на погашаемом борту 1 и тем самым сокращают вскрышные объемы на борту 1. Например, как показано на; фИг. 1 и 2, при уклонах первой веТви серпантины на целике 0,07%, второй, 0,08%, третьей 0,1 и их длинах в плане соответственно по обычному и предлагаемому способам 115 и 310 м, 160 и 15 м, 200 и 250 м, hp по формуле (1) составит hr (310-11.5)0,-07+ + (tH5-l60)xO,08-i-(250-200)0,1; 1л 39,15 м. Таким образом, величина h,- являет ся одним из условий достижения цели изобретения, так как уменьшение глубины нарезки съезда на борту уменьшает объем работ и затраты. При этом борта карьера на высоту целика 10 погашают без транспортных берм, с формированием лишь предохранительных берм 21 между откосами сдвоенных строенных уступов. Высотные отметки по трассе съезда 2 уменьшают На-величину (Ни) и тем самым углубляют карьер на Т-лубину (На) (фиг. 7), обеспечиваемую удлинением съезда 2 на участке be отсыпкой пород по трассе stop гП Y I . где 3,- заложение (проекцияна горизонтальную плоскость) насыпного i-ro участка съезда, м, Например, на фиг. 2 по (8) «- 4-t4-f opi«.. 90 р -ер. 4t ор соответственно длина где 1 отрезков st и ОР насыпной части съезда на плане (фиг.2), соответствующая заложениям участков съечЗда, м. Как показано на фиг. 2, за счет отсыпки в первой ветви серпантины удлинительной вставки заезда, длиной ia плане (заложением) 150 ми удлинения заложения второй ветви серпантины на целике на 85 м, углубление карьера составляет I V - . . H,.: l50itO,07+85xO,,3 м. /04 Уравнение (о) является условием выполнения предлагаемого способа, . поскольку без вклинения насыпной части съездг 2 достижение конечного контура 22 при обеспечении предлагаемых проектных контуров погашаемого борта 1 невозможно; углубление без вклинеНия насыпного съезда обусловливает необходимость опускания целика 10 на конечное дно 22 с понижением верхней транспортной площадки 9 на , величину (Ну.) и соответственно увеличения глубины размещения съезда 2 на борту 1 (г) на величину (Ни), что в свою очередь повлечет отработку пород между предлагаемым и обычным (12) предельными контурами. В целом глубина съезда 2 на погашаемом борту по предлагаемому спр coQy уменьшена, как следует из форму (7) и (8) на величину Zi3;-i;+ 2l3H;i (Ю) Ut i 1 соответствующую высоте борта, проект ный контур которого сфсрмулирсвзн с прелохранительной бермой, в рассмотре ных примерах составляющей 33,15+17,3 56,ii5 м. При наличии полезного ископаемого 3 на уровне площадки 9 его отрабатывают при формировании целика 10 и отсыпкой пород восстанавливают площадку 9 и съезд 2 по ней. После формирования съезда 2 до конёмного дна 22 карьера между ним и промежуточным дном 11 начинают отрабатывать горные породы и полезные ископаемые с отсыпкой пустых пород на дно выработанного пространства, а затем отрабатывают породы целика, при этом укрепляют борт контрфорсом и сокращают расстояние транспортиров ки пород и тем самым повышают ус тойчивост откосов уступов и бортов и безопасность работ, а также удешевляют вскрышные работы. В процессе этих работ по периметру дна от погашенных бортов на высоту целика 10 отсыпают породами новый съезд 23 вне целика 10 (фиг. 3), причем дно 22 карьера соединяют с целиком 10 временными насыпными съездами, примыкающими вне этой части съезда 2, которая расположена в зоне горных работ на целике 10 и таким образом еще раз переформируют съезд на целике 10. После отсыпки съезда 23 из целика 10 ёынийают полезное ископаемое 3. Таким образом, при доработке карьера горные работы ведут в направ лениях, обеспечивающих оставление части 2 пустых пород целика 10 на конечном дне 22 карьера, без их отра ботки, причем в случае необходимости отрабатывают перешеек со съездом транспортной площадкой 9, соединяющий обособленный целик 10 с погашенным бортом карьера (фиг. 3). Рассчитываемая по формуле (6) глубина форм рования съезда 2 на погашаемом борту 1 (г) учитывает величину (14), рас считываемую по формуле (Ю), и согласно схемы (фиг. 7) объем сэкономленной на погашенном борту 1 вскрыши заключается между проектными контурами kin и muvn. Преимущества предложенного способа заключаются в уменьшении объемов вскрышных работ, в сокращении расстояния транспортировки пород; в повышении степени безопасности работ путем пространственного разделения работ, выполняемых на безопасном расстоянии друг от друга на борту и на дне карьера, созданием дополнительной емкости для улавливания деформирующих масс, расширением предохранительных площадок, уменьшением уклонов участков съезда, сокращением сроков службы засыпаемых откосов, в результате которого уменьшаются разупрочнение и проявление релаксации пород и тем самым повышается устойчивость откосов. формула изобретения 1. Способ реконструкции карьеров, включающий отработку карьера до проектного контура этапами по глубине, формирования промежуточного дна, погашение борта с формированием предохранительной бермы, проведение съезда, отсыпку вскрышных пород на дно выработанного пространства, отстройку на отсыпанных породах съезда до соединения его со съездом на борту, отработку и транспортирование полезного ископаемого, отличающийс я тем, что, с целью сокращения затрат на вскрышные работы за счет уменьшения объемов вынимаемых пород при повышении безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах, после достижения дна карьера глубины, которую определяют зависимостью -( -tg0 4fctg6/4/ где Г - глубина дна карьера, м; Hfl - глубина промежуточного дна карьера, м; Ш . - ширина промежуточного дна карьера, м; Х - ширина по промежуточному дну карьера первой выработки между целиком и погашаемым бортом, м; X., - ширина по промежуточному дну карьера второй выработки между целиком и погашаемым бортом, м; luQ - ширина автотранспортной площадки , м;

ЦГ

результирующий угол первого откоса целика, расположенного на дне карьера, град; и,2. результирующий угол второго откоса целика, расположеннрго на дне карьера, град, на погашенном борту карьера произеодят формирование съезда до указанной глубины, а затем формируют в массиве ниже дна карьера целик посредством проведения по проектному контуру целика съезда до промежуточного дна, причем формирование борта посредст вом проведения предохранитеяьной бермы производят ниже указанной глубины, после чего производят отсыпку. вс1 рышных пород между целиком и погашенным бортом, а после соединения съез/ ов

производят окончательную нарезку съезда по целику до конечного дна карьера, а затем отрабатывают породы целика.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что предохранитель ную берму проходят на высоту борта, определяемую выражением

)П-«еП

н.2лз;.1;+ 21знЛ;,

. 1 7 л -.

высота погашения борта, м; разность заложения съезда

на целике ни i-м участке,м; уклон съезда на i-м участке, ;

заложение насыпного i-ro участка съезда, м.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месТо- [рождений полезных ископаемых. Цель изобретения - сокращение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения; объемов вынимаемых пород при повыше-НИИ безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах. Отработку карьера ведут до граничного контура этапами по глубине с формированием \ промежуточного дна, погашение борта с формированием предохранительной бермы, формирование съездов на отсыпанных в выработочное пространство вскрышных породах. После достижения дна карьера глубины, определяемой по формуле, на погашенном борту карьера формируют съезд до указанной глубины. Затем в массиве ниже дна карьера формируют целик посредством проведения по проектному контуру целика съезда до промежуточного дна, причем формирование борта посредством проведения предохранительной бермы производят ниже указанной глубины. Отсыпа" ют вскрышные пЬроды между целиком и погашенным бортом. После соединения съездов производят окончательную нарезку съезда по целику до конечного дна карьера. Затем отрабатывают целик. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.(ЛС

Л

ff

.l

20

22

.2

22

иг.З

csj

CM .S

п

иг.7

Б-В Ч «liM Й/г.5