Способ отстройки нерабочих бортов глубоких карьеров Советский патент 1992 года по МПК E21C41/20 

Изобретение относится к горному делу, в частности к открытой разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых на глубину до 500-700 м.

Месторождения руд черных и цветных металлов преимущественно представлены крутопадающими залежами, погружающимися в недра Земли под углом 60-90° на значительные глубины. При выемке таких полезных ископаемых открытым способом вмещающие породы извлекаются попутно, по мере отработки которых в верхней части карьера формируются нерабочие участки бортов, сохраняемые в постоянном положении до полного завершения эксплуатации карьера, В зависимости от крутизны предельного контура нерабочих бортов зависит и общий объем выемки вскрышных пород. Так, увеличение угла откоса нерабочего борта всего на один градус приводит к оставлению в массиве десятков миллионов м3 вмещающих пород. В этой связи конструирование нерабочих бортов выполняется особо тщательно, а увеличение углов откосов отдельных уступов и бортов в целом детально обосновывается.

Известно, что выпуклый борт карьера экономичнее плоского и вогнутого. Теорети-. ческий криволинейный профиль борта представляет собой геометрическое место точек, в каждой из которых удовлетворяется условие предельного напряженного состояния. Методика построения реального для карьеров профиля заключается в том, чтобы вписаться в этот криволинейный профиль.

Проектирование нерабочих бортов карьера осуществляется в зависимости от физико-механических свойств подсекаемых горных пород. Путем выполнения геомеханических расчетов определяются предельные высота и угол наклона отдельных участков борта. Затем конструируются соответствующие участки борта по параметрам нерабочих уступов и берм всех назначений.

со

С

х| ю

ю

Јь 4

При этом для обеспечения устойчивости участка борта заданной высоты достаточно выполнения условия, при котором конструктивный угол наклона борта равен или меньше предельного.

Однако реализация принятой в проекте технологии вскрытия и отработки нижележащих горизонтов требует устройства между смежными по высоте уступами горизонтальных площадок повышенной ширины для размещения на них транспортных коммуникаций, пунктов изменения направления движения и перегрузки горной массы при комбинированных видах транспорта, а также наклонных площадок для формирования соединительных вые здов между горизонтами карьера. Конструктивное выполнение таких площадок в карьере приводит к выполажиаанию откоса участка борта не только по менее устойчивым породам, но и по более устойчивым, что Ёлечет за собой резкое увеличение объемов выемки вскрыши, При этом в методике место расположения площадок не учитывает физико-механические свойства подсекаемых пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ отстройки нерабочих бортов глубокого карьера, где без дополнительного разноса вмещающих пород предохранительные бермы проходят наклонными параллельно наклонной трассе транспортных площадок, опускающейся по спирали с одного борта на другой до самого дна. При этом длина транспортирования минимальна, пункты изменения направления движения отсутствуют.

Известный способ имеет существенные недостатки, значительно ограничивающие область его эффективного применения. При этом карьер должен иметь небольшие размеры в плане и отрабатывать столбообразную залежь с углом падения, близким к 90°. Горные работы здесь ведутся только на 3-4 нижних горизонтах. Все верхние горизонты должны быть отработаны в предельном положении или же временно законсервированы. В то же время отсутствие пунктов примыкания не позволяет осуществить заезд транспортных средств на эти горизонты. Поэтому для расширения границ карьера поверху необходимо перекрыть ведение горных работ на нижних горизонтах до полной реконструкции транспортной схемы. Размещение перегрузочных площадок в нижней рабочей зоне затруднительно вследствие стесненного выработанного пространства, близости производства взрывных работ и интенсивной отработки нижних горизонтов. Поэтому данный способ не применим при разработке вытянутых крутопадающих залежей, где число рабочих горизонтов достигает 20-30 и более.

Целью изобретения является уменьшение выемки вскрышных пород в контурах карьерного поля, имеющего разнопрочные пласты горных пород, где применяется комбинированный транспорт, а большинство вскрытых горизонтов находится в отработке

и на их площадки заведены транспортные коммуникации.

Поставленная цель достигается тем, что горизонтальные транспортные коммуника

ции, пункты изменения направления движения и перегрузки горных пород при комбинированных видах транспорта располагают на. площадках уступов в пределах участков бортов с выходами менее устойчивых горных пород, а контур борта карьера на участках с выходами более устойчивых пород формируют более крутым из уступов с наклонными транспортными площадками или предохранительными бермами.

Отстройка участков борта по менее устойчивым породам предполагает существенное выполаживание углов откосов уступов и увеличение ширины площадок между ними. Поскольку такие площадки в

любом случае будут созданы, их следует использовать для размещения горизонтальных транспортных коммуникаций (железных и автомобильных дорог), пунктов изменения направления движения (раздельные

пункты, железнодорожные станции, заезды на горизонты), а также перегрузочных установок и складов при комбинированных видах транспорта,.т.е. вписать транспортные коммуникации в контуры площадок, отстроенных по условиям устойчивости. Как прави- ло, такие сооружения не выходят за пределы площадок между уступами менее устойчивых пород. Вследствие этого расчетный угол устойчивости не выполаживается,

По более устойчивым породам уступы отстраиваются более крутыми с площадками между ними минимальной ширины. В этом случае на них следует размещать только наклонные транспортные коммуникации

(выездные траншеи, съезды между горизон-. тами, а также предохранительные бермы). Ориентируя трассу движения в соответствии с расположением в карьере широких и узких площадок и располагая на них соотаетствующие элементы транспортных коммуникаций, появляется возможность отстраивать нерабочий борт глубокого карьера более крутым, не нарушая устойчивый контур по всей высоте пересекаемых разнотипных пород.

На фиг. 1 изображен контур борта глубокого карьера, разрез; на фиг. 2 - карьер геологический разрез.

Способ может быть реализован следующим образом.

Между земной поверхностью 1 и дном 2 карьера в отработанном виде по условиям устойчивости горных пород отстраивают откос нерабочего борта 3, причем по насосам 4 откос участка борта 5 имеет минимально возможный угол б, по менее устойчивым скальным породам 7 уступы отстраивают с откосами 8 под более крутым углом 9, а по более устойчивым скальным породам 10 откосы уступов-11 и углы наклона соответствующих участков борта 12 формируют максимально возможной величины. При этом по менее устойчивым породам 7 отстраивают широкие транспортные площадки 13. а по более устойчивым - только бермы 14 безопасности. На широких площадках 13 размещают горизонтальные транспортные коммуникации, пункты изменения движения и перегрузки горных пород, а на узких площадках 14 размещают соединительные наклонные транспортные коммуникации между смежными отдельными уступами или их группами.

Пример. Рассмотрим эффективность предлагаемого способа отстройки нерабочих бортов на карьере Полтавского ГОКа. На фиг. 2 показано, что массив разрабатываемых пород состоит из менее устойчивых пород 7: сланцев, брекчий, железистых кварцитов горизонтов Ка4, К234, «а3. Располагаются они как по западному лежачему боку залежи основного пласта железных РУД Ка2. так и по его восточному борту. Более устойчивые породы 10 представлены амфиболитами и железистыми кварцитами пластов Ка1, Ка2, и Ка3 3 в лежачем боку.

На основании расчетов устойчивости бортов между земной поверхностью 1 и дном 2 карьера построен предельный устойчивый контур нерабочих бортов 3. Здесь по западному борту на выходах менее устойчивых пород сформированы площадки шириной 150 м (гор. -45 м), 100 м (гор. - 60 м и гор. - 120 м), 75 м (гор. - 255 м). Между ними по более устойчивым породам ширина площадок составляет 30-40 м. На восточном борту по менее устойчивым породам сформированы площадки шириной 150 м (гор. + 15 м), 100 м (гор. - 75 м), 100 м (гор. - 125 м), 75 м (гор. - 205 м), 125 м (гор. - 210 м) и 90 м (гор. -345м).

В настоящее время в карьере эксплуатируется 15 уступов высотой 10, 12 и 15 м. Вывозка горной массы с нижних горизонтов производится комбинированными видами

транспорта: автомобильно-железнодорож- иым и автомобильно-конвейерным. В будущем одновременно будет эксплуатироваться 30-35 горизонтов. Железная дорога будет углубляться до гор. -120м (Западный

борт) и гор. - 210 м (Восточный борт). Приемная площадка конвейерных подъемников последовательно опускается до гор. - 255 м и гор, -345 м. Внутри карьера горная масса перемещается автосамосвалами. С учетом

рекомендаций по отстройке нерабочих бортов при проектировании транспортной схемы, выполненной институтом Южгипро- руда, на ранее указанных широких площадках устраиваются на Восточном борту 2

железнодорожные станции и б перегрузочных пунктов, на Западном борту - одна станция и 5 перегрузочных пунктов. Система временных автомобильных съездов также вписывается в представленную

конфигурацию бортов.

Формирование транспортных площадок и откосов нерабочих бортов по предлагаемому способу позволило сократить объем/ выемки вскрышных пород на 103,5

млн.м3. и дополнительно вовлечь в разработку 40,8 млн.т руды.

Формула изобретения

Способ отстройки нерабочих бортов глубоких карьеров, включающий отработку уступов до предельного контура карьера, сооруженные на их площадках наклонных и горизонтальных транспортных коммуникаций, сооружение пунктов изменения направления движения и перегрузки, формирование предохранительных берм, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения объема выемки вскрышных пород в контурах карьерного поля, имеющего разнопрочные пласты горных пород, горизонтальные транспортные коммуникации, пункты изменения направления движения и перегрузки горных пород сооружают на площадках уступов, расположенных на участках бортов с выходами менее устойчивых горных пород, при этом борт карьера на участках с выходами -более устойчивых пород формируют более крутым из уступов с

наклонными транспортными площадками или предохранительными бермами.

л2 12 Ю

v v

Изобретение относится к горному делу, в частности к открытой разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения - уменьшение объема выемки вскрышных пород в контурах карьерного поля. В способе отстройки нерабочего борта глубоких карьеров сооружают пункты изменения направления движения и перегрузки горных пород на площадках уступов, при этом борт карьера на участках с выходами более устойчивых пород формируют более крутым ш уступов с наклонными транспортными площадками или предохранительными бермами. 2 ил.

. v ,is /a

л п. i - / / . v . TS--j

/ i V {- 1 J

if - Г 1 f11 ILJ-ГI

h v v Ч

y . Т М.Л; ... Д , fcy „ ,f Ч А Д Тi Г: L I

fl . -V « r

« VXiiu r

n.t . J 4Uv . . i

ffll

1A .Kit VC . j, KjVCfiA.,

«t M«t4

У Л VVftV. ДЛ . .. Л.Л . Л V. . . T

Я

./. ь

ПГ1

.

li i nt

14

«.

т

-зон

330

W

-