Способ внутреннего отвалообразования Советский патент 1993 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при вскрытии или ведении вскрышных работ на участках горизонтальных и пологопа- дающих месторождений, примыкающих к нерекультивированным погашенным горным выработкам ранее отработанных карьерных полей.

Известен способ управления отвалами горных пород, включающий подготовку основания отвала и отсыпку основного отвала. Подготовка основания отвала включает в себя отсыпку наклонной призмы из слоев пород различной пластичности, например, песчаника и глины с напластованием падения поверхности этих слоев вкрест фронта отвалообразовэнил. Протяженность подготавливаемого основания для последующей

отвальной заходки превышает ее ширину. На подготовленное основание производят отсыпку вскрышных пород до достижения отвалом проектной отметки, после чего должно происходить сдвижение пород отвала по поверхности скольжения, образованной наклонным основанием. В результате образуется емкость для дальнейшей отсыпки отвала. Затем отвал вновь отсыпают до проектной отметки и цикл повторяется.

Этот способ обладает двумя существенными недостатками. Первый - низкая технологичность и высокая трудоемкость работ по обеспечению управляемого оползнеобразования на отеале в связи с необходимостью задалживания необходимого оборудования для отсыпки наклонного основания из слоев пород различной пластич ч

00

00

ю о ю

ности и придания подготавливаемому основанию проектного уклона. Технически, осуществимый угол наклона подготавливаемого основания снижает вероятность сдвижения отвала. Увеличение угла наклона основания внутреннего отвала приводит к возрастанию объема работ по подготовке основания, производимого дополнительным оборудованием. Другим недостатком является трудность внедрения в производство из-За усложнения технологии формирования отвала, необходимости селекции укладываемых пород, дополнительных затрат материальных и трудовых ресурсов.

Известен также способ управления отвалами горных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, который включает укладку в основание отвала системы водовыпускных устройств для замачивания прилегающего слоя отвальных пород, что обеспечивает условия для их сдвижеиия, обрушения и способствует увеличению емкости отвала.

Недостатком указанного способа является необходимость строительства системы водовыпускных устройств, что требует значительных материальных и трудовых затрат, будет препятствовать непрерывности процесса отвалообразования и работе отвального оборудования, а в конечном итоге существенно увеличит трудоемкость работ по обеспечению управляемого оползнеоб- разования на отвале.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ внутреннего отвалообразования (выбран в качестве прототипа), включающий формирование целика из вскрышных породи полезного ископаемого, отсыпку на его откос гребней отработанных пород вскрыши с последующим наращиванием отвала по высоте. Однако наряду с повышением емкости выработан- .ного пространства, что в свою очередь сокращает объемы переэкскавации, указанный способ характеризуется повышенными затратами на отвалообразование по сравнению, например, с технологией, предусматривающей управляемое обрушение вскрышного уступа.

Целью настоящего изобретения является снижение затрат на отвалообразование за счет обеспечения управляемого оползне- образования пород.

Поставленная цель достигается тем, что при способе внутреннего отвалообразования, включаюа ем формирование целика из вскрышных пород, отсыпку на его откос отработанных вскрышных пород гребнямйТ наращивание отвала, перед отсыпкой

вскрышных пород на целик, заполняют выработанное пространство водой, а гребни отсыпают высотой, превышающей высоту устойчивого их состояния. Таким образом, предлагаемый способ внутреннего отвалообразования отличается следующими признаками:

Выработанное пространство перед отсыпкой вскрышных пород на целик заполня- 0 ют водой.

Гребни отсыпают высотой, превышающей высоту устойчивого их состояния.

Несмотря на то, что отдельные признаки предлагаемого способа известны из дру- 5 гих источников, в данном случае сочетание их предает способу совершенно новые признаки, позволяющие снизить затраты на отвалообразование за счет обеспечения управляемого оползнеобразования пород.

0Так, выполнение 1-го признака позволит увлажнить основание отвала, что приведет к возникновению в его нижней части первоначальной зоны ослабления и создаст условия для формирования поверхности

5 скольжения, по которой при отсыпке гребней вскрышных пород с высотой, превышающей высоту их устойчивого состояния (2-й признак) будет происходить оползание отвальных масс.

0При этом оползни отвалов происходят исключительно под действием их перегрузки на высоте, обусловленной прочностью предварительно сформированного слабого слоя. Оползни отвалов сопровождаются вы5 давливанием пород слабого слоя с основания отвала и сдвижение отвалов в данном случае является полностью управляемым, основанным на использовании механизма оползней выдавливания.

0Таким образом, каждый из рассмотренных выше признаков, отдельно взятый, необходим, а все вместе взятые достаточны для того, чтобы отличить предлагаемый способ от всех других и характеризовать его в

5 том качестве, которое проявляется в положительном эффекте. При этом отсутствие каждого признака в совокупности признаков предлагаемого способа не дает возможности получить тот положительный

0 эффект, который является целью изобретения и лишь его наличие в совокупности признаков обеспечивает получение этого положительного эффекта.

Следовательно, признаки, отличающие

5 заявленный способ, являются существенными.

На фиг. 1 - 6 показаны этапы внутреннего отвалообразования на примере сооружения траншеи для вскрытия участка месторождения, примыкающего к нерекультивированной погашенной горной выработке ранее отработанного карьера.

Предлагаемый способ отвэлообразова- ния, например, экскаватором-драглайном ЭШ-10/70 осуществлется следующим обра- зом. При вскрытии полезного ископаемого 1 (фиг. 1) участка горизонтального (полого- падающего) месторождения, примыкающего к нерекультивированной погашенной горной выработке 2 ранее отработанного карьера, на первом этапе выработанное пространство (погашенную выработку 2) заполняют водой 3. Для этой цели целесообразно использовать подземные воды. Далее на борту выработки 2 со стороны сооружав- мой траншеи оставляют целик 4, а драглайн из положения 5 вынимает объем размокающих горных пород 6 (например, песков, суглинков) и укладывает его на откос целика 4, формируя пионерную насыпь 7. При этом в условиях дополнительного увлажнения основания пионерной насыпи 7 водой 3 в ее нижней части возникает первоначальная зона ослабления и формируется поверхность скольжения, обеспечивающая сдви- жение отвальных масс последующих заходок.

На втором этапе (фиг. 2) экскаватор смещается в положение 8 и отрабатывает объем горной породы 9, отсыпая ее на откос пио- нерной насыпи 7 в виде гребня отвальной заходки 10. При этом высота гребня 10 превышает высоту его устойчивого состояния, а наличие целика 4 и зоны ослабления в пионерной насыпи 7 приводит к его оползанию в погашенную горную выработку 2. В результате горная порода занимает положение 11, создавая дополнительную емкость для размещения последующих отвальных заходок и тем самым уменьшает объем пе- реэкскавации при сооружении вскрывающей траншеи.

На третьем этапе (фиг. 3) драглайн из положения 12 вынимает объем горных пород 13, отсыпая его в отвальную заходку в виде гребня 14 на освобожденный откос пионерной насыпи 7, В процессе отсыпки отвальной массив также подвергается оползневым деформациям, так как и он отсыпается на слабое основание..

На четвертом этапе (фиг. 4) экскаватором из положения 15 отрабатывается объем горных пород 16 с укладкой их в отвальную заходку в виде гребня 17, высота которого превышает высоту его

.устойчивого состояния. В силу описанных выше обстоятельств (см. описание второго этапа) горная порода начинает оползать в выработку 2 и занимает положение 18.

На пятом и шестом этапах (фиг. 5, 6) производится окончательное довскрытие полезного ископаемого 1. При этом на пятом этапе (фиг. 5) экскаватор из положения 19 вынимает объем горных пород 20 и укладывает их в гребень отвальной заходки 21. На шестом этапе (фиг. 6) драглайн перемещается в положение 22 и отрабатывает объем горных пород 23 с отсыпкой в отвал 24. Для предотвращения возможных деформаций борта сооруженной таким образом вскрывающей траншеи вместе с отвалом горных пород, вдоль ее трассы оставляют часть целика 4 в виде треугольной упорной призмы, выполняющего функции контрформа.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ отличается сокращением затрат на отвалообразование за счет обеспечения управляемого оползнеоб- разования пород. Эффект главным образом достигается за счет уменьшения объема переэкскавации, т. к. в результате оползания порода перемещается в выработанное пространство на расстояние, значительно превышающее радиус разгрузки драглайна.

В результате применение предлагаемого способа внутреннего отвалообразования технологически и экономически целесообразно, например, при вскрытии любого месторождения полезных ископаемых, примыкающего к ранее отработанным, но нерекультивированным открытым горным выработкам, поскольку при минимальной трудоемкости работ он позволяет:

Исключить необходимость в задалживэ- нии дополнительного оборудования. .

Уменьшить объемы перезкскавации и улучшить в связи с этим технико-экономические показатели работы карьера.

Обеспечить простоту реализации и внедрения в производство.

Уменьшить зёмлеемкость строящегося карьера за счет размещения строительных отвалов в погашенной нерекультивированной горной выработке, что значительно снизит вредное влияние внешних отвалов на экологическую обстановку прилегающих территорий.

Формула изобретения

Способ внутреннего отвалообразования, включающий формирование целика из вскрышных пород, отсыпку на его откос отработанных вскрышных пород гребнями, наращивание отвала, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на отвалообразования за счет обеспечения управляемого оползнеобразования пород, перед

отсыпкой вскрышных пород на целик, за- дои, а гребни отсыпают высотой, превыша- полняют выработанное пространство во- ющей высоту устойчивого их состояния..

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при вскрытии или ведении вскрышных работ на участках горизонтальных и пологспа- дающих месторождений, примыкающих к нерекультивировэнным погашенным горным выработкам ранее отработанных карьерных полей. Цель изобретения - снижение затрат на отвалообразование за счет обеспечения управляемого оползнеобразования. пород. Выработанное пространство погашенных, но не рекультивированных горных выработок заполняют водой, на их бортах Оставляют целик и на его откосе формируют пионерную насыпь из размокающих пород. По мере возникновения в нижней части пионерной насыпи первоначальной зоны ослабления и формирования поверхности скольжения на ее откос отсыпают гребни последующих отвальных заходок с высотой, превышающей высоту их устойчивого состояния. 6 ил. (Л С