Способ открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых Советский патент 1993 года по МПК E21C41/26 

СО

С

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве глубоких карьеров. Снижение затрат на выемку и транспорт горной массы при отработке месторождений с уменьшающейся мощностью пласта. Сущность изобретения: обработку карьера ведут этапами с подвиганием фронта горных работ в направлении уменьшения его мощности, после достижения карьером проектной глубины первой очереди второго этапа отработки, вскрытие месторождения на указанном этапе производят из карьера и ведут его отработку, а по достижении фронтом горных работ от границы этапов, расстояния определяемого по формуле, формируют временный отвал на указанном горизонте второго этапа, соединяют транспортные коммуникации смежных этапов разработки, а внутренний отвал второй очереди отсыпают, начиная от границы смежных этапов, после чего приступают к отработке следующей очереди карьера. 4 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности, к открытому способу разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых большой протяженности и может найти применение при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве глубоких карьеров.

Цель изобретения - снижение затрат на выемку и транспорт горной массы при отработке месторождений с уменьшающейся мощностью пласта.

Практика открытых торных работ показывает, что отработка крутопадающих месторождений большой протяженности наиболее интенсивно ведется на участках с максимальной мощностью пласта полезного ископаемого, характеризующихся минимальным коэффициентом вскрыши,

большими размерами рабочей зоны и проектной глубиной основного карьера. Участки же карьерного поля с меньшей мощностью пласта характеризуются более высокими коэффициентами вскрыши. Для уменьшения общего обьема выемки вскрышных пород здесь стремятся увеличивать скорость подвигания горных работ в горизонтальном направлении по простиранию пласта полезного (ископаемого при небольшой интенсивности положения дна карьера. Проектная глубина отработки на этих участках значительно меньше по сравнению с основным карьером,

Большая протяженность карьерного поля позволяет применять для перемещения горной массы высокоэкономичный железнодорожный транспорт. Располагая желез00

GO О СЛ О

СО

нодорожные пути на обоих бортах карьера, возможно обеспечивать подачу локомоти- восоставов на довольно большую глубину в основную часть карьера.

Формируя отработку средней и дальней частей карьерного поля очередями со вскрытием их горизонтов из основного карьера, появляется возможность развивать горные и отвальные работы в одном направлении, к торцу карьерного поля с минимальной мощностью пласта полезного ископаемого, что позволяет обеспечить равномерный график выемки вскрыши без сни- жения установленной мощности предприятия, складировать вскрышные породы раздельно по разновидностям без перемешивания, использовать их по мере надобности как попутное сырье. Выделение двух очередей и организация только одной

переэкскавации первичного внутреннего отвала позволяет вести вскрышные работы на глубоких горизонтах с применением только автомобильного транспорта на расстояние до 1,5-2 км. Верхние же горизонты с расположенными на них транспортными коммуникациями вскрышей не засыпают, в связи с чем сохраняется возможность эксплуатировать железнодорожный транспорт по всей протяженности карьера, осуществляя им основной обьем перевозок. В этом случае затраты на выемку и транспортирование горной массы наименьшие по сравнению с аналогом и прототипом.

Дополнительный анализ известных технических решений показал, что ни в одном из них не содержится ни отдельных операций, приведенных в отличительной части формулы изобретения, ни совокупности их, предложенной авторами изобретения. Кроме того, установлено, что ни один из известных в настоящее время способов открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых с внутренним от- валообразованием не решает надежно поставленной задачи снижения затрат на выемку и транспорт горной массы. Поскольку данная совокупность признаков позволяет достичь высокого положительного эффекта, ее можно считать существенной.

Из изложенного выше следует, что предложенная совокупность признаков соответствует всем критериям, предъявляемым к изобретениям & СССР: обладает новизной, существенностью и положительным эффектом, имеющим место при реализации предложенного технического решения - способа открытой разработки крутопадайщих месторохсдеиий полезных .ископаемых с внутренним отвалообразовз- нием. . .

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Реализация предлагаемого способа иллюстрируется предлагаемыми схемами, где на фиг. 1 изображен план карьерного поля; на фиг. 2 и 3 - приведены предельные контуры глубокого карьера, показывающие в динамике последовательное1 формирование внутренних отвалов; на фиг. 4 - поперечный разрез отрабатываемого месторождения.

Способ может быть реализован следующим образом. На земной поверхности 1 в зависимости от мощности пласта полезного ископаемого 2 устёнавливают предельный контур разработки в плане 3 и по глубине 4; выделяя при этом первый этап разработки (основной карьер) 1, второй II и третий III его этапы. Добычу полезного ископаемого ведут основным карьером 1 с интенсивной углубкой его дна 5 и перемещением горных работ в направлении от торца 6 с большой мощностью пласта полезного ископаемого к противоположному торцу 7 с меньшей мощностью пласта.

Между первым этапом I и вторым И выделяют проектную границу по профилю 8-8, между вторым II и третьим III этапами - по профилю 9-9. В пределах второго II и третьего ill очереди разработки высотой соответственно hi и ha, выделяют в них горизонты, которые вскрывают из рабочей зоны 12 основного карьера 1 последовательно по мере достижения их дном 5: сначала подошвы горизонтов 13 первой очереди 10, затем подошвы горизонтов 14 второй очереди отработки 11. Отметки подошвы горизонтов 14 по абсолютной величине совпадают с проектным контуром отработки второго этапа II карьерного поля. Горные работы ведут в направлении к торцу карьерного поля 7 с меньшей мощностью пласта полезного ископаемого..

Первичный внутренний отвал 15 высотой ho -начинают отсыпать на подошве горизонтов 13 при подвигании фронта горных работ 16 первой очереди 10 на расстояние не менее I от проектной границы 8-8 между первым I и вторым этапами П разработки карьерного поля, которое определяют по формуле

( -j--+ctga )+2 °h0bctg $+а,

Пу

где b - ширина рабочей площадки, м;

Ну - высота уступов в рабочей зоне, м;

о.,/ - углы откосов уступов и первичного внутреннего отвала,градусы;

а - ширина площадки безопасности между нижней бровкой первичного отвала

16и проектной границей 14 средней части карьерного поля, м. Фронт отвальных работ

17перемещают вслед за фронтом горных работ 16 с отставанием по подошве горизонтов 13 на расстояние не менее ширины рабочей площадки Ь. Транспортные коммуникации 18 основного карьера 1 размещают с выходом на верхние горизонты борта вто- ого II и третьего III этапов карьера. Высоту первичного отвала 15 принимают такой, чтобы временно складируемые породы не засыпали транспортные площадки 19 на верхних горизонтах бортов карьера 20 второго П и третьего 111 этапов разработки карьерного поля.

При формировании выработанного пространства в подошве горизонтов 14 второй очереди 1.1 внутренний отвал с первичного положения 15 совместно с вскрышными породами, извлекаемыми при разносе бортов карьера 20, перемещают в постоянное положение 21 на проектный контур отработки, начиная от границы второго этапа 8-8 в направлении к торцу 7 карьерного поля. Повторную разработку первичного внутреннего отвала 15 ведут с использоаанием основных транспортных коммуникаций 18.

В качестве примера рассмотрена эффективность заявляемого способа открытой разработки Горишне-Плавнинского и Лав- риковского железорудных месторождений,, эксплуатируемых Полтавским горно-обогатительным комбинатом. В соответствии с техническим проектном общая длина карьера установлена 8 км, а пределах которой выделен основной карьер первого этапа длиной 3 км с глубиной 700 м, второй этап - длиной 1,2 км и глубиной 500 м; третий этап - длиной 3,8 км и глубиной 300 м. Железорудные пласты погружаются в недра земли под углом 75-90° и имеют мощность в пределах первого этапа 150-220 м, второго и третьего этапов - 36-41 м. Производительность карьера по добыче железной руды - 34 млн. т/год, вскрыше - 31 млн. м3/год. В настоящее время длина карьера 5 км, в т. ч, третьего этапа - 0,8 км. Горные работы ведутся на глубине 220 м в первом этапе и уменьшаются до глубины 170 м в его третьем этапе, Верхние горизонты отрабатываются с применением железнодорожного транспорта, нижние - автомобильного.

По предложению авторов заявляемого способа в карьере выделены две очереди отработки второго и третьего этапов карьерного поля. Высота первой очереди составляет 170-180 м. Отработку ее планируется вести без увеличения достигнутой глубины в третьем этапе до предельной границы в торце карьерного поля. Высота второй очереди совпадает по подошве с предельной глубиной отработки и во втором этапе составляет 320 м. в третьем - 120 м. В первичный внутренний отвал предполагается уложить 60 млн. м вскрышных пород.

Исходными данными для расчета расстояния удаления начала отсыпки первичного внутреннего отвала от границы второго этапа с первым являются: ha - высота горизонта второй очереди - 320 м;

b - ширина рабочей площадки - 60 м; hy - высота уступов -15м; а- угол откоса ступа - 75°; ft- угол откоса отвала - 36°С;

h0 - высота первичного внутреннего отвала - 45 м;

а - ширина площадки безопасности между нижней бровкой отвала и проектной границей средней части карьерного поля - 45м.

Тогда, по приведенной в заявляемом решении формуле

25

( f|+0,2)+2J45 60 1, м.

15

В соответствии с этим, поскольку совместная длина второго и третьего этапов раэработки к настоящему времени уже .отработана на 2 км от границы с первым этапом, начиная с 1991 г. целесообразно вести выемку горной массы первой очереди в третьем этапе с внутренним отвалообразованием. Для этого ежегодно на подошву отработанной первой очереди следует укладывать 4-5 млн. м3/год скальных вскрышных пород. При этом расстояние перевозки автотранспортом снижается на 1 км, железподорожным - на 5 км. В последующем при формировании выработанного пространства в подошве первой очереди указанные 60 лн.м вскрышкииз первичного внутреннего отйла будут перемещены в постоянный отвал. При этом среднее расстояние транспортирования автосамосвалами составит 2 км, потребуются дополнительные работы по повторной экскавации и отвалообразова- нию.

Формула изобретения

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых,включающийвскрытие месторождения, отработку горизонтов карьера очередями с углубкой, формирование транспортных коммуникаций по борту, отсыпку внутреннего отвала в выработанное пространство первой очереди, отработку пород отвала совместно с вскрышными по- родами с перемещением их в выработанное

пространство второй очереди, транспортирование горной массы, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на выемку и транспорт горной массы при отработке месторождений с уменьшающейся мощностью пласта, отработку карьера ведут этапами с подвиганием фронта горных работ в направлении уменьшения его мощности после достижения карьером проектной глубины первой очереди второго этапа отработки вскрытие месторождения на указанном этапе производят из карьера и ведут-: его отработку, а по достижении фронтом горных работ от границы этапов расстояния, определяемого из выражения

ч jp+ctg a+2vfhobctg +a,

где ha - высота горизонтов второй очереди, м; - b - ширина рабочей площадки, м;

hy - высота уступа, м;

а ,f$ - углы откосов уступа и первичного внутреннего отзала, град.;

h - высота первичного внутреннего отвала, м;

а -ширина площадки безопасности между нижней бровкой первичного отвала и проектной границей средней части карьерного поля, м,

формируют временный отвал на указанном горизонте второго этапа, соединяют транс- портные коммуникации смежных этапов разработки, а внутренний отвал второй очереди отсыпают начиная от границы смежных этапов, после чего приступают к отработке следующей очереди карьера.

А-А

.,

S-7

W

И 9

15

Фиг.2