Способ открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 41/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент сссР) (21) 4926151/03 (22) 08.04,91 (46) 23.08,93. Бюл. N. 31 (71) Днепропетровский горный институт им.

Артема (72) А. Ю. Дриженко, В, П. Мартыненко, Н.

П. Бенько, В. А. Гонцул и В. Ф. Бадагов (73) Полтавский горно-обогатительный комбинат (56) Авторское свидетельство СССР

М 968402, кл. Е 21 С 41/ОО, 1981.

Авторское свидетельство СССР

NÜ 1155755, кл. Е 21 С 41/00, 1983. (54) СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ

КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (57) Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве глубоИзобретение 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 вгорных работ показывает, что отработка крутопадающих месторождений большой протяженности наиболее интенсивно ведется на участках с максимальной мощностью пласта полезного ископаемого, характеризующихся минимальным коэффициентом вскрыши,, >SU„„1836561 А3 ких 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 укаэанном 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. большими размерами рабочей зоны и проектной глубиной основного карьерч. Участки же карьерного поля с меньшей мощностью пласта характеризуются более высокими коэффициентами вскрыши, Для уменьшения общего объема 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 желез1836561 нодорожные пути на обоих бортах карьера, возма>кна обеспечивать подачу локомотивосоставов на давольно большую глубину в основную часть карьера, Формируя отработку средней и дальней частей карьерного паля очередями со вскрытием их горизонтов из основного карьера, появляется возможность развивать горные и отвальные работы в одном направлении, к торцу карьерного паля с минимальной мащностыа пласта полезнога ископаемого, что позволяет обеспечить равномерный график выемки вскрыши без снижения установленной мощности предприятия, складировать вскрышные породы раздельно па разновидностям без перемешивания, использовать их по мере надобности как попутное сырье, Выделение двух очередей и организация только однойпереэкскавации 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 гарной массы наименьшие па сравнению с аналогом и прототипам.

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 адин из известных в настоящее время способов открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых с внутренним отвалообразованием не решает надежно поставленной задачи снижения затрат на 45 выемку и транспорт горной массы. Посколькуданная совокупность признаков позволяет достичь высокого положительного эффекта. ее можно считать существенной.

Из изложенного выше следует, что 5О предложенная совокупность признаков соответствует всем критериям, предьявляемым к изобретениям в СССР: обладает новизной, существенностью и паложитель" ным эффектам, имеющим место при реализации предложенного технического решения — способа открытой разработки крутопада@щих месторождений полезных ,ископаемых с внутренним отвалаабразованием.

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 последовательное формирова- . ние 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 устанавливают предельный контур разработки в плане 3 и по глубине 4; выделяя при этом первый этап разработки (основной карьер) 1, второй И и третий ill 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.

Ме>кду первым этапом и вторым И выделяют проектную границу по профилю 8 — 8, между вторым ll и третьим И! этапами — по профилю 9-9, В пределах второго И и третьего ill очереди разработки высотой соответственно h< и hz, 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 И карьерного паля. Гарные работы ведут s направлении к торцу карьерного поля 7с меньшей мощностью пласта полезного ископаемого, Первичный внутренний отвал 15 высотой Ь16начинают отсыпать на подошве горизонтов 13 при падвигании фронта горных работ 16 первой очереди 10 на расстояние не менее от проектной границы 8-8 между первым и вторым этапами П разработки карьерного поля, которое определяют по формуле

1-Й (— +с@ и )+2 hobctg P+a, Ь

hy где Ь вЂ” ширина рабочей площадки, м;

hy — высота уступов в рабочей зоне, м;

a,P — углы откосов уступов и первичного внутреннего отвала,градусы; а — ширина площадки безопасности между нижней бровкой первичного отвала

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

17 перемещают вслед за фронтом горнь1х работ 16 с отставанием tlo йодошве горизонтов 13 на расстояние не менее ширины рабочей площадки Ь. Транспортные коммуникации 18 основного карьера 1 размещают с выходом на верхние горизонты борта втоого li и третьего ill этапов карьера. Высоту первичного отвала 15 принимают такой, чтобы временно складируемые породы не засыпали транспортные площадки 19 на верхних горизонтах бортов карьера 20 вто рого ll и третьего l!! 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 ат границы второго этапа 8 — 8 в направлении к торцу 7 карьерного поля. Повтарну а разработку первичного внутреннего отвала 15 ведут с использованием основных транспортных коммуникаций 18, В качестве примера рассмотрена эффективность заявляемого способа открытой разработки Горишне-Плавнинского и Лавриковского железорудных месторождений, эксплуатируемых Полтавским горно-обогатительным комбинатам, В соответствии с техническим проектном общая длина карьера установлена 8 км, в 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 — 36-4 1 м. Производительность карьера па добыче железкой руды—

34 млн, т/год, вскрыше — 31 млн. м /гад. В настоящее время длина карьера 5 км, в т. ч, третьего этапа — 0,8 км. Гарные работы ведутся на глубине 220 м в первом этапе и уменьшаются да 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 третье о 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. з

Исходными данными для расчета расстояния удаления начала отсыпки первичного внутреннего отвала от границы второго этапа с первым являются:

hz — высота горизонта второй очереди—

320 м;

Ь вЂ” ширина рабочей площадки — 60 м;

hó — высота уступов — 15 м; а — угол откоса ступа — 75;

P — угол откоса отвала — 36 С;

ho — высота первичного внутреннего отвала — 45 м; а — ширина площадки безопасности между нижней бровкой отвала и проектной границей средней части карьернога поля—

45 м.

Тогда, по приведенной в заявляемом решении формуле

i=320(— +0,2)+2 45 60 1,4+45=1511 м, 60

В соответствии сэтим,,поскольку совместная длина второго и третьего этапов раэ30 работки к настоящему времени уже отработана на 2 км от границы с первым этапом, начиная с 1991 -. целесообразно вести выемку горной массы первой очереди в третьем этапе с внутренним отвалоабра35 зованием. Для этого ежегодно на подошву— отработанной первой очереди следует укладывать 4 — 5 млн. мз/год скальных BcKpbILU ных пород. Г)ри этом расстояние перевозки автотранспортом снижается на 1 км, желеэ40 нодорожным — на 5 км. В последующем при формировании выработанного пространства в подошве первой очереди указанные 60 мл н.м вскрышки из первичного вн . треннего отвала будут перемещены в постоянный от45 вал. При этом среднее расстояние транспортирования автосэмасвалами составит 2 км, потребуются дополнительные работы по повторной экскавации и атвалообразованию.

50 Формула изобретения

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых, включа)ащий вскрытие месторождения, отработку горизонтов карь55 ера очередями с углубкой, формирование транспортных коммуникаций по борту, отсыпку внутреннего отвала в выработанное пространство первой очереди, отработку пород отвала совместно с вскрышными породами с перемещением их в выработанное

1836561 г

/ Р

I

1 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 эта-. пе производят из карьера и ведут.. его отработку, а по достижении фронтом горных работ от границы этапов расстояния, опре" деляемого из выражения

Ь

I .1=hz(: — +ctg а+2 hpb ctg P +а, hy где hz — высота горизонтов второй очереди, м;

- b — ширина рабочей площадки, м, hy — высота уступа, м;

5 а, Â вЂ” углы откосов уступа и первичного внутреннего отвала, град.;

h — высота первичного внутреннего отвала, м; а -ширина площадки безопасности

10 между нижней бровкой первичного отвала и проектной границей средней части карьерного поля, м, формируют временный отвал на указанном горизонте второго этапа, соединяют транс15 портные коммуникации смежных этапов разработки, а внутренний отвал второй очереди атсыпают начиная от границы смежных этапов, после чего приступают к отработке следующей очереди карьера, 1836561 уу

В г

/Ю

/ Z0

Составитель А.Дриженко

Техред М.Моргентал . Корректор A.Мотыль

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5