Способ подготовки пологих пластов полезных ископаемых к выемке при открытых разработках

 

Использование изобретения: способ относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой отработке пологих пластов твердых полезных ископаемых. Сущность изобретения: для сокращения потерь полезного ископаемого и его разубоживания, по данным разведочных скважин, создают математическую модель зоны изменчивости контактов руд, т. е. устанавливают взаимосвязь между ними (среднеквадратические уклонения σ отметок контактов от средних плоскостей P различных размеров и ширину s_к этой зоны), предельное (т. е. бортовое) содержание a_б полезного компонента и его среднее содержание С в зоне, уровень U_в выравнивающей технологической плоскости P_т и по этой плоскости значения проектных площадей потерь S_п и разубоживания S_p, при этом σ = b·Pⁿ, где b и n - коэффициенты, характеризующие соответственно относительный уклон плоскости P и геометрический вид форм контактов, а ширина зоны изменчивости контактов руд и пород равна , уровень выравнивающей технологической поверхности равен или , а проектные площади потери S_п= U_в·P_т, и выравнивающая технологическая площадь P_т= S_п+S_p, причем после обработки нижнего породного уступа мощности рудопородной массы от поверхности рудного уступа до выравнивающей технологической, производят выемку этой массы двумя слоями и по их поверхностям определяют площадь потерь , разубоживания и содержания полезного компонента, обработка же первого слоя производится полностью до наиболее выпуклых участков контура, а второй слой разрыхляется до уровня выравнивающей плоскости (предварительно рассчитав его мощность U = σ_к·U_в) и отрабатывается по участкам бедных и средних руд, а по участку с рыхлыми породами зачистка производится до частного уровня, затем, сравнивая фактические значения с расчетными, т. е. среднее содержание полезного компонента по выравнивающей плоскости a_п с C_б, с S_п, с S_p, находят их соответственно по участкам бедных и средних руд и определяют по ним объемы потерь и разубоживания: , из породно-рудной массы второго слоя участка богатых руд извлекают ковшом экскаватора крупные фракции вредных примесей и других пород и затем эту массу зачищают в выемки бедных рыхлых руд (потом ее обрабатывают вместе со всей рудной массой).

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке пологих пластов твердых полезных ископаемых.

Известен способ подготовки пластов к выемке по экономическим показателям, согласно которому методом вариантов определяют плановые нормативы качественных и количественных потерь, а зачистку породно-рудного слоя производят до объемов этих потерь. Но при этом не установлены взаимосвязи этих потерь и технологических поверхностей с геологическими показателями, не разработан контроль процесса пород (руд) в кровле и почве пластов до объемов нормативных потерь и определения их параметров при этом процессе.

Но этот способ лишь констатирует фактическое наличие потерь и разубоживания после отработки пластов.

Известен также способ нормирования потерь и подготовки пластов руд к отработке. Он предусматривает в соответствии с нормативными величинами потерь и разубоживания бурения взрывных скважин, отработку взорванных пород (руд) и после этого бурение скважин (или рытье канавок) для замера мощностей потерь руды и вовлекаемых в рудную массу пород. Затем по этим параметрам рассчитывают фактические потери и разубоживание.

При этом технологический процесс подготовки полезного ископаемого к выемке не контролируется, из-за чего возникают сверхнормативные потери и разубоживание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ подготовки пластов к отработке и планирования потерь и разубоживания. Он состоит в том, что проводят опробывание руд, рыхления руд и определяют коэффициент развала взорванных масс и минимальные мощности породных прослоек, которые целесообразно отрабатывать раздельно от рудных масс, а также зоны изменчивости контактов руд. При этом определяют потери руды и разубоживание, а затем отрабатывают горную массу из уступа полезного ископаемого.

Однако в известном способе отсутствует достаточно точное определение значения минимальных мощностей породных слоев, которые целесообразно отрабатывать раздельно, а также не разработана методика оценки сложности контактов, из-за чего объемные потери и разубоживание в зоне изменчивости контактов неопределенные, что приводит к образованию сверхнормативных потерь полезного ископаемого и его разубоживания.

Цель изобретения состоит в сокращении потерь полезного ископаемого и его разубоживания.

Сущность изобретения состоит в том, что при подготовке пологих пластов полезных ископаемых к выемке при открытых отработках проводят опробывание, опреде- ляют зоны изменчивости контактов руд и величины потерь полезного ископаемого и разубоживания, при этом устанавливают мощность горной массы от поверхности уступа полезного ископаемого, определяют уровень выравнивающей плоскости по математической зависимости U_в= для рудных пластов и U_в= для породных и угольных пластов, где а_б - предельное (бортовое) содержание полезного компонента, % ; с - среднее содержание полезного компонента в зоне, % ; S_по - площадь потерь по выравнивающей плоскости, м²; S_ро - площадь разубоживающей плоскости, м², отработку горной массы из уступа полезного ископаемого ведут до выравнивающей плоскости двумя слоями, причем содержание полезного компонента, площадь потерь и разубоживания определяют для каждого слоя по его поверхности, первый слой отрабатывают до наиболее выпуклых участков контактов, а следующий слой мощностью, определяемой из выражения d = σ_к˙n_в, где σ_к - ширина зоны изменчивости контактов руд и пород в метрах, отрабатывают до уровня выравнивающей плоскости.

Такой способ позволяет осуществлять контроль за процессом подготовки пластов к отработке, что обеспечивает сокращение потерь на 1,5% и разубоживания - на 2,0% .

Изобретение осуществляется следующим образом.

Подготовку пологих (до 10^о) серно-известняковых пластов к выемке производили на карьерах Роздольского ПО "Сера".

Скважины эксплуатационной разведки для серно-известняковых руд бурили через 25-50 м. После отработки нижнего породного уступа производили послойное механическое рыхление и выемку породно-рудной массы последовательно от поверхности рудного уступа до предельных показателей полезных ископаемых. Рыхление руд и пород кровли и почвы пластов производили механическим и комбинированным способами, для которых размеры выравнивающих технологических плоскостей по заходке Р_травны: 25-30 м - ширина, 40-50 м - по фронту добычных работ. При таких размерах Р_т значение σ≈0,7; n ≈0,6. Среднее содержание серы в балансовых запасах зоны изменчивости с ≈22,0% , предельное (бортовое) содержание а_б= 8,0% . По этим параметрам нашли: ширину зоны изменчивости σ_к = = 2,3 м, уровень выравнивающей технологической поверхности U_д = = = 0,36 дол. ед , проектные площади нормативных потерь и разубоживания S_nн = 0,36 ˙1350 м² = 486,0 м²; S_pn = 1350 - -486 = 864 м² и их объемы V_nп = 486,0 ˙0,83x x 0,6 = 242,0 м²; V_pn = 864(2,3 - 0,83) ˙0,6 = 762,0 м².

По результатам маркшейдерских съемок рудного уступа находили мощность первого слоя (m≈0,8-1,0 м), замеряли по его поверхности площади потерь (S_n1≡15 м²).

Затем рассчитали мощность второго слоя U_п = 2,3 ˙0,36 = 0,83 м, разрыхлили его и определили в разрыхленной массе физическим способом содержание полезного компонента, места размещения различных сортов руд и пород. Зачистили массу по участкам с бедными и средними рудами, замерили по их поверхности содержание полезного компонента (среднее С_п = 7,7% , по участку с рыхлыми породами - С_п = 3,3% ) и по площади потерь и разубоживания; из массы участка с очень богатыми рудами С ≈35% (размеры участка 15 ˙16 м) извлекли ковшом экскаватора крупные фракции гипсов (диаметром более 30 см) и других пород; рассчитали частный уровень U_гд, U_чм для участка с рыхлыми породами (размер участка 13 ˙20 м): U_чд = = = 0,38 дол. ед.

U_чм= (σ_к-U_м)U_гд= = ( 2,3 - 0,83 )˙ 0,38 = 0,55 м .

На эту глубину по данному участку зачистили рыхлые породы, замерили по нему площадь потерь и разубоживания. В выемке рыхлых пород и бедных руд, которые были отработаны вместе со всей рудной массой, зачистили очень богатые руды и по поверхности богатых руд замерили площади потерь V_п и разубоживания V_р: по участкам со средним качеством руд (S_п = 306,0 м²; S_p = 544,0 м³); V_п = S_п ˙U_м ˙ n = 306˙ 0,83˙ 0,6 = = 152,0 м³; V_p = S_р( σ_к-U_м ) _n= 544 ˙(2,3 - 0,83) x x 0,6 = 480,0 м³; по участку с очень богатыми рудами (по плоскости первого слоя S_п = 10,0 м²; S_p = 230 м², после зачистки второго слоя площадь пород S_пр = 60,0 м²; руд - S_рд = 180 м²) разубоживание во втором слое
V_р2 = 0,83= 120,0 м³; после отделения крупных фракций разных пород V_р2^I≈60,0 м³, разубоживание ниже второго слоя V_p^II= 60 · · 0,3 = 6 м³;
V_п = S_п ˙Δ σ= 10 0,2 ˙0,6 = 1 м³;
по участку с рыхлыми породами и бедными рудами (его площадь 260,0 м², S_п = 40 м², S_p = 220 м²) дополнительно отделено породы
V_пр = S_p ˙ U_чм ˙n= 260 ˙0,55 ˙0,6 = 86,0 м³, при этом потеряно бедных руд
V_п = 40 ˙0,55 ˙0,6 = 14,0 м³ разубоживание V_p = S_p ( σ_к- U_м - U₂) ˙n = 220(2,3 - 0,83 - 0,55) ˙0,6 = 120,0 м³.

Общее количество потерь и разубоживания
V_по = 152,0 + 1,0 + 14,0 = 167,0 м³;
V_ро = 480,0 + 60,0 + 6,0 + 120 = 666,0 м³.

Аналогично производим обработку последующих пластов. (56) Сб. руководящих материалов по охране недр. М. : Недра, 1973.

Юматов Б. М. Нормирование и планирование полноты и качества выемки руды на карьерах. М. : Недра, 1987, с. 320.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ К ВЫЕМКЕ ПРИ ОТКРЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ, включающий опробывание, определение зон изменчивости контактов руд, определения величины потерь полезного ископаемого и разубоживания, отработку горной массы из уступа полезного ископаемого, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь полезного ископаемого и его разубоживания, предварительно определяют мощность горной массы от поверхности уступа полезного ископаемого, а затем определяют уровень выравнивающей плоскости по математической зависимости
U_в= - для рудных пластов;
U_в= - для нерудных и угольных пластов,
где a_б - предельное (бортовое) содержание полезного компонента, % ;
C - среднее содержание полезного компонента в зоне, % ;
S_по - площадь потерь до выравнивающей плоскости, м²;
S_ро - площадь разубоживания по выравнивающей плоскости, м²,
при этом отработку горной массы ведут до выравнивающей плоскости двумя слоями, а содержание полезного компонента, площадь потерь и разубоживание определяют для каждого слоя по его поверхности, при этом первый слой отрабатывают до наиболее выпуклых участков контактов, а следующий слой мощностью, определяемой из выражения
d = σ_к˙U_в,
где σ_к-ширина зоны изменчивости контактов руд и пород, м, отрабатывают до уровня выравнивающей плоскости.