Способ открытой разработки наклонных и крутопадающих месторождений

 

Использование: открытая разработка наклонных и крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием. Сущность изобретения: отработку карьера производят двумя смежными по высоте зонами. Верхнюю зону высотой hВ отрабатывают с внешним отвалообразованием продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от центральной части карьера к его периферии и направления падения залежи. После того, как горные работы достигнут глубины hВ и выйдут на проектный контур карьера в его торцовой части, создают углубочную выемку с радиусом кривизны бортов по ее дну Rо. Дальнейшее развитие горных работ здесь производят по простиранию залежи криволинейными в плане участками с сохранением заданного радиуса кривизны борта. Вскрышные породы при отработке нижней зоны карьера отсыпают во внутренний отвал, также имеющий криволинейный в плане профиль и перемещаемый вслед за развитием горных работ. При этом высоту верхней зоны карьера hВ определяют из выражения hв = Н - hн, м, где Н - проектная глубина карьера; hн - высота в плане борта карьера в его нижней части. 7 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих месторождений.

Известен способ открытой разработки наклонных и крутопадающих месторождений полезных ископаемых [1] включающий разработку вскрышных пород и полезного ископаемого продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от центральной части карьера к его периферии и в направлении падения залежи с внешним отвалообразованием.

Однако известный способ характеризуется увеличенным объемом вскрышных работ в конечном контуре карьера из-за низких углов погашения нерабочих бортов карьера, обусловленных их недостаточной устойчивостью.

Известен также способ открытой разработки наклонных и крутопадающих месторождений полезных ископаемых [2] включающий отработку вскрышных пород и полезного ископаемого криволинейными в плане участками с развитием горных работ от торца вытянутого в плане карьера по простиранию залежи с первоначальной отсыпкой вскрышных пород во внешние отвалы, а после отработки углубочной выемки в торцовой части карьера во внутренний отвал, имеющий криволинейный в плане профиль и перемещаемый вслед за развитием горных работ в карьере.

Обеспечивая сокращение объема вскрышных работ в контуре карьера, данный способ характеризуется недостаточной интенсивностью ведения горных работ. Это обусловлено тем, что отработку карьера до предельной глубины ведут криволинейными в плане участками от торца карьера по простиранию залежи, т.е. поперечными криволинейными в плане панелями, что вызывает существенное сокращение активного фронта горных работ, ширины рабочих площадок и снижение производительности горно-транспортного оборудования из-за стесненных условий работы.

Целью изобретения является повышение интенсивности ведения горных работ без снижения устойчивости бортов карьера ниже нормативной величины и увеличения объема вскрышных работ в его контуре.

Цель достигается тем, что в способе открытой разработки наклонных и крутопадающих месторождений полезных ископаемых, включающем отработку вскрышных пород и полезного ископаемого криволинейными в плане участками с развитием горных работ от торца вытянутого в плане карьера по простиранию залежи с первоначальной отсыпкой пород во внешние отвалы, а после отработки углубочной выемки во внутренний отвал, имеющий криволинейный в плане профиль и перемещаемый вслед за развитием горных работ в карьере, отработку верхней зоны карьера высотой hв производят продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от центральной части карьера к его периферии и в направлении падения залежи полезного ископаемого, а после достижения границ карьера в его торцовой части создают углубочную выемку и производят доработку нижней зоны карьера криволинейными в плане участками с внутренним отвалообразованием, при этом высоту верхней зоны карьера hв определяют из выражения hв Н hн, м, где Н проектная глубина карьера, м; hн высота криволинейного в плане борта карьера в его нижней части, определяемая из уравнения hн м где S=(nн-n)TRo/C; A= B= = + /2 + 45о; S площадь нижней части боковой грани призмы возможного обрушения, соответствующая высоте hн, м2; А и В безразмерные аналитические коэффициенты, ед; nн нормативный коэффициент запаса устойчивости борта, ед; n коэффициент запаса устойчивости плоского в плане борта в проектном положении по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, ед. Т сдвигающие силы, действующие по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, тс; Rо радиус кривизны борта, определяемый по дну карьера, м; R радиус кривизны наиболее слабой поверхности возможного обрушения, м; - угол наклона наиболее слабой поверхности возможного обрушения к горизонту в точке ее выхода на откос, град. - проектный угол погашения борта, град. - угол внутреннего трения горных пород, град. С сцепление горных пород, тс/м2.

На фиг.1 и 2 показана схема отработки верхней зоны карьера; на фиг.3 и 4 создание углубочной выемки в торцовой части карьера на фиг.5 и 6 доработка карьера; на фиг.7 фрагмент призмы возможного обрушения, ограниченной наиболее слабой поверхностью.

Способ осуществляется следующим образом.

Крутопадающую вытянутую по простиранию залеж полезного ископаемого 1 отрабатывают в проектных контурах карьера 2 до конечной отметки дна карьера 3 двумя смежными по высоте зонами. Верхнюю зону высотой hв отрабатывают с внешним отвалообразованием продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от центральной части карьера к его периферии до проектного контура 2 и в направлении падения залежи (показано стрелками). Погашение нерабочих бортов карьера при этом производят под проектным углом .

После того, как горные работы в верхней зоне карьера в его торцевой части достигнут глубины hв и выйдут на проектный контур 2, приступают к отработке нижней зоны карьера. При этом сначала создают углубочную выемку 4 с радиусом кривизны карьера по дну, равным Rо. Вскрышные породы при создании углубочной выемки также как и при отработке верхней зоны карьера складируют во внешние отвалы. После достижения углубочной выемкой проектного контура карьера 2 и конечной отметки дна карьера 3 развитие горных работ в его нижней зоне производят по простиранию залежи 1 криволинейными в плане участками с заданным радиусом кривизны по дну карьера, равным Rо. Вскрышные породы при этом отсыпают по внутренний отвал 5, имеющий криволинейный в плане профиль, перемещаемый вслед за развитием горных работ и предназначенный, так же как и в способе-прототипе, для поддержания заданной криволинейной формы карьера в его нижней части. При этом высоту верхней зоны карьера hв определяют из выражения hв Н hн, м, где Н проектная глубина карьера, м; hн высота криволинейного в плане борта карьера в его нижней части, определяемая из уравнения hн м где S=(nн-n)TRo/C; A= B=; =+/2+45 S площадь нижней части боковой грани призмы возможного обрушения, соответствующая высоте hн, м2; А и В безразмерные аналитические коэффициенты, ед. nн нормативный коэффициент запаса устойчивости борта, ед. n коэффициент запаса устойчивости плоского в плане борта в проектном положении по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, ед. Т сдвигающие силы, действующие по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, м; - угол наклона наиболее слабой поверхности возможного обрушения к горизонту в точке ее выхода на откос, град. -проектный угол погашения борта, град. - угол внутреннего трения горных пород, град. С сцепление горных пород, тс/м2.

Для обеспечения устойчивости нерабочих бортов карьера, поглощаемых под проектным углом с нормативным (необходимым) коэффициентом запаса nн, высоту нижней зоны карьера hн, отрабатываемую криволинейными в плане участками, определяют из аналитического выражения, приведенного выше. Оно получено путем решения уравнения баланса удерживающих и сдвигающих сил действующих в пределах объемной призмы возможного обрушения, и учитывает дополнительные удерживающие силы, связанные с эффектом бокового распора пород, возникающие в результате поддержания установленной кривизны борта карьера в плане, Так, например, при отработке Костомукшского карьера: Н 600 м; = 41 град. = 36,2 град. С 79 тс/м2. Любым из методов, применяемых при оценке устойчивости бортов карьеров, например методом алгебраического суммирования сил, по ряду предлагаемых поверхностей возможного обрушения определяют коэффициенты запаса устойчивости плоского в плане карьера высотой Н 600 м и находят наиболее слабую из них, характеризующуюся минимальным коэффициентом запаса устойчивости n. В результате этих расчетов определяют также суммарные сдвигающие силы Т, действующие по наиболее слабой поверхности, и радиус ее кривизны R. Для рассматриваемых условий: n= 1,17; Т135884 тс; R 1240 м. Принимая, например, nн 1,3; Rо 50 м, из уравнения, приведенного выше, решая его методом последовательных приближений, получают hн115 м.

За счет оптимизации соотношения удерживающих и сдвигающих сил, действующих по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, обеспечивают уменьшение высоты зоны, отрабатываемой криволинейными в плане участками, до минимальной, но достаточной для обеспечения устойчивости нерабочего борта карьера, погашаемого под проектными углами , величины hн. Это позволяет производить безопасную отработку верхней зоны карьера высотой hв продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от центральной части карьера к его периферии и в направлении падения залежи с погашением бортов карьера под проектными углами, полученными с учетом поправки на кривизну борта в его нижней части. Снижение устойчивости борта ниже нормативной величины и увеличение обьема вскрышных работ в проектном контуре карьера при этом не происходит.

Отработка верхней зоны карьера высотой hв продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от вентральной части карьера к его периферии и в направлении падения залежи обеспечивает увеличение активного фронта горных работ в карьере, ширины рабочих площадок и в результате этого позволяет интенсифицировать горные работы.


Формула изобретения

СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ НАКЛОННЫХ И КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ полезных ископаемых, включающий отработку вскрышных пород и полезного ископаемого криволинейными в плане участками с развитием горных работ от торца вытянутого в плане карьера по простиранию залежи с первоначальной отсыпкой пород во внешние отвалы, а после отработки углубочной выемки - во внутренний отвал, имеющий криволинейный в плане профиль и перемещаемый вслед за развитием горных работ в карьере, отличающийся тем, что отработку верхней зоны карьера высотой hв производят продольными и поперечными панелями с развитием горных работ от центральной части карьера к его периферии и в направлении падения залежи полезного ископаемого, а после достижения границ карьера в его торцевой части создают углубочную выемку и производят доработку нижней части карьера криволинейными в плане участками с внутренним отвалообразованием, при этом высоту верхней зоны карьера hв определяют из выражения hв = H - hн, где H - проектная глубина карьера, м; hн - высота криволинейного в плане борта карьера в его нижней части, определяемая из уравнения

где S - площадь нижней части боковой грани призмы возможного обрушения, соответствующая высоте hн, м2 S = (nн - n) T Rо / C;
A и B - безразмерные аналитические коэффициенты;


nн - нормативный коэффициент запаса устойчивости борта;
n - коэффициент запаса устойчивости плоского в плане борта в проектном положении по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, ед.;
T - сдвигающие силы, действующие по наиболее слабой поверхности возможного обрушения, тс;
Rо - радиус кривизны борта, определяемый по дну карьера, м;
R - радиус кривизны наиболее слабой поверхности возможного обрушения, м;
- угол наклона наиболее слабой поверхности возможного обрушения к горизонту в точке ее выхода на откос, град, = + /2+45.
- проектный угол погашения борта, град.;
v - угол внутреннего трения горных пород, град.;
C - сцепление горных пород, тс / м2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горноперерабатывающей промышленности, позволяет повысить эффективность внутриотвального обогащения хвостов

Изобретение относится к открытой разработке полезных ископаемых и может использоваться для строительно-монтажных, транспортных и специальных, например аварийных, работ, в зонах повышенной радиации и т.д

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горноперерабатывающей промышленности и позволяет повысить эффективность складирования и выщелачивания хвостов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого

Изобретение относится к экологии и может быть использовано при складировании редкоземельных руд

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отвалообразовании вскрышных пород на карьерах

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при формировании транспортных берм

Изобретение относится к горной промышленности и преимущественно может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых глубинного или нагорного типа

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке горизонтальных и наклонных месторождений осадочного происхождения: известняков, доломитов, сланцев, песков
Изобретение относится к транспортным процессам открытых горных работ и, в частности, может быть использовано при отработке глубоких горизонтов карьера с внутренним отвалообразованием

Способ открытой разработки наклонных и крутопадающих месторождений

Наверх