Способ выемки недоразведанных полезных ископаемых из бортов карьеров

 

Способ выемки полезных ископаемых предназначен для использования при открытой разработке месторождений. При осуществлении способа по контуру залегания полезных ископаемых в борту карьера двумя ветвями формируют участок съезда в карьер, и с отметок его профиля осуществляют доразведку полезного ископаемого. Затем соединяют ветви съезда, а затем переформировывают съезд и формируют конечные контуры выработки. Приведена аналитическая зависимость определения высотной отметки соединения ветвей съезда. Способ позволяет повысить эффективность выемки недоразведанных полезных ископаемых из бортов карьеров за счет уменьшения объемов и сроков производства вскрышных работ путем обеспечения доразведки ископаемых в ходе горных работ и рациональных контуров их выемки. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых (ПИ).

Известен способ разноса погашенных бортов, включающий отработку и транспортировку пород этапами по глубине, нарезку съезда по целику, выемку полезных ископаемых в борту карьера, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство и погашение борта [1].

Недостатком способа является его непредназначенность для выемки недоразведанных ПИ из бортов карьеров при обнаружении в ходе горных работ неполноты, или недостаточной достоверности информации о ПИ и невозможности (или нецелесообразности) проведения геологической разведки с целью уточнения горно-геологических данных. В этих условиях границы первой стадии работ определяются необходимостью обеспечения доразведки ПИ машинами и оборудованием для бурения технологических взрывных скважин, глубина которых ограничена техническими возможностями станков в пределах например, 30-40 м. Это увеличивает объем вскрышных работ в первой стадии и соответственно в целом по разносу погашенного борта до величин, наносящих существенный экономический ущерб.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ реконструкции карьеров, включающий отработку пород в их бортах этапами по глубине с использованием существующего съезда, погашение бортов с предохранительными бермами, формирование промежуточного дна, нарезки съезда по целику и соединение его с существующим съездом, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство, отработку и транспортирование полезных ископаемых [2].

Недостатками способа являются: увеличение объемов и сроков производства вскрышных работ в условиях недостаточной информации о залегании, количестве и качестве ПИ при их отработке в бортах карьеров, например, при выявлении в ходе открытых горных работ неточностей или неполноты геологических данных, или при обнаружении ранее неизвестных тел ПИ, доразведка которых геологическими установками глубокого бурения скважин невозможна или нецелесообразна в силу ограниченности сроков, средств, доступа на участок и размещения буровых установок на борту, и по другим причинам, что снижает и может исключить эффективность добычи ПИ.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности выемки недоразведанных полезных ископаемых из бортов карьеров за счет уменьшения объемов и сроков производства вскрышных работ путем обеспечения доразведки ископаемых в ходе горных работ и рациональных контуров их выемки.

Задача решена тем, что в способе выемки недоразведанных полезных ископаемых из бортов карьеров, включающем отработку пород в бортах карьера этапами по глубине с использованием существующего съезда, погашение бортов с предохранительными бермами, нарезку съезда по целику и соединение его с существующим съездом, отсыпку пустых пород в выработанное пространство, отработку и транспортирование полезных ископаемых, по контуру залегания полезных ископаемых в борту двумя ветвями формируют участок съезда в карьер и с отметок его профиля доразведывают их и соединяют ветви съезда на высотной отметке, которую определяют из выражения: где В_с и В_р - соответственно высотные отметки соединения и раздвоения ветвей съезда; l_j, i_j и l_u, i_u - соответственно длины проекций на горизонтальную плоскость и уклоны j-х участков f-й и u-х участков g-й ветвей съезда, м, %; j_f, u_g - порядковые номера j-х и u-х участков f-й и g-й ветвей съезда, после чего посредством переформирования съезда формируют конечные контуры выработки.

Предлагаемый способ отличается от известного [2] вышеизложенной последовательностью операций, направлением горных работ и характеризующими способ параметрами, представленными в виде математического выражения. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях [1], [2] и др. и обеспечивают получение положительного эффекта - решения поставленной задачи. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она неочевидна и характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критерию: "новизна" и "изобретательскому уровню".

На фиг. 1 в масштабе 1:2000 изображено положение горных работ на конец первого их этапа; на фиг. 2 в масштабе 1:2000 изображено положение горных работ на конец обработки ПИ в борту карьера.

Способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе работ в борту 1 карьера (фиг. 1), например, от отметки 322 м участка 2 существующего съезда по предлагаемому (прогнозируемому) контуру залегания недоразведанных ПИ отстраивают откос 3 уступа (или группы уступов), например, на горизонтах (Г) 348 - 322 - 302 м и формируют ветвь 4 участка съезда посредством его нарезки по целику пород и с отметок его продольного профиля станками для бурения технологических взрывных скважин (например, шарошечными) доразведывают ПИ следующим образом. В процессе формирования откоса 3 рабочего борта и ветви 4 съезда, в пределах отметок его продольного профиля, т.е. в пределах горизонтов (Г) 322 - 302 - 291 м (см. фиг. 1), формируют рабочие площадки на (фиг. не показано), на которых, как и на ветви 4 съезда, устанавливают буровые станки и бурят скважины в прикарьерном массиве. При этом устанавливают контуры и элементы залегания ПИ. С учетом результатов доразведки ПИ технологическими буровыми станками погашают уступы рабочего борта над ветвью 4 съезда и нарезают ее по целику и формируют ветвь 8 съезда в конечном положении первого этапа работ. Отрабатываемыми пустыми породами, например, от отметки 322 м участка 2 существующего съезда отсыпают участок 5 съезда и транспортную берму 6 с примыканием к участку 7 существующего съезда по отметкам его продольного профиля и с расширением съезда и тем самым формируют ветвь 8 съезда, например, до Г 291 м. Избыточные объемы вскрыши транспортируют и отсыпают в выработанное пространство во внутренние отвалы, а также - на участки других насыпных сооружений карьера, или во внешние отвалы. Ветви 4 и 8 съезда соединяют на высотной отметке, которую определяют из выражения где В_с и В_р - соответственно высотные отметки соединения и раздвоения ветвей 4 и 8 съезда, м; l_j, i_j и l_u, i_u - соответственно длины проекций на горизонтальную плоскость и уклоны g-х участков (1, 2, 3 и 4) f-й (4-й) и g-й (8-й) ветвей съезда, м, %;
j и u - порядковые номера j-х и u-х участков f-й и g-й ветвей съезда (j - 4-й, u - 8-й).

Например, согласно фиг. 1, В_р = 322 м, длина и уклон первого участка ветви 4 съезда составляют l₁ = 150 м, j₁ = 0,1; длины и уклон второго участка ветви 4 съезда составляют l₂ = 50 м, j₂ = 0,1; - третьего участка ветви 4 составляют l₃ = 10 м, l₃ = 0,0; - четвертого участка ветви 4 - l₅ = 86 м, l₅ = 0,093. Аналогично длина и уклон первого участка ветви 8 съезда составляют l₁ = 132 м, j₁ = 0,091; второго участка ветви 8 составляют l₂ = 20 м, j₂ = 0; третьего участка ветви 8 составляют l₃ = 100 м, j₃ = 0,1; четвертого участка ветви 8 составляют l₄ = 117 м, j₄ = 0,077. Согласно выражению

В_с = 322 - 31 = 291 (м).

Таким образом, съезд раздваивают от Г 322 м на ветви 4 и 8, которые соединяют на Г 291 м.

Выражение (1) является необходимым условием выполнения способа, поскольку его несоблюдение обусловливает наличие недопустимо крутых участков ("ступенек") трассы и тем самым исключает возможность последующей доработки ПИ, которую при выполнении (1) осуществляют следующим образом.

В процессе или по выполнению описанных работ формируют участок 9 съезда в выработку и промежуточное дно 10 выработки в борту, после чего на втором этапе работ на участках ветви 4 съезда устанавливают буровые станки, бурят, заряжают и взрывают скважины блоков и отрабатывают участки ветви 4 съезда, например, по ширине между отметками 314 и 302 м (и тем самым переоформляют их в предохранительную берму и погашают борт выработки) и между отметками 302 и 291 м, траншеей 11 (фиг. 2), затем нарезают по целику участок 12 съезда (в выработку) и соединяют его с существующим съездом 7 и тем самым переформируют борт и съезд. Посредством переформирования съезда формируют конечное дно 13 и конечные контуры выработки, например, до Г 265 м. При этом в рациональных контурах отрабатывают ПИ и пустые породы, которые транспортируют соответственно на поверхность карьера и на участки его насыпных сооружений на ветви 8 съезда.

Преимущества и технический эффект от предложенного способа заключаются в уменьшении объемов и сроков производства вскрышных работ следующим образом.

При отработке ПИ в условиях неполной определенности элементов их залегания производство излишних объемов вскрышных работ обусловлено нижеследующим:
1. В случае отработки участка без погашения борта, на момент выклинивания в нем ПИ неизбежно будут отработаны излишние объемы пород, заключенные между фактическим непогашенным и требовавшимся погашенным (который был бы отстроен при достаточной ретроспективной разведанности ПИ) бортами.

2. В случае отработки участка с погашением борта, ориентированным на прогнозные контуры ПИ, излишних объемов вскрыши не будет отработан лишь при полном совпадении предполагаемых контуров ПИ с фактическими его контурами, что маловероятно. Во всех других случаях участки несовпадения вышеуказанных контуров рудного тела будут характеризоваться одним из следующих вариантов:
участок погашенного борта излишне отодвинут по отношению к ПИ, т.е. проделаны излишние вскрышные работы;
участок погашенного борта надвинут на тела ПИ, не позволяет его отработать и поэтому борт надо разносить. Известно, что разнос погашенного борта всегда сопровождается излишними объемами в силу того, что обеспечение доступа оборудования на участки работ и формирование необходимых рабочих площадок для его функционирования обусловливает уменьшение конструктивных углов наклона борта относительно углов устойчивого борта, что и предопределяет излишние объемы вскрыши.

Нарезка ветви 4 съезда в целике по предполагаемому контуру ПИ позволяет при ограниченной технологическими возможностями шарошечных станков глубине бурения скважин 30-40 м пробурить их до почвы залегания ПИ, например в рабочей площадке Г 298-296 м, пробурить скважины до Г 268-266 м и тем самым установить контуры и элементы залегания ПИ. Без формирования ветви 4 съезда пробурить технологическими станками скважины до почвы ПИ в ряде случаев не представляется возможным, например, с Г 314 м можно пробурить скважины до Г 274-284 м, т.е. на глубину 30-40 м, что не обеспечивает доразведку ПИ. Поэтому в условиях необходимости бурения скважин, например, в отметках 348-265 м глубиной 83 м при отсутствии возможности привлечения геологических буровых установок по срокам, средствам и другим причинам, приемлемым способом доразведки ПИ является отработка слоя вскрышных пород в рациональных контурах и понижение уровней рабочих площадок, например, с Г 348 м до Г 314-307 м.

Доразведка ПИ в ходе формирования ветви 4 съезда позволяет выбрать в ходе работ его положение, обеспечивающее возможность отработки нижележащей части ПИ при минимальных объемах вскрыши за счет погашения борта над и под ветвью 4 съезда и обеспечения транспортного доступа по ветви 8 съезда. Тем самым обеспечивается уменьшение сроков и повышение эффективности выемки ПИ.

Источники информации
1. Кузнецов Н.Н. "Двухстадийный разнос погашенных бортов карьеров", Горный журнал, 1979, N 3, с. 23-25.

2. SU, авторское свидетельство 1710754, кл. E 21 C 41/26, 1992.

Формула изобретения

Способ выемки недоразведанных полезных ископаемых из бортов карьеров, включающий отработку пород в бортах карьеров этапами по глубине с использованием существующего съезда, погашение бортов с предохранительными бермами, формирование промежуточного дна, нарезку съезда по целику и соединение его с существующим съездом, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство, отработку и транспортирование полезных ископаемых, отличающийся тем, что по контуру залегания полезных ископаемых в борту двумя ветвями формируют участок съезда в карьер и с отметок его профиля доразведывают их и соединяют ветви съезда на высотной отметке, которую определяют из выражения

где В_с и В_р - соответственно высотные отметки соединения и раздвоения ветвей съезда, м;
l_j, i_j, l_u, i_u - соответственно длины проекций на горизонтальную плоскость и уклоны j-х участков f-й и u-х участков g-й ветвей съезда, м, о/оо;
j_f, u_g - порядковые номера j-х и u-х участков f-й и g-й ветвей съезда, после чего посредством переформирования съезда формируют конечные контуры выработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2