Способ реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами

 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты выемки полезного ископаемого при сокращении объемов вскрыши. Способ включает разнос бортов карьера на промежуточном этапе с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, и разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов и устройство разворотных площадок, на этапе доработки размещение транспортных коммуникаций в части карьерного поля по одному из рудных тел, доработку до проектной глубины с оставлением рудных целиков, поэтапное формирование отсыпного съезда в выработанном пространстве до примыкания к съезду на предельном контуре карьера и доработку рудных целиков. Причем на промежуточном этапе строенные уступы отстраивают выпукло-ломаного профиля, от разворотной площадки формируют кольцевые транспортные съезды противоположного направления, доработку рудных целиков ведут послойно за счет погашения транспортных съездов, отстроенных по рудному телу, при этом на этапах доработки в местах крутого падения рудного тела борт карьера отстраивают сверхвысокими уступами. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открытым способом месторождений полезных ископаемых.

Известен способ отработки карьера до проектного контура путем поэтапной разработки карьерного поля с послойной выемкой горной массы и формированием уступов, оконтуриваемых вертикальными скважинами с отстройкой горизонтальных предохранительных берм и наклонных транспортных съездов с площадками смягчения угла наклона трассы (Патент РФ 2098627, Е 21 С 41/26. Способ отработки карьера. В.А.Милушков, Г.А.Яковлев, В.Я.Калашников и др. Заявка №96102414/03, заявлено 14.02.96, опубл. 10.12.97, бюл. №34).

Недостатком данного способа является то, что отстройка борта карьера вертикальными уступами в северных условиях не может обеспечить их долговременной устойчивости, особенно на участке борта с южной экспозицией, что приводит к снижению безопасности ведения горных работ. Кроме того, вскрытие карьера спиральными съездами не позволяет применять однополосное движение автотранспорта, при этом для обеспечения полноты выемки полезного ископаемого возникает необходимость либо увеличения объемов вскрышных работ, либо замены технологического автопарка на машины меньшей грузоподъемности. Все это делает известный способ недостаточно эффективным как по технологическим показателям отработки карьера, так и по экономическим.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ реконструкции карьеров, включающий разнос бортов карьера на промежуточном этапе с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости и разделенных предохранительными бермами, формирование транспортного съезда с петлевой формой трассы и устройством разворотных площадок в местах смены направления движения технологического транспорта. На этапе доработки транспортные коммуникации располагают в одной части карьерного поля, отрабатывают карьер, оставляя рудный целик, путем выемки горной массы между ним и предельным контуром борта карьера и поэтапно формируют отсыпной съезд в выработанном пространстве до примыкания к съезду на предельном контуре карьера. После соединения транспортных съездов производят окончательное переформирование съезда по рудному целику и дорабатывают рудные целики, при этом борт карьера на высоту рудных целиков погашают без транспортных съездов, с формированием только предохранительных берм между откосами сдвоенных, строенных уступов (А.с. 1710754 СССР, Е 21 С 41/26. Способ реконструкции карьеров. Н.Н. Кузнецов и др. Заявка № 4776731/03, заявлено 04.01.90, опубл. 07.02.92, бюл. №5).

Недостатком данного способа является необходимость многократного переформирования в процессе доработки карьера до проектного дна транспортных коммуникаций, расположенных на рудном целике. Это снижает интенсивность добычных работ и увеличивает сроки доработки оставшихся запасов руды. Помимо этого, размещение рудного целика вне погашаемого борта карьера (в центральной части карьерного поля) резко сужает область формирования фронта развития горных работ, а при отработке двух сближенных рудных тел с различным качеством полезного ископаемого данное расположение рудного целика значительно затрудняет вовлечение в первоочередную добычу руды с более высоким содержанием полезного компонента, что снижает выход товарной продукции. В результате приведенные факторы ухудшают экономические показатели и уменьшают эффективность производства открытых горных работ. Учитывая непродолжительный срок стояния уступов в предельном положении на этапах доработки, к недостаткам данного способа относится формирование предохранительных берм в придонной части на предельном контуре карьера, разделяющих погашенные сдвоенные, строенные уступы. При этом для обеспечения полноты выемки высокоценной руды требуется увеличение объема вскрышных работ при разносе борта карьера для размещения этих берм, что также значительно снижает эффективность горных работ.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и полноты выемки полезного ископаемого при снижении объемов вскрыши.

Поставленная цель достигается тем, что в способе реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами, включающем разнос бортов карьера на промежуточном этапе с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, и разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов и устройство разворотных площадок, на этапе доработки размещение транспортных коммуникаций в части карьерного поля по одному из рудных тел, доработку до проектной глубины с оставлением рудных целиков, поэтапное формирование отсыпного съезда в выработанном пространстве до примыкания к съезду на предельном контуре карьера и доработку рудных целиков, на промежуточном этапе строенные уступы отстраивают выпукло-ломаного профиля, от разворотной площадки формируют кольцевые транспортные съезды противоположного направления, доработку рудных целиков ведут послойно за счет погашения транспортных съездов, отстроенных по рудному телу, при этом на этапах доработки в местах крутого падения рудного тела борт карьера отстраивают сверхвысокими уступами, причем кольцевые транспортные съезды формируют с однополостным движением.

При формировании отсыпного транспортного съезда направление отсыпки осуществляют с двух сторон навстречу друг другу.

При формировании выпукло-ломаного профиля откоса строенного уступа производят оконтуривание его верхней части скважинами под углом 75°, пробуренными на высоту сдвоенного уступа.

При формировании выпукло-ломаного профиля откоса строенного уступа производят оконтуривание его нижней части скважинами под углом 90°, пробуренными с подошвы первого горизонта на высоту сдвоенного уступа.

Отстройка на промежуточном этапе строенных в предельном положении уступов выпукло-ломаного профиля позволяет обеспечить большую устойчивость погашенных уступов по сравнению с уступами прямолинейного профиля за счет дополнительного сопротивления смещению призмы возможного обрушения. Геометрические параметры уступов выпукло-ломаного профиля позволяют максимально снизить временно законсервированные в целике запасы руды при значительном уменьшении объема вскрышных работ для разноса борта. Для формирования выпукло-ломаного профиля откоса строенного уступа производят оконтуривание его верхней части скважинами под углом 75°, пробуренными на высоту сдвоенного уступа, а оконтуривание его нижней части - скважинами под углом 90°, пробуренными с подошвы первого горизонта на высоту сдвоенного уступа.

Формирование кольцевых транспортных съездов противоположного направления от разворотной площадки позволяет организовать однополосное движение технологического транспорта при обеспечении полноты выемки полезного ископаемого без дополнительного объема вскрыши при разносе борта карьера, необходимого для размещения широкого двухполосного транспортного съезда.

Доработка рудных целиков за счет послойного погашения транспортных съездов, сформированных по одному из рудных тел с организацией движения технологического транспорта по отсыпному съезду, расположенному в выработанном пространстве другого рудного тела, обеспечивает полную выемку высокоценной руды в проектном контуре карьера при максимальном сокращении вскрыши.

На этапах доработки карьера отработка руды в местах крутого падения рудных тел производится по контакту рудного тела с вмещающими породами отстройкой сверхвысоких уступов. Учитывая кратковременный период стояния этих уступов в предельном положении, искусственное укрепление и дальнейшую их пригрузку производят отсыпным съездом, это обеспечивает высокий уровень безопасности ведения горных работ на этапах доработки карьера, а отработка руды по контакту полностью исключает потери высококачественной руды в придонной части карьера.

Формирование отсыпного транспортного съезда при направлении отсыпки с двух сторон навстречу друг другу позволяет сократить сроки выполнения этих работ, а за счет снижения времени доработки оставшихся в целике объемов полезного ископаемого повысить эффективность производства горных работ по реконструкции карьера.

Способ поясняется фиг.1, 2.

На фиг.1 показан план горных работ на этапе доработки карьера до проектного дна.

На фиг.2 показан план горных работ на конец доработки рудных целиков, где 1 - кольцевой транспортный съезд, 2 - рудный целик, 3 - западное рудное тело, 4 - восточное рудное тело, 5 - отсыпной транспортный съезд.

Пример конкретного выполнения.

Месторождение тр. "Удачная" представлено двумя крутопадающими самостоятельными рудными телами 3 и 4, сочленяющимися в своей верхней части - западным 3 и восточным 4. Отработка карьера производится этапами по глубине. Первоначальный проект разработки месторождения тр. "Удачная" предусматривал границу открытых горных работ до глубины 400 м. Затем, с целью вовлечения в эксплуатацию глубоких горизонтов, был выполнен проект реконструкции, по которому глубина карьера принята равной 600 м (абс. отметка дна карьера -290 м).

В процессе отработки горной массы в контурах первоначальных этапов разработки месторождения по глубине борт карьера "Удачный" сформирован уступами под углом наклона откосов 60-75°, разделенными предохранительными бермами необходимой ширины, и транспортными съездами трассы спиральной формы с расчетным продольным уклоном и с площадками смягчения уклона трассы. Ширина съездов обеспечивает двустороннее движение технологического автотранспорта. Подготовка горных пород к выемке осуществляется буровзрывным способом, затем взорванную горную массу отгружают экскаваторами в автосамосвалы и транспортируют на обогатительную фабрику и во внешние отвалы.

Начало работ по реконструкции карьера приурочено к промежуточному контуру. Максимальная глубина карьера в этот момент составляет 490 м. Работы по реконструкции карьера начинаются с формирования на гор. -80 м разворотной площадки и отстройки предохранительной бермы расчетной ширины, обеспечивающей ее механизированную очистку. Формируют выпукло-ломаный профиль нерабочего 45-ти метрового, строенного на конечном контуре, откоса уступа. При этом верхняя часть уступа высотой 30 м отстраивается под углом 75°, нижняя часть высотой 15 м - вертикально под углом 90°, результирующий угол наклона откоса уступа составляет 79°.

От разворотной площадки формируют кольцевые транспортные съезды 1 противоположного направления с увеличенным до 100% продольным уклоном до разворотной площадки, расположенной на противоположном борту карьера. При этом ширина этих съездов должна обеспечивать одностороннее однополосное движение технологического автотранспорта с разделением грузового и порожнякового грузопотоков. Применение однополосных кольцевых транспортных съездов 1 позволяет достичь полноты выемки полезного ископаемого без дополнительного объема вскрыши при разносе участка борта карьера для размещения широкого двухполосного транспортного съезда. При формировании кольцевых транспортных съездов 1 не более чем через каждые 600 м трассы устраиваются горизонтальные площадки смягчения угла наклона трассы. Разработка продолжается отстройкой под транспортными съездами уступов с откосом выпукло-ломаного профиля, разделенных предохранительными бермами необходимой ширины.

Разработка следующего этапа начинается с формирования на гор. –170 м разворотной площадки и отстройки предохранительной бермы расчетной ширины, обеспечивающей ее механизированную очистку, с формированием выпукло-ломаного профиля откоса нерабочего 45-ти метрового уступа. Затем формируют спиральный транспортный съезд шириной, обеспечивающей двухстороннее движение технологического автотранспорта. При этом съезд формируют в части карьерного поля по одному из рудных тел - восточному рудному телу 4. Добычу руды ведут буровзрывным способом по одному рудному телу - восточному 4 - с оставлением прибортовых рудных целиков 2, а по другому западному 3 полностью на всю проектную глубину до конечного дна карьера. При этом в местах крутого падения западного рудного тела 3 (северный и южный участки борта) отработка руды ведется по контакту рудного тела с вмещающими породами отстройкой сверхвысоких уступов (75÷120 м), с проведением мероприятий по их искусственному укреплению тросово-сетчатой завесой.

На этапе доработки прибортовых целиков восточного рудного тела 4 в первую очередь в выработанном пространстве западного рудного тела 3 формируют транспортный съезд 5 в абс. отм. -170 м÷-290 м, отсыпая пустые породы от разворотной площадки на гор. –170 м. Работы по отсыпке транспортного съезда 5 производятся поэтапно. Первоначально в абс. отм. –170 м÷-245 м до примыкания к съезду, расположенному на предельном контуре борта карьера. Затем производится послойная отработка целиков 2 восточного рудного тела 4 за счет погашения транспортного съезда в абс. отм. –170 м÷-230 м. Движение технологического и вспомогательного автотранспорта осуществляется по отсыпному съезду 5. Рудные целики отбиваются по контуру рудного тела отстройкой сверхвысоких уступов (до 150 м) с применением буровзрывных работ. Затем продолжают работы по отсыпке транспортного съезда 5 по юго-восточному борту карьера в абс. отм. -260 м÷-290 м. По окончании работ по отсыпке транспортного съезда 5 производится погашение рудного съезда по северному борту карьера в абс. отм. -290 м÷-275 м.

Применение предложенного способа реконструкции позволит обеспечить повышение эффективности ведения горных работ и полноты выемки высокоценной руды при пониженных объемах вскрышных работ.

Формула изобретения

1. Способ реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами, включающий разнос бортов карьера на промежуточном этапе с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, и разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов и устройство разворотных площадок, на этапе доработки размещение транспортных коммуникаций в части карьерного поля по одному из рудных тел, доработку до проектной глубины с оставлением рудных целиков, поэтапное формирование отсыпного съезда в выработанном пространстве до примыкания к съезду на предельном контуре карьера и доработку рудных целиков, отличающийся тем, что на промежуточном этапе строенные уступы отстраивают выпукло-ломаного профиля, от разворотной площадки формируют кольцевые транспортные съезды противоположного направления, доработку рудных целиков ведут послойно за счет погашения транспортных съездов, отстроенных по рудному телу, при этом на этапах доработки в местах крутого падения рудного тела борт карьера отстраивают сверхвысокими уступами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кольцевые транспортные съезды формируют с однополосным движением.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании отсыпного транспортного съезда направление отсыпки осуществляется с двух сторон навстречу друг другу.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования выпукло-ломаного профиля откоса строенного уступа производят оконтуривание его верхней части скважинами под углом 75°, пробуренными на высоту сдвоенного уступа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования выпукло-ломаного профиля откоса строенного уступа производят оконтуривание его нижней части скважинами под углом 90°, пробуренными с подошвы первого горизонта на высоту сдвоенного уступа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2