Способ открытой разработки крутопадающих месторождений

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открытым способом месторождений полезных ископаемых при вертикальном падении ограниченных в плане рудных тел, в частности кимберлитовых трубок. Техническим результатом является повышение эффективности отработки месторождения за счет сокращения объемов вскрышных пород в контуре глубоких, ограниченных в плане карьеров при сохранении полноты выемки. Для этого способ включает на первом этапе отстройку бортов карьера с углом наклона ниже предельно допустимого по устойчивости, буровзрывную подготовку пород к выемке, транспортировку руды и вскрышных пород по капитальному транспортному съезду колесным транспортом, на втором этапе формирование площадки перегрузочного пункта и доработку до проектной глубины с отстройкой бортов с углами наклона предельно допустимыми по устойчивости. При этом от площадки перегрузочного пункта перенарезают капитальный съезд, увеличивая его продольный уклон, отрабатывают рудные целики оставленные на первом этапе, борт карьера отстраивают сверхвысокими уступами, нижний уступ отстраивают по контакту рудного тела, в части карьера сооружают временный съезд, транспортируют руду и вскрышные породы до площадки перегрузочного пункта гусеничным транспортом, а для доработки до проектной глубины отсыпают капитальный съезд и дорабатывают рудные целики под временным съездом. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открытым способом месторождений полезных ископаемых при вертикальном падении ограниченных в плане рудных тел, в частности кимберлитовых трубок.

Известен способ открытой разработки крутопадающих кимберлитовых месторождений, включающий отработку карьера до проектной глубины этапами с отстройкой бортов с параметрами, допустимыми по устойчивости с оставлением рудных целиков на первом этапе отработки (до границы промежуточного дна карьера), а на этапе доработки, ниже границы промежуточного дна карьера, борт отстраивают сверхвысокими крутыми уступами под предельным углом погашения и доизвлекают руду. (Патент РФ №2180041 Е 21 С 41/26/ А.Н.Акишев и др., заявка №2000100403/03, заявл. 06.01.2000, опубл. 27.02.2002 Бюл.№6).

Недостатком известного способа является малая эффективность отработки месторождения. Это обусловлено следующим:

- участок борта в зоне доработки отстраивается подступами высотой 50 м с углом наклона 90°, разделенными горизонтальными предохранительными бермами шириной 7 м под предельным углом 75° (пример расчета), что снижает устойчивость борта и снижает безопасность работ;

- использование колесной техники на этапе доработки не дает возможности увеличивать уклоны съездов выше 110-120‰, что не позволяет максимально полно использовать геометрическое пространство и снижает объем добычи руды или при полной доработке руды приводит к увеличению объема вскрыши первого этапа отработки;

- подъем горной массы самосвалами невысокой грузоподъемности с колесной формулой 4×4 на этапе доработки на полную высоту карьера, т.е. без устройства перегрузочной площадки, приводит к необходимости закупки излишне большого количества данной техники, а также к преждевременному высвобождению самосвалов, работавших на первом этапе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки карьера этапами по глубине с транспортными бермами, ширина которых уменьшается с глубиной карьера, включающий на первом этапе отстройку бортов карьера с углом наклона ниже предельно допустимого по устойчивости, буровзрывную подготовку пород к выемке, транспортировку руды и вскрышных пород по капитальному транспортному съезду колесным транспортом, на втором этапе формирование площадки перегрузочного пункта и доработку до проектной глубины с отстройкой бортов с углами наклона предельно допустимыми по устойчивости. На нижних горизонтах нерабочие уступы формируют строенными, с увеличивающимся результирующим углом наклона откоса (Патент РФ №2052630, Е 21 C 41/26, Способ разработки карьера / Б.И.Колотовкин и др. Заявка №94041398/03, заявл. 30.11.1994 опубл. 20.01.96 Бюл. №2.)

В известном способе ниже перегрузочной площадки формируют транспортные бермы с параметрами, обеспечивающими двустороннее движение автосамосвалов грузоподъемностью до 40 т, т.е. ширина транспортной бермы 21-22 м с уклоном 70-90‰, что не позволяет максимально полно использовать геометрическое пространство и снижает объем добычи руды или при полной доработке руды приводит к увеличению объема вскрыши первого этапа отработки. Страивание уступов на высоту 45 м под углом 80° (пример расчета) и формирование между строенными уступами горизонтальных предохранительных берм шириной не менее 1/3 высоты строенного уступа, позволяет достичь угла наклона борта в этой зоне не более 50-55° при максимально возможном значении 75-80°. Формирование параллельных транспортных берм первого и второго этапа с общими площадками примыкания будет явно приводить к занижению уклона транспортных съездов на втором этапе, т.е. к перепробегу транспорта. Все это снижает эффективность отработки месторождения.

Целью изобретения является повышение эффективности отработки месторождения за счет сокращения объемов вскрышных пород в контуре глубоких, ограниченных в плане карьеров при сохранении полноты выемки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открытой разработки крутопадающих месторождений этапами по глубине с транспортными бермами, ширина которых уменьшается с глубиной карьера, включающем на первом этапе отстройку бортов карьера с углом наклона ниже предельно допустимого по устойчивости, буровзрывную подготовку пород к выемке, транспортировку руды и вскрышных пород по капитальному транспортному съезду колесным транспортом, на втором этапе формирование площадки перегрузочного пункта и доработку до проектной глубины с отстройкой бортов с углами наклона предельно допустимыми по устойчивости, в котором от площадки перегрузочного пункта перенарезают капитальный съезд, увеличивая его продольный уклон, борт карьера отстраивают сверхвысокими уступами, отрабатывают рудные целики оставленные на первом этапе, нижний уступ отстраивают по контакту рудного тела, в части карьера сооружают временный съезд, транспортируют руду и вскрышные породы до перегрузочной площадки гусеничным транспортом, а для доработки до проектной глубины отсыпают капитальный съезд и дорабатывают рудные целики под временным съездом.

Причем, на втором этапе продольный уклон капитального съезда увеличивают до 300-472‰.

А для безопасной работы оборудования на нижележащем уступе сверхвысокие уступы борта карьера укрепляют тросово-сетчатой завесой.

Перенарезка капитального съезда с увеличенным продольным уклоном позволяет уменьшить длины съездов, тем самым сокращая объем вскрыши в карьере от размещения транспортных берм и отработать рудные целики, оставленные на первом этапе отработки, что повышает эффективность предлагаемого способа.

Отстройка сверхвысоких уступов позволяет сооружать борт карьера с минимальным количеством предохранительных берм под углами максимально приближенными к предельно допустимым по физико-механическим свойствам пород, что позволяет получить контур карьера с минимальным объемом вскрыши.

Отстройка нижнего уступа карьера по контакту рудного тела и сооружение временного съезда в границах рудного тела позволяет исключить разнос борта и уменьшить объем вскрыши.

Транспортировка руды и вскрышных пород до перегрузочной площадки гусеничным транспортом позволяет работать на ограниченных по размеру рабочих площадках, осуществлять транспортировку руды и вскрышных пород по съездам с увеличенным продольным уклоном.

Сооружение капитального отсыпного съезда позволяет отработать рудные целики под временным съездом, т.е. обеспечить полноту выемки полезного ископаемого, что повышает эффективность предлагаемого способа.

Увеличение продольного уклона капитального съезда до 300-472‰ позволяет вести второй этап отработки с использованием потенциальных возможностей гусеничной техники, а принятый в примере конкретной реализации уклон съездов равный 360‰ позволяет вести отработку с применением техники, выпускаемой серийно в настоящее время. Величина продольного уклона определена с учетом конструктивных параметров работающего оборудования.

Укрепление сверхвысоких уступов борта карьера тросово-сетчатой завесой позволяет повысить безопасность работы оборудования, размещенного на нижележащем уступе.

фиг.1 - схема отработки карьера в разрезе; на

фиг.2 - схема отработки карьера в плане, к примеру конкретной реализации;

2а - план карьера на конец I этапа отработки;

2б, в - планы карьера на II этапе отработки, где:

1 - контур первого этапа;

2 - капитальный съезд;

3 - рудный целик за контуром первого этапа;

4 - перегрузочная площадка;

5 - контур рудного тела;

6 - временный съезд;

7 - рудный целик под временным съездом;

8 - капитальный отсыпной съезд.

9 - тросово-сетчатая завеса;

10 - перегрузочные навалы.

Способ реализуется следующим образом.

Кимберлитовую трубку отрабатывают открытым способом. Разработку ведут этапами по глубине. При этом ширина транспортных берм уменьшается с глубиной карьера в зависимости от величины грузопотока и габаритов транспортных средств.

На первом этапе (фиг.1) карьер отрабатывается до промежуточного дна по традиционной для отработки кимберлитовых карьеров технологии, включающей отработку карьера рабочими уступами, буровзрывную подготовку пород к выемке, отгрузку горной массы экскаваторами и погрузчиками в колесные автосамосвалы и транспортирование по капитальному съезду 2: руды - на склад потребителя, а вскрышных пород - во внешние отвалы. При входе борта карьера в рудное тело работы ведутся с оставлением рудных целиков 3 за границами первого этапа. Борта карьера отстраивают с углами ниже предельно допустимых по устойчивости.

После достижения карьером границы первого этапа приступают ко второму этапу отработки. На одном из горизонтов, определенном на стадии проектирования и находящемся выше уровня рудных целиков, устраивают перегрузочную площадку 4. С перегрузочной площадки 4 производят перенарезку капитального съезда 2 с увеличением его продольного уклона. Борта карьера отстраивают под предельно устойчивыми углами, а высоту нерабочих уступов увеличивают до 60-100 м. Нижний нерабочий уступ отстраивают по контакту рудного тела 5. Вскрытие в той части карьера, где уступ отстроен по контакту, производят по системе временных съездов 6 с оставлением рудных целиков 7. После отработки нижней части производят отстройку капитального отсыпного съезда 8 до проектной глубины и дорабатывают рудные целики 7 под временным съездом 6. Для безопасности работ под сверхвысокими уступами на них устраивают тросово-сетчатую завесу. Транспортировку руды и вскрышных пород до перегрузочной площадки 4 на втором этапе осуществляют гусеничным транспортом. На перегрузочной площадке 4 горную массу перегружают в колесные самосвалы и далее доставляют на дневную поверхность.

Пример конкретной реализации.

Рассматривается вариант отработки кимберлитовой трубки "Комсомольская".

Трубка отрабатывается открытым способом. Проектная глубина карьера составляет 400 м (а.о. +260 м).

Отработку карьера до проектной глубины ведут этапами. При этом конечный контур карьера отстраивают с предельно допустимыми по устойчивости параметрами.

На первом этапе (фиг.2а) производят отработку карьера до глубины 390 м (а.о. +270 м) с оставлением рудных целиков 3 ниже горизонта +340 м. Борта карьера на первом этапе формируют с углами ниже предельно допустимых. Отработку первого этапа осуществляют по традиционной, для отработки кимберлитовых месторождений, технологии, включающей отработку карьера рабочими уступами, буровзрывную подготовку пород к выемке, отгрузку горной массы экскаваторами и погрузчиками в колесные автосамосвалы и транспортирование руды на склад потребителя, а вскрышных пород во внешние отвалы. Высота рабочих уступов на данном этапе составляет 15 м, высота нерабочих уступов - 45-50 м, угол откоса нерабочих уступов - 65-80 градусов. Уклон капитальных съездов составляет 80-110‰, их ширина уменьшается с глубиной от 22 до 15 м.

После отработки карьера до глубины первого этапа начинают второй этап отработки (фиг.2б, 2в). На отм. +400 м устраивают перегрузочную площадку 4. С перегрузочной площадки 4 производят перенарезку (переоформление) капитального съезда 2, увеличивая тем самым его продольный уклон с 110‰ до 360‰ (20 градусов). На втором этапе отработку ведут уступами, высотой 15 м, а высота нерабочего уступа составляет 60-100 м.

Для безопасности работы оборудования под сверхвысокими уступами на нем устраивают тросово-сетчатую завесу 9.

Перенарезка капитального съезда позволяет произвести добычу руды из рудных целиков 3. При этом взорванная горная масса отгружается гусеничным погрузчиком в гусеничный самосвал, после чего транспортируется до перегрузочной площадки 4. На перегрузочной площадке горная масса складируется в навалы 10, из которых затем отгружается в колесные автосамосвалы и транспортируется на поверхность.

Нижний нерабочий уступ в отм. +300÷+260 м по всему периметру отстраивают по контакту рудного тела, при этом первоначально проходят временный съезд 6 в отм. +300÷+260 м (до проектной глубины) с оставлением рудных целиков 7. После отработки карьера до проектной глубины производят отсыпку капитального съезда 8 в отм. +300÷+260 м, и отработку целиков 7 под временным съездом, а транспортирование осуществляют через отсыпной капитальный съезд 8.

Для работ в границах второго этапа используют специальную гусеничную технику, способную работать на крутых уклонах: выемочно-погрузочные работы осуществляются гусеничным погрузчиком CAT-973С, с емкостью ковша 2,6-3,2 м³, а транспортирование горной массы производится гусеничными самосвалами, например Morooka MST-3300VD, грузоподъемностью 15,5 т.

Объемы горной массы при отработке карьера по традиционной и по предлагаемой технологиям приведены в таблице. Как видно из таблицы, объем вскрышных пород в контуре карьера снижается на 6,9 млн. м³, при снижении среднего коэффициента вскрыши с 1,91 до 1,37 м³/т.

Таблица
Показатели отработки	Традиционная технология	Новая технология
I этап	II этап	Итого:
Руда, тыс.т	12955,2	11969	986,2	12955,2
Руда, тыс.м3	5379	4968	411	5379
Вскрыша, тыс.м3	24696	17400	400	17800
Горная масса, тыс.м3	30075	22368	811	23179
Коэффициент вскрыши, м3/т	1,91	1,45	0,41	1,37
Объем отсыпного съезда, тыс. м3		0,0	87,0
Остатки руды за контуром карьера, тыс.т	0	986,2	0	0

1. Способ открытой разработки крутопадающих месторождений этапами по глубине с транспортными бермами, ширина которых уменьшается с глубиной карьера, включающий на первом этапе отстройку бортов карьера с углом наклона ниже предельно допустимого по устойчивости, буровзрывную подготовку пород к выемке, транспортировку руды и вскрышных пород по капитальному транспортному съезду колесным транспортом, на втором этапе формирование площадки перегрузочного пункта и доработку до проектной глубины с отстройкой бортов с углами наклона, предельно допустимыми по устойчивости, отличающийся тем, что от площадки перегрузочного пункта перенарезают капитальный съезд, увеличивая его продольный уклон, отрабатывают рудные целики, оставленные на первом этапе, борт карьера отстраивают сверхвысокими уступами, нижний уступ отстраивают по контакту рудного тела, в части карьера сооружают временный съезд, транспортируют руду и вскрышные породы до площадки перегрузочного пункта гусеничным транспортом, а для доработки до проектной глубины отсыпают капитальный съезд и дорабатывают рудные целики под временным съездом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продольный уклон капитального съезда увеличивают до 300-472‰.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для безопасной работы оборудования сверхвысокие уступы борта карьера укрепляют тросово-сетчатой завесой.