Способ реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами

Изобретение относится к области открытых горных работ и может быть использовано для разработки месторождений полезных ископаемых при вертикальном падении ограниченных в плане рудных тел, в частности кимберлитовых трубок. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты выемки полезного ископаемого. Для этого способ включает на промежуточном этапе разнос бортов общего карьера, с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов для двухполосного движения большегрузных автосамосвалов, на этапе доработки - формирование разворотной площадки и кольцевых транспортных съездов встречного направления с однополосным движением автосамосвалов, стыкующихся на разворотной площадке, с отстройкой бортов карьера в местах крутого падения рудного тела сверхвысокими уступами, транспортировку руды на фабрику, а пустой породы - во внешние отвалы. На этапе доработки карьеров дополнительно к разворотной площадке формируют перегрузочную площадку, ниже которой по породному целику между карьерами сооружают крутонаклонный съезд на глубину его заложения и разворотную площадку, отработку рудных тел производят поочередно крутонаклонными тупиковыми съездами шириной, обеспечивающей двухполосное движение гусеничных самосвалов, транспортируют руду и пустую породу первого карьера до перегрузочной площадки, руду перегружают в автосамосвалы, пустую породу складируют на борту второго карьера, а после полной отработки первого карьера пустую породу первого и второго карьеров размещают в выработанном пространстве первого карьера и по основанию породного целика проходят наклонные штольни для перепуска дренажных вод из одного карьера в другой. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

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

Известен способ реконструкции карьера, 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. 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. СССР 1710754, Е21С 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. Кроме того, данный способ не позволяет оставлять между бортами карьеров породный целик, т.е. не позволяет уменьшить объем вскрыши в контуре карьера. Учитывая непродолжительный срок стояния уступов на этапах доработки, к недостаткам данного способа относится формирование предохранительных берм, разделяющих погашенные сдвоенные, строенные уступы в придонной части на предельном контуре карьера. Для обеспечения полноты выемки высокоценной руды требуется увеличение объема вскрышных работ по разносу борта карьера для размещения этих берм. А обеспечение постоянной транспортной связи с нижними горизонтами карьера возможно только при формировании отсыпных съездов, которые заполняют значительную площадь дна карьера. Приведенные факторы ухудшают экономические показатели и уменьшают эффективность производства открытых горных работ, и, кроме того, снижают безопасность работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами, включающий на промежуточном этапе разнос бортов общего карьера, с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов для двухполосного движения большегрузных автосамосвалов, на этапе доработки формирование разворотной площадки и кольцевых транспортных съездов встречного направления с однополосным движением автосамосвалов, стыкующихся на разворотной площадке, с отстройкой бортов карьера в местах крутого падения рудного тела сверхвысокими уступами, транспортировку руды на фабрику, а пустой породы - во внешние отвалы. На этапе доработки транспортные коммуникации размещают в части карьерного поля по одному из рудных тел, доработку до проектной глубины ведут с оставлением рудных целиков, поэтапно формируют отсыпной съезд в выработанном пространстве до примыкания к съезду на предельном контуре карьера и дорабатывают рудные целики послойно, за счет погашения транспортных съездов отстроенных по рудному телу (Патент РФ 2230192, Е21С 41/26. Способ реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами, заявка №20022127530/03, заявлено 14.10.02, опубл. 10.06.04, Бюл. №16).

Недостатком данного способа является необходимость удаления всего объема вскрыши из карьера, с последующим формированием отсыпного съезда, что требует значительных затрат и времени. Для исключения перерыва в добыче руды на период сооружения отсыпного съезда необходимо производить ускоренную отработку руды в проектном контуре и ее предварительное накопление на складе руды в объемах, достаточных для снабжения фабрики рудой. Необходимость ускоренного вскрытия карьера и формирование отсыпного съезда весьма затратные мероприятия, которые приводят к большой неравномерности горных работ и увеличенной потребности в горнотранспортном оборудовании. Кроме того, доработка рудных целиков будет осуществляться в сложных условиях на ограниченной полосе разноса, а геомеханическая устойчивость борта карьера будет значительно снижена ввиду обнажений массива на большую высоту. Все это снижает эффективность производства открытых горных работ, ухудшает экономические показатели и безопасность работ.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и полноты выемки полезного ископаемого за счет снижения объемов вскрыши и плеча ее откатки при увеличении безопасности работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами, включающем на промежуточном этапе разнос бортов общего карьера, с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов для двухполосного движения большегрузных автосамосвалов, на этапе доработки формирование разворотной площадки и кольцевых транспортных съездов встречного направления с однополосным движением автосамосвалов, стыкующихся на разворотной площадке, с отстройкой бортов карьера в местах крутого падения рудного тела уступами выпукло-ломанного профиля, транспортировку руды на фабрику, а пустой породы - во внешние отвалы, на этапе доработки дополнительно к разворотной площадке формируют перегрузочную площадку, ниже которой по породному целику между карьерами сооружают крутонаклонный съезд на глубину его заложения, и разворотную площадку, отработку рудных тел производят поочередно крутонаклонными тупиковыми съездами шириной, обеспечивающей двухполосное движение гусеничных самосвалов, транспортируют руду и пустую породу первого карьера до перегрузочной площадки, руду перегружают в автосамосвалы, пустую породу складируют на борту второго карьера, а после полной отработки второго карьера пустую породу первого и второго карьеров размещают в выработанном пространстве первого карьера и по основанию породного целика проходят наклонные штольни для перепуска дренажных вод из одного карьера в другой.

Причем крутонаклонный съезд между карьерами формируют с продольным уклоном 300-360 промилле, а нерабочий борт породного целика между карьерами формируют сверхвысокими уступами выпукло-ломаного профиля высотой 60-180 м.

Возможность на этапе доработки поочередного вскрытия рудных тел крутонаклонными тупиковыми съездами с оставлением породной перемычки обеспечивает большую устойчивость борта карьера в нижней части за счет создания упора (распора) между бортами карьера при значительном уменьшении объема вскрышных пород и существенном снижении плеча откатки. При этом отпадает необходимость сооружения отсыпного съезда, а конфигурация дна карьеров без наличия рудных целиков и содержании дна одного из карьеров в сухом состоянии позволяет повысить полноту выемки запасов и эффективность отработки месторождения.

Формирование крутонаклонного съезда между карьерами с продольным уклоном 300-360 промилле на расчетную глубину заложения, с параметрами, рассчитанными для движения гусеничных самосвалов, с формированием разворотной площадкой обеспечивает движение гусеничных самосвалов в оба карьера, что позволяет максимально использовать карьерное пространство, повысить полноту выемки полезного ископаемого и существенно снизить затраты на выемку и транспортировку вскрыши.

Нерабочий борт породного целика между карьерами формируют сверхвысокими уступами выпукло-ломаного (полигонального) профиля высотой 60-180 м. Для формирования выпукло-ломаного профиля откоса уступа производят оконтуривание его верхней части скважинами под углом 75°, пробуренными на 2/3 общей высоты уступа, а оконтуривание оставшейся 1/3 высоты его нижней части - скважинами под углом 90°, пробуренными с подошвы предпоследнего горизонта уступа.

Способ поясняется фиг.1-4.

На фиг.1-2 показано положение горных работ на конец отработки первого карьера в плане и разрез по А-А, На фиг.3-4 показано положение горных работ на конечном этапе доработки второго карьера в плане и разрез по А-А, где:

1 - первый карьер;

2 - второй карьер;

3 - кольцевые транспортные съезды встречного направления с однополосным движением большегрузных автосамосвалов;

4 - разворотная площадка, на которой стыкуются кольцевые транспортные съезды встречного направления;

5 - перегрузочная площадка;

6 - породный целик;

7 - крутонаклонный съезд между карьерами по породному целику;

8 - разворотная площадка, от которой формируют крутонаклонные тупиковые съезды;

9 - крутонаклонные тупиковые съезды для вскрытия первого и второго карьеров;

10 - гусеничный самосвал;

11 - большегрузный автосамосвал;

12 - временный отвал на свободном борту второго карьера;

13 - внутренний отвал первого и второго карьеров;

14 - наклонные водоперепускные штольни.

Пример конкретной реализации.

Месторождение тр. «Удачная» представлено двумя крутопадающими самостоятельными рудными телами 1 и 2, разделенными породной перемычкой (целиком). Отработка производится этапами по глубине общего карьера. Проектная глубина карьера принята равной 610 м.

В процессе отработки горной массы в контурах промежуточных этапов разработки месторождения по глубине борт карьера «Удачный» сформирован строенными уступами под углом наклона откосов 60-75°, разделенных предохранительными бермами необходимой ширины и транспортными съездами трассы спиральной формы с расчетным продольным уклоном и с площадками смягчения уклона трассы. Ширина съездов до глубины 400 м обеспечивает двустороннее движение большегрузного автотранспорта. Подготовка горных пород к выемке осуществляется буровзрывным способом, затем горную массу отгружают экскаваторами в автосамосвалы и транспортируют: руду - на обогатительную фабрику, пустую породу - во внешние отвалы.

Ниже глубины 400 м (на этапе доработки) вскрытие карьера осуществляют однополосными кольцевыми съездами 3, которые стыкуются на глубине 490 м с устройством разворотной площадки 4. Борта карьера формируют уступами выпукло-ломаного профиля высотой 45 м. При этом верхняя часть уступа высотой 30 м формируется под углом 75°, нижняя высотой 15 м - под углом 90°. На глубине 400 м в районе разворотной площадки 2 формируют перегрузочную площадку 5 с размерами, обеспечивающими устройство перегрузочного склада руды. Ниже перегрузочной площадки 5 по породному целику 6 поперечно дну карьера сооружают крутонаклонный двухполосный съезд 7 между карьерами с продольным уклоном 300 промилле до глубины 550 м.

Глубина заложения (Н) двухполосного съезда по породному целику определяется по формуле:

Н=(В_п.п--Ш_п.п-Ш_р.п)I, м,

где В_п.п- - ширина породного целика, м;

Ш_п.п - ширина перегрузочной площадки, м;

Ш_р.п- - ширина разворотной площадки, м;

I - продольный уклон транспортного съезда, промилле.

При ширине породного целика 300 м, ширине перегрузочной площадки 50 м, ширине разворотной площадки 50 м, и продольном уклоне 300 промилле, глубина заложения двухполосного транспортного съезда по перемычке составит:

Н=(300-50-50)0.3=60 м.

Следовательно, съезд по породному целику можно завести с глубины 490 м до глубины 550 м.

На глубине 550 м устраивают разворотную площадку 8, ниже которой формируют двухполосные крутонаклонные тупиковые съезды 9 по каждому из бортов карьеров до глубины 610 м. Нерабочие борта карьеров формируют сверхвысокими уступами выпукло-ломаного профиля высотой 60 м. Верхнюю часть уступа высотой 45 м формируют под углом 75°, нижнюю высотой 15 м - под углом 90°. Глубина заведения транспортных двухполосных крутонаклонных тупиковых съездов 9 определяется по вышеприведенной формуле и составляет для карьеров 60 м, т.е. съезды по карьерам будут заведены с глубины 550 м до глубины 610 м.

Отработку рудных запасов осуществляют поочередно. Вначале производят отработку первого карьера 1 до проектной глубины, причем транспортировку горной массы до перегрузочной площадки на глубине 490 м осуществляют гусеничными самосвалами 10. Затем руду перегружают в большегрузные автосамосвалы 11 и транспортируют на обогатительную фабрику, а пустую породу складируют во временный отвал 12 на свободном борту второго карьера 2.

После полной отработки второго карьера 2 пустую породу первого и второго карьеров в объеме 4.5 млн. м³ размещают в выработанном пространстве первого карьера с пригрузом нерабочих уступов путем формирования внутреннего отвала 13. При технологических требованиях для обводненных карьеров по основанию породного целика 6 проходят наклонные штольни 14 встречного заложения для перепуска дренажных вод из одного карьера в другой, что позволяет поочередно содержать дно каждого из карьеров «сухим».

В таблице приведены данные, подтверждающие эффективность предлагаемого способа по сравнению с традиционными способами.

Таблица 1 Эффективность предлагаемого способа реконструкции карьера по сравнению с традиционными способами
Способы реконструкции карьера	Объем добычи руды, млн. т	Объем вскрыши, млн.м3	Объем отсыпки вскрышными породами, млн.м3	Объем транспортной работы, млн.ткм	Срок отработки, лет
Традиционный	12.5	6.0	5.0	480.0	7
Предлагаемый способ	12.5	4.5*	нет	165.0	5

Предлагаемый способ позволяет уменьшить объем вскрыши в контуре карьера на 1.5 млн.м³, которые будут законсервированы в породном целике, заскладировать вскрышу карьеров в объеме 4.5 млн. м³ во внутреннем отвале первого карьера, отказаться от сооружения отсыпного съезда и сократить объем транспортной работы на 315.0 млн.ткм, что дает экономию в сумме 2.2 млрд. руб. Кроме того, срок отработки запасов уменьшается на 2 года и появляется возможность вести доработку карьера без снижения добычи руды и обеспечить большую безопасность ведения горных работ за счет повышения устойчивости борта и возможности поочередного содержания карьеров в сухом состоянии.

1. Способ реконструкции карьера с двумя близкорасположенными рудными телами, включающий на промежуточном этапе разнос бортов общего карьера, с отстройкой новых бортов, формируемых строенными уступами с параметрами, допустимыми по их устойчивости, разделенных предохранительными бермами, формирование транспортных съездов для двухполосного движения большегрузных автосамосвалов, на этапе доработки формирование разворотной площадки и кольцевых транспортных съездов встречного направления с однополосным движением автосамосвалов, стыкующихся на разворотной площадке, с отстройкой бортов карьера в местах крутого падения рудного тела уступами выпукло-ломаного профиля, транспортировку руды на фабрику, а пустой породы - во внешние отвалы, отличающийся тем, что на этапе доработки дополнительно к разворотной площадке формируют перегрузочную площадку, ниже которой по породному целику между карьерами сооружают крутонаклонный съезд на глубину его заложения, и разворотную площадку, отработку рудных тел производят поочередно крутонаклонными тупиковыми съездами, шириной, обеспечивающей двухполосное движение гусеничных самосвалов, транспортируют руду и пустую породу первого карьера до перегрузочной площадки, руду перегружают в автосамосвалы, пустую породу складируют на борту второго карьера, а после полной отработки первого карьера пустуюпороду первого и второго карьеров размещают в выработанном пространстве первого карьера и по основанию породного целика проходят наклонные штольни для перепуска дренажных вод из одного карьера в другой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что крутонаклонный съезд между карьерами формируют с продольным уклоном 300-360 промилле.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нерабочий борт породного целика между карьерами формируют сверхвысокими уступами выпукло-ломаного профиля высотой 60-180 м.