Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод

Авторы патента:

E21C41/26 - способы открытой разработки полезных ископаемых (добычные машины или машины для транспортировки, применяемые при открытых разработках E21C 47/00); системы разработок

Владельцы патента RU 2521002:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод. Техническим результатом является снижение капитальных и эксплуатационных затрат за счет исключения операций по проведению дренажных выработок. Способ включает сооружение гидроотвала, вскрытие и отработку карьерного поля. При этом на уступе нерабочего борта карьера, расположенного со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод в контуре карьерного поля, устанавливают контрфорсный противофильтрационный экран, ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа, на всю длину слоя грунтовых вод. Причем высоту контрфорсного экрана определяют из математического выражения. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод.

Известен способ комбинированной разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, включающий отработку карьерного поля до экономически целесообразной глубины с внешним отвалообразованием вскрышных пород и карьерным водоотливом, проходку подземных вскрывающих выработок, постепенное заполнение отработанного карьера породами и отработку запасов полезного ископаемого ниже предельного положения дна карьера, перед отсыпкой пород сооружают на дне отработанного карьера дренирующие элементы шахтного водоотлива, включающие горизонтальные фильтровые колонны и наклонные скважины, соединяющие фильтровые колонны с подземными горными выработками, отсыпку крепких скальных пород ниже подошвы основного водоносного коллектора, укладку сверху слабофильтрующих материалов (тканевый природный или искусственный материал) и затем существенно глинистых пород, перекрывая ими кровлю основного водоносного коллектора, поддержание работ карьерного водоотлива на период проходки подземных вскрывающих выработок и отсыпки пород, дренирование крепких скальных пород, при этом производительность шахтного водоотлива должна превышать величину притока дренажных вод через существенно глинистые породы, отработку подкарьерных запасов ведут под защитой отсыпанных пород с закладкой (RU 2165018 С2, МПК ⁷E21C 41/00, от 14.07.1999 опубликовано: 10.04.2001).

Недостатком данного способа является проходка подземных вскрывающих выработок, сооружения на дне отработанного карьера дренирующих элементов шахтного водоотлива, отсыпка крепких скальных пород ниже подошвы основного водоносного коллектора, укладка сверху слабофильтрующих материалов и затем существенно глинистых пород, поддержание работ карьерного водоотлива на период проходки подземных вскрывающих выработок и отсыпки пород, что значительно снижает эффективность разработки месторождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий сооружение гидроотвала, вскрытие карьерного поля котлованом и заполненное водой, также смонтированное в нем плавающее землесосное устройство с рыхлителем, которое производит выемку карьерного поля горизонтальными слоями сверху вниз и транспортирует полученную горную массу на поверхность пульпопроводом, помещая пустые породы в гидроотвал. Выемка производится с понижением уровня воды вслед за отработкой слоев, поддерживая зеркало воды на уровне кровли текущего эксплуатационного горизонта за счет возвращения в карьер воды из гидроотвала. Для отработки очередного слоя его зарезку осуществляют котлованом, который затем расширяют, а отработку горизонтальных слоев осуществляют путем сплошной выемки плавающим землесосным устройством с рыхлителем системой заходок (RU 2261331 С2, МПК ⁷ E21C 41/26, от 21.01.2002 опубликовано: 10.09.2003).

Недостатком данного способа является необходимость формирования гидроотвала за пределами карьерного поля и аренды больших площадей земли, а также производство операций по водоотливу и водообороту, включающих поддержание зеркала воды на одном уровне за счет возвращения воды из гидроотвала.

Задачей способа является повышение эффективности разработки обводненных месторождений за счет исключения операций по проведению дренажных выработок, карьерных водоотливов, дренирующих элементов шахтного водоотлива, исключения энергозатрат на приведенные выше операции. Возможность отработки месторождения полезных ископаемых в обводненных условиях без проведения каких-либо дополнительных операций.

Для достижения поставленной задачи заявляемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод содержит следующую совокупность существенных признаков:

1. Нерабочий борт карьера располагают со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод в контуре карьерного поля.

2. Со стороны нерабочего борта карьера на горизонте, расположенном ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа, устанавливают параллельно уступу и на всю длину слоя грунтовых вод контрфорсного противофильтрационного экрана, причем высоту контрфорсного экрана определяют из условия:

H=h_в+h_вод+h_y+h₃,

где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h_вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h₃ - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Расположение нерабочего борта карьера с другой стороны, приведет к значительному увеличению размеров контрфорсного

противофильтрационного экрана.

Это позволит исключить протекания грунтовых вод в карьерное поле, минуя контрфорсный противофильтрационныей экран.

Использование пространства между нерабочим и рабочим бортом карьера позволит сократить площадь нарушаемых и арендуемых земель при разработке месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод.

Сущность изобретения поясняется графически, где:

I - нерабочий борт карьера;

II - рабочий борт карьера;

1 - слой грунтовых вод;

2 - контрфорсный противофильтрационный экран;

3 - анкерные крепи;

4 - площадка уступа на не рабочем борту карьера расположенного ниже уровня грунтовых вод.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод иллюстрируется графически на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

На фиг.1 показан случай отработки нагорного месторождения при расположении максимальной отметки грунтовых вод выше отметки максимальной высоты контрфорсного противофильтрационного экрана.

На фиг.2 показан случай отработки нагорного месторождения при расположении максимальной отметки грунтовых вод на уровне или ниже отметки максимальной высоты контрфорсного противофильтрационного экрана.

На фиг.3 показан детальный разрез схемы расположения контрфорсного противофильтрационного экрана с его параметрами.

Где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h_вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h₃ - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Способ реализуется следующим образом: при отработке карьерного поля с притоком грунтовых вод нерабочий борт карьера I располагают со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод 1 в контуре карьерного поля. Чтобы предотвратить приток грунтовых вод в карьер со стороны нерабочего борта карьера на горизонте, расположенном ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа 4 устанавливают параллельно уступу и на всю длину слоя грунтовых вод контрфорсный противофильтрационный экран 2, причем высота контрфорсного противофильтрационного экрана определяется из условия:

H=h_в+h_вод+h_y+h₃,

Для увеличения устойчивости контрфорсного противофильтрационного экрана их закрепляют анкерными крепями 3.

Предлагаемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты за счет исключения операций по проведению дренажных выработок, карьерных водоотливов, дренирующих элементов шахтного водоотлива, исключения энергозатрат на приведенные выше операции.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с притоком грунтовых вод, включающий сооружение гидроотвала, вскрытие и отработку карьерного поля, отличающийся тем, что на уступе нерабочего борта карьера, расположенного со стороны максимальной отметки уровня грунтовых вод в контуре карьерного поля, устанавливают контрфорсный противофильтрационный экран, ниже уровня грунтовых вод за пределами призмы возможного обрушения нижележащего уступа, на всю длину слоя грунтовых вод, причем высоту контрфорсного экрана определяют из условия:
H=h_в+h_вод+h_y+h_з,
где h_в - высота водоупорной части уступа, м; h_вод - мощность водоносного слоя, м; h_y - высота повышения уровня грунтовых вод в результате подпора контрфорсным экраном, м; h_з - запасная высота надводной части контрфорсного экрана, м.

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к открытым разработкам мощных пологопадающих месторождений при применении техники непрерывного действия. Техническим результатом является увеличение производительности и снижение затрат на отвалообразование.

Способ отвалообразания на наклонное основание // 2520611

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является отсыпка ярусов отвала в одну очередь и возможность складирования пастообразных хвостов после обогатительного передела руды на наклонное основание с сохранением устойчивости отвального яруса.

Способ бестранспортной проходки разрезной траншеи // 2520234

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях.

Способ ведения буровзрывных работ на карьерах // 2517289

Изобретение относится к способам ведения буровзрывных работ на карьерах. Способ включает бурение параллельных рядов скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества и короткозамедленное взрывание зарядов.

Способ ведения открытых горных работ с применением карьерных комбайнов фрезерного типа, самоходных бункеров и автосамосвалов // 2517262

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных и добычных работ в карьерах. Техническим результатом является повышение производительности открытых горных работ за счет уменьшения простоя карьерных фрезерных комбайнов при выемке породы из массива, а также автосамосвалов при загрузке породой.

Способ извлечения забалансовых запасов при разработке угольных пластов // 2514252

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к разработке открытыми горными работами пологих пластов угольных месторождений. Техническим результатом является извлечение пласта угля с забалансовыми запасами без изменения порядка ведения открытых горных работ.

Способ подготовки к обогащению труднообогатимых углей // 2514248

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам подготовки к обогащению труднообогатимых углей. Техническим результатом является увеличение раскрытия сростков угля с породой.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых // 2513464

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к открытым разработкам мощных месторождений при применении техники непрерывного действия. Техническим результатом является снижение трудоемкости, повышение эффективности, рациональное извлечение полезного ископаемого и безопасность ведения горных работ.

Способ крупномасштабного взрывного разрушения горных массивов сложной структуры для селективной выемки полезного ископаемого на открытых работах // 2511330

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности на открытых горных работах при разработке рудных и нерудных блоков месторождений полезных ископаемых, участки которых существенно различаются по горно-геологической структуре и качеству полезного компонента, а именно к селективной выемке полезного ископаемого крупномасштабным взрывным разрушением горных массивов сложной структуры.

Способ отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых // 2509891

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение устойчивости и высоты отвального яруса при смешанной отсыпке пород вскрыши и пастообразных хвостов после обогатительного передела руд.

Автомобильный съезд в карьере // 2521191

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является сокращение затрат на разработку карьера за счет упрощения работ по формированию его конечного борта и уменьшения объема выемки вскрыши от его разноса под берму автомобильного съезда. Автомобильный съезд в карьере, совмещенный с наклонной предохранительной бермой карьера, включает порожняковую и грузовую ветви и дополнительные съезды с него, расположенные на боковых откосах автомобильного съезда, на предохранительные бермы карьера. При этом порожняковая и грузовая ветви автомобильного съезда разделены и расположены в разных полутраншеях, основания которых являются наклонными предохранительными бермами карьера, заменяющими участки горизонтальных предохранительных берм карьера по трассе автомобильного съезда, и связаны между собой дополнительными съездами для вспомогательной техники, расположенными на боковых откосах полутраншей, а дополнительные съезды, связывающие автомобильный съезд с предохранительными бермами карьера, расположены с обеих сторон от него. 1 ил.

Способ ведения буровзрывных работ // 2521629

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке скальных горных пород. В процессе уточнения районирования с помощью регистрации изменения энергетических показателей работы двигателей напора, подъема привязывают через положение ковша в пространстве и во времени операции черпания, наполнения, удержания наполненного ковша в цикле экскавации для регистрации изменения качества подошвы уступа, гранулометрического состава и формы навала отбитой массы при переходе от погашенного околоскважинного к погашенному межскважинному пространству. Характеристику проработки подошвы уступа учитывают по изменению энергетических показателей двигателя напора на уровне подошвы уступа. Гранулометрический состав горной массы - по изменению энергетических показателей двигателя подъема при наполнении и удержании наполненного ковша. Компактность навала - по изменению энергетических показателей двигателя подъема регистрации высоты черпания при переходе от погашенного околоскважинного пространства к погашенному межскважинному пространству. Заявляемое решение позволяет повысить эффективность районирования пород по взрываемости и улучшить параметры буровзрывных работ, влияющие на состояние экскаваторного забоя: качество проработки подошвы уступа; формирование компактного навала горной массы; качество дробления массива горных пород. 4 ил.

Способ селективной отработки запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья // 2521987

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке крутопадающих и наклонных месторождений минерального сырья. Техническим результатом является создание рабочей зоны в центральном и двух фланговых направлениях в нерабочем борту карьера нагорного месторождения минерального сырья при селективной отработке запасов. Способ включает вскрытие запасов штольнями в нерабочем борту карьера, отработку запасов блоками с выемкой полезного ископаемого камерами, выпуск разрушенного полезного ископаемого на подземные выработки и выдачу его на дневную поверхность. При этом вскрытие запасов производят штольнями, разделяя нерабочий борт карьера на горизонты, равные высоте добычного уступа, штольню оснащают зарядами в шпурах и скважинах, формируют отрезную щель посредством взрывания шпуровых и скважинных зарядов центральной группы штолен, вынимают и погружают горную массу в транспортные средства через разгрузочную воронку, производят отбойку запасов фланговых групп штолен в отрезную щель посредством взрывания шпуровых и скважинных зарядов, формируют конусный отвал из отбитой горной массы, погружают и транспортируют полезное ископаемое, отрабатывают запасы в центральном и двух фланговых направлениях, выделяя первоочередные зоны отработки по качеству минерального сырья. 3 ил.

Способ открытой добычи угля // 2523246

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению угольного месторождения открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при добыче угля и рекультивации породных отвалов. Техническим результатом является повышение эффективности открытой добычи угля. Способ включает удаление верхнего почвенного слоя и сохранение его или перенос на территории, подлежащие восстановлению, взрыхление, погрузку и транспортирование вскрышных пород с образованием породных отвалов, отбойку, погрузку и транспортирование угля на склад, рекультивацию отвалов. При этом выветренный уголь пластов, близко подходящих к дневной поверхности, добывают и складируют отдельно, породные отвалы выравнивают, на выровненную поверхность наносят слой почвы и выветренного угля, полученный слой рыхлят с присечкой вскрышных пород и укатывают.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку рудных тел в зонах контакта руды и вскрыши подуступами // 2524716

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных месторождений со сложной структурой оруденения. Техническим результатом является снижение потерь руды и ее разубоживания. Способ включает бурение вертикальных скважин, заряжание скважин, размещение зарядов, короткозамедленное взрывание скважин, селективную разработку экскаватором. Взрывание блоков производят валовым способом, при этом все три размера взрываемого блока - ширину, длину и высоту устанавливают независимо от положения контактов и числа рудных тел, после взрывания блока отгружают часть развала по кровле уступа с проходкой первой заходки по породе со стороны висячего бока рудного тела, в зависимости от условий залегания рудных тел в взорванном блоке селективную разработку добычного уступа ведут в два подуступа с последующей отработкой их выемочными слоями. 1 ил.

Способ водоснабжения дражных работ // 2524828

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при дражной разработке долинных и пойменных россыпей. Способ включает проведение руслоотводного канала, создание технологического водоема для драги и системы очистных сооружений для сточных вод. Руслоотводной канал формируют в виде восстановленного русла в дражной пазухе, образованной путем отработки запасов продольным ходом, с последующей отсыпкой земляной призмы на внутренний откос дражных отвалов. Выемку полезного ископаемого при формировании руслоотводного канала осуществляют несимметричным маневрированием драги с обеспечением максимальной площади поперечного сечения дражной пазухи. Уровень воды в технологическом водоеме и очистных сооружениях при водоснабжении дражных работ поддерживают на горизонте воды в руслоотводном канале. Повышается экологическая безопасность водоснабжения дражных работ за счет сокращения площади нарушенных земель и уменьшения объемов гидротехнических работ по водоотведению и восстановлению русла. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ подготовки к выемке скальных пород с использованием лазерного воздействия и автоматизированный комплекс для его осуществления // 2527445

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для подготовки горных пород средней крепости к безвзрывному разупрочнению для последующего послойно-полосового фрезерования и выемки карьерными комбайнами. Техническим результатом является улучшение технологической эффективности за счет формирования в приповерхностном слое обрабатываемого массива зон перекрытия лазерных щелей, обеспечивающих высокую концентрацию напряжений, знакопеременные нагрузки и деформацию при лазерной обработке значительной поверхности; повышение производительности процесса разрушения, дезинтеграции и уменьшение объемов фракции, требующей дополнительного последующего дробления, за счет совмещения процесса нарезания щелей и послойно-полосового фрезерования скальных пород карьерными комбайнами и обеспечение экологической безопасности. Способ выполняется с помощью автоматизированного комплекса, который включает лазерный прибор с возможностью продольного перемещения и снабжен демпфирующей платформой, размещаемой на раме карьерного комбайна и шарнирно связанной с рамой лазерного прибора. Лазерный прибор размещается на направляющих рамы с возможностью продольного перемещения по направляющим на опорах качения с помощью привода, связанного с блоком автоматического управления, и выполнен в виде кассеты с оптоволоконными излучателями, размещаемыми вдоль направления перемещения карьерного комбайна. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых // 2527826

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение безопасности открытых горных работ. Способ включает вскрытие месторождения и отработку полезного ископаемого уступами с формированием наклонных поверхностей откосов уступов и бортов карьера, бурение скважин, заряжание скважин взрывчатыми веществами, отбойку горной массы при взрывании взрывчатых веществ блоками, рассредоточенными по уступам карьера, погрузку и транспортирование горной массы до мест ее складирования или последующей переработки. Определяют места расположения и размеры породных блоков, зависающих на откосах уступов. С земной поверхности или вышерасположенных площадок уступов на страховочных канатах опускают рабочих и буровое оборудование к верхней поверхности зависающего породного блока. В зависающем породном блоке пробуривают скважины с расстоянием между скважинами, не превышающим предельного расстояния, равного удвоенной глубине распространения в массив пород в окрестности скважины зоны разрушения пород, возникающей при взрывании в скважине взрывчатых веществ. Скважины пробуривают параллельно поверхности откоса уступа, при этом расстояние между скважинами и поверхностью откоса уступа принимают равным глубине распространения в массив пород в окрестности скважины зоны разрушения пород, возникающей при взрывании в скважине взрывчатых веществ. 2 ил.

Способ управления лазерной обработкой скальной породы переменной крепости и система для его осуществления // 2528187

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления процессом лазерного воздействия на скальные породы переменной крепости при подготовке горных пород к безвзрывному разупрочнению для последующего послойно-полосового фрезерования и выемки карьерными комбайнами. Способ управления включает контроль интенсивности высокотемпературного термодинамического лазерного воздействия на зону лазерного излучения, регулирование изменения волнового фронта лазерного излучения, контроль усилия резания фрезы P, параметров прочности f горной породы посредством датчика регистрации прочности горной породы, установленного на раме оптоволоконного лазерного излучателя, контроль скорости перемещения карьерного комбайна Vki, введение в программу алгоритма вычисления волнового фронта мощности лазерного излучения W в зависимости от параметров прочности f горной породы и шага позиционирования оптоволоконных излучателей li на основе уравнения. Изобретение позволяет повысить эффективность управления технологической подготовки к выемке скальных пород и обеспечивает возможность дистанционного управления разрушением горных пород. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений площадной формы // 2528704

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке крутопадающих месторождений площадной формы. Техническим результатом является снижение текущего коэффициента вскрыши в первоначальный период разработки месторождения. Способ включает формирование рабочей зоны, технологию отработки вскрышных уступов и обеспечение грузотранспортной связи рабочих горизонтов с поверхностью, вскрышные уступы рабочей зоны принимают увеличенной высоты (до 25-30 м), исходя из условия их отработки с применением экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием, уступы объединяют в группы по три в каждой. При этом для верхних и нижних уступов в группах предусматривают минимальные рабочие площадки с размерами, равными ширине транспортных площадок, обеспечивающими двухстороннее движение технологического автотранспорта и его маневрирование, для средних уступов ширину площадок принимают равной сумме ширины минимальной рабочей площадки и ширины выемочной заходки с готовыми к выемке объемами вскрышных пород, обеспечивающими необходимую скорость понижения горных работ в каждой группе вскрышных уступов рабочей зоны, при формировании развала взорванной горной массы исходят из условия размещения его на средних и нижних уступах. При этом развал породы, остающийся на средних уступах, делят на два слоя, верхние из которых отрабатывают экскаваторами с верхней погрузкой в транспортные средства, находящиеся на площадках верхних уступов, объемы нижних слоев и объемы вскрышных пород, сброшенных взрывом на нижние уступы, отрабатывают отдельными экскаваторами с погрузкой в транспортные средства, находящиеся на одном с ними уровне. После отработки готовых к выемке объемов вскрышных пород во всех группах уступов и образования соответствующих объемов на смежных нижележащих уступах и происшедшего при этом смещения границ групп вниз на один уступ их отработку повторяют в вышеизложенном порядке, вскрытие вскрышных уступов рабочей зоны производят с применением крутых скользящих съездов с продольным уклоном 12-15° и шириной, обеспечивающей размещение развала взорванной горной массы при их расширении и одновременно сквозной проезд технологического транспорта, расширение крутых съездов производят с применением гусеничных и колесных погрузчиков путем деления развала взрываемой горной массы на горизонтальные и наклонные слои высотой, определяемой с учетом траектории движения ковша погрузчика. 3 ил.