Способ освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения

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 2533406:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИГД ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении нескальных пластовых месторождений наклонного и крутого падения. Техническим результатом является повышение эффективности освоения нескальных пластовых месторождений наклонного и крутого падения. Способ включает выделение эксплуатационного поля, минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и выделением породных, опережающее, текущее и оперативное автоматизированное получение экспресс-информации, проходку вскрывающих «колодцев» или коротких траншей. Осуществляют роботизировано-автоматизированную выемку полезного ископаемого из пластов при их отработке с использованием механического способа отделения полезного ископаемого и пород маломощных породных пропластков, автоматизированный подъем полезного ископаемого на дневную поверхность или его перепуск к приемному устройству, размещаемому в штольне. При отработке месторождений нагорного типа, оставление породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков, временное поддержание призабойного пространства с помощью автоматизированного и роботизированного сборно-разборного крепления. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении нескальных пластовых месторождений наклонного и крутого падения.

Известны широко применяемые способы открытой, подземной и комбинированной разработки угольных, рудных и ряда нерудных месторождений нескального типа с добычей минеральной массы и последующей ее подготовкой и первичной переработкой [1-4].

Главным недостатком данных традиционных способов получения минеральной продукции является отделение от массива карьерного (шахтного) поля практически всех горных пород, их дробление, перемещение и транспортирование, причем нередко на значительные расстояния.

Наиболее близкими по своему функциональному проявлению и техническому результату являются прежде всего способ скважинной добычи, включая выщелачивание [5], а также новый зарубежный способ механизированной добычи ископаемых углей [6].

Основными недостатками первого из них является отсутствие избирательности или селективности, недостаточная полнота выемки полезных ископаемых из недр и извлечения полезных компонентов из минерального сырья, а способа [6] - ограниченная селективность выемки ископаемых углей (и других нескальных полезных ископаемых) по качеству добываемого полезного ископаемого и энергозатратам, запыленность призабойного пространства.

Технический результат - повышение эффективности освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения.

Данный результат достигается тем, что в способе освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения, включающем выделение эксплуатационного поля, минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и выделением породных, опережающее, текущее и оперативное автоматизированное получение экспресс-информации, проходку вскрывающих «колодцев» или коротких траншей, осуществляют роботизировано-автоматизированную выемку полезного ископаемого из пластов при их отработке с использованием механического способа отделения полезного ископаемого и пород маломощных породных пропластков, автоматизированный подъем полезного ископаемого на дневную поверхность или его перепуск к приемному устройству, размещаемому в штольне, при отработке месторождений нагорного типа, оставление породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков, временное поддержание призабойного пространства с помощью автоматизированного и роботизированного сборно-разборного крепления.

Сопоставимым анализом с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в совокупности: в обстоятельной качественной и количественной дифференциации отрабатываемых пластов, в процессе которой их разделение на выемочные элементы осуществляют исходя из структурных и качественных особенностей, физико-механических свойств горных пород, условий и параметров залегания; в использовании сочетания роботизированных и автоматизированных способов отделения полезных ископаемых и вмещаемых пород от массивов пластовых и пластообразных минеральных тел - скалыванием полускальных, срезыванием плотных и «черпанием» рыхлых и квазирыхлых горных пород, что позволяет существенно снизить энергоемкость их разрушения; в возможности регулирования кусковатости добываемой минеральной массы (угля, руды и т.д.); в снижении запыленности забойного пространства. Таким образом, заявляемый способ роботизированного и автоматизированного освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения соответствует условиям новизны, имеет промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг.1 показан характерный геологический разрез Апсатского каменноугольного месторождения.

Универсальный мобильный агрегат для осуществления способа оборудуют несколькими специализированными манипуляторами, позволяющими автоматизировано с помощью программно-компьютерного устройства последовательно, смежно или совмещенно осуществлять: оперативное получение экспресс-информации о локальных условиях залегания минеральных тел и их элементов, об основных физико-механических и технологических свойствах полезных ископаемых и пустых пород пропластков, ее обработку и использование; оперативное выделение разнокачественных выемочных элементов и их селективное отделение от массива горных пород, слагающих пластовое и пластообразное минеральное тело, скалыванием или срезанием, либо черпанием в зависимости от прочности нескальных горных пород.

Способ включает следующие элементы: пластовые и пластообразные минеральные тела нескальных месторождений наклонного и крутого падения, например Апсатского каменноугольного месторождения; вмещающие и вмещаемые породы; мобильный универсальный агрегат, оснащенный рабочими органами - манипуляторами соответственно для получения, обработки и передачи экспресс-информации о свойствах полезного ископаемого, вмещающих и вмещаемых пород, условиях и параметрах залегания минеральных тел, для отделения от массива полезных ископаемых и вмещаемых пород маломощных прослоев; роботизированную и автоматизированную транспортную систему для доставки добытого полезного ископаемого на поверхность или непосредственно потребителю; программно-компьютерный узел для управления работой всего роботизированного комплекса.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят выделение эксплуатационного (карьерного, шахтного, рудничного и подобного им) поля, в его пределах - минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным, некондиционным полезным ископаемым и породных. Получают автоматизировано опережающую, текущую и оперативную экспресс-информацию, необходимую для своевременного выделения минеральных элементов и производства последовательной раздельной их выемки. Осуществляют проходку вскрывающих выработок - «колодцев» при отработке разобщенных пластов или коротких траншей при отработке сближенных пластов полезного ископаемого и породных пропластков в процессе отработки каждого пласта по его простиранию с помощью выемочного манипулятора рабочего органа универсального агрегата. Осуществляют автоматизировано подъем полезного ископаемого на дневную поверхность с помощью роботизированной канатно-транспортной системы или опускание на штольневый горизонт (при освоении некоторых нагорных месторождений), а далее конвейерную доставку, либо перепуск его к приемному устройству, размещаемому в штольне. Производят размещение породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков. Осуществляют автоматизировано и роботизировано временное поддержание призабойного пространства с помощью сборно-разборного крепления облегченного типа, последовательно перемещаемого в призабойное пространство.

Заявляемый способ освоения данных месторождений полезных ископаемых обеспечивает в совокупности: повышение полноты использования недр и добытого минерального сырья, производительности, безопасности и культуры труда, экономичности и экологичности производства добычи полезных ископаемых; сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, сроков начала освоения месторождений, инфраструктурных процессов и операций.

Источники информации

1. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, Н.Н. Мельников - М., Горное бюро, 1994. 590 с.

2. Патент РФ №2279544 от 10.07.2006. Способ разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых.

3. Патент РФ №2353771 от 27.04.2009. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

4. Патент РФ №2327038 от 20.06.2008. Способ разработки сложноструктурных мощных и средней мощности крутопадающих скальных рудных месторождений.

5. Арене В.Ж. Физико-химическая геотехнология: Учеб. пособие. - М.: МГГУ, 2001. - 656 с.

6. Применение системы HIGHWALL для выемки угля с уступа разреза. Краткий обзор // Открытые горные работы, 2000, №2, с.54-56.

Способ освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения, включающий выделение эксплуатационного поля, минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и выделением породных, опережающее, текущее и оперативное автоматизированное получение экспресс-информации, проходку вскрывающих «колодцев» или коротких траншей, отличающийся тем, что осуществляют роботизировано-автоматизированную выемку полезного ископаемого из пластов при их отработке с использованием механического способа отделения полезного ископаемого и пород маломощных породных пропластков, автоматизированный подъем полезного ископаемого на дневную поверхность или его перепуск к приемному устройству, размещаемому в штольне, при отработке месторождений нагорного типа, оставление породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков, временное поддержание призабойного пространства с помощью автоматизированного и роботизированного сборно-разборного крепления.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой добыче в виде кусковой массы строительных горных пород скального и полускального типов.

Способ ведения горных работ при веерной системе разработки // 2532298

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке мощных месторождений полезных ископаемых полого и наклонного залегания с применением техники непрерывного действия открытым способом.

Способ загрузки горной массы в автосамосвалы и комплекс для осуществления погрузки // 2530962

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано преимущественно для загрузки горной массы в автосамосвалы при осуществлении непрерывной работы карьерных комбайнов.

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием // 2528731

Изобретение относится к открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является уменьшение расстояний внутренних перевозок вскрышных пород из рабочей зоны во внутренний отвал.

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 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 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 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.

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.

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 открытой разработки крутопадающих месторождений площадной формы // 2533996

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке крутопадающих месторождений площадной формы. Технологическим 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, отработку вскрышных уступов рабочей зоны ведут экскаваторами с удлиненным рабочим оборудованием, принимая высоту уступов равной полуторной высоте черпания экскаваторов. При этом для предотвращения обрушения козырьков и нависей на откосе уступа выше высоты черпания экскаватора производят заоткоску его верхней части путем а) контурного взрывания или б) предварительного щелеобразования, формирование рабочей зоны производят с применением каскадной схемы отработки вскрышных уступов, при этом фронт работ каждого уступа делят на пассивный с минимальными рабочими площадками шириной, обеспечивающей двухстороннее движение технологического автотранспорта и его маневрирование, и активный, рабочие площадки которого включают минимальные рабочие площадки и готовые к выемке объемы вскрышных пород, относительную длину активного фронта каждого вскрышного уступа определяют по математической формуле. Взрывание готовых к выемке объемов вскрышных пород уступа производят из расчета, чтобы весь взорванный объем мог быть полностью размещен на рабочей площадке этого уступа и на минимальной рабочей площадке смежного с ним нижележащего уступа, вскрытие рабочих уступов осуществляют крутыми скользящими съездами с продольным уклоном до 12-15° из условия применения автотранспортных средств, способных преодолевать такой уклон, 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. 2 ил.

Способ проведения крутой траншеи // 2534297

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при вскрытии глубоких горизонтов карьеров. Техническим результатом является повышение эффективности разработки. Способ предусматривает проведение крутой траншеи с помощью колесного погрузчика и автомобильного транспорта, способного преодолевать крутые уклоны. Проведение траншеи осуществляют в несколько этапов, делящих крутую траншею на крутонаклонно-горизонтальные слои высотой, определяемой с учетом траектории движения ковша погрузчика, которые отрабатывают последовательно сверху вниз. При отработке каждого очередного слоя горную массу предварительно разрыхляют, погрузчик производит ее выемку, доставку и разгрузку в автомобильной транспорт, устанавливаемый на максимально приближенных к забою горизонтальных площадках. 2 ил.

Способ вскрытия глубоких карьеров // 2534305

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение эффективности разработки глубокозалегающих месторождений. Способ включает проведение по границе рабочего и конечного бортов карьера съезда для автосамосвалов большой грузоподъемности, с размещением части съезда по его ширине на временном целике пород, а другой части - на конечном борту карьера. На рабочем борту карьера параллельно уже сформированному съезду для автосамосвалов большой грузоподъемности проводят съезд для автосамосвалов малой грузоподъемности. Когда съезд для автосамосвалов большой грузоподъемности в условиях уменьшающегося с глубиной карьерного пространства разместить на борту будет невозможно, часть этого съезда, расположенную на временном целике пород, разрабатывают с транспортированием горной массы на поверхность автосамосвалами малой грузоподъемности по съезду на рабочем борту карьера. На части съезда для автосамосвалов большой грузоподъемности, расположенной на конечном борту карьера, формируют съезд для автосамосвалов малой грузоподъемности. Съезд для автосамосвалов малой грузоподъемности с рабочего борта перемещают на конечный борт карьера, с формированием на нем крутого съезда для движения по нему автосамосвалов с шарнирно-сочлененной рамой. Горную массу от проведения крутого съезда транспортируют на поверхность по съезду для автосамосвалов малой грузоподъемности на конечном борту карьера. В нижней части карьера в условиях ограниченного пространства крутой съезд для автосамосвалов с шарнирно-сочлененной рамой формируют известным способом. 4 ил.

Способ выемки полезного ископаемого при веерном подвигании фронта горных работ // 2536909

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к открытым разработкам мощных месторождений при применении техники непрерывного действия. Технический результат заключается в бесперебойной добыче полезного ископаемого по всему фронту ведения работ. Достигается это тем, что в способе выемки полезного ископаемого при веерном подвигании фронта горных работ, включающем проходку капитальной и разрезной траншеи, монтаж транспортных коммуникаций, выемку полезного ископаемого и вскрышных пород путем отработки клиновидных блоков, согласно изобретению отработку клиновидных блоков осуществляют в две заходки по челноковой схеме без передвижки транспортных коммуникаций с предварительным формированием опережающей ниши в месте поворотного пункта транспортных коммуникаций в направлении границы карьерного поля при условии параметров опережающей ниши L, B, обеспечивающей минимальную отработку клиновидного блока на величину Bmin. 2 ил.

Способ бестранспортной разработки месторождений полезных ископаемых // 2537309

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях. Техническим результатом является повышение эффективности способа бестранспортной разработки за счет увеличения производительности путем уменьшения длины и времени холостого хода вскрышного оборудования. Способ включает выемку пород вскрыши продольными вскрышными заходками с размещением на их дне свободной полосы, перемещение пород вскрыши от забоя продольной вскрышной заходки и их складирование во внутренний отвал. Причем выемку пород вскрыши продольными вскрышными заходками с размещением на их дне свободной полосы, перемещение пород вскрыши от забоя продольной вскрышной заходки и их складирование во внутренний отвал на фланге этих заходок ведут в пределах выемочного участка. При этом вдоль нижней бровки внутреннего отвала выемочного участка размещают дополнительную свободную полосу, на которую складируют породы вскрыши, формируя внутренний отвал. 11 ил.

Способ освоения алмазорудных месторождений // 2537310

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении алмазорудных месторождений и некоторых месторождений других драгоценных кристаллов. Техническим результатом является повышение экологической и энергетической эффективности освоения алмазорудных месторождений. Способ включает осуществление иерархически вещественно-структурной глубокой дифференциации массива, месторождения (или его участка), выделяя при этом: разномасштабные и разнокачественные объемные эксплуатационные участки, исходя из наиболее характерных горно-геологических особенностей, включая особенности слагающих горных пород, а в их пределах - рудные (добычные), рудно-породные и породные (вскрышные) горизонты, в них - рудные тела или их части, эксплуатационные, добычные и породные блоки, в них - вещественно разнородные выемочные элементы, подразделяемые на тонкие и весьма тонкие слои, представленные кондиционной, временно-некондиционной, некондиционной и убогой алмазосодержащей рудой, либо породой; автоматизированное получение опережающей, текущей и оперативной экспресс-информации с использованием комплексного способа, представляющего собой сочетание прогнозирования вероятностного пространственного распределения алмазов в рудных блоках и в их элементах и последующего непосредственного автоматизированного установления наличия, положения, количества и качества алмазов в рудных тонких слоях с помощью рентгенолюминесцентного способа. При этом кристаллы алмазов автоматизировано извлекают из тонких рудных слоев с помощью кольцевого обуривания каждого из кристаллов в отдельности, не нарушая их цельности, и отделяют от минимассива каждого отрабатываемого тонкого или маломощного слоя.

Способ селективной выемки руд // 2537451

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании и стабилизации качества руд на стадии горных работ. Техническим результатом является повышение показателей качества и извлечения технологических сортов руд и горной массы для рудосортировки. Способ включает определение координат ковша выемочного средства, содержания полезного компонента в горной массе в ковше выемочного средства как условное математическое ожидание содержания полезного компонента в точке экскавации, определенное по результатам предварительного опробования сети скважин в окрестности точки экскавации с установленными координатами, загрузку транспортного средства и его адресацию по объектам разгрузки с учетом содержания полезного компонента в транспортируемой горной массе. При этом в зависимости от положения выемочного средства по отношению к зонам локализации технологических сортов горной массы в забое устанавливают возможность и формируют задание на преимущественную выемку определенного технологического сорта при загрузке транспортного средства, в соответствии с которым осуществляют позиционирование ковша выемочного средства в забое при черпании, причем начинают отработку пород забоя с контура между технологическими типами горной массы, положение которого и зон локализации технологических типов уточняют геофизическими методами в процессе выемки по данным анализа качества горной массы в ковше выемочного средства. 1 ил.

Способ обезвоживания оползневого тела // 2537715

Изобретение относится к области строительства и горного дела и может быть использовано при креплении уступов карьеров, строительстве дорог, тоннелей, подверженных воздействию грунтовых вод. Техническим результатом является обеспечение надежности предотвращения образования оползней за счет полного отведения поверхностных и подземных вод от оползневого тела. Способ заключается в том, что проводят инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания для определения наличия оползневых тел. Затем проводят биолокационную съемку, по результатам которой определяют подземные водотоки и выясняют их характеристики для определения количества и месторасположения сквозных фильтров. После чего на поверхности уступа, или откоса, или склона, или косогора за пределами оползневого тела проходят коллектор для сбора поверхностных вод и части неглубоких водотоков. После этого с подножия уступа, или откоса, или склона, или косогора проходят дренажную выработку в глубь уступа, или откоса, или склона, или косогора за пределы оползневого тела, с поверхности уступа, или откоса, или склона, или косогора бурят вертикальные скважины до сопряжения с дренажной выработкой под сквозные фильтры, сопряжения обустраивают камерами соединения, в вертикальные скважины с поверхности опускают сквозные фильтры, выполненные в виде труб с перфорированными участками отверстий и фильтрующими элементами, выполненными на уровне сопряжения с подземными водотоками, причем коллектор и дренажную выработку проходят с уклоном i=0,005 в сторону стока для самотека перехваченной воды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого // 2539083

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к открытой разработке угольных пластов со скальными вскрышными породами. Способ включает удаление покрывающих скальных вскрышных пород взрывным рыхлением зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором. Взрывные скважины для скальных вскрышных пород забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда. Массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования. В пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения и снизить энергоемкость механического рыхления пласта полезного ископаемого за счет его предварительного ослабления воздействием взрывного рыхления скальных пород вскрыши. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ аэродинамического профилирования бортов карьеров и угольных разрезов // 2539086

Предлагаемый способ относится к горной промышленности, в частности к разработке месторождений открытым способом, и может быть использован в глубоких карьерах и угольных разрезах, где добыча полезных ископаемых становится невозможной без усиления естественного воздухообмена на нижних горизонтах или без средств искусственной вентиляции. Техническим результатом является повышение эффективности проветривания карьеров и угольных разрезов путем обеспечения безотрывного обтекания борта карьера и угольного разреза естественным воздушным потоком. Способ включает выбор участков в зоне действия ветровых потоков, обуривание уступов скважинами, заряжание их зарядами ВВ, взрывание их и экскавацию взорванной горной массы. При этом производят обуривание лишь верхних уступов без перебура до проектного контура профиля борта, а заряжание и взрывание скважин производят поэтапно блоками на высоту профиля. Определяют зависимость угла падения и профиля борта карьера от преобладающей скорости ветра по математической формуле. 1 табл., 3 ил.