Способ комплексного освоения карбонатных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке карбонатных месторождений с целью комплексной подготовки для переработки минерального сырья. Технический результат заключается в повышении производительности и комплексности добычи карбонатного минерального сырья, дифференциации получаемой продукции с увеличением ее товарной стоимости, повышении безопасности, надежности ведения работ и снижении капитальных затрат. С учетом предварительной оценки на основе акустического показателя трещиноватости дополнительно по каждому блоку определяют удельную компоненту трансформации путем выделения зон по направлению и глубине трещин посредством профилирования участков с определением скорости распространения продольных, поперечных упругих волн в блоках и в зависимости от плотности, дифференцируемых прочностных и теплофизических параметров выделенных зон посредством программного обеспечения для уточнения направления слоистости, типа карбонатных пород и прогнозирования энергетических параметров воздействия на выделенные зоны блоков, затем проводят, с оставлением в целости блоков прочной породы, вначале селективную выемку выделенных зон блоков для получения щебня различных марок и карбонатного сырья с помощью стрелового карьерного комбайна, затем выемку блоков прочной породы.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке карбонатных месторождений с целью комплексной подготовки для переработки минерального сырья.

Известен способ добычи блочного камня с использованием канатных пил [1], включающий проходку траншей и бурение технологических скважин.

Недостатками данной технологической схемы являются значительный объем подготовительных работ, приводящий к снижению производительности, и неполное использование минерально-сырьевой базы месторождений.

Известен способ разработки карбонатных месторождений с использованием буровзрывных работ на высоту уступа с дальнейшей экскавацией разрыхленного полезного ископаемого и транспортированием полезного ископаемого на дробильно-сортировочную фабрику [2].

Недостатком данного способа является перемешивание слоев карбонатных пород разной прочности и минерального состава, что снижает качество добываемого сырья.

Известны способы комплексной разработки карбонатных месторождений [2-3], включающие селективную выемку карбонатных пород с целью получения щебня различной прочности и добычу блочного камня не используемых для производства щебня или блочного камня карбонатных пород малой прочности.

Наиболее близким по комплексности добычи карбонатного сырья является способ формирования качества сырья для подготовки к переработке [4]. Способ включает районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня, технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости по категории на основе акустического показателя [5-6].

Недостатком данного способа является отсутствие в технологическом цикле операций получения щебня и строительного блочного камня, которые являются достаточно ценным продуктом деятельности карьера.

Технический результат заключается в повышении производительности и комплексности добычи карбонатного минерального сырья, дифференциации получаемой продукции с увеличением ее товарной стоимости, повышении безопасности, надежности ведения работ и снижении капитальных затрат.

Технический результат достигается тем, что в способе комплексного освоения карбонатных месторождений, включающем районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород с выделением блоков для получения щебня различных марок, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня, технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости на основе акустического показателя трещиноватости с учетом скорости распространения продольных упругих волн в массиве и образцах, с учетом предварительной оценки на основе акустического показателя трещиноватости дополнительно по каждому блоку определяют удельную компоненту трансформации путем выделения зон по направлению и глубине трещин посредством профилирования участков с определением скорости распространения продольных, поперечных упругих волн в блоках и в зависимости от плотности, дифференцируемых прочностных и теплофизических параметров выделенных зон посредством программного обеспечения для уточнения направления слоистости, типа карбонатных пород и прогнозирования энергетических параметров воздействия на выделенные зоны блоков, затем проводят, с оставлением в целости блоков прочной породы, вначале селективную выемку выделенных зон блоков для получения щебня различных марок и карбонатного сырья с помощью стрелового карьерного комбайна, затем выемку блоков прочной породы.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Способ комплексного освоения карбонатных месторождений реализуется следующим образом.

Осуществляют районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород с выделением блоков для получения щебня различных марок, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня. Производят технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости на основе геофизической характеристики - акустического показателя трещиноватости А с учетом скорости распространения продольных упругих волн в массиве и образцах [5-6]:

A=(Vp/Vpo)²,

где Vp - скорость распространения продольных упругих волн в массиве, определенная сейсмоакустическим методом, м/с; Vpo - скорость распространения продольных упругих волн в образцах (отдельностях) из массива, определенная ультразвуковым методом, м/с.

С учетом предварительной оценки на основе акустического показателя трещиноватости A дополнительно по каждому блоку определяют удельную компоненту трансформации:

U_n=A·B[(V·ρ·E·λ)/Vs],

где В - показатель, характеризующий свойства и состояние выделенных зон карбонатных пород; V - скорость распространения продольных упругих волн, определенная сейсмоакустическим методом (при условии размеров блоков более 1,5 м по направлению распространения упругой волны) или определенная ультразвуковым методом (при условии размеров блоков менее 1,5 м по направлению распространения упругой волны), м/с; ρ - плотность выделенных зон карбонатных пород, кг/м³; E - модуль продольной упругости выделенных зон карбонатных пород, МПа; λ - теплопроводность выделенных зон карбонатных пород, Вт/(м·К); Vs - скорость распространения поперечных упругих волн, определенная при измерении скорости распространения продольных упругих волн, м/с.

Определение удельной компоненты трансформации осуществляют путем выделения зон по направлению и глубине трещин посредством профилирования участков с определением скорости распространения продольных, поперечных упругих волн в блоках. В зависимости от плотности, дифференцируемых прочностных и теплофизических параметров выделенных зон посредством программного обеспечения уточняют направление слоистости, тип карбонатных пород и прогнозируют энергетические параметры воздействия на выделенные зоны блоков. Затем проводят, с оставлением в целости блоков прочной породы, селективную выемку выделенных зон блоков для получения щебня различных марок и карбонатного сырья с помощью стрелового карьерного комбайна. Осуществляют выемку блоков прочной породы.

Способ повышает дифференциацию получаемой продукции с увеличением ее товарной стоимости, увеличением производительности процесса выемки, безопасности, надежности ведения работ и снижения капитальных затрат.

Источники информации

1. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных горных пород: Учебник для вузов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. С. 506., рис. 7.15.

2. Чирков А.С., Ларионов С.О. Комплексная разработка карбонатных месторождений / Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001. №12. С. 130-131.

3. Ларионов С.О. Повышение эффективности разработки карбонатных месторождений / Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. №11. С. 56-57.

4. Патент РФ №2204719 от 20.05.2003. Способ формирования качества сырья для подготовки к переработке.

5. Гальперин А.М., Шафаренко Е.М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. М., 1977.

6. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Л., 1977.

Способ комплексного освоения карбонатных месторождений, включающий районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород с выделением блоков для получения щебня различных марок, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня, технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости на основе акустического показателя трещиноватости с учетом скорости распространения продольных упругих волн в массиве и образцах, отличающийся тем, что с учетом предварительной оценки на основе акустического показателя трещиноватости дополнительно по каждому блоку определяют удельную компоненту трансформации путем выделения зон по направлению и глубине трещин посредством профилирования участков с определением скорости распространения продольных, поперечных упругих волн в блоках и в зависимости от плотности, дифференцируемых прочностных и теплофизических параметров выделенных зон посредством программного обеспечения для уточнения направления слоистости, типа карбонатных пород и прогнозирования энергетических параметров воздействия на выделенные зоны блоков, затем проводят, с оставлением в целости блоков прочной породы, вначале селективную выемку выделенных зон блоков для получения щебня различных марок и карбонатного сырья с помощью стрелового карьерного комбайна, затем выемку блоков прочной породы.