Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОЛУСКАЛЬНОГО И НЕСКАЛЬНОГО ТИПА

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении месторождений полезных ископаемых, представленных маломасштабными плоскими телами и характеризующихся плотными и некрепкими полускальными, перемежающимися с нескальными породами, с применением основных технологических методов при рыхлении, выемке и транспортировке минерального сырья.

В настоящее время известны различные способы освоения месторождений твердых полезных ископаемых с использованием известных способов добычи минерального сырья. Самым распространенным и относительно эффективным из применяемых способов является открытый, включающий в себя вскрытие и отработку карьерного поля различными методами, подготовку горных пород к выемке с использованием, в основном, традиционных способов рыхления различных горных пород: полускальных, плотных и мерзлых, слагающих отрабатываемые массивы, например массивы уступов угольных разрезов, месторождений минеральных солей и т.д., каждый из которых осуществляется с помощью механических, физических или физико-химических средств, а главным образом - с помощью взрывчатых веществ [1].

Главными недостатками вышеизложенных способов являются: снижение эффективности за счет производства больших объемов вскрышных работ, это влияет на рост капитальных и эксплуатационных затрат, а также увеличение негативных экологических последствий; возможность рыхления горных пород только одним способом - буровзрывным, который нерационально использовать в породах средней крепости и менее (f≤8).

Наиболее близким к заявляемому является способ разработки маломощных крутопадающих месторождений скального типа, включающий подготовку поверхности месторождения в зоне простирания плоского минерального тела, вскрытие или его непосредственную разработку при его залегании вблизи поверхности отрытым способом, сооружение над ним поверхностного мобильного управленческо-технического комплекса, монтаж подъемно-транспортных и энергообеспечивающих устройств, опережающее оперативное опробование, последовательную отработку плоского минерального тела панелями, а панели - блоками, временное поддержание выработанного пространства секционной механизированной крепью, получение горно-геологической экспресс-информации об основных свойствах горных пород, разрушение горных пород, раздельную экскавационную выемку кондиционной минеральной массы, доставку временно некондиционной минеральной массы на временный склад, находящийся на поверхности, размещение некондиционной и породной горной массы в соответствующих секциях выработанного пространства отработанной панели [2].

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности освоения месторождений твердых полезных ископаемых, представленных плотными, прочными и полускальными минеральными телами, а также строительных горных пород и месторождений твердых горючих полезных ископаемых, которые характеризуются значительной перемежаемостью и включениями разнопрочных горных пород, требующих предварительного рыхления; обеспечение пространственного и временного объединения основных рыхлительных и выемочно-транспортировочных процессов, увеличение поточности производства, улучшение условий труда, за счет снижения пылевых и газовых выбросов, сохранение биологической продуктивности и народно-хозяйственной ценности отработанных земельных площадей.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки месторождений полезных ископаемых полускального и нескального типа, включающем подготовку поверхности месторождения в зоне простирания плоского минерального тела, вскрытие или его непосредственную разработку при его залегании вблизи поверхности отрытым способом, сооружение над ним поверхностного мобильного управленческо-технического комплекса, монтаж подъемно-транспортных и энергообеспечивающих устройств, опережающее оперативное опробование, последовательную отработку плоского минерального тела панелями, а панели - блоками, временное поддержание выработанного пространства секционной механизированной крепью, получение горно-геологической экспресс-информации об основных свойствах горных пород, разрушение горных пород, раздельную экскавационную выемку кондиционной минеральной массы, доставку временно некондиционной минеральной массы на временный склад, находящийся на поверхности, размещение некондиционной и породной горной массы в соответствующих секциях выработанного пространства отработанной панели, отработку плоского минерального тела или тел месторождения некрепких полезных ископаемых производят в автоматизированном режиме, отрабатывая последовательно плоское минеральное тело панелями и элементарными блоками, выделяемыми на основании экспрессной горно-геологической информации о структурно-прочностных свойствах горной породы каждого отрабатываемого слоя блока, предопределяющей их разрушаемость и разрыхляемость, полученной посредством автоматизированного добычного опробования минерального тела с использованием наиболее эффективного геофизического способа и компьютерной программы, рыхление плотных и некрепких полускальных пород производят избирательно в соответствии с их структурно прочностными свойствами с применением наиболее эффективного для них способа - одного из механических, либо пневматического или физического, реализуемого в автоматизированном организационно-технологическом режиме с помощью компьютерной программы универсального комплекса, включающего мобильный добычной агрегат, плотные и некрепкие полускальные породы при механическом способе разрыхляют с использованием технического устройства, оборудованного зубьями по типу традиционного навесного рыхлителя, устройства с пластинчатыми металлическими штырями, внедряемыми в горную породу гидроцилиндрами, устройства для образования отверстий в массиве элементарного блока и отрыва породных элементов от массива элементарного блока их расклиниванием, относительно крепкие полускальные породы разрушаются с помощью энергии сжатого воздуха, дифференцированную селективную выемку и погрузку минеральной массы осуществляют экскавационным устройством в соответствии с ее качественными особенностями, выделяя типы, подтипы и сорта, при этом кондиционную минеральную массу загружают в транспортирующее устройство, закрепленное на подъемном тросе, и доставляют на поверхность для переработки или отгрузки потребителю, временно некондиционную массу доставляют на поверхностный склад.

Сопоставимым анализом с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в глубине дифференциации массива горных пород добычных горизонтов, при которой его разделение на разномасштабные выемочные элементы осуществляется исходя из различного качества слагающих их горных пород, отвечающих требованиям предусматриваемого избирательного способа рыхления разнотипных по качеству и разнопрочных горных пород в пределах каждого эксплуатационного блока путем использования наиболее эффективного для конкретной горной породы способа разрушения. Таким образом, заявляемый способ автоматизированной безлюдной разработки месторождений, представленных маломасштабными плоскими телами, характеризующихся плотными и некрепкими полускальными перемежающимися с нескальными породами, соответствует условиям новизны.

Способ поясняется чертежом.

На фиг.1 - способ разработки месторождений нескального типа.

Способ включает следующие элементы: поверхность месторождения 1 в зоне 2 простирания плоского минерального тела 3, поверхность 4, на которой располагается поверхностный мобильный управленческо-технический комплекс 5, подъемно-транспортные 6 и энергообеспечивающие устройства 7. Плоское минеральное тело 3 разделяют на панели 8, а панели - на блоки 9. Выработанное пространство 10 поддерживается секционной механизированной крепью 11. Горно-геологическую экспресс-информацию получают с использованием геофизического устройства 12. Породную массу 13, кондиционную минеральную массу 14, временно некондиционную минеральную массу 15, размещаемую во временном складе 16. Блоки 9, разделенные на отрабатываемые слои 17, состоящие из элементарных блоков 18. Универсальный комплекс 19 включает в себя мобильный добычной агрегат 20, состоящий из технического устройства 21, оборудованного зубьями 22 по типу традиционного навесного рыхлителя, устройства 23 с пластинчатыми металлическими штырями 24, внедряемыми в горную породу гидроцилиндрами 25, устройства 26 для образования отверстий в массиве элементарного блока 18 и отрыва породных элементов от массива элементарного блока 18 их расклиниванием, устройства 27, снабженного портативным компрессором 28, устройства 29 для осуществления разрушения относительно крепких горных пород ударным способом, экскавационного устройства 30. Транспортирующее устройство 31, закрепленное на подъемном тросе 32.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых, представленных плотными, либо некрепкими полускальными горными породами, осуществляется следующим образом.

Производят подготовку поверхности месторождения 1 в зоне 2 простирания плоского минерального тела 3. Вскрытие осуществляется с поверхности 4 открытым способом, удаляя покрывающие породы в зоне 2. Над обнаженным минеральным телом 3 сооружают поверхностный мобильный управленческо-технический комплекс 5, производят монтаж подъемно-транспортных 6 и энергообеспечивающих устройств 7. Производят опережающее оперативное опробование с помощью геофизического устройства 12. Осуществляют последовательную отработку плоского минерального тела 3 панелями 8, панели блоками 9, а блоки слоями 17. Временное поддержание выработанного пространства 10 осуществляют секционной механизированной крепью 11. Горно-геологическую экспресс-информацию о совокупности основных свойств горных пород отрабатываемого слоя 17 получают с помощью компьютеризированного геофизического устройства 12 и выделяют структурно-однородные элементарные блоки 18. После выявления элементарных блоков 18 для каждого из них устанавливают наиболее рациональную технологию рыхления слагающих их горных пород, включающую как сам способ, так и последовательность рыхления, используя компьютерную систему универсального комплекса 19, причем в тесной увязке со средствами и методами последующей экскавационной выемки разрыхленных горных пород и переработки. При этом плотные и некоторые некрепкие полускальные горные породы с f<8 по шкале проф. М.М.Протодьяконова разрыхляют механическим способом с помощью соответствующих им технических устройств 21, 23, 26, мобильного добычного агрегата 20: технического устройства 21, снабженного зубьями 22 по типу навесного рыхлителя, устройства 23 с пластинчатыми металлическими штырями 24, внедряемыми в горную породу гидроцилиндрами 25 для отрывания горной породы расклиниванием, устройства 26, режущего или скалывающего горную породу.

Рыхление горных пород крепостью f=8, когда механический способ уже недостаточно эффективен, осуществляют с применением энергии сжатого воздуха, реализуемой с помощью устройства 27 и портативного компрессора 28.

Разрушение включений прочных горных пород в массиве уступа осуществляют ударником с помощью устройства 29, а их последующую выемку и погрузку в средства транспорта - малогабаритным экскавационным устройством 30, универсального комплекса 19, позволяющего выполнять выемку горной массы по прямолинейной, криволинейной и комбинированной траекториям.

Кондиционную минеральную массу 14 загружают в транспорирующее устройство 31, закрепленное на подъемном тросе 32, и доставляют на поверхность 4 для последующей переработки или отгрузки потребителю. Временно некондиционную минеральную массу 15 доставляют на поверхность 4, где ее размещают во временном складе 16. Породную массу 13 разгружают посредством транспортирующего устройства 31 и подъемно-транспортного устройства 6 в выработанное пространство 10. Подъем мобильного добычного агрегата 20 и его перемещение для отработки следующего блока производят с помощью подъемно-транспортного устройства 6 и транспортирующего устройства 31.

Используя универсальный агрегат, обеспечивают избирательное, качественное и управляемое рыхление разнотипных горных пород с сохранением их первоначального положения в массиве, высокопроизводительную, высококачественную и глубоко дифференцированную выемку горной массы. Заявленный способ рыхления разнопрочных нескальных горных пород обеспечивает снижение капитальных и эксплутационных затрат, повышение эффективности рыхления горных пород. Данный способ позволяет повысить эффективность разработки нескальных (крепостью f≤8) маломощных рудных, нерудных и угольных месторождений, а также строительных горных пород, которые характеризуются значительной перемежаемостью и включениями разнопрочных горных пород, требующих предварительного рыхления. С использованием универсального мобильного технического комплекса обеспечивается рациональные полнота и качество выемки твердых полезных ископаемых, повышение качества добытого минерального сырья, а также производительности, безопасности и культуры труда, снижения капитальных и энергетических затрат, а также негативного влияния локального горно-обогатительного производства на окружающую среду в комплексе.

Источники информации

1. Открытые горные работы. Справочник. М.: Горное дело, 1994.

2. Патент РФ №2399763, E21C 41/26. Способ разработки маломощных крутопадающих месторождений скального типа.