Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ВНУТРЕННИМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕМ

Изобретение относится к открытой разработке месторождений полезных ископаемых, более конкретно к открытой разработке крутопадающих месторождений с применением внутреннего отвалообразования.

Известен способ [1] открытой отработки крутопадающих месторождений с применением внутреннего отвалообразования.

Горные работы при данном способе начинаются со строительства карьера первой очереди на полную глубину с перемещением пустых пород во внешние отвалы. После создания карьера первой очереди переходят ко второму этапу работ - к ведению работ в карьере второй очереди. Горные работы начинают развивать в направлении торца по всей глубине. В освобождающемся выработанном пространстве создают внутренний отвал, который развивают вслед за подвиганием уступов рабочего борта. На этом отвале в дальнейшем размещают вскрышные породы. Транспортировку полезного ископаемого и вскрышных пород при системе с внутренним отвалообразованием производят автомобильным транспортом. Грузотранспортную связь рабочего борта с ярусами внутреннего отвала осуществляют по транспортным бермам, расположенным на одном из продольных нерабочих бортов карьера.

На этом же борту устраивают внутренние полустационарные съезды для вывозки на поверхность полезного ископаемого. В том случае, когда высота отвального яруса превышает высоту уступа, эти съезды служат также для грузотранспортной связи рабочих уступов с ярусами отвала. Полустационарность съездов обусловлена тем, что по мере подвигания фронта работ съезды заваливают внутренними отвалами. Поэтому на транспортном нерабочем борту взамен выбывающих создаются новые полустационарные съезды. Срок службы полустационарных съездов на различных горизонтах неодинаков: на верхних горизонтах новые съезды создают через 1-1,5 года, на нижних - через 6-8 месяцев.

Однако вследствие больших дополнительных объемов вскрышных работ на устройство вскрывающих выработок этот способ не находит применения при разработке крутопадающих месторождений. Область его применения ограничена относительно пологими условиями залегания полезного ископаемого, когда его угол падения равен или меньше угла погашения транспортного борта карьера или когда конструктивный угол наклона борта больше угла по условиям устойчивости.

Наиболее близким техническим решением является способ разработки крутопадающих месторождений очередями с применением внутреннего отвалообразования [2], когда карьерное поле делится по длине на очереди. При этом первая очередь отрабатывается на полную глубину и вывозкой пустых пород на внешние отвалы. Вскрытие первой очереди осуществляется капитальными траншеями смешанного заложения: два или три верхних горизонта вскрываются траншеями внешнего заложения, а нижние горизонты - траншеями внутреннего заложения. После отработки первой очереди в работу включается соседняя очередь, прилегающая к выработанному пространству первой очереди. Вторая очередь отрабатывается с перемещением вскрыши в выработанное пространство первой очереди.

Вскрытие рабочих горизонтов и их грузотранспортная связь с поверхностью и ярусами внутреннего отвала осуществляется посредством капитальных траншей внутреннего заложения, располагаемых на погашаемых продольных нерабочих бортах карьера.

Однако этот способ также имеет существенные недостатки. Главный недостаток заключается в значительном (в 2-3 раза) увеличении объемов внутрикарьерных перевозок вскрышных пород по сравнению с объемами внутрикарьерных перевозок при внешнем отвалообразовании. Оно обусловлено тем, что вскрышные породы верхних горизонтов карьера второй очереди перевозятся на нижние горизонты карьера первой очереди, а вскрышные породы нижних горизонтов карьера второй очереди размещаются на верхних горизонтах карьера первой очереди.

Изобретением решается задача уменьшения объемов грузоперевозок в условиях открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в уменьшении объемов внутрикарьерных перевозок вскрышных пород за счет сокращения количества вскрывающих выработок и совершенствования схемы их расположения при вскрытии рабочих горизонтов карьеров первой и второй очереди.

Указанный технический результат получают за счет того, что в известном способе открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием, при котором карьер по длине делят на очереди, из которых первую отрабатывают до проектной глубины с внешним отвалообразованием, а отработку последующих очередей ведут с применением внутреннего отвалообразования, размещая вскрышу в выработанное пространство смежной очереди, одновременно с началом развития горных работ в карьере первой очереди в пределах карьера второй очереди вдоль залежи строят передовой карьер с углами откосов бортов, близкими к углам погашения, в нем располагают съезды для обеспечения грузотранспортной связи верхних рабочих горизонтов карьера первой очереди с поверхностью, по мере понижения горных работ в карьере первой очереди на его продольном борту устраивают петлевые съезды, примыкающие к дну карьера в районе торцевого борта, которое формируют с уклоном в сторону временного борта, разграничивающего карьеры первой и второй очереди, при достижении горными работами в карьере первой очереди текущей глубины

Н_т=Н_к-Н_вh₁/h₂,

где Н_к - конечная глубина карьера первой очереди, Н_в - глубина передового карьера, h₁ и h₂ - соответственно скорость понижения горных работ в карьерах первой и второй очереди, производят разнос бортов передового карьера, превращая их в рабочие, и после полной отработки запасов карьера первой очереди производят отработку запасов второй очереди, стыкуя при этом его вскрывающие выработки с выработками карьера первой очереди в местах расположения петель, внутренний отвал в выработанном пространстве карьера первой очереди формируют в виде наклонных и горизонтальных ярусов, первоначально непосредственно с поверхности со стороны борта, не занятого вскрывающими выработками, бульдозерным способом формируют наклонный ярус с шириной площадки по верху равной нулю, затем с применением канатно-ковшовых экскаваторов расширяют его на величину вылета стрелы, после этого последовательно снизу вверх с петлевых съездов производят отсыпку горизонтальных ярусов высотой, обеспечивающей их устойчивость, до полного формирования внутреннего отвала.

Указанная совокупность существенных признаков заявляемого способа позволит уменьшить объем вскрышных работ, связанных с дополнительным разносом борта карьера, необходимого для размещения вскрывающих выработок, и значительно сократить расстояния перевозки вскрышных пород карьера второй очереди в выработанное пространство карьера первой очереди.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3 изображено положение горных работ в заявляемом способе на момент окончания строительства передового карьера с вскрывающими выработками, обеспечивающими вскрытие верхних рабочих горизонтов карьера первой очереди, на фиг.4, 5 положение горных работ на момент окончания разноса бортов передового карьера с доведением их до рабочего состояния и полной отработки карьера первой очереди, на фиг.6, 7, 8 положение горных работ на момент завершающего этапа разработки месторождения и формирования внутреннего отвала на основе последовательной отсыпки наклонных и горизонтальных отвальных ярусов.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. По длине карьер делят на несколько очередей (на чертежах показано деление на две очереди). Первую очередь 1 отрабатывают на проектную глубину с перемещением вскрышных пород во внешние отвалы (на чертежах не показаны).

Одновременно с началом отработки запасов карьера первой очереди в пределах карьера второй очереди 2 вдоль залежи 3 (см. фиг.5) строят передовой карьер 4 с углами откосов бортов, близких к углам погашения, на бортах которого располагают съезды 5 (см. фиг.1) для обеспечения грузотранспортной связи рабочих уступов 6 карьера первой очереди с поверхностью. По мере понижения горных работ в карьере первой очереди (см. фиг.4, 5) на его продольном борту 7 устраивают петлевые съезды 8, примыкающие к дну 9 карьера в районе торцевого борта 10, которое формируют с уклоном в сторону временного борта 11, разграничивающего карьеры первой и второй очереди. При достижении горными работами в карьере первой очереди текущей глубины

Н_т=Н_к-Н_вh₁/h₂,

где Н_к - конечная глубина карьера первой очереди, Н_в - глубина передового карьера, h₁ и h₁ - соответственно скорость понижения горных работ в карьерах первой и второй очереди, производят разнос бортов передового карьера 4, превращая их в рабочие 12, и после полной отработки запасов карьера первой очереди производят отработку запасов карьера второй очереди, стыкуя при этом его вскрывающие выработки 13 (см. фиг.6, 7, 8) с вскрывающими выработками карьера первой очереди 8 в местах расположения петель 14 (на чертежах показана одна из них). Внутренний отвал в выработанном пространстве 75 карьера первой очереди формируют в виде наклонных 16, 17 и горизонтальных 18, 19 ярусов. Первоначально непосредственно с поверхности со стороны борта, не занятого вскрывающими выработками, бульдозерным способом формируют наклонный ярус 16 с шириной площадки по верху равный нулю. Затем с применением канатно-ковшовых экскаваторов расширяют его на величину вылета стрелы, создавая наклонный ярус 17. После этого последовательно снизу вверх с петлевых съездов 8 производят отсыпку горизонтальных ярусов 18, 19 высотой, обеспечивающей их устойчивость, до полного формирования внутреннего отвала.

Заявляемый способ обеспечивает по сравнению с прототипом значительное сокращение объемов внутрикарьерных перевозок за счет того, что отрабатываемые объемы вскрышных пород карьера второй очереди приближаются по высоте к ярусам внутреннего отвала, на которых они размещаются. Кроме того, заявленный способ обеспечивает значительное улучшение режима горных работ в результате строительства передового карьера.

Источники информации

1. Барабанов В.Ф. Разработка крутых и наклонных пластов открытым способом с размещением пустых пород в выработанном пространстве /В.Ф.Барабанов, П.И.Томаков, И.И.Дергачев //Уголь. - 1959. - №12. - С.12-15.

2. А.С. 337516 СССР, МКИ Е21С 41/00, Способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием / Рутковский Б.Г. - №725101/22-3; заявл. 03.04.1961; опубл. 05.05.1972, Бюл. №15.- С.П2.