Результат интеллектуальной деятельности: Способ дражной разработки россыпных месторождений

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при драгировании россыпей или участков месторождений с мощностью продуктивного пласта, превышающей максимально допустимую высоту забоя драги.

Мощность продуктивного пласта на россыпных месторождениях изменяется в довольно широком диапазоне. При выборе драги для разработки конкретного месторождения, как правило, руководствуются средней мощностью продуктивного пласта. При этом на протяжении всей россыпи встречаются участки с мощностью, превышающей возможности драги (больше суммы максимальной глубины черпания и максимальной величины надводного борта). Во многих случаях такие участки недорабатываются по глубине и часть полезного ископаемого остается в недрах.

В настоящее время для разработки глубоких россыпей применяют драги глубокого черпания с глубиной выемки песков от 30 до 50 м. Однако применение таких уникальных драг на средних по глубине россыпях с редкими участками с большой мощностью продуктивных отложений экономически не оправдано.

Известны способы выемки песков из приплотиковых отложений и западений плотика, расположенных ниже глубины черпания [а.с. №209340 - Бюл. изобр., 1968, №5; а.с. №275911 - Бюл. изобр., 1970, №23; а.с. №283141 - Бюл. изобр., 1970, №31; а.с. №292714 - Бюл. изобр., 1971, №5]. Однако эти способы пригодны для выемки небольших объемов песков и используемые устройства имеют небольшую производительность. Кроме того, их применение влечет значительные простои драги и приведет к снижению добычи полезных ископаемых.

Известен способ дражной разработки россыпных месторождений [а.с. 1802575, по МПК Е21С 41/32 (А.В. Гуричев, В.А. Кудряшев и Б.Л. Тальгамер) от 26.07.90], согласно которому с целью снижения затрат на отработку мощных продуктивных отложений за счет обеспечения возможности их выемки драгами серийного производства, проводят траншею вдоль границы продуктивных отложений за контуром промышленных запасов, уменьшают мощность продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся частей драгой и перемещают породы в траншею, после чего драгирование ведут в промышленных контурах, а затем за промышленным контуром.

Признаками прототипа, совпадающими с существующими признаками заявляемого способа, являются вскрытие в контурах промышленных запасов, уменьшение мощности продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся части драгой, перемещение срезанных продуктивных отложений в траншею и драгирование подготовленных запасов.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что основным недостатком последнего является значительное расширение дражного хода на участках с большой мощностью продуктивного пласта. На россыпях с наличием торфов расширения дражного хода приводит либо к переэкскавации, либо к значительному удлинению расстояния транспортирования пустых пород в отвалы, размещаемые на бортах дражного разреза. В связи с тем, что мощность торфов на вновь вовлекаемых в эксплуатацию россыпях растет и во многих случаях на вскрышных работах используются драглайны, расширение хода драги приводит не только к существенному увеличению объемов переэкскавации, но и заметному росту подотвальных площадей. Последнее во многих случаях невозможно из-за отсутствия условий для отвода поверхностных вод от района горных работ или крутых склонов долины, где размещение отвалов не допускается.

Кроме этого расширение дражного хода во многих случаях приводит к снижению производительности драги из-за увеличения ширины забоя или необходимости осуществления драгирования смежными забоями.

Изобретение направлено на повышение эффективности дражной разработки россыпей за счет снижения затрат на переэкскавацию пустых пород, повышение производительности драги и сокращение негативного воздействия на водные ресурсы.

Технический результат заключается в увеличении производительности вскрышного и добычного оборудования путем оптимизации поперечных параметров дражного хода (забоя), в том числе в пределах траншеи.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки россыпных месторождений, охарактеризованном в формуле изобретения, включающем вскрытие в контурах промышленных запасов, уменьшение мощности продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся части драгой, перемещение срезанных продуктивных отложений в траншею и драгирование подготовленных запасов, согласно изобретению траншею формируют на непродуктивных участках, расположенных вдоль хода драги, при этом площадь поперечного сечения срезанных продуктивных отложений в траншее устанавливают из соотношения объема этих отложений и длины непродуктивного участка, а траншею формируют глубиной, обеспечивающей размещение продуктивных отложений с максимально допустимой для драги мощностью при минимально допустимой ширине.

Отличия от прототипа доказывают новизну изобретения.

В известных способах разработки при перегоне драги через непродуктивные участки используют либо специально сооружаемые экскаваторами или бульдозерами сплавные каналы с глубиной ниже уровня воды больше минимально допустимой для драги, либо сооружают водоподпорные дамбы с подъемом уровня воды, либо формируют сплавной канал самой драгой с выемкой пород мелким черпанием.

Все вышеуказанные способы перегона драги достаточно трудоемки и требуют значительных дополнительных затрат, так же как и сооружение траншеи вдоль хода драги за контуром запасов для складирования верхней части продуктивного пласта, которая не может быть отработана драгой из-за ограничения высоты забоя (см. прототип).

В предложенном техническом решении предлагается совместить проходку сплавного канала с сооружением траншеи путем формирования последней по ходу драги на непродуктивном участке дражного полигона. При этом параметры траншеи предлагается устанавливать исходя из объема перемещаемых песков из верхней части продуктивного пласта, длины непродуктивного участка и условия обеспечения максимальной производительности вскрышного и добычного (драга) оборудования.

При условии размещения вскрышных пород на бортах дражного разреза для повышения производительности горного оборудования ширину траншеи следует применять минимальной. При этом ширина траншеи по дну не должна быть меньше минимально допустимой ширины дражного забоя исходя из технических характеристик конкретной драги.

Для обеспечения максимальной производительности драги при определенной площади поперечного сечения подготовленных запасов должно быть установлено наивыгоднейшее соотношение ширины и мощности навала песков. Данное соотношение предлагается вычислять исходя из оптимального угла маневрирования драги. Для конкретной площади поперечного сечения продуктивного пласта S и искомого соотношения средней ширины и мощности навала песков В/Н=Y имеем

С использованием предложенной В.Г. Пешковым [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений: Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1985. - 568 с. С.462-463] зависимости оптимального угла маневрирования от параметров драгирования после необходимых преобразований устанавливаем:

где V - скорость движения черпаковой цепи, м/с; h - величина послойного опускания рамы, м; t₁, t₂ - соответственно продолжительность зашагивания и простоев драги в углах забоя при опускании рамы, мин; R - радиус черпания драги на среднем горизонте навала песков, м.

Отсюда, для определенного значения S с учетом технической характеристики драги и принятых параметров драгирования устанавливается оптимальное соотношение В/Н.

В результате анализа зависимости суточной производительности драги от соотношения B/H=Y для различных горнотехнических условий и параметров драгирования было установлено, что максимальная производительность будет иметь место при значениях Y, близких к минимальному. Из этого следует, что мощность отсыпаемого в траншею навала песков должна быть максимальной.

Учитывая факт, что большинство россыпных месторождений расположено в долинах с высоким уровнем грунтовых вод, проведение вскрышных работ, как правило, связано с водопонижением с целью осушения торфов (вскрышных пород). Во многих случаях водопонижение составляет 10-15 м. В таких условиях для перегона драги сплавом через непродуктивные участки необходимо значительно поднимать уровень воды в технологическом водоеме драги для завода ее в сплавной канал, а в последующем повторно откачивать воду из дражного разреза при вскрытии запасов, расположенных за непродуктивным участком. Таким образом в процессе перегона драги необходимо вначале поднимать уровень воды, а после перегона ее откачивать и сбрасывать с дополнительными затратами на ее осветление.

Предлагаемое техническое решение позволяет исключить значительные перепады уровня воды, так как глубина траншеи на непродуктивном участке принимается максимальной. Благодаря этому забор свежей воды и сброс сточных вод не изменяются и воздействие горных работ на водные ресурсы уменьшается.

Изобретение поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 представлен продольный разрез дражного полигона вдоль хода драги с траншеей и навалом песков в ней согласно формуле изобретения,

где 1 - траншея;

2 - навал песков в траншее;

3 - продуктивный пласт;

4 - драга;

5 - контур промышленных запасов;

6 - торф (вскрышные породы);

7 - плотик россыпи;

- на фиг. 2 представлен алгоритм обоснования параметров траншеи для складирования в нее навала песков с оптимальными поперечными параметрами.

Способ, описанный в формуле изобретения, осуществляется следующим образом. Вдоль хода драги на непродуктивном участке длиной L с достаточным опережением формируется траншея 1 глубиной Н_тр. В траншею складируются в навал 2 пески, перевезенные с участков дражного полигона, имеющих мощность продуктивного слоя 3 больше максимальной высоты дражного забоя Н_п>(Н_ч+h_нб). Глубина траншеи Н_тр устанавливается исходя из условия обеспечения складирования всего объема перевозимых песков. После отработки драгой 4 целиковых продуктивных отложений в контурах промышленных запасов 5 осуществляется драгирование навала песков в траншее.

Параметры траншеи для складирования песков определяются с учетом объема последних и длины непродуктивного участка россыпи. Исходя из соотношения этих величин устанавливается площадь сечения навала песков в траншее. После этого, с учетом площади сечения и минимальной ширины забоя драги рассчитывается максимально возможная мощность навала песков и по результатам сопоставления ее с максимальной высотой забоя драги либо увеличивается ширина забоя, либо принимается решение или об уменьшении длины траншеи или о подъеме уровня воды в дражном разрезе (см. фиг. 2).

При мощности торфов 6 Н_т>6-8 м и возможности водопонижения во вскрышной выработке траншею формируют с максимальной глубиной, вплоть до плотика россыпи 7. При этом длина траншеи принимается меньше длины непродуктивного участка L_тр<L.

С целью сокращения негативного воздействия на водные ресурсы уровень воды в технологическом водоеме 8 при отработке навала песков в траншее рекомендуется оставлять без изменения.