Способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для открытой разработки небольших угольных разрезов и получения посредством классификации непосредственно в процессе добычи сортированного угля, обеспечения его сохранности и энергетических свойств посредством упаковки топлива в контейнеры для доставки к отдаленным потребителям, расположенным в северных районах, в том числе арктических.

Известны способы добычи и транспортировки рядового угля с целью снабжения потребителей, расположенных на отдаленных арктических территориях [1]. Транспортировка рядового угля осуществляется в насыпном виде по водным и морским путям с несколькими промежуточными перегрузками и межнавигационным хранением в пути.

Недостатками подобного способа добычи и транспортировки топлива отдаленным потребителям являются значительные потери массы и качества угля от атмосферных воздействий и просыпания при его добыче, транспортировке и перегрузке. Наличие большого количества мелких фракций в рядовом угле предопределяет снижение коэффициента полезного действия топочных установок при его сжигании.

Известен способ классификации угля на основе ресурсосберегающего горного комплекса, включающего процесс получения кондиционных фракций посредством непрерывного выемочно-классификационного метода с отработкой послойно-полосовым способом пласта полезного ископаемого, подачей горной массы от рабочего органа, приводимого в движение приводом, классификацией горной массы с разделением на фракции и перемещением скребковым конвейером крупных фракций для отгрузки. Ресурсосберегающий горный комплекс включает рабочий орган, раму, снабженную ходовой тележкой с конвейером подачи и поворотную разгрузочную консоль. На раме комплекса смонтирован сепарационно-сортировочный агрегат, сопряженный с конвейером подачи и с дополнительно размещенными конвейерами, которые соединяют сепарационно-сортировочный агрегат с упаковочной установкой и с блоком подготовки мелочи к брикетированию. Экскавируемый уголь от рабочего органа, приводимого в движение приводом, поступает по конвейеру подачи в сепарационно-сортировочный агрегат, где происходит сепарация и сортировка добытого угля [2]. Известен способ открытой разработки угольных месторождений, основанный на применении комплекса карьерного горного оборудования в забое, включающего экскавационную машину, сепарационно-сортировочный агрегат, упаковочно-брикетный участок, контейнеры [3].

Избыточность передаточных механизмов и громоздкость конструкции горных комплексов повышает капитальные и эксплуатационные затраты, снижает надежность и производительность оборудования.

Известен способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающий получение кондиционных фракций посредством непрерывного выемочно-классификационного процесса с отработкой послойно-полосовым способом пласта полезного ископаемого [4]. Подача горной массы от рабочего органа добычного комплекса осуществляется непосредственно в классификационный агрегат, размещенный в кожухе для исключения потерь тонких частиц и обеспечения ускоренного эффективного разделения на две фракции посредством скребкового конвейера и классификационной решетки, установленной на упругих опорах и снабженной вибратором. Поступление отделенной от крупной фракции мелкой фракции полезного ископаемого, выделенной в классификационном агрегате как подрешетный продукт, осуществляется в накопитель, сопряженный с кожухом и установленный под классификационной решеткой, системой пневмотранспортирования мелкой фракции. Крупная фракция полезного ископаемого грузится ленточным конвейером добычного комплекса в автосамосвал, а тонкая и мелкая фракции полезного ископаемого в приемные контейнеры транспортного средства.

Недостатком способа является необходимость создания производственного цеха по упаковке угля в мягкие контейнеры, обеспечивающие его качественную и количественную сохранность при транспортировке к отдаленным потребителям.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении производительности, технологической эффективности за счет объединения в добычном комплексе операций по добыче, сортировке и дифференцированной упаковке полезного ископаемого.

Технический результат достигается тем, что в способе открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающем получение кондиционных фракций посредством непрерывного выемочно-классификационного процесса с отработкой послойно-полосовым способом пласта полезного ископаемого, подачей горной массы от рабочего органа добычного комплекса непосредственно в классификационный агрегат, размещенный в кожухе для исключения потерь тонких частиц и обеспечения ускоренного эффективного разделения на две фракции посредством скребкового конвейера и классификационной решетки, установленной на упругих опорах и снабженной вибратором, поступление отделенной от крупной фракции мелкой фракции полезного ископаемого, выделенной в классификационном агрегате как подрешетный продукт, в накопитель, сопряженный с кожухом и установленный под классификационной решеткой, и системой пневмотранспортирования мелкой фракции, посредством автоматической системы осуществляется управление периодической подачей разделенных крупной фракции и мелкой фракции в мягкие контейнеры через отсеки бункера, при этом при подаче крупной фракции затвор отсека осаждения мелкой фракции перекрывает посредством гидроцилиндра выходное отверстие, а затвор отсека для крупной фракции позиционируется посредством гидроцилиндра в открытом состоянии после установки мягкого контейнера посредством автоматического упаковочного устройства, снабженного поворотным механизмом с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и горизонтальной плоскости, при этом после заполнения мягкого контейнера крупной фракцией, контролируемого автоматической системой, затвор отсека для крупной фракции перекрывает выходное отверстие и автоматическое упаковочное устройство запечатывает мягкий контейнер с крупной фракцией, отсоединяет его от патрубка и подает сигнал на привод вращения роликов платформы для направления мягкого контейнера с крупной фракцией по эстакаде под действием силы тяжести на поверхность забоя, при этом мелкая фракция после заполнения накопителя по трубопроводу посредством системы пневмотранспортирования подается к отсеку осаждения, через зону которого посредством гравитации мелкая фракция направляется к выходному отверстию с мягким контейнером, установленным поворотным механизмом, который периодически сопрягается с кассетой с мягкими контейнерами, сложенными стопой в вертикальном направлении и подпружиненными посредством пневмосистемы, установленной в нижней части корпуса кассеты, причем подача новой кассеты осуществляется через платформу с роликами, вращение которых осуществляется в обратном направлении, с последующим перемещением по направляющим корпуса кассеты, при этом мягкие контейнеры с мелкой фракцией маркируются посредством форсунки, установленной на консоли.

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

Способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых изображен на чертежах.

На фиг. 1 - схема разработки месторождения добычным комплексом; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых выполняется посредством разработки пласта 1 добычным комплексом 2, который снабжен рабочим органом 3, системой пневмотранспортирования 4 мелкой фракции 5 и классификационным агрегатом 6, размещенным в кожухе 7 и состоящим из скребкового конвейера 8 и классификационной решетки 9, установленной на упругих опорах 10 и снабженной вибратором 11. Поступление отделенной от крупной фракции 12 мелкой фракции 5 полезного ископаемого осуществляется в накопитель 13, сопряженный с кожухом 7 и установленный под классификационной решеткой 9. Добычной комплекс 2 снабжен автоматической системой 14, которая осуществляет управление периодической подачей разделенных крупной фракции 12 и мелкой фракции 5 в мягкие контейнеры 15 через отсеки 16, 17 бункера 18. При подаче крупной фракции 12 затвор 19 отсека 16 осаждения мелкой фракции 5 перекрывает посредством гидроцилиндра 20 выходное отверстие 21. Затвор 22 отсека 17 для крупной фракции 12 перекрывает посредством гидроцилиндра 23 выходное отверстие 24. Установка мягкого контейнера 15 на патрубок 25 осуществляется посредством автоматического упаковочного устройства 26, снабженного поворотным механизмом 27 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости 28 и горизонтальной плоскости 29. Ролики 30 и привод 31 их вращения установлены на платформе 32, связанной с эстакадой 33, направленной в сторону поверхности забоя 34. Трубопровод 35 системы пневмотранспортирования 4 связан с отсеком 16 осаждения и зоной 36 гравитации мелкой фракции 5 с выходным отверстием 21. Поворотный механизм 27 периодически сопрягается с кассетой 37 с мягкими контейнерами 15, сложенными стопой 38 в вертикальном направлении 39. В нижней части 40 корпуса кассеты 41 установлены направляющие 42 и пневмосистема 43. Форсунка 44 установлена на консоли 45.

Способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых осуществляется следующим образом.

Получение кондиционных фракций осуществляется посредством непрерывного выемочно-классификационного процесса с отработкой послойно-полосовым способом пласта 1 полезного ископаемого, подачей горной массы от рабочего органа 3 добычного комплекса 2 непосредственно в классификационный агрегат 6, размещенный в кожухе 7 для исключения потерь тонких частиц и обеспечения ускоренного эффективного разделения на две фракции посредством скребкового конвейера 8 и классификационной решетки 9, установленной на упругих опорах 10 и снабженной вибратором 11. Выделенная в классификационном агрегате как подрешетный продукт мелкая фракция 5 полезного ископаемого поступает в накопитель 13, сопряженный с кожухом 7 и установленный под классификационной решеткой 9. Посредством автоматической системы 14 осуществляется управление периодической подачей разделенных крупной фракции 12 и мелкой фракции 5 в мягкие контейнеры 15 через отсеки 16, 17 бункера 18. При подаче крупной фракции 12 затвор 19 отсека 16 осаждения мелкой фракции 5 перекрывает посредством гидроцилиндра 20 выходное отверстие 21, а затвор 22 отсека 17 для крупной фракции 12 позиционируется посредством гидроцилиндра 23 в открытом состоянии после установки мягкого контейнера 15 посредством автоматического упаковочного устройства 26, снабженного поворотным механизмом 27 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости 28 и горизонтальной плоскости 29. После заполнения мягкого контейнера 15 крупной фракцией 12, контролируемого автоматической системой 14, затвор 22 отсека 17 для крупной фракции 12 перекрывает выходное отверстие 24 и автоматическое упаковочное устройство 26 запечатывает мягкий контейнер 15 с крупной фракцией 12, отсоединяет его от патрубка 25 и подает сигнал на привод 31 вращения роликов 30 платформы 32 для направления мягкого контейнера 15 с крупной фракцией 12 по эстакаде 33 под действием силы тяжести на поверхность забоя 34. Мелкая фракция 5 после заполнения накопителя 13 по трубопроводу 35 посредством системы пневмотранспортирования 4 подается к отсеку 16 осаждения, через зону 36 которого посредством гравитации мелкая фракция 5 направляется к выходному отверстию 21 с мягким контейнером 15, установленным поворотным механизмом 27, который периодически сопрягается с кассетой 37 с мягкими контейнерами 15, сложенными стопой 38 в вертикальном направлении 39 и подпружиненными посредством пневмосистемы 43, установленной в нижней части 40 корпуса кассеты 41. Подача новой кассеты 37 осуществляется через платформу 32 с роликами 30, вращение которых осуществляется в обратном направлении, с последующим перемещением по направляющим 42 корпуса кассеты 41. Мягкие контейнеры 15 с мелкой фракцией 5 маркируются посредством форсунки 44, установленной на консоли 45.

Способ может применяться при открытой разработке небольших угольных месторождений, ведущих поставки топлива отдаленным северным потребителям, с обеспечением экологической безопасности и технологической эффективности за счет сокращения количественных и качественных потерь полезного ископаемого в процессе добычи и транспортировки.

Источники информации

1. Захаров В.Е., Прохоров Д.В., Гаврилов В.Л. Потери энергетической ценности рядового угля при доставке до арктических потребителей Республики Саха (Якутия) // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. №5-6. С. 13-22.

2. Патент РФ №2083839, МПК Е21С 47/00. Ресурсосберегающий горный комплекс.

3. Патент РФ №2078928, МПК Е21С 41/26. Способ открытой разработки угольных месторождений.

4. Патент РФ №2596157, МПК Е21С 47/00, Е21С 41/26. Способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых.