Результат интеллектуальной деятельности: Способ открытой разработки крутопадающих месторождений округлой формы с внутренним отвалообразованием

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам открытой разработки крутопадающих месторождений округлой формы с применением внутреннего отвалообразования.

Известен способ открытой разработки крутопадаюших 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 карьера по всей глубине карьера. В освобождающемся выработанном пространстве создают внутренний отвал, который развивают вслед за подвиганием уступов рабочего борта. На внутреннем 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, полустационарные 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 карьера взамен выбывающих съездов создаются новые полустационарные съезды. Срок службы полустационарных съездов на различных горизонтах карьера неодинаков: на верхних горизонтах карьера новые съезды создают через 1-1,5 года, на нижних горизонтах карьера – через 6-8 месяцев.

Из-за больших дополнительных объемов вскрышных работ на устройство при устройстве вскрывающих выработок описанный способ не находит применения при разработке крутопадающих месторождений. Область применения способа 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 падения полезного ископаемого по условиям устойчивости (Барабанов В. Ф., Томаков П.И., Дергачев И.И. Разработка крутых и наклонных пластов открытым способом с размещением пустых пород в выработанном пространстве //Уголь. – 1959. – № 12. – стр. 12-15).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является описанный в авторском свидетельстве № 337516 способ разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых, при котором карьерное поле делится по длине на очереди. При этом первая очередь отрабатывается на полную глубину карьера c 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 вскрышных пород в выработанное пространство первой очереди. Вскрытие рабочих горизонтов, грузотранспортная связь рабочих горизонтов с поверхностью и ярусами внутреннего отвала осуществляется посредством капитальных траншей внутреннего заложения, располагаемых на погашаемых продольных нерабочих бортах карьера.

Недостаток выше рассмотренного способа заключается в увеличении в 2-3 раза объемов внутрикарьерных перевозок вскрышных пород по сравнению с объемами внутрикарьерных перевозок при внешнем отвалообразовании. Увеличение объемов внутрикарьерных перевозок вскрышных пород 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 округлой формы с внутренним отвалообразованием.

Техническими результатами, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, являются уменьшение объемов дополнительного разноса бортов карьеров, необходимых для разрешения вскрывающих выработок, и сокращение расстояний перевозки вскрышных пород из карьера второй очереди в выработанное пространство карьера первой очереди.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в заявляемом способе открытой разработки крутопадающих месторождений округлой формы с внутренним отвалообразованием, при котором карьер по длине делят на очереди, при этом карьер первой очереди отрабатывают до проектной глубины с применением внешнего отвалообразования, а карьер второй очереди отрабатывают с применением внутреннего отвалообразования, размещая вскрышные породы в выработанное пространство карьера первой очереди, согласно изобретению одновременно с началом развития горных работ в карьере первой очереди в пределах карьера второй очереди вдоль рудной залежи строят передовой карьер с крутыми углами откоса бортов, предназначенный для регулирования режима горных работ в карьере первой очереди и улучшения условий вскрытия месторождения, по мере понижения горных работ на одном из продольных бортов карьера первой очереди формируют петлевой съезд с частичным использованием пространства карьера второй очереди, при достижении горными работами в карьере первой очереди текущей глубины Н_т = Н_к – Н_в⋅h₁/h₂, где Н_к – конечная глубина карьера первой очереди, Н_в – глубина передового карьера, h₁ – скорость понижения горных работ в карьере первой очереди, h₂ – скорость понижения горных работ в карьере второй очереди, производят разнос рабочих бортов передового карьера, превращая их в нерабочие борты, в процессе отработки запасов карьера первой очереди, а затем запасов карьера второй очереди формирование предельных бортов карьеров производят по смешанной схеме устройства берм безопасности, при которой на торцевых бортах карьеров выполняют горизонтальные бермы, а на продольных бортах карьеров выполняют наклонные бермы с подъемом в сторону предельного торцевого борта карьера первой очереди, при этом наклонные бермы выполняют с уклоном, не превышающим допустимый уклон, применяемый при карьерных грузоперевозках, наклонные бермы стыкуют с горизонтальными бермами, горизонтальные бермы и наклонные бермы выполняют шириной, обеспечивающей возможность одностороннего движения транспортных средств, после полной отработки запасов карьера первой очереди начинают отработку запасов карьера второй очереди, вскрышные породы по наклонным бермам перевозят в выработанное пространство карьера первой очереди, перевозку вскрышных пород осуществляют по кольцевой схеме, при этом наклонные бермы одного продольного борта используют в качестве грузовых, наклонные бермы другого продольного борта в качестве порожняковых, из перевозимых вскрышных пород формируют внутренний отвал с высотой ярусов, обеспечивающей их устойчивость, при этом расположение и последовательность формирования отвальных ярусов принимают исходя из условия обеспечения минимальной средневзвешенной высоты подъема отрабатываемых вскрышных пород до разгрузочных площадок отвальных ярусов.

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

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений округлой формы с внутренним отвалообразованием поясняется чертежами, где:

На фиг. 1, 2, 3 представлено положение горных работ на момент окончания строительства передового карьера и начала формирования рабочего пространства карьера первой очереди.

На фиг. 4, 5 представлено положение горных работ на момент окончания разноса бортов передового карьера с их доведением до рабочего состояния и полной отработки карьера первой очереди.

На фиг. 6, 7 представлено положение горных работ на момент завершающего этапа разработки месторождения и поярусного формирования внутреннего отвала со схемой расположения отдельных ярусов отвала и последовательностью отсыпки ярусов отвала.

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений округлой формы с внутренним отвалообразованием осуществляется следующим образом. Карьер по длине делят на две очереди. Карьер первой очереди 1 (фиг. 1) отрабатывают до проектной глубины с перемещением вскрышных пород во внешние отвалы, не представленные на фиг. 1. Одновременно с началом отработки запасов карьера первой очереди 1 в пределах карьера второй очереди 2 вдоль рудной залежи 3 строят передовой карьер 4 с крутыми углами откосов бортов, предназначенный для регулирования режима горных работ и вскрытия отдельных горизонтов карьера первой очереди 1 (фиг. 1, 2, 3). При достижении горными работами в карьере первой очереди 1 текущей глубины

Н_т = Н_к – Н_в⋅h₁/h₂,

где Н_к – конечная глубина карьера первой очереди 1, Н_в – глубина передового карьера 4, h₁ – скорость понижения горных работ в карьере первой очереди 1, h₂ – скорость понижения горных работ в карьере второй очереди 2, производят разнос рабочих бортов передового карьера 4, превращая их в нерабочие борты 7 и создавая тем самым фронт работ для последующей отработки карьера второй очереди 2, вскрытие запасов карьера первой очереди 1 производя внутренним петлевым съездом 8, примыкающим к дну 10 (фиг. 1, 4).

В процессе отработки запасов карьера первой очереди 1, а затем запасов карьера второй очереди 2 при формировании их предельных бортов применяют смешенную схему устройства берм безопасности, при которой на торцевых бортах карьеров 1 и 2 выполняют горизонтальные бермы 12, а на продольных бортах карьеров выполняют наклонные бермы 13 с подъемом в сторону предельного торцевого борта карьера первой очереди 1, при этом наклонные бермы 13 выполняют с уклоном, не превышающим допустимый уклон, применяемый при карьерных грузоперевозках, наклонные бермы 13 стыкуют с горизонтальными бермами 12, горизонтальные бермы 12 и наклонные бермы 13 выполняют шириной, обеспечивающей возможность одностороннего движения транспортных средств (фиг. 1, 4, 5). Возможные пересечения наклонных берм 13 с вскрывающей выработкой оборудуют в виде горизонтальных площадок примыкания 14 (фиг. 4). После полной отработки запасов карьера первой очереди 1 начинают отработку запасов карьера второй очереди 2, вскрышные породы по наклонным бермам 13 перевозят в выработанное пространство карьера первой очереди 1, перевозки осуществляют по кольцевой схеме, при этом наклонные бермы 13 одного продольного борта используют в качестве грузовых, а наклонные бермы 13 другого продольного борта в качестве порожняковых (фиг. 1, 4). Из перевозимых вскрышных пород формируют внутренний отвал 15 (фиг. 6, 7) при высоте отвальных ярусов 16, 17, 18, 19, обеспечивающей их устойчивость, используя для этой цели применение временно нерабочих бортов при отработке карьера второй очереди 2 в соответствии с чем расположению отвальных ярусов 16, 17, 18, 19 (фиг. 1, 4, 7) и последовательности их отсыпки придают вид, отраженный римскими цифрами (I, II, III, IV) на фиг. 7.

Использование в горной промышленности заявляемого способа открытой разработки крутопадающих месторождений округлой формы с внутренним отвалообразованием обеспечит уменьшение объемов дополнительного разноса бортов, необходимого для размещения вскрывающих выработок, и сокращение расстояний перевозки вскрышных пород из карьера второй очереди в выработанное пространство карьера первой очереди.