Результат интеллектуальной деятельности: Способ дражной разработки техногенных запасов

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

Известен способ дражной разработки, включающий вскрытие запасов и их последующее послойное драгирование [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. – М.: Изд-во «Горная книга», 2007. – C 634-639]. Достоинством слоевой выемки является возможность регулирования коэффициента наполнения черпаков в зависимости от характера пород в пределах забоя. При этом форма забоя не должна изменяться, однако, при разработке техногенных россыпей состав пород может резко изменяться как в пределах забоя, так и пределах дражного хода, что влечет и изменение формы забоя. При отработке дражных отвалов рекомендуется при повторном драгировании смещать ходы драги относительно первичной схемы выемочных работ [Тальгамер Б.Л., Семенов М.Е. Формирование продуктивных отложений в процессе подготовки запасов к драгированию// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. - №10. С. 86-93]. При этом одна часть забоя будет сформирована галечными отложениями, а вторая – эфельными. Условия драгирования этих отложений будут разными, что затрудняет процесс их послойной выемки.

При повторной дражной разработке россыпей практически всегда имеет место целесообразность вовлечения в эксплуатацию запасов, ранее оставленных или вновь разведанных, в бортах отработанного полигона. Ширина бортовых целиков, вовлекаемых в эксплуатацию при повторной разработке россыпи, существенно меняется вдоль полигона, чаще всего оставаясь меньше оптимальной ширины дражного хода. Поэтому при их разработке часть забоя будет представлена прилегающими дражными отвалами, сложенными рыхлыми, менее устойчивыми породами, которые при драгировании будут осыпаться, что обуславливает необходимость применения другого способа их выемки. При драгировании целиковых, достаточно прочных отложений, верхняя часть забоя драги формируется с достаточно большим углом откоса (80-90°) и его отработка осуществляется послойно с равномерным углублением черпающего аппарата. При разработке менее устойчивых, в том числе, разрыхленных пород, угол откоса верхней части забоя снижается в основном путем обрушения (осыпания) верхней кромки. При драгировании дражных отвалов (особенно галечных отложений) забой будет формироваться с постоянным опережающим обрушением верхней части до угла откоса 50-70° со скоплением в нижней части забоя навала (за счет обрушения) рыхлых продуктивных отложений. Таким образом, при драгировании забоя, сложенного вдоль контура породами разного состава, различающихся в том числе по прочности и устойчивости к обрушению, будет иметь место постоянное изменение параметров срезаемой стружки (длины, толщины и высоты). В верхней части забоя на участках с обрушением (осыпанием) контакт черпаковой цепи с породами может вообще отсутствовать, а в нижней части на этих участках длина стружки будет в несколько раз больше оптимального значения. В ряде случаев последнее из-за большой боковой нагрузки приводит к сходу черпаковой цепи и аварийной ситуации. Коэффициент наполнения черпаков - к_н в таких забоях будет постоянно изменяться от к_н= 0 до к_н = 1,5. При этом неравномерная загрузка обогатительного оборудования драги и изменяющееся сообщение Ж:Т (жидкого к твердому) негативно скажутся на извлечении ценных компонентов из драгируемых продуктивных отложений.

Известен способ разработки россыпей, включающих породы разного состава по ширине хода, с драгированием запасов полузабоями без перемены и с переменой свай [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. – М.: Изд-во «Горная книга», 2007. – С 644-645].

Однако при этом способе производительность драги уменьшается (иногда значительно). Это объясняется дополнительными простоями драги из-за подъема черпаковой рамы, необходимости подработки углов забоя и отброски кормы понтона, а также из-за снижения коэффициента наполнения черпаков.

Кроме того, при постоянном изменении соотношения количества пород разного состава по ширине забоя, обеспечить соответствующее изменение размеров полузабоев практически невозможно.

Известен способ дражной разработки россыпей с драгированием поддором [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. – М.: Недра, 1973. – С 519], однако его применение рекомендуется при небольшой мощности песков (на неглубоких россыпях), а также при разработке разрыхленных отложений, с размещением вруба в нижней приплотиковой зоне.

Размещение вруба в приплотиковой зоне на глубоких россыпях может привести к аварийной ситуации, а на разрыхленных отложениях применение вруба нецелесообразно.

В качестве прототипа принят способ дражной разработки запасов в бортах выработки (RU №2674452 по МПК Е 21С 41/30, опубликовано 10.12.2018), согласно которому с целью вовлечения в эксплуатацию мощных продуктивных отложений в бортах дражной выработки и повышения эффективности повторной дражной разработки россыпей за счет уменьшения потерь песков и снижения затрат на подготовку запасов, вдоль бортов за контуром продуктивных отложений в дражной пазухе проводят траншею, уменьшающую мощность продуктивных отложений путем их срезания на глубину, достаточную для отработки оставшейся части драгой, с перемещением срезанных продуктивных отложений в траншею, после чего драгирование ведут послойно до появления в черпаках пород из дражных отвалов.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными 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 в дражной пазухе, примыкающей к контурам запасов, и драгирование подготовленных запасов.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что основным недостатком последнего является невозможность сохранения формируемого драгой забоя из-за обрушения его разрыхленной верхней части в пределах траншеи. Последнее влечет снижение коэффициента наполнения черпаков в верхней части и перегрузку черпающего аппарата в нижней части забоя, а также увеличение потерь времени на подъем и опускание чарпаковой рамы при поисках песков в забое, в его верхней части.

Изобретение направлено на повышение эффективности драгирования и переработки песков за счет обеспечения более равномерного наполнения черпаков.

Технический результат заключается в управлении формой забоя путем выравнивания его вертикального профиля по ширине.

Технический результат достигается тем, что в способе дражной разработки запасов, охарактеризованном в формуле изобретения, включающим 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 в дражной пазухе, примыкающей к контурам запасов, и драгирование подготовленных запасов, согласно изобретению драгирование после зашагивания начинают с разрыхленных в процессе срезания продуктивных отложений после опускания черпаковой рамы до глубины, обеспечивающей достаточное наполнение черпаков, после чего ведут послойную отработку забоя с выемкой продуктивных отложений в верхней целиковой части забоя поддором, с обрушением козырька. При этом величина шага драги уменьшается до минимального значения, а мощность драгируемого слоя сокращается по мере увеличения глубины черпания.

Отличия от прототипа доказывают «новизну» изобретения.

Если вести отработку забоя, сложенного по ширине песками с разными физико-механическими свойствами, послойно, то практически невозможно обеспечить равномерное наполнение черпаков, из-за разного вертикального профиля забоя, сформированного как черпаковой цепью, так и за счет естественного обрушения (осыпания) откосов. Создание первого драгируемого слоя на уровне поверхности менее устойчивых пород, сформированных в результате обрушения, обеспечит достаточное наполнение черпаков по всей ширине забоя. Отработка целиковой части забоя поддором приведет к обрушению создаваемого черпающим аппаратом драги козырька, и позволит таким образом приблизить профиль забоя в целиковой части к профилю забоя в разрыхленной части. Однотипные профили (с обрушением верхней части песков) по всей ширине забоя позволят обеспечить более равномерное заполнение черпаков при послойном драгировании.

Способ драгирования поддором в приплотиковой зоне применяется на неглубоких россыпях, однако, в предлагаемом техническом решении мощность отрабатываемых песков значительная, а вруб располагается в верхней половине забоя.

Способы драгирования с расположением вруба в подводной части забоя применяются также при большой высоте надводного борта, которая не позволяет при зашагивании вынести черпаковую цепь над поверхностью россыпи [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. – М.: Недра, 1973. – С 519]. Известны способы драгирования с расположением вруба под слоем мерзлых пород для их обрушения. В указанных случаях расположение вруба обуславливается невозможностью слоевой выемки в верхней части забоя, а в заявленном техническом решении расположение вруба обеспечивает выравнивание вертикального профиля забоя по ширине.

В предлагаемом техническом решении величина шага уменьшается до минимального значения с целью исключения аварийных ситуаций, связанных с искусственным обрушением верхней части забоя, а также с целью сокращения боковой нагрузки на черпаковую цепь, и нагрузки на маневровые лебедки и насосные канаты.

Уменьшение мощности драгируемого слоя по мере нарастания глубины черпания обуславливается увеличением длины срезаемой черпаками стружки в связи с расширением выемочной площадки за счет обрушившихся (осыпавшихся) песков.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен поперечный вертикальный профиль забоя драги согласно формуле изобретения,

где 1 – продуктивные отложения (пески);

2 – плотик россыпи;

3 – контур черпаковой цепи;

4 – контур дражного забоя в разрыхленных продуктивных отложениях;

5 – контур дражного забоя в целиковых отложениях;

6 – козырек, создаваемый выемкой поддором;

7 – навал песков, образованный за счет обрушения;

Способ, описанный в формуле изобретения, осуществляется следующим образом. Вдоль хода драги с достаточным опережением и максимальным водопонижением в дражной пазухе, примыкающей к контуру запасов песков, в борту дражной выработки формируется траншея. После этого в траншею складируются в навал пески 1, переваленные с дражного полигона, имеющего мощность продуктивного слоя больше максимальной высоты дражного забоя (с учетом надводного борта). После подготовки запасов осуществляется их обводнение с подъемом уровня воды (УВ) в дражном разрезе и последующее драгирование продуктивных отложения (песков) до плотика россыпи 2. При этом поворот черпаковой рамы 3 в сторону отвалов осуществляют до появления в черпаках галечных или эфельных отложений.

В связи с низкой устойчивостью разрыхленных в процессе перевалки в выработанное пространство продуктивных отложений происходит их обрушение (осыпание) с формированием естественного откоса 4, значительно отличающегося от откоса 5, формируемого черпающим аппаратом драги 3.

После очередного зашагивания драгирование начинают с части забоя, сложенной разрыхленными продуктивными отложениями, путем опускания черпаковой рамы до глубины, обеспечивающей достаточное наполнение черпаков. В дельнейшем ведут послойную отработку песков с выемкой продуктивных отложений в верхней части целиковых отложений поддором с обрушением образующегося козырька 6. Последнее позволит выровнять вертикальный профиль забоя по ширине с образованием навала разрыхленных продуктивных отложений 7 вдоль всей приплотиковой зоны.

С целью уменьшения размеров козырька и снижения количества обрушаемых песков величина шага уменьшается. А в связи с увеличением длины стружки по мере опускания черпаковой рамы с выемкой песков из навала 7 уменьшается мощность (высота стружки) драгируемого слоя.