Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке карбонатных месторождений с целью комплексной подготовки для переработки минерального сырья.

Известен способ добычи блочного камня с использованием канатных пил [1], включающий проходку траншей и бурение технологических скважин.

Недостатками данной технологической схемы являются значительный объем подготовительных работ, приводящий к снижению производительности, и неполное использование минерально-сырьевой базы месторождений.

Известен способ разработки карбонатных месторождений с использованием буровзрывных работ на высоту уступа с дальнейшей экскавацией разрыхленного полезного ископаемого и транспортированием полезного ископаемого на дробильно-сортировочную фабрику [2].

Недостатком данного способа является перемешивание слоев карбонатных пород разной прочности и минерального состава, что снижает качество добываемого сырья.

Известны способы комплексной разработки карбонатных месторождений [2-3], включающие селективную выемку карбонатных пород с целью получения щебня различной прочности и добычу блочного камня не используемых для производства щебня или блочного камня карбонатных пород малой прочности.

Наиболее близким по комплексности добычи карбонатного сырья является способ формирования качества сырья для подготовки к переработке [4]. Способ включает районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня, технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости по категории на основе акустического показателя [5-6].

Недостатком данного способа является отсутствие в технологическом цикле операций получения щебня и строительного блочного камня, которые являются достаточно ценным продуктом деятельности карьера.

Технический результат заключается в повышении производительности и комплексности добычи карбонатного минерального сырья, дифференциации получаемой продукции с увеличением ее товарной стоимости, повышении безопасности, надежности ведения работ и снижении капитальных затрат.

Технический результат достигается тем, что в способе комплексного освоения карбонатных месторождений, включающем районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород с выделением блоков для получения щебня различных марок, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня, технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости на основе акустического показателя трещиноватости с учетом скорости распространения продольных упругих волн в массиве и образцах, с учетом предварительной оценки на основе акустического показателя трещиноватости дополнительно по каждому блоку определяют удельную компоненту трансформации путем выделения зон по направлению и глубине трещин посредством профилирования участков с определением скорости распространения продольных, поперечных упругих волн в блоках и в зависимости от плотности, дифференцируемых прочностных и теплофизических параметров выделенных зон посредством программного обеспечения для уточнения направления слоистости, типа карбонатных пород и прогнозирования энергетических параметров воздействия на выделенные зоны блоков, затем проводят, с оставлением в целости блоков прочной породы, вначале селективную выемку выделенных зон блоков для получения щебня различных марок и карбонатного сырья с помощью стрелового карьерного комбайна, затем выемку блоков прочной породы.

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

Способ комплексного освоения карбонатных месторождений реализуется следующим образом.

Осуществляют районирование карьерного поля, оконтуривание по блочности различных по технологическим свойствам участков массива карбонатных пород с выделением блоков для получения щебня различных марок, карбонатного сырья и прочной породы для получения из нее строительного камня. Производят технологическое опробование выделенных блоков, предварительную оценку трещиноватости на основе геофизической характеристики - акустического показателя трещиноватости А с учетом скорости распространения продольных упругих волн в массиве и образцах [5-6]:

A=(Vp/Vpo)²,

где Vp - скорость распространения продольных упругих волн в массиве, определенная сейсмоакустическим методом, м/с; Vpo - скорость распространения продольных упругих волн в образцах (отдельностях) из массива, определенная ультразвуковым методом, м/с.

С учетом предварительной оценки на основе акустического показателя трещиноватости A дополнительно по каждому блоку определяют удельную компоненту трансформации:

U_n=A·B[(V·ρ·E·λ)/Vs],

где В - показатель, характеризующий свойства и состояние выделенных зон карбонатных пород; V - скорость распространения продольных упругих волн, определенная сейсмоакустическим методом (при условии размеров блоков более 1,5 м по направлению распространения упругой волны) или определенная ультразвуковым методом (при условии размеров блоков менее 1,5 м по направлению распространения упругой волны), м/с; ρ - плотность выделенных зон карбонатных пород, кг/м³; E - модуль продольной упругости выделенных зон карбонатных пород, МПа; λ - теплопроводность выделенных зон карбонатных пород, Вт/(м·К); Vs - скорость распространения поперечных упругих волн, определенная при измерении скорости распространения продольных упругих волн, м/с.

Определение удельной компоненты трансформации осуществляют путем выделения зон по направлению и глубине трещин посредством профилирования участков с определением скорости распространения продольных, поперечных упругих волн в блоках. В зависимости от плотности, дифференцируемых прочностных и теплофизических параметров выделенных зон посредством программного обеспечения уточняют направление слоистости, тип карбонатных пород и прогнозируют энергетические параметры воздействия на выделенные зоны блоков. Затем проводят, с оставлением в целости блоков прочной породы, селективную выемку выделенных зон блоков для получения щебня различных марок и карбонатного сырья с помощью стрелового карьерного комбайна. Осуществляют выемку блоков прочной породы.

Способ повышает дифференциацию получаемой продукции с увеличением ее товарной стоимости, увеличением производительности процесса выемки, безопасности, надежности ведения работ и снижения капитальных затрат.

Источники информации

1. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных горных пород: Учебник для вузов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. С. 506., рис. 7.15.

2. Чирков А.С., Ларионов С.О. Комплексная разработка карбонатных месторождений / Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001. №12. С. 130-131.

3. Ларионов С.О. Повышение эффективности разработки карбонатных месторождений / Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. №11. С. 56-57.

4. Патент РФ №2204719 от 20.05.2003. Способ формирования качества сырья для подготовки к переработке.

5. Гальперин А.М., Шафаренко Е.М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. М., 1977.

6. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Л., 1977.