Результат интеллектуальной деятельности: Комбинированный способ дезинтеграции горного массива при разработке тонких рудных жил

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки тонких рудных жил, сложенных крепкими горными породами, содержащими ценное минеральное сырье.

Известен способ механизированной разработки тонких золоторудных жил совместно с минерализованными вмещающими породами на Дарасунском руднике [1].

Способ не обеспечивает возможность разработки крепких горных пород тонкой рудной жилы и крепких минерализованных вмещающих пород. Не обеспечивается селективная выемка богатой руды тонкой жилы. Это ведет к разубоживанию богатой руды минерализованными вмещающими породами.

Известен способ разработки маломощных наклонных жил, выполняемый фрезерным устройством, содержащим две парные дисковые фрезы, систему пневмотранспортирования разрыхленной горной массы, раму с силовыми устройствами и гидроопорами, обеспечивающими автономное шаговое перемещение [2].

Недостатком способа является невозможность разработки крепких горных пород тонкой рудной жилы и крепких минерализованных вмещающих пород.

Известен способ отделения каменных блоков от массива, заключающийся в механическом бурении шпуров по линиям раскола для создания дополнительной плоскости обнажения, нарезании продольной и торцевой щелей лазерными приборами, отделении каменного блока от массива ударными волнами посредством подачи импульсного электрического разряда на электроды, размещенные в шпурах и погруженные в электропроводящий раствор [3].

Недостатком способа является невозможность селективной выемки тонких рудных жил.

Наиболее близким по технологической и технической сущности является способ подготовки к выемке скальных пород с использованием лазерного воздействия и автоматизированный комплекс для его осуществления, включающий высокотемпературное термодинамическое щелевое лазерное воздействие на горную породу в приповерхностном слое обрабатываемого массива лазерным прибором с системой подачи сжатого воздуха, для пылеудаления из зоны лазерной обработки, с формированием лазерных щелей, обеспечивающих высокую концентрацию напряжений, знакопеременные нагрузки и деформацию с последующим послойным фрезерованием горных пород комбайном [4].

Недостатком способа является невозможность селективной выемки тонких рудных жил.

Технический результат заключается в повышении производительности и технологической эффективности путем увеличения функциональности, надежности и обеспечения селективности выемки тонких рудных жил, уменьшения разубоживания, снижения экологической нагрузки на окружающую среду в районе ведения горных работ.

Технический результат достигается тем, что в комбинированном способе дезинтеграции горного массива при разработке тонких рудных жил, включающем высокотемпературное термодинамическое щелевое лазерное воздействие на горную породу в приповерхностном слое обрабатываемого массива лазерным прибором с системой подачи сжатого воздуха, для пылеудаления из зоны лазерной обработки, с формированием лазерных щелей, обеспечивающих высокую концентрацию напряжений, знакопеременные нагрузки и деформацию с последующим послойным фрезерованием горных пород комбайном, лазерные щели нарезаются по границам контактов тонкой рудной жилы и минерализованных вмещающих пород с подачей в зону лазерной обработки под давлением сжатого воздуха совместно с распыленной жидкостью в виде газожидкостной струи для охлаждения и растрескивания материала в зоне лазерной обработки, при этом селективная разработка приповерхностного слоя тонкой рудной жилы и минерализованных вмещающих пород ведется последовательно, причем тонкая рудная жила отрабатывается дисковой фрезой в границах контактов, а минерализованные вмещающие породы парной дисковой фрезой - за границами контактов, для обеспечения возможности углубления дисковой фрезы с кожухом при последующем проходе, при этом лазерный прибор, дисковая фреза с кожухом, парная дисковая фреза с кожухом, накопитель, контейнер установлены на поворотной раме, при этом позиционирование поворотной рамы на шарнирах относительно вертикальной оси осуществляется посредством гидроцилиндра с учетом угла падения тонкой рудной жилы, при этом разрыхленная дисковой фрезой рудная масса тонкой рудной жилы через кожух и гофрированный трубопровод ссыпается в накопитель, а разрыхленная парной дисковой фрезой горная масса минерализованных вмещающих пород через кожух и гофрированный трубопровод ссыпается в контейнер, при этом после отработки приповерхностного слоя на глубину разупрочнения производится возвращение по рельсам комбайна в исходное положение, подъем телескопических стоек поворотной рамы и повторный проход комбайна, после формирования выработки на расчетную глубину производится бурение шпуров их заряжание и взрывание приконтурного массива минерализованных вмещающих пород.

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

На фиг. 1 - общий вид комбайна при разработке тонкой рудной жилы и минерализованных вмещающих пород; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1 после формирования комбайном, с выдвинутыми телескопическими стойками, выработки на расчетную глубину; на фиг. 6 - схема подготовки приконтурного массива к взрывному рыхлению.

Комбинированный способ дезинтеграции горного массива при разработке тонких рудных жил осуществляется комбайном 1, включающим лазерный прибор 2 с системой подачи сжатого воздуха 3 для пылеудаления из зоны лазерной обработки 4, дисковую фрезу 5 с кожухом 6 и гофрированным трубопроводом 7, парную дисковую фрезу 8 с кожухом 9 и гофрированным трубопроводом 10, накопитель 11, контейнер 12, установленные на поворотной раме 13 с телескопическими стойками 14. Комбайн 1 установлен на рельсах 15. Позиционирование поворотной рамы 13 на шарнирах 16 относительно вертикальной оси 17 осуществляется посредством гидроцилиндра 18 с учетом угла падения 19 тонкой рудной жилы 20. Лазерные щели 21 нарезаются в приповерхностном слое 22 по границам контактов 23, 24 тонкой рудной жилы 20 и минерализованных вмещающих пород 25. Тонкая рудная жила 20 отрабатывается дисковой фрезой 5 на глубину разупрочнения 26 в границах контактов 27, а минерализованные вмещающие породы 25 парной дисковой фрезой 8 - за границами контактов 28, 29. Выработка 30 формируется на расчетную глубину 31, в приконтурном массиве 32 минерализованных вмещающих пород 25 бурятся шпуры 33.

Комбинированный способ дезинтеграции горного массива при разработке тонких рудных жил осуществляется следующим образом.

Ведется высокотемпературное термодинамическое щелевое лазерное воздействие на горную породу в приповерхностном слое 22 обрабатываемого массива лазерным прибором 2 с системой подачи сжатого воздуха 3, для пылеудаления из зоны лазерной обработки 4, с формированием лазерных щелей 21, обеспечивающих высокую концентрацию напряжений, знакопеременные нагрузки и деформацию с последующим послойным фрезерованием горных пород комбайном 1. Лазерные щели 21 нарезаются по границам контактов 23, 24 тонкой рудной жилы 20 и минерализованных вмещающих пород 25 с подачей в зону лазерной обработки 4 под давлением сжатого воздуха совместно с распыленной жидкостью в виде газожидкостной струи для охлаждения и растрескивания материала в зоне лазерной обработки 4. Селективная разработка приповерхностного слоя 22 тонкой рудной жилы 20 и минерализованных вмещающих пород 25 ведется последовательно. Тонкая рудная жила 20 отрабатывается дисковой фрезой 5 в границах контактов 27, а минерализованные вмещающие породы 25 парной дисковой фрезой 8 - за границами контактов 28, 29, для обеспечения возможности углубления дисковой фрезы 5 с кожухом 6 при последующем проходе. Лазерный прибор 2, дисковая фреза 5 с кожухом 6, парная дисковая фреза 8 с кожухом 9, накопитель 11, контейнер 12 установлены на поворотной раме 13. Позиционирование поворотной рамы 13 на шарнирах 16 относительно вертикальной оси 17 осуществляется посредством гидроцилиндра 18 с учетом угла падения 19 тонкой рудной жилы 20. Разрыхленная дисковой фрезой 5 рудная масса тонкой рудной жилы 20 через кожух 6 и гофрированный трубопровод 7 ссыпается в накопитель 11, а разрыхленная парной дисковой фрезой 8 горная масса минерализованных вмещающих пород 25 через кожух 9 и гофрированный трубопровод 10 ссыпается в контейнер 12. После отработки приповерхностного слоя 22 на глубину разупрочнения 26 производится возвращение по рельсам 15 комбайна 1 в исходное положение, подъем телескопических стоек 14 поворотной рамы 13 и повторный проход комбайна 1. После формирования выработки 30 на расчетную глубину 31 производится бурение шпуров 33 их заряжание и взрывание приконтурного массива 32 минерализованных вмещающих пород 25.

Комбинированный способ обеспечивает увеличение производительности и технологической эффективности за счет увеличения функциональности, надежности и обеспечения селективности выемки тонких рудных жил, уменьшения разубоживания, снижения экологической нагрузки на окружающую среду в районе ведения горных работ.

Источники информации:

1. Гораш Ю.Ю. Развитие золотодобычи на Дарасунском руднике // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - №11. С. 154-156.

2. Патент РФ №2705984 от 14.11.2019. Способ разработки маломощных наклонных жил.

3. Патент РФ №2688701 от 22.05.2019. Способ отделения каменных блоков от массива.

4. Патент РФ №2527445 от 27.08.2014. Способ подготовки к выемке скальных пород с использованием лазерного воздействия и автоматизированный комплекс для его осуществления.