Способ реконструкции карьеров

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месТо- [рождений полезных ископаемых. Цель изобретения - сокращение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения; объемов вынимаемых пород при повыше-НИИ безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах. Отработку карьера ведут до граничного контура этапами по глубине с формированием \ промежуточного дна, погашение борта с формированием предохранительной бермы, формирование съездов на отсыпанных в выработочное пространство вскрышных породах. После достижения дна карьера глубины, определяемой по формуле, на погашенном борту карьера формируют съезд до указанной глубины. Затем в массиве ниже дна карьера формируют целик посредством проведения по проектному контуру целика съезда до промежуточного дна, причем формирование борта посредством проведения предохранительной бермы производят ниже указанной глубины. Отсыпа" ют вскрышные пЬроды между целиком и погашенным бортом. После соединения съездов производят окончательную нарезку съезда по целику до конечного дна карьера. Затем отрабатывают целик. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.(ЛС

1 Ф

092 (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

Щ)5 Е 21 С 41/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 нии безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах. Отработку карьера ведут до граничного контура этапами по глубине с. формированием промежуточного дна, погашение борта с формированием предохранительной бермы, формирование съездов на отсыпанных в выработочное пространство вскрышных породах. После достижения дна карьера глубины, определяемой по формуле, на погашенном борту карьера формируют съезд до указанной глубины. Затем в массиве ниже дна карьера формируют целик посредством проведе" ния по проектному контуру целика съезда до промежуточного дна, причем формирование борта посредством проведе- Я ния предохранительной бермы произво" уу дят ниже указанной глубины. Отсыпают вскрышные породы между целиком и погашенным бортом. После соединения съездов производят окончательную на- Я резку съезда по целику до конечного дна карьера. Затем отрабатывают целик. i з.п. ф-лы, 7 ил, (21) 4776731/03

1 (22) 04.01,90 (46) 07.02.92. Бюл. И 5 (71) Украинский государственный проектно-изыскательский институт по проектированию фундаментов и подземных сооружений "Укрспецстройпроект" (72) Н.Н.Кузнецов, Н.ф.Иванов, А.Н.Замотаев, К.И.Овчинников, А.И.Евсеев и Н.С.Горьков (53) 622.271(088.8) (56) Юматов Б.П., Бунин Ж.В, Ст « тельство и реконструкция рудных ка»

РьеРов., с. 130-131,,рис. П-8.

Авторское свидетельство СССР

У 1008448, кл. Е 21 С 41/00, 1981. (54) СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ КАРЬЕРОВ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть исполь- . зовано при открытой разработке место-! рождений полезных ископаемых. Цель изобретения - сокращение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения: объемов вынимаемых пород при повышеИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ реконструкции карьеров, включающий горные работы на погашенном борту с разделением

его по высоте на рабочие зоны и транспортировку горной массй автосамосвалами.

Недостатком данного способа явля- ются излишние объемы вскрышнь:х работ, вызванные размещением транспортных . в берм по всей высоте реконструированного борта ° авй

Наиболее близким к предлагаемому является способ реконструкции карьера, включающий отработку карьера до проектного контура этапами по глубине,. формирование промежуточного дна, ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1710754 погашение борта с формированием предохранительной бермы, проведение съезда, отсыпку вскрышных пород wa дно выработанного пространства, отстройку на отсыпанных породах съезда до соединения его со съездом на борту, отработку и транспортирование полезного ископаемого.

Недостаток способа состоит в наличии значительных затрат на вскрышные работы, обусловленных необходимостью выемки излишних объемов пород, а также удорожания работ, связанных .с размещением съезда на бортах карье- 15 ра до навала взорванных пород в последнем по глубине этапе работ. Этот объем работ находится в прямой зависимости от глубины расположения съезда на бортах, которая в известном р0 способе является значительной и возможности ее уменьшения реализованы не в полной мере. Кроме того, усложнено обеспечение безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах карьера под реконструируемыми бортами.

Цель изобретения - сокращение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения объемов вынимаемых пород при повышении безопасности ведения . 30 горных работ на нижних горизонтах.

Цель .достигается тем, что согласно способу реконструкции карьеров, включающему отработку карьера до проектного контура этапами по глубине, формирование промежуточного дна, погашение борта с формированием предохранительной бермы, проведение съезда, отсыпку вскрышных пород на дно вы- 40 работанного пространства, отстройку на отсыпанных породах съезда до соединения его со съездом на борту, отработку и транспортирование полезного ископаемого, после достижения дна 45 карьера глубины, которую определяют зависимостью Ше-х i-х -В а

Г-Н „- (-- : — -- — -- — ), с ф0(, +ctg0(gg

50 где Г - глубина дна карьера, м;

Н - глубина промежуточного дна карьера, м;

Ы - ширина промежуточного дна карьера, м; х - ширина по промежуточному дну

1 карьера первой выработки между целиком. и погашаемым бортом, м; х - ширина по промежуточному дну и карьера второй выработки между целиком и погашаемым бортом, м;

Ш - ширина автотранспортной площадки, м;

0/U,< - результирующий угол первого откоса целика, расположенного на дне карьера, град., 0(+< - результирующий угол второго откоса целика, расположенного на дне карьера, град., на погашенном борту карьера производят формирование съезда до указанной глубины, а затем формируют в массиве ниже дна карьера целик посредством проведения по проектному контуру целика съезда.до промежуточного дна, причем формирование борта посредством проведения предохранительной бермы производят ниже указанной глубины, после чего производят отсыпку вскрышных пород между целиком и погашенным бортом, а после соединения съездов производят окончательную нарезку съезда по целику до конечного дна карьера, при этом предохранительную берму .проходят на высоту борта, определяемую выражением

°

°

\ =A

Н= 3 ° i-+ " 3 . .В ., 1 1 У

i 3

i=( где Н - высота погашения борта, м;

АЗ, - разность заложения съезда на целике íà i-м участке,м; — уклон съезда на i-м участке ф

Зи - заложение насыпного, i-го участка, съезда, м, а затем отрабатывают породы целика.

Предлагаемый способ отличается от известного вышеизложенной последовательностью выполнения операций, направлением горных работ и характери- зующими способ параметрами, представленными в виде математических выражений. Эти признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта - достижение цели изобретения. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений.

На фиг. 1 изображен карьер с промежуточным дном, вид в плане; на фиг. 2 - то же, после наращивания съезда; на фиг. 3 - карьер на конец обработки, вид в плане; на фиг.41710754 разРез А-А на фиг. 1; на фиг. 5схема целика на дне карьера для вывода Формул, вид в плане; на фиг 61 сечение Б-Б на фиг. 5. на фиг. 7р 5 сечение целика для вывода формул.

Способ осуществляется следующим образом.

Работы по реконструкции карьера с формированием на погашенном борту

10 съезда 2, например, с петлевой формой трассы над наиболее глубоко залегающими телами полезных ископаемых 3 (фиг. 4), выполняют этапами по глубине и начинают с использованием существующего съезда 4, при помощи которого отрабатывают слой пород, разупрочненный в течение длительного срока службы борта и обновляют откосы, отстраивая их в неразупрочненных по" родах на сравнительно короткий срок, что уменьшает деформации и улучшает условия безопасности работ в карьере.

Съезд 4 служит для улавливания объе-мов деформаций 5 откосов, что позво- 25 ляет исключить опасность, сопутствующую их уборке и сэкономить объем 6 вскрыши между существующим 7 и необходимым 8 для разности с целью ликвидации деформаций контурами погашен" ф ного борта карьера (фиг. 4), и используется в этих целях до горизонта верхней транспортной площадки 9 целика 10, расположенной на дне карьера. Глубину дна карьера определяют зависимос35 тью, по>>ученной следующим образом.

Согласно фиг. 5 и 6 минимальная ширина основания целика 10 выразится

Г=Н„-Нц, (5) где Н„- глубина промежуточного дна

11 карьера, р, 40 или с учетом (4)

Г=Н„-(->--,- -- -- --), {6) с tgф +ctgg

Например, при ША=265 и (фиг. 1), 45 х1 =20 м; x =25 м; Ш =20 м;фц, =1>(=45а Н =320 м, >>

265-20-25-20

Н =320------------0 2

50 Н =320-100=220 м.

Ь, После достижения глубины дна карьера, которую определяют зависимостью (6)., на погашенном борту 1 карьера производят формирование съезда 2 до указанной глубины на участке аЬ.

Затем Формируют в массиве ниже дна карьера (ниже транспортной площадки

9) целик 10 посредством проведения

1d,==Ш +Н„(сСдЖ +с дю, ), {1) где Ша - ширина автотранспортной площадки, м;

Н - высота транспортной части це лика 10, расположенного на проме>куточном дне 11 карье,ра, м; ф > и Мц " соответственно РезУльтиРУй ющие углы первого и второго откосов целика, градус, зависящие от числа серпантин и соответственно длины боковой, поверхности целика

taTl i=->l

K ; ° ; «ghц + 2" Бт

ctgg . =

" (2) где 3, - заложение i-го участка съезда, м;. - угол откоса уступа на i-u участке, град.

Б - ширина транспортной бермы на i-м участке, м.

С другой стороны

Ш =Ы -х,-х (3) где Ша - ширина дна карьера в рассматриваемом сечении, м; х и х - соответственно ширина по прой

1 ме>куточному дну карьера ïåðвой и второй выработки между целиком и погашаемыми бортами карьера в рассматриваемом сечении, м.

Из (1) и (3) получим

-Н щ2-х -ХХ-Ша, (4)

0 с аб(ц +ctgal42

В Формуле (3), в случае обособления целика 10 двумя выработками вдоль погашенных бортов, х и х имеют значения соответствующих ширйн выработок, в случае наличия одной выработки соответственно x или ха принимаются равным нулю, а угол откоса целика, примыкающего к борту равен 180-/3, где )3 - угол откоса борта .ка высоту целика, градус; в случае отсутствия выработок х =x =0; при отсутствии верхней трайспортной площадки 9 Ш =О. а

Глубина (r) дна карьера, часть которого представляет собой транспортную площадку 9, выразится

1710754 по проектному контуру целика 10 съезда 2 на участке Ьс до промежуточного, дна 11.

Таким образом, без изменения высотных отметок начала и конца съезда

2, при сохранении его общей длины и уклона, уменьшают длину и разность высотных отметок начала и конца его части аЬ. на погашенном борту l.за счет lp нарезки его части Ьс на транспортном целике 10, т.е.. по сравнению с контуром 12, соответствующем размещению съезда на борту, съезд 2 нарезают в борту ближе к выработанному пространству, с выносом части съезда на временный целик 10 и тем самым приближают проектный контур борта к устойчивому и экономят на борту объемы

13 вскрыши (фиг. 4).

Рассчитываемая по формуле (6), величина Г является необходимым условием выполнения способа, так как при Г меньше расчетной образуется раз,рыв съезда: его часть аЬ на погашен- 25 ном борту не будет соединена с частью

Ьс на целике пород и ведение работ ниже уровня Ь не представляется возможным. При Г больше рассчитанной выполнение способа возможно, но нераци- 30 обвально, так как при этом выполняются излишние объемы вскрыши на борту.

При формировании части аЬ съезда

2 между погашаемым бортом 1 и съездом

2 отрабатывают полезное ископаемое

14 выработками 15 с выносом съезда 2 за пределы выработок 15 на транспортл ную берму de (фиг. 4) в сторону выра" ботанного пространства карьера. Pàñположение. съезда 2 на берме de по 40 сравнению с общепринятым расположением на берме fg позволяет оставить в . борту 1 объемы пород над выработкой

15 между отстраиваемым контуром (фиг. 4) и йеиэбежным по известным 4 способам контуром 16. Наряду с этим вынос съезда 2 на берму йе обеспечивает оставление беэ отработки на погашенном борту 1 целиков 17 и 18, а выработки 15 используют для отсыпки в них пород. Это обеспечивает сокращение расстояйия транспортировки пород и тем самым удешевляет вскрышные работы. .Вместе с этим выработки 15 (заполненные разрушенными породами или без них) 5 используют для улучшения условий безопасности работ следующим образом: для улавливания деформирующихся масс

5 вышележащих откосов для укрепления вышележащих откосов контрфорсами из пород, для уменьшения уклона автодороги за счет перемещения ее из положения de на отсыпанную площадку gd (фиг. 4); для создания после отсыпки пород дополнительной площадки для разминовки и маневра машин, Увеличение части Ьс съезда 2 на целике 10, необходимое для уменьшения длины части аЬ на погашаемом борту 1, обеспечивают увеличением длины и площади откосов 19 (фиг. 5 и 6) боковой . поверхности целика 10 до размеров соответствующих перепаду высот точек

b и с при заданном уклоне части Ъс съезда 2.

Для этого целик 10 формируют вне погашаемого борта 1 под углом к нему о продольной оси 20 целика 10 (фиг.l), Такое расположение целика 10 позволяет пространственно разделить и по времени совместить работы на погашаемом борту 1 и на целике 10, что улучшает условия безопасности и экономические показатели работ. Целик 10 обособля\ ют путем отработки горной массы между ним и погашаемыми бортами в процессе, формирования части bc съезда 2 таким образом, что между съездом 2 и погашаемыми бортами отрабатывают полезное ископаемое 3, причем формирование каждого погашаемого борта посредством проведения наклонной предохранительной бермы или -горизонтальных берм 21 ripoизводят ниже указанной глубины, определяемой по формуле (6).

После отработки полезного ископаемого 3 между бортами карьера и целиком 10 и нарезки на целике 10 съезда

2 до промежуточного дна 11 карьера, на одном или нескольких участках, где ниже промежуточногЬ дна 11 полезные ископаемые не Ъалегают, производят отсыпку вскрышных пород, между целиком

10 и погашенным бортом на дно выработанного пространства с отстройкой на отсыпанных породах съезда и тем самым наращивают съезд 2 на целике 10, удлиняя его на участки st u OP путем присоединения s точке S начала наклонной насыпной части (вставки) транспортной бермы к серпантине участка

Ьс съезда 2. Конец насыпной части съезда в точке P присоединяют к цели-, ку на уровне ниже высотной отметки существующей ветви съезда 2.

Поэтому после соединения съездов, начиная с нижней ветви соединитель54 10 глубины нарезки съезда на борту уменьшает объем работ и затраты. При этом борта карьера на высоту целика 1О погашают без транспортных берм,. с формированием лишь предохранительных берм 21 между откосами сдвоенных строенных уступов.

Высотные отметки по трассе съезда

2 уменьшают на.величину (Н ) и тем самым углубляют карьер на глубину (H ) (фиг. 7), обеспечиваемую удлинением съезда 2 на участке bc отсыпкой пород по трассе stop =И н -: з„;i;, (8)

1=! где Ç,- заложение (проекция на горизонтальную плоскость} насыпного i-ro участка съез" . да, м.

Например, на фиг. 2 по (8)

Н =1 >> +1 " (9) где 1 и 1 — соответственно длина

Э отрезков st и ОР насыпной

/ части съезда на плане .(фиг.2), соответствующая заложениям участков съеада, м.

Как показано на фиг. 2, эа счет отсыпки в первой ветви серпантины удлинительной вставки заезда, длиной. в плане (заложением) 150 м и удлинения заложения второй, ветви серпантины на целике на 85 м, углубление карьера составляет

Н =1 50» О, 0 7+85» 0, 08=1 7, 3 м.

Уравнение (8) является условием выполнения предлагаемого способа, поскольку без вклинения насыпной части съезда 2 достижение конечного контура 22 при обеспечении предлага" емых проектных контуров погашаемого борта 1.невозможно; углубление без вклинения насыпного съезда обусловливает необходимость опускания целика

10 на конечное дно 22 с понижением верхней транспортной площадки 9 на величину (Н ) и соответственно увеличения глубины размещения съезда 2 на борту 1 (Г) на величину (H ), что

° в свою очередь повлечет отработку пород между предлагаемым и обычным (12) предельными контурами.

В целом глубина съезда 2 на погашаемом борту flQ предлагаемому спо 9 ..17107 ной серпантины (от точки Р), на участке pt, съезда 2 производят оконча- . тельную нарезку съезда 2 по целику 10 с уменьшением его высотных отметок по трассе до конечного дна 22 карьера, Причем отрабатывают горную массу между проектным контуром карьера и целиком t0 с погашением бортов без . транспортных берм, с Формированием наклонной или горизонтальных предо хранительных берм 21, при этом пре; дохранительную берму (или бермы),проходят на высоту борта, определяемую выражением, полученным следующим образом: за счет увеличения боковой поверхности высоту транспортного целика увеличивают (а глубину съезда на борту уменьшают) на величину

\.

> 8

1 =,К ЬЗ, ii;, . (7) .

i t где h — превышение глубины съезда на погашаемом борту с использованием временных цели- 25 ков вдоль борта по известным способам над глубиной заезда на борту по предлагаемому способу, м;

Д 3, — разность заложения (проекции 30 наклонной ветви съезда на горизонтальную плоскость), участка съезда на целике по предлагаемому и известным способам при одинаковых уклонах на i-участке, м;

i; — уклон съезда на i-м участке, 4 .

Алгебраическая сумма разностей заложений по формуле (7) дает прирост высот откосов на целике 10 и таким образом за счет предлагаемого способа увеличивают общую высоту целика 10 и уменьшают высоту участка съезда 2 на погашаемом борту 1 и тем 45 самым сокращают вскрышные объемы на борту 1. Например, как показано на фиг. 1 и 2, при уклонах первой ветви серпантины на целике 0,073, второй, 0,084, третьей 0,13 и их длинах в плане соответственно по обычному и предлагаемому способам 115 и 310 м,.

160 и 415 м, 200 и 250 м, Ьг по Фор- муле (1) составит Ьг=(310-11.5)»0 07+

+(415-160)» 0,08+(250-200)x 0,1; h =

=39,15 м.

Таким образом, величина h является одним из условий достижения цели изобретения, так как уменьшение

1710754 соЦу уменьшена, как следует из формул (7) и (8) на величину I

«!! < i!

Н= Е ЬЗ; i;+ КЗН, ° i, (10)

i =-1 =! соответствующую высоте борта, проектный контур которого сформулирован с предохранительной бермой, в рассмотрен ных примерах составляющей 39,15+17,3=

56,45 м.

При наличии полезного ископаемого

3 на уровне площадки 9 его отрабатывают при формировании целика 10 и отсыпкой пород восстанавливают площадку 9 и съезд 2 по ней.

После формирования съезда 2 до конечного дна 22 карьера между ним и промежуточным дном 11 начинают отрабатывать горные породы и полезные ископаемые с отсыпкой пустых пород на дно выработанного пространства, а затем отрабатывают породы целика, при этом укрепляют борт контрфорсом и .сокращают расстояние транспортировки пород и тем самым повышают устойчивость откосов уступов и бортов и безопасность работ, а также удешевляют вскрышные работы. В процессе этих работ по периметру дна от погашенных бортов на высоту целика 10 отсыпают породами новый съезд 23 вне целика 10 (фиг.,3), причем дно 22 карьера соединяют с целиком 10 временными насыпными съездами, примыкающими вне этой части съезда 2, которая расположена в зоне горных работ на целике 10 и таким образом еще раз переформируют съезд на целике 10.

После отсыпки съезда 23 из целика 10 вынимают полезное ископаемое

3 ° Таким образом, при доработке карьера горные работы ведут в направлениях, обеспечивающих оставление части 24 пустых пород целика 10 на конечном дне 22 карьера, без их отработки, причем в случае необходимости отрабатывают "перешеек" со съездом транспортной площадкой 9, соединяю-. щий обособленный целик 10 с погашенным бортом карьера (фиг. 3). Рассчитываемая по формуле (6) глубина форми рования съезда 2 на погашаемом борту I (Г) учитывает величину (и), рассчитываемую по формуле (10), и согласно схемы (фиг. 7) объем сэкономленной на погашенном борту 1 вскрыши заключается между проектными контурами kin u muvn.

Преимущества предложенного способа заключаются в уменьшении объемов вскрышных работ, в сокращении расстояния транспортировки пород, в повышении степени безопасности работ путем пространственного разделения работ, выполняемых на безопаСном расстоянии друг от друга на борту и на дне карьера, созданием дополнительной емкости для улавливания деформирующих масс, расширением предохранительных площадок, уменьшением уклонов участков съезда, сокращением сроков службы засыпаемых откосов, в результате которого уменьшаются разупрочнение и проявление релаксации пород и тем самым повышается устойчивость откосов.

Формула изобретения,Шя"х!-х -Шр, Ф Ю У.

ctgg +ctgg<<

% глубина дна карьера, м; глубина промежуточного дна карьера, м," ширина промежуточного дна карьера, м; ширина по промежуточному дну карьера первой выработки между целиком и погашаемым бортом, и; ширина по промежуточному дну карьера второй выработки между целиком и погашаемым бортом, м; ширина автотранспортной пло- щадки, м;

Г=Нп где Г

I! х

S0 х

1. Способ реконструкции карьеров, включающий отработку карьера до проектного контура этапами по глубине, формирования промежуточного дна, погашение борта с формированием предохранительной бермы, проведение съез-. да, отсыпку вскрышных пород на дно

30 выработанного пространства, отстройку на отсыпанных породах съезда до соединения его со съездом на борту, отработку и транспортирование полезного ископаемого, о т л и ч а ю щ и йЗ с я тем, что, с целью сокращения затрат на вскрышные работы за счет уменьшения объемов вынимаемых пород при повышении безопасности ведения горных работ на нижних горизонтах, 40 после достижения дна карьера глубины, которую определяют зависимостью

13 171075" ф - результирующий угол первого производят окончательную нарезку съез0н откоса целика, расположен- да по целику до конечного дна карьеного на дне карьера, град; ра, а затем отрабатывают породы цеЫы, - результирующий угол вторОго лика.

2, откоса целика, расположенно- 2. Способ по и. l„ o т л и ч аго на дне карьера, град, ю шийся тем, что предохранитель" на погашенном борту карьера произво- ную берму проходят на высоту борта, дят формирование съезда до указанной определяемую выражением

I глубины, а затем формируют в массиве 10. =п ниже дна карьера целик посредством Н=. ДЗ; ° i + Х,ЗнЛ,, проведения по проектному контуру це- =1 лика съезда до промежуточного дна, где Н - высота погашения, борта, м; причем формирование борта посредст- Ь 3; - разность заложения съезда вом проведения предохранительной бер-,S на целике на i-м участке,м; мы производят ниже указанной глубины, — уклон съезда на i-м участ4 о . после чего производят отсыпку.вскрыш- ке, 4; ных пород между целиком и погашенным 3 - заложение насыпного i-ro

1 бортом, а после соединения съездов участка съезда, м.

171 075 4

Ю2. 2

Z5

Фиг.3

1710754

17107511

ФЬ2, Lt2.

Редактор Г. Гербер Техред И,Моргентау Корректор M.СамЬорская

Заказ 326 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при КНТ СССР

113035, Москва, iK-35,. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101