Способ открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых в карьерах , отрабатывающих крутопадающие и наклонные залежи большой мощности, а также мощные свиты залежей. Целью изобретения является увеличение глубины отработки при сокращении затрат на разработку вскрышных пород и повышение производительности разработки. После вскрытия месторождения на одном из флангов разгоном торцового борта и углубкой вскрывающей выработки создают первоначальную карьерную выемку 4. Горные работы (ГР) развивают в торцовом борту по простиранию залежи до противоположной границы карьерного поля с одновременным углублением и внутренним отвалообразованием. Дно выработанного пространства 8 формируют под углом, меньшим угла естественного Откоса вскрышных пород. ГР ведут горизонтальными, наклонными слоями или их комбинацией. После подхода ГР к границе карьерного поля дальнейшую углубку карьера производят на фланге вскрытия с перемещением вскрышных пород в технологическое выработанное пространство 11. 3 з.п.ф-лы, 9 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 41/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841366/03 (22) 20.06.90 (46) 23.05.92. Бюл. М 19 (71) Московский горный институт (72) П.И.Томаков, B.Ñ.Êîâàëåíêî и Л.Н.Репин (53) 622.271 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1155755, кл. Е 21 С 41/26, 1983.

Романенко А.В, Обоснование основных параметров технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием. Автореф. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1989, с. 7 — 8. (54) СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ

КРУТОПАДАЮЩИХ И НАКЛОННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых в карьерах, отрабатывающих крутопадающие и наклонные залежи большой мощности, а

„„5U„„1735586 А1

2 также мощные свиты залежей. Целью изобретения является увеличение глубины отработки при сокращении затрат на разработку вскрышных пород и повышение производительности разработки. После вскрытия месторождения на одном из флангов разгоном торцового борта и углубкой вскрывающей выработки создают первоначальную карьерную выемку 4. Горные работы (ГР) развивают в торцовом борту по простиранию залежи до противоположной границы карьерного поля с одновременным углублением и внутренним отвалообразованием. Дно выработанного пространства 8 формируют под углом, меньшим угла естественного откоса вскрышных пород. ГР ведут ) горизонтальными, наклонными слоями или их комбинацией. После подхода ГР к границе карьерного поля дальнейшую углубку карьера производят на фланге вскрытия с перемещением вскрышных пород в технологическое выработанное пространство 11.

3 з.п.ф-лы, 9 ил.

1735586

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых в карьерах, отрабатывающих крутопадающие и наклонные залежи большой мощности, а также мощные свиты залежей.

Известен способ открытой разработки крутопадающих месторождений, в котором месторождение передовым карьером вскрывают на глубину первой очереди с размещением вскрышных пород во внешнем отвале, после чего ведут выемку полезного ископаемого и разнос бортов карьера с размещением вскрышных пород в выработанном пространстве вначале передового карьера, а после его заполнения и подвигания фронта горных работ — во вновь сформированном выработанном пространстве, Отсыпку ведут ярусами. После подхода фронта горных работ к границам карьерного поля производят углубку карьера следующего этапа. Если при этом потребуется и разнос борта, представленного отсыпанными ярусами внутреннего отвала, то вскрышные породы данного отвала в контурах разноса перемещают во внешний отвал. Далее горные работы ведут в обратном направлении с перемещением вскрышных пород внутреннего отвала карьера первой очереди в выработанное .пространство карьера следующего этапа (очереди). Во внутренний отвал перемещают также и породы вскрышки карьера данной очереди.

Недостатком данного способа является большой объем перемещения пород вскрышки, При отработке карьера в две очереди вскрышные породы первой очереди необходимо переместить дважды. При трех очередях вскрышные породы первой очереди перемещаются трижды, а второй очереди — дважды, Все это в конечном счете снижает эффективность горн ых работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений, включающий вскрытие месторождения на одном из его флангов в границе карьерного поля с размещением вскрышных пород во внешнем отвале, выемку полезного ископаемого и вскрышных пород в торцовом борту карьера с подвиганием фронта горных работ по простиранию месторождения до противоположной границы карьерного поля, размещение вскрышных пород на формируемом дне выработанного пространства вслед за подвиганием рабочего борта карьера с созданием на указанной границе технологического выработанного пространства, углубку карьера

55 с перемещением вскрышных пород и выемку полезного ископаемого до предельной глубины открытых горных работ.

Недостатком известного способа также является невозможность достижения открытыми работами значительных глубин изза необходимости больших затрат на перемещение вскрышных пород и соответственное этому снижение производительности разработки, Целью изобретения является увеличение глубины разработки и сокращение затрат на разработку вскрышных пород и повышением производительности разработки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений, включающем вскрытие месторождения на одном из его флангов в границе карьерного поля с размещением вскрышных пород во внешнем отвале выемку полезного ископаемого и вскрышных пород в торцовом борту карьера с подвиганием фронта горных работ по простиранию месторождения до противоположной границы карьерного поля, размещение вскрышных пород на формируемом дне выработанного пространства вслед за подвиганием рабочего борта карьера с созданием на указанной границе технологического выработанного пространства, углубку карьера с перемещением вскрышных пород и выемку полезного ископаемого до предельной глубины открытых горных работ, подвигание фронта горных работ ведут с одновременным их углублением, формирование дна выработанного пространства осуществляют под углом к горизонту, меньшим угла естественного откоса размещаемых на нем вскрышных пород, а дальнейшую углубку карьера производят на фланге вскрытия и вскрышные породы перемещают в сформированное технологическое пространство, Кроме того, подвигание фронта горных работ с одновременным их углублением ведут горизонтальными слоями с формированием дна выработанного пространства ступенчатым. Подвигание фронта горных работ с одновременным их углублением ведут наклонными слоями или комбинацией горизонтальных и наклонных слоев.

На фиг. 1 представлен карьер на момент вскрытия месторождения, план; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — карьер на момент достижения фронтом горных работ противоположной участку вскрытия границы карьерного поля, план; на фиг. 4 — разрез

Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — карьер после проведения углубки горных работ на фланге

1735586 вскрытия, план; на фиг. 6 — разрез  †на фиг. 5; на фиг. 7 — проекция карьера на вертикальную плоскость по простиранию залежи на момент достижения фронтом горных работ противоположной участку вскрытия границы карьерного поля при отработке горизонтальными слоями; на фиг, 8 — то же после проведения углубки горных работ на фланге вскрытия; на фиг. 9 — проекция карьера на вертикальную плоскость по простиранию залежи при отработке наклонными слоями.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально на одном из флангов крутопадающего или наклонного месторождения, представленного мощной залежью или свитой залежей 1, имеющих значительные размеры по простиранию, производят вскрытие, например, траншеей 2, пройденной в контуре карьера от висячего к лежачему боку залежи или. наоборот. Вскрышную породу от проходки траншеи складируют также в контуре карьерного поля во внешнем отвале 3. Затем разгоном торцового борта и углубкой.траншеи 2 создают первоначальную карьерную выемку 4 с размещением вскрышных пород во внешнем отвале

3, при этом на торцовом борту 5 формируют рабочие площадки (не показаны). На боковых бортах 6 карьерной выемки создают транспортные бермы. После понижения горных работ до глубины Нк.н. выемку полезного ископаемого и вскрышных пород ведут торцовым бортом 5 по простиранию залежи до противоположной границы карьерного поля 7 с одновременным углублением горных работ. При этом дно выработанного пространства 8 формируют под углом к горизонту, меньшим угла естественного откоса размещаемых на нем вскрышных пород 9. Конкретный угол выбирают исходя из длины карьерного поля и предельной глубины разработки. Так, например, при длине карьерного поля 8,5 км и предельной глубине разработки 300 м, средний угол наклона дна составляет 2 град, при 450 м град, при 750 м 5 град и при 900 м 6 град, но в любом случае угол дна не должен превышать угол естественного откоса вскрышных пород, в противном случае вскрышные породы в выработанном пространстве разместить затруднительно вследствие неустойчивости таких о1 валов, Вскрышные породы 9 во внутренний отвал перемещают по транспортным бермам, сформированным на нерабочих бортах 10.

На нерабочих бортах устраивают также съезды для вывоза полезного ископаемого на поверхность.

35

45 поля 7 или в прибортовой зоне на фланге вскрытия, В первом случае их отрабатывают совместно со вскрышными породами в более поздние периоды эксплуатации при подвигании горных работ от фланга вскрытия

55

При подходе горных работ к границе карьерного поля 7 на указанной границе формируют технологическое выработанное пространство 11 глубиной, равной предельной глубине открытых горных работ

Нпр, а торцовый борт 5 ставят на конечный контур 12.

При таком порядке ведения горных работ под дном карьера остаются значительные запасы полезного ископаемого, особенно на фланге 13 вскрытия. Поэтому после постановки торцового борта 5 на конечный контур 12 на фланге 13 вкрытия ранее заскладированные вскрышные породы

14 перемещают в технологическое выработанное пространство11 и начинаютуглубочные работы с перемещением вскрышных пород в указанное выработанное пространство и транспортировкой полезного ископаемого по созданным на бортах 15 съездам на поверхность. При этом горные работы развивают до предельной глубины открытых горных работ Нпр с подвиганием всех бортов карьера в плане.

В процессе разработки на дне выработанного пространства и на бортах карьера сооружают подземные выработки 16 — 18 открытым способом для последующей подземной разработки подкарьерных запасов полезного ископаемого 19. B процессе перемещения фронта горных работ наращивают эти подземные выработки и засыпают вскрышными породами 9. Подземные выработки располагают в специально пройденных в массиве горных пород траншеях или непосредственно в теле отвала. Отработку подкарьерных запасов 19 ведут совместно с открытыми горными работами или после их окончания.

При вскрытии месторождения внешние отвалы 3 вскрышных пород располагают в границах карьерного поля между торцовым бортом первоначальной карьерной выемки

4 и противоположной границей карьерного до противоположной границы карьерного поля 7. Во втором случае их вовлекают в повторную разработку при расширении контуров карьера в процессе углубки горных работ на фланге 13 вскрытия и их размещают в технологическое пространство 11.

Подвигание фронта горных работ с одновременным их углублением осуществляют либо горизонтальными слоями; либо наклонными слоями, либо их комбинацией.

1735586

При разработке горизонтальными слоями отгоняют торцовый борт 5 на расстояние

Lp, обеспечивающее условия для проходки разрезной траншеи 20 на нижележащем уступе и размещения разрабатываемых при этом вскрышных пород 21 в выработанное пространство карьерной выемки 4. По мере дальнейшего подвигания рабочего борта карьера 22 в новое положение 23 вскрывают следующий нижележащий уступ 24. Такой порядок отработки сохраняют до достижения конечного контура 12 или предельной глубины карьера Н<р. Вскрышные породы нижнего уступа перемещают непосредственно в нижний ярус отвала с помощью выемочного оборудования (колесного погрузчика, драглайна, механической лопаты или транспорта). Вскрышные породы верхних уступов транспортируют в верхние ярусы внутреннего отвала, На внешнем и внутреннем отвале проводят рекультивационные работы в процессе их формирования.

Такой разработкой наклонное дно 8 выработанного пространства формируют ступенчатым с горизонтальными и наклонными участками. Изменяя длину горизонтального участка ступеней можно изменять темпы углубки горных работ и, следовательно, производительность добычи. Например, при увеличении потребности в полезном ископаемом и более высоких темпах развития техники и технологии открытых горных работ по сравнению с подземными длину ступени уменьшают, т.е. более интенсивно углубляют горные работы, увеличивая производительность открытой добычи и запасы полезного ископаемого, подлежащие разработке открытым способом, Это придает данному способу большую гибкость, появляется возможность ограничиться на стадии проектирования карьера выбором примерных границ открытой разработки, уточняя их и корректируя в процессе всего периода эксплуатации, продолжительность которого может достигать 30 — 50 лет и более.

При разработке наклонными слоями, слой 25 отрабатывают заходками при перемещении добычного и вскрышного оборудования сверху вниз до конечного контура 12.

Последний наклонный слой формирует наклонное дно выработанного пространства

8, Изменение технологических параметров разработки здесь может быть достигнуто за счет изменения количества одновременно отрабатываемых слоев и угла их наклона и, кроме того, также возможна селективная отсыпка отвала — вскрышные породы верхних слоев — в верхние ярусы отвала, а нижних слоев — в нижние ярусы.

При разработке комбинации горизонтальных и наклонных слоев первоначально выемку ведут горизонтальными слоями с формированием дна выработанного пространства ступенчатым, а после установления новых параметров технологии, возникших, например, при увеличении потребностей в полезном ископаемом, осуществляют переход на выемку наклонными слоями или, наоборот, первоначальная выемка — наклонными слоями, последующая— горизонтальными со ступенчатым дном.

Преимущества комбинированной выемки заключаются в придании этому способу разработки большей гибкости при выборе технологических параметров в зависимости от изменяющихся условий.

При разработке свиты крутопадающих или наклонных залежей со дна карьера 8, длина которого достигается сотни и тысячи метров, производят отработку нижележащих запасов 26 в пределах максимальной глубины нижнего черпания применяемого выемочного оборудования.

Для этих целей применяют драглайны, экскаваторы типа обратная лопата, шнекобуровые машины, При выемке делают минимальную подсечку вмещающих вскрышных пород. Между отрабатываемыми залежами формируют целики из породных пропластков.

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным увеличить глубину открытых горных работ за счет меньшей интенсивности роста объемов работ по повторной разработке вскрышных пород, уложенных во внутренний отвал.

Уменьшается также абсолютное значение этих объемов ввиду того, что большая часть векрыши не подлежит вторичной разработке за исключением той, которая располагается на фланге вскрытия месторождения, тем самым снижаются затраты на вскрышные работы. Также достигаются большие производительности разработки из-за более интенсивного роста высоты (площади) рабочей зоны карьера, а следовательно, и площади поперечного сечения залежей полезного ископаемого, попадающих в разработку.

Кроме того, складирование основных объемов вскрышных пород в выработанное пространство позволяет значительно уменьшить площадь отчуждаемых земель под внешние отвалы, вернуть народному хозяйству значительную часть рекультивируемых земель, ранее занятых под карьерные выемки, во многих случаях восстановить природный ландшафт, уменьшить разрыв во времени между нарушением и рекульти10

1735586

LL

/ю вацией нарушенных земель. Этот способ обеспечит поэтапное проектирование главных параметров карьера, которые могут корректироваться и уточняться на любом этапе разработки месторождения. 5

Формула изобретения

1. Способ открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений, включающий вскрытие месторождения на одном из его флангов в границе карьерного 10 поля с размещением вскрышных пород во внешнем. отвале, выемку полезного ископаемого и вскрышных пород торцовым бортом карьера с подвиганием фронта горных работ по простиранию залежей до противопо- 15 ложной границы карьерного поля, размещение вскрышных пород на формируемом дне выработанного пространства вслед за подвиганием рабочего борта карьера с созданием на указанной грани- 20 це технологического выработанного пространства, углубку карьера с перемещением вскрышных пород и выемку запасов полезного ископаемого до предельной глубины открытых горных работ, отличающийся 25 тем, что, с целью увеличения глубины отработки при сокращении затрат на разработку вскрышных пород и повышении производительности разработки, подвигание фронта горных работ ведут с одновременным их углублением, и формированием дна выработанного пространства под углом к горизонту, меньшим угла естественного откоса размещаемых на нем вскрышных пород, а дальнейшую углубку карьера производят на фланге вскрытия и вскрышные породы от углубки перемещают в сформированное технологическое выработанное пространство.

2. Способ по и. 1,. отличающийся тем, что подвигание фронта горных работ с одновременным их углублением ведут горизонтальными слоями с формированием дна выработанного пространства ступенчатым.

3. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что подвигание фронта горных работ с одновременным их углублением ведут наклонными слоями.

4. Способ поп.1,отл ича ю щи йся тем, что подвигание фронта горных работ с одновременным их углублением ведут горизонтальными слоями с переходом на наклонные слои или наклонными слоями с переходом на горизонтальные, 1735586

2б

1735586

Г 4 т

/ (/

/ / / (/

// ///

// ///

/ / / /

/ / / /

/ (/ / / !

gi (/ /

/ /

Составитель В. Коваленко

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор М. Бланар

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

Заказ 1804 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5