Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых

 

Изобретение относится к области горной промышленности и может найти применение при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Сущность изобретения: способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых заключается в применении поэтапной отработки карьера с совмещением одного из бортов каждого последующего этапа с соответствующим бортом предыдущего этапа, транспортировании горной массы по транспортным коммуникациям, располагаемым на совмещенном борту, размещении транспортных коммуникаций в двубортной выездной траншее с совмещением одного из ее бортов с контуром последующего этапа отработки карьера. 3 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности и может найти применение при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ формирования внешней капитальной выездной траншеи в виде наклонных берм, соединяющих вскрываемые рабочие горизонты с поверхностью независимыми транспортными выездами (В.В. Ржевский. Открытые горные работы. Ч.2, М. Недра, 1985, c. 70-71). Общим недостатком внешних капитальных траншей является размещение их за пределами конечного контура карьера, что требует увеличения среднего коэффициента вскрыши. Другим недостатком является жесткая зависимость между местоположением рабочих горизонтов действующего карьера, вскрываемых траншей и устьем траншеи: чем больше расстояние между ними, тем большие дополнительные объемы вскрыши необходимо извлечь в период строительства траншеи в зоне примыкания ее устья к рабочим горизонтам карьера. Необходимость выемки указанных объемов влечет за собой отдаление сроков ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций, размещаемых в траншее.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ поэтапной отработки карьера с совмещением одного из бортов каждого последующего этапа с соответствующим бортом предыдущего этапа, продвиганием несовмещенного рабочего борта с транспортированием горной массы по транспортным коммуникациям, располагаемым на совмещенном борту, формированием рабочего борта в контурах этапа с целиками, чередующимися с участками по их разносу по высоте борта, продвиганием несовмещенного борта до границ последующего этапа отработки на величину, определяемую из выражения: B_п= H(ctgϕ± ctgγ), м где В_п величина продвигания несовмещенного борта предыдущего этапа, м; Н суммарная высота добычной зоны двух смежных этапов отработки, м; ϕ результирующий угол наклона рабочего борта на контуре последующего этапа в пределах суммарной высоты добычной зоны двух смежных этапов, градус; g угол падения рудного тела, градус (положительное решение по заявке на изобретение института "Гипроруда" N 4680267/03 (055334) от 18.04.89).

Область наиболее эффективного использования известного способа ограничивается случаем, когда к началу первого, переходного на поэтапную отработку периода первоначальный борт карьера состоит преимущественно из рабочих площадок при отсутствии целиков в рабочем борту. Чем круче угол наклона первоначального рабочего борта, т.е. чем больше в нем целиков, тем больший объем вскрыши необходимо извлечь для реализации поэтапной отработки. Увеличение объемов вскрыши в свою очередь отдаляет срок ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту, что и является недостатком известного способа.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка с повышением эффективности разработки месторождений за счет перенесения части вскрышных работ на последующий этап разработки и сокращения сроков ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту.

Указанная цель достигается тем, что при поэтапной отработке с совмещением борта в этапах отработки, продвиганием несовмещенного рабочего борта до границ последующего этапа, формированием рабочего борта в контурах этапа с целиками, чередующимися с участками по их разносу по высоте борта, транспортные коммуникации размещают в двубортной выездной траншее, совмещают один из ее бортов с контуром последующего этапа, выполняют совмещаемый борт двубортной траншеи в виде наклонных берм (способ 1) либо оба борта траншеи в виде горизонтальных (способ 2) или наклонных (способ 3) берм.

Сущность способа 1 поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 приведены схематические разрезы I-III карьера с нанесенными контурами двух смежных этапов. Линии 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 показывают контур конца отработки очередного (первого) этапа, линии 1, 2, 10, 11, 12 - последующего (второго) этапа.

На фиг. 2 приведен фрагмент плана карьера на конец отработки первого этапа с изображением пунктирной линией с вертикальным штрихом контура карьера по поверхности на конец второго этапа.

Рабочий борт карьера имеет форму из целиков 13, чередующихся с участками по их разносу 14.

В течение первого этапа пройдена выездная двубортная траншея, один из бортов которой (линия 1, 2 на фиг.1, сектор 16, 17, 18 на фиг.2) совмещен с контуром последующего (второго) этапа. Местоположение оси траншеи относительно рудного тела, изображенного пунктирной линией с крестами, обеспечивает отработку запасов руды второго этапа в призме 7, 8, 11, 10 без смещения целиков в рудную зону за счет создания в первом этапе опережения в продвигании борта по горизонтали на длину отрезка 2, 6 (фиг1).

В совмещенном борту двубортной траншеи по ее дну и на транспортных наклонных бермах 15 укладываются транспортные коммуникации, оси трасс которых изображены осевой линией на фиг.2. Стационарное (на период второго этапа) расположение транспортных коммуникаций в совмещенном борту позволяет с их использованием эффективно отработать несовмещенный рабочий борт первого этапа 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 до границ второго этапа 2, 10, 11, 12 (фиг.1).

Несовмещенный борт двубортной выездной траншеи 3, 4 срабатывается во втором этапе, что и позволяет сократить объем пород вскрыши за период первого этапа на объем пород в призме 3, 4, 5, 6 (заштрихованный сеткой участок на фиг.1). В свою очередь отсутствие необходимости отработки в первом этиле объемов вскрыши в призме 3, 4, 5, 6 позволяет сократить срок ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту на величину, равную продолжительности отработки объемов вскрыши в призме 3, 4, 5, 6 при условии продвигания борта по прототипу, т.е. только со стороны участка 5, 6 (в предлагаемом способе отработка призмы 3, 4, 5, 6 может вестись одновременно с двух сторон: со стороны бортов 3, 4 и 5, 6, т.е. более интенсивно).

Указанная экономия объемов вскрыши имеется на том участке выездной траншеи, где она имеет двубортную форму, т.е. до устья выездной траншеи.

В зоне сопряжения устья выездной траншеи с карьером, показанной на разрезе III-III, траншея из двубортной переходит в однобортную с сохранением конфигурации карьера по прототипу без экономии объемов вскрыши.

Таким образом, выполнение поставленной цели: перенос части объемов вскрыши на последующий этап и сокращение сроков ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту достигается независимо от конструкции борта траншеи.

Выполнение совмещаемого борта двубортной траншеи в виде наклонных берм позволяет получить дополнительный эффект как за счет дополнительного сокращения вскрыши в рамках этапа, так и за счет ускорения ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций. Действительно, во-первых, при формировании борта траншеи в виде наклонных транспортных берм, в отличие от традиционных горизонтальных берм, точки заездов на рабочие горизонты карьера выносятся со дна траншеи на поверхность, что позволяет сократить в каждом поперечном сечении траншеи ширину дна траншеи на величину ширины транспортной бермы с соответствующим сокращением объемов вскрыши по проходке траншеи на величину объемов в призме 1, 2, 2', 1', показанной на фиг.1 косой штриховкой (линия 1', 2' показывает положение борта траншеи при выполнении его е виде горизонтальных берм). Во-вторых, точки заездов на рабочие горизонты карьера по отношению к устью траншеи имеют зеркальную симметрию по сравнению с горизонтальными бермами: при наклонных бермах точка заезда на верхний горизонт находится у устья траншеи, на нижний горизонт у истока траншеи, при горизонтальных бермах, наоборот, заезд на верхний горизонт у истока, на нижние в устье траншеи. Таким образом, для организации заезда на первый, верхний горизонт, в предлагаемом способе с наклонными бермами достаточно пройти съезд (на т. 19 на фиг.2) и уловить в нем транспортные коммуникации, тогда как при горизонтальных бермах, помимо проходки съезда, потребуется проходка разрезной траншеи по всей длине двубортной траншеи от ее истока к устью (из т. 16 к т. 18). Следовательно, за счет приближения, начиная с верхних горизонтов, точек заездов на рабочие горизонты к устью траншеи осуществляется дополнительное сокращение сроков ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту.

Способ по п.2 поясняется фиг.1 и 3. Фиг.3 аналогична фиг.2 с той разницей, что конструкция бортов траншеи представлена в виде горизонтальных берм 20. На фиг.1 линия совмещенного борта двубортной траншеи по способу 2 показана линией 1', 2'. Сущность способа 2 аналогична способу 1 за исключением части, касающейся преимуществ способа 1, достигаемых в нем благодаря наличию наклонных берм в одном из бортов траншеи, т.е. поставленная цель в способе 2 достигается за счет перенесения на последующий этап объемов породы в призме 3, 4, 5, 6 (фиг.1). В способе 2 упрощается технология проходки траншеи за счет отсутствия необходимости организации наклонных рабочих площадок в процессе строительства траншеи.

Способ 3 аналогичен способу 1 с той разницей, что оба борта траншеи выполняются в виде наклонных берм, что позволяет по сравнению со способами 1 и 2 максимально сократить объем вскрыши по проходке траншеи и, в случае частичного использования несовмещенного борта траншеи в качестве транспортного, что допускается как в способе 1, так и в способе 2, ускорить ввод в эксплуатацию транспортных выработок в несовмещенном борту. При частичном использовании несовмещенного борта в качестве транспортного максимум продолжительности его использования в полустационарном положении достигается при условии односторонней отработки объема вскрыши в призме 3, 4, 5, 6 (фиг.1) только со стороны борта 5, 6. Как при односторонней, так и при двусторонней отработке объемов породы в призме 3, 4, 5, 6 продолжительность эксплуатации транспортных коммуникаций в несовмещенном борту всегда меньше продолжительности функционирования совмещенного борта.

Экономическая эффективность предлагаемых способов достигается за счет перенесения части объемов вскрыши на последующий этап разработки и сокращения сроков ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту.

Основные признаки предлагаемых способов, как известные, так и новые, являются существенными, т. к. отсутствие любого из них не дает возможности достигнуть поставленной цели.

Действительно, если не совмещать один из бортов выездной траншеи с контуром последующего этапа отработки карьера, то в рамках одного этапа потребуется перемещение транспортного борта траншеи в новое положение с соответствующим сокращением продолжительности периода эксплуатации транспортных коммуникаций в одном положении, что противоречит поставленной цели.

Если несовмещенный рабочий борт продвигать не до границ последующего этапа, а остановить его раньше, не делая опережения в продвигании на величину отрезка 2, 6 (фиг.1), то борт карьера под транспортными коммуникациями в остановленном борту неизбежно сместится в рудную зону, что вызовет падение производительности по руде.

Выполнение признака "формирование рабочего борта в контурах этапа с целиками, чередующимися с участками по их разносу по высоте борта" позволяет рассредоточить возобновление горных работ в ранее остановленном борту по всей высоте борта на рабочих участках по разносу целиков. Если же останавливаемый борт формировать под предельным углом, то его разнос возможно будет осуществить только последовательно, начиная с верхних горизонтов. За период разноса борта сверху он будет продолжать наращиваться снизу и для недопущения его смещения в рудную зону потребуется в предыдущем этапе увеличить величину опережения в продвигании (отрезок 2, 6 на фиг.1) с соответствующим увеличением вскрыши. Кроме того, в распределении объемов вскрыши появятся пиковые нагрузки вследствие недостаточности рабочих площадок в начальной стадии разноса предельного борта.

Выполнение признака "проходка двубортной выездной траншеи для размещения в ней транспортных коммуникаций" позволяет расчленить карьерное пространство на два относительно независимых участка: собственно карьер и траншею и отнести выемку заключенной между этими участками вскрыши на последующий этап. Если же транспортные коммуникации размещать не в двубортной, а в однобортной траншее, то на горизонтах, где планируется разместить транспортные коммуникации, потребуется опережающее продвигание всего борта карьера из положения 5, 6 в положение 1, 2 (разрезы I, II на фиг.1) без возможности отнесения объемов вскрыши в призме 3, 4, 5, 6 на последующий этап.

Представленные четыре основных признака являются общими для всех предложенных способов.

В 1-ом и З-м способах признак "наклонные бермы" предопределяет уменьшение объемов строительства траншеи и изменение порядка формирования транспортных выработок, позволяющего ускорить ввод их в эксплуатацию за счет выноса заездов на рабочие горизонты карьера со дна траншеи на поверхность. Таким образом, указанные признаки являются существенными, необходимыми и достаточными для достижения поставленной цели.

Заявленное изобретение по способу 2 использовано авторами в проекте отработки карьера Полтавского ГОКа при экономии вскрыши в течение первого этапа отработки карьера (1992-1995) в размере 8 млн. м³ и сокращении сроков ввода в эксплуатацию транспортных коммуникаций в совмещенном борту на 2,5-3 года. В настоящее время разрабатывается использование способов 1-3 для реконструкции карьера Южного ГОКа. Применение предлагаемых способов возможно и для других глубоких карьеров черной и цветной металлургии, разрабатывающих крутопадающие месторождения.

Формула изобретения

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий поэтапную отработку карьера с совмещением одного из бортов каждого последующего этапа с соответствующим бортом предыдущего этапа, транспортированием горной массы по транспортным коммуникациям, располагаемым на совмещенном борту, отличающийся тем, что транспортные коммуникации размещают в двубортной выездной траншее, один из бортов которой совмещают с контуром последующего этапа отработки карьера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3