Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых

 

Изобретение относится к горной и металлургической промышленности и может быть использовано при разработке минерало- и металлосодержащих руд, песков, твердых горючих полезных ископаемых, драгоценных камней, строительных горных пород и т.д. Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых включает выделение добычных блоков, дифференцированное короткозамедленное локализованное взрывание каждого добычного блока горизонтальными скважинными зарядами малого диаметра послойно сверху вниз, селективную выемку полезного ископаемого по типам и сортам и раздельную отгрузку их на обогатительный субкомплекс, а пустых пород - в отвалы, доставку концентратов и богатого минерального сырья на металлургический субкомплекс и получение готовой продукции. В способе первичную и металлургическую переработку полезного ископаемого выполняют непосредственно в карьере. Цель изобретения - повышение эффективности открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых за счет существенного сокращения объемов и расстояний транспортирования добытого полезного ископаемого путем создания сконцентрированного горно-металлургического комплекса непосредственно в карьере или вблизи него. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горно-металлургической промышленности и может быть использовано при освоении рудных, россыпных, угольных, сланцевых и некоторых других месторождений твердых полезных ископаемых, получение готовой минеральной продукции из которых связано с использованием металлургического или химико-металлургического передела.

Широко известны в горно-металлургической промышленности различные модификации способа освоения месторождений твердых полезных ископаемых, осуществляемого на базе открытого способа их разработки, главной особенностью которых является организационно-пространственная и временная, и нередко и технолого-экономическая разобщенность основных переделов горно-металлургического производства минеральной продукции - эксплуатационной разведки и опробования, добычи, обогащения и металлургической или химико-металлургической переработки минерального сырья и промпродуктов [1, 2]; рыхление скальных и полускальных горных пород взрыванием вертикальных или слабонаклонных (к вертикали) скважин большого (225-450 мм) и среднего (190-220 мм) диаметра [3].

Основными недостатками данных методов освоения месторождений твердых полезных ископаемых являются: длительные сроки проектного освоения месторождений (7-9 и более лет), высокие капитальные и эксплуатационные затраты на производство единицы минеральной продукции и сравнительно низкая производительность труда; необходимость транспортирования добытой минеральной массы (например, рудной) на обогатительные комплексы или установки, и концентратов, и богатого минерального сырья на металлургические комбинаты, как правило, на большие расстояния (от десятков до сотен и тысяч км); отсутствие тесной технологической и организационно-экономической взаимосвязи между основными переделами вследствие их большой пространственной и организационно-управленческой разобщенности; образование крупнокусковой исходной горной массы, что предопределяет многостадийность и высокую энергоемкость процессов дробления и грохочения; производство крупных массовых взрывов на карьерах с частыми остановками всего карьера из-за больших и опасных зон (по разлету кусков и сейсмическому воздействию на людей и оборудование) не позволяет применить обогатительные, а тем более металлургические установки в рабочей зоне карьеров.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающий выделение добычных блоков, а в них, по данным эксплуатационной разведки, технологических типов и промышленных сортов полезного ископаемого и пустых пород, взрывание каждого добычного блока, селективную выемку полезного ископаемого по типам и сортам и раздельную отгрузку их на обогатительный комплекс, а пустых пород в отвалы [4].

Способ позволяет сохранить первичную структуру взорванного массива и тем самым обеспечить выполнение селективной выемки полезного ископаемого и пород.

Недостатком этого способа является наличие транспортной схемы выдачи полезного ископаемого из карьера.

Цель изобретения - повышение эффективности освоения месторождений с применением открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых за счет существенного сокращения дальности или исключения транспортирования добытого полезного ископаемого путем создания сконцентрированного горно-металлургического комплекса непосредственно в карьере или вблизи него.

Поставленная цель достигается тем, что в способе освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающем выделение добычных блоков, а в них, по данным эксплуатационной разведки, технологических типов и промышленных сортов полезного ископаемого и пустых пород, взрывание каждого добычного блока, селективную выемку полезного ископаемого по типам и сортам и раздельную отгрузку их на обогатительный комплекс, а пустых пород в отвалы, первичную и металлургическую переработку полезного ископаемого выполняют непосредственно в карьере, для чего совмещенную эксплуатационную разведку и опробование проводят с использованием горизонтальных взрывных скважин малого диаметра, по ее результатам в эксплуатационном блоке выделяют технологически однородные выемочные элементы, назначают для каждого из них рациональные параметры взрывного нагружения и производят дифференциальное короткозамедленное локализованное безразлетное низкосейсмичное взрывание горизонтальными скважинными зарядами послойно сверху вниз, под мобильным укрытием с сохранением первичного положения и техноморфологии блока, затем производят их глубинную селективную выемку с погрузкой или доставкой минерального сырья в призабойный или близкорасположенный обогатительный субкомплекс, а пустые породы - на забойный отвальный конвейер, полученный концентрат и богатое минеральное сырье доставляют на металлургический субкомплекс и получают готовую продукцию.

Обогатительный и металлургический субкомплексы, образующие сконцентрированный горно-металлургический субкомплекс, располагают непосредственно в призабойной зоне.

Горно-обогатительный субкомплекс располагают в призабойной зоне, а металлургический - в рабочей зоне карьера.

Горно-обогатительный субкомплекс располагают в призабойной зоне, в металлургический - в нерабочей зоне карьера.

Обогатительный субкомплекс располагают в рабочей зоне, в металлургический - в нерабочей зоне карьера.

Обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в рабочей зоне, в металлургический - в нерабочей зоне карьера.

Обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в рабочей зоне карьера.

Обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в нерабочей зоне карьера.

Сопоставительным анализом с прототипом установлено отличие заявляемого способа, заключающееся во введении в карьер сконцентрированного горно-металлургического комплекса и переработке полезных ископаемых в пределах контура карьера.

Таким образом, заявляемый способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых соответствует критерию изобретения "новизна". При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были, и поэтому они обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых осуществляют следующим образом. Массив добычного блока обуривают по заданной сетке горизонтальными взрывными скважинами малого (50-100 мм) диаметра. Используя параметры бурения этих скважин, например энергоемкость бурения, или проводя опробование в выбуренных взрывных скважинах различными методами, включая геофизические, массив добычного блока по данным этой эксплуатационной разведки разделяют на зоны с различными технологическими типами и промышленными сортами полезного ископаемого и пустых пород. Для каждого типа и сорта полезного ископаемого и пустых пород задают дифференцированные параметры скважинных зарядов. Например, для богатых руд задают увеличенный удельный расход ВВ и достигают тем самым весьма мелкого их дробления, а для пустых пород уменьшают удельный расход ВВ, снижая затраты на дробление. Затем проводят взрывание с коротким замедлением по слоям сверху вниз и рядам скважин каждого добычного блока горизонтальными скважинными зарядами под мобильным укрытием с энергопоглощающим щитом. За счет полного укрытия взрываемого массива блока исключается разлет кусков, и смещение взрываемого массива происходит на небольшую величину в вертикальной плоскости с сохранением морфологии и первоначального положения границ продуктивных и породных элементов в блоке и обеспечением мелкого избирательного дробления слагающих блок горных пород. Компактный развал горных пород добычного блока селективно отрабатывают выемочно-погрузочной машиной, например экскаватором послойного копания [5], с выделением технологических типов и промышленных сортов минерального сырья и, в частности, богатого, перерабатываемого без обогащения, кондиционного, легко-, средне- и труднообогатимого, сложно-комплексного, комплексного и монокомпонент, временно некондиционного, некондиционного (бедного или убогого), а также с выделением породной массы, которая перемещается во внутренние или внешние отвалы вскрышных пород. Кондиционное минеральное сырье раздельно (по типам и сортам) подвергают минеральной подготовке, в частности рудоподготовке или углеминеральной подготовке в головной мобильной установке обогатительного субкомплекса, размещенного на кровле добычного уступа и перемещаемого синхронно подвиганию добычного забоя и обогатительного агрегата, расположенного на нижней площадке уступа, в той же последовательности подготовленное кондиционное минеральное сырье подвергают раздельному обогащению (первичной переработке) с получением одного или нескольких концентратов. Концентрат или богатую минеральную массу подают в мобильный (или передвижной) металлургический субкомплекс, где они оперативно перерабатываются с использованием нескольких прогрессивных технологических методов, в частности, газлифтного и аффинажного, для золотосодержащих концентратов.

Небольшие объемы взрыва снижают сейсмическое воздействие, поэтому обогатительный и металлургический субкомплексы, образующие сконцентрированный горно-металлургический комплекс, располагают непосредственно в призабойной зоне. В зависимости от горно-технических и иных условий горно-обогатительный субкомплекс располагают в призабойной зоне, а металлургический - в рабочей зоне карьера; горно-обогатительный субкомплекс располагают в призабойной зоне, а металлургический - в нерабочей зоне карьера; обогатительный субкомплекс располагают в рабочей зоне, а металлургический - в нерабочей зоне карьера; обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в рабочей зоне карьера; обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в нерабочей зоне карьера.

Таким образом, заявляемый способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых обеспечивает качественное безразлетное низкосейсмичное дробление горных пород с сохранением первичных контуров выемочных элементов в массиве и селективную выемку, позволяя разместить непосредственно в карьере обогатительный и металлургический субкомплексы, сократить в десятки раз транспортные расходы и тем самым достичь поставленной цели.

Источники информации 1. Ржевский В.В. Открытые горные работы. М.: Недра. 1985.

2. Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра. 1991.

3. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. М.: изд-во МГИ. 1992.

4. Патент Российской Федерации 2009318 С1, Е 21 С 41/26 (прототип).

5. Секисов Г.В. Минеральные объекты и их рациональное освоение. М.: Наука. 1994.

Формула изобретения

1. Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающий выделение добычных блоков, а в них, по данным эксплуатационной разведки, - технологических типов и промышленных сортов полезного ископаемого и пустых пород, взрывание каждого добычного блока, селективную выемку полезного ископаемого по типам и сортам и раздельную отгрузку их на обогатительный комплекс, а пустых пород - в отвалы, отличающийся тем, что первичную и металлургическую переработку полезного ископаемого выполняют непосредственно в карьере, для чего совмещенную эксплуатационную разведку и опробование проводят с использованием горизонтальных взрывных скважин малого диаметра, по ее результатам в эксплуатационном блоке выделяют технологически однородные выемочные элементы, назначают для каждого из них рациональные параметры взрывного нагружения и производят дифференциальное короткозамедленное локализованное безразлетное низкосейсмичное взрывание горизонтальными скважинными зарядами послойно сверху вниз, под мобильным укрытием с сохранением первичного положения и техноморфологии блока, затем производят их глубинную селективную выемку с погрузкой или доставкой минерального сырья в призабойный или близрасположенный обогатительный субкомплекс, а пустые породы - на забойный отвальный конвейер, полученный концентрат и богатое минеральное сырье доставляют на металлургический субкомплекс и получают готовую продукцию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обогатительный и металлургический субкомплексы, образующие сконцентрированный горно-металлургический комплекс, располагают непосредственно в призабойной зоне, или горно-обогатительный субкомплекс располагают в призабойной зоне, а металлургический - в рабочей зоне карьера, или горно-обогатительный субкомплекс располагают в призабойной зоне, а металлургический - в нерабочей зоне карьера, или обогатительный субкомплекс располагают в рабочей зоне, а металлургический - в нерабочей зоне карьера, или обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в рабочей зоне карьера, или обогатительный и металлургический субкомплексы располагают в нерабочей зоне карьера.