Способ складирования пород в отвал на склонах при поэтапной разработке нагорных месторождений

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке нагорных месторождений. Способ включает складирование пород в ярусы отсыпкой по горизонтали, смещение ярусов относительно друг друга по вертикали. Рабочие площадки ярусов на склоне образуют снизу вверх и располагают одна за другой, отсыпку ведут в предотвале сверху в пределах площадки нескольких этапов разработки с постепенной переэкскавацией и ведением отсыпки пород по горизонтали с образованием основного отвала за границами карьера. Промежуточные отвалы в контуре карьера создают в виде транспортных полос с уширением к границе карьера и при подходе горных работ их постепенно переэкскавируют с образованием выезда из карьера примыканием к горизонтальному участку дороги за границей карьера. Складирование пород в ярусы при переходе из одного сезона в другой и в период выпадения жидких осадков осуществляют созданием буфера из пород между слоями различных сезонов отсыпки и поверхности откоса. Способ позволяет обеспечить эффективное и безопасное отвалообразование при отсыпке пород в ярусы на склонах. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ складирования пород при поэтапной разработке месторождения, в котором для снижения затрат на перемещение породы до отвалов применяются промежуточные отвалы на площади II-го этапа разработки [1].

Недостатком способа является необходимость частой переэкскавации пород отвалов при подходе горных работ к границам расположения отвалов на склонах обратного падения, что требует повышенных затрат на переэкскавацию пород и небезопасно в связи с тем, что горные работы ведутся под расположенными на склонах отвалами.

Известен способ отвалообразования на склонах, в котором отсыпка ярусов при разработке нагорной части месторождения производится транспортированием породы по склону сверху вниз на пологую часть склона [2].

Недостатком способа являются повышенные затраты на транспортирование породы по серпантинообразным съездам на нижележащие ярусы при разработке нагорной части месторождения и неучет гравитационной способности породного материала к перераспределению по склону при отсыпке пород с крутой части склона.

Известен также способ складирования пород в отвал при разработке месторождений, включающий отсыпку пород ярусами, складирование в ярусы отсыпкой пород по горизонтали, смещение ярусов относительно друг друга по вертикали [3] (прототип).

Недостатком способа является то, что отсыпку отвалов осуществляют снизу вверх и на каждом нижележащем ярусе их формирование ведут со значительным плечом транспортирования пород до площадок отвалов. На нагорных месторождениях при разработке верхних горизонтов по породе необходимо перевести породы вскрыши к основанию склонов для формирования первых ярусов (отвала) и затем вновь поднимать вверх (вышележащие ярусы) при разработке глубоких горизонтов месторождения. Это ведет к большим затратам средств на транспортирование пород вскрыши до отвалов (ярусов) небольшой высоты, применения дополнительного количества техники и транспорта при увеличении плеча транспортирования пород, кроме того, отсыпка отвалов без учета влияющих факторов и сезона ведет к интенсивным деформациям отвалов и нередко к их обрушению со склонов типа селей.

Цель изобретения - обеспечение эффективного и безопасного складирования пород на склонах при поэтапной разработке нагорных месторождений.

Поставленная цель достигается тем, что рабочие площадки отвалов образуются снизу вверх или сверху вниз в зависимости от отработки нагорной залежи снизу вверх или сверху вниз при ее падении в глубь массива или выходом к вершине горы и располагаются одна за другой на уровне, соответствующем минимальному расстоянию транспортирования пород по горизонтам выделенных по высоте толщ пород каждого яруса, причем промежуточные отвалы в контуре карьера создаются в виде транспортных полос с уширением к границе карьера, а при разработке первоначально нагорной части карьера отсыпаются сверху в пределах площади нескольких этапов разработки и постепенно переэкскавируются в основной отвал с обеспечением безопасного отвалообразования за счет создания зон смерзания пород применением буферных подушек между наклонными слоями отвала теплого и холодного периодов работы из пород с повышенными прочностными свойствами.

Смещение площадок отвалов по склону по горизонтали позволяет вести их отсыпку независимо друг от друга, чем повышается безопасность производства работ по сравнению с традиционной схемой ведения отсыпки ярусов одних под другими при формировании отвалов.

На фиг. 1 показана последовательность разработки рудного тела с падением в массив этапами I, II, III, удаляемые толщи пород А, Б, В и отсыпаемые отвалы по высоте склона снизу вверх; на фиг. 2 (план) -последовательность отсыпки отвала по склону и создаваемые к ним насыпные транспортные полосы; на фиг. 3 - последовательность разработки рудного тела с падением согласно склону этапами I, II, III и отсыпки отвалов сверху вниз с переэкскавацией части пород временных отвалов и образованием отвала за контуром карьера; на фиг. 4 (план) - последовательность отсыпки и срезки предотвала и формирование отвала за контуром карьера.

На фиг. 5 - схема элемента промежуточного отвала; на фиг. 6 - схема отсыпки и переэкскавации промежуточных отвалов по мере продвижения фронтов работ а-с; на фиг. 7 - схема отсыпки отвала (яруса) с применением буферной "подушки" между наклонными слоями теплого и холодного периода отвалообразования и на поверхности откоса отвала для предотвращения таяния снега и насыщения жидкими осадками.

Способ заключается в следующем.

При разработке рудной залежи этапами I, II, Ill при ее падении в глубь массива разделяют толщу пород по зонам А, Б, В и отсыпают отвал 2 на минимальном расстоянии от карьера, а при падении залежи согласно со склоном и разработке с вершины горы отсыпают временный промежуточный отвал 3, распределяемый по склону на площадях I, II, III этапов разработки. При падении залежи в глубь массива промежуточные отвалы 3 для сокращения объема переэкскавации пород образуют в виде транспортной полосы с уширением к границе карьера и за его контуром складируют по горизонтам 4 до места развития рабочих площадок верхних отвалов. При формировании отвала на склоне согласно с падением рудной залежи промежуточный (временный) отвал 5 отсыпают минимальной ширины m для сокращения объема переэкскавации пород и при его срезке ширина отвала 6 увеличивается, а развитие основного отвала осуществляется за контуром карьера последнего этапа разработки. Для повышения устойчивости отвалов на склонах и безопасности отвалообразования отсыпку отвала производят применением буферных "подушек" 7 между наклонными слоями теплого и холодного периода отвалообразования площадки разгрузки и поверхности откоса из прочных пород (без снега и воды).

Сущность способа в том, что рабочие площадки отвалов на склоне образуют снизу вверх при разработке залежи снизу вверх при ее падении в глубь массива и располагают одна за другой на уровне центра разрабатываемых зон отвалов, а при разработке залежи с вершины горы отсыпку ведут в предотвале сверху в пределах площади нескольких этапов разработки с постепенной переэкскавацией и ведением отсыпки по горизонтали с образованием основного отвала за границами карьера. Промежуточные отвалы в контуре карьера создают в виде транспортных полос с уширением к границе карьера и при подходе горных работ их постепенно переэкскавируют с образованием выезда из карьера примыканием к горизонтальному участку дороги за границами карьера. Складирование пород в отвал при переходе из одного сезона в другой и в период выпадения жидких осадков осуществляют созданием буфера из пород между слоями различных сезонов отсыпки и на поверхности откоса зимнего сезона. Осуществимость и эффективность способа.

Пример 1.

На Центральном руднике ОАО "Апатит" отвалы размещаются на лежачем боку залежи, и на висячем - в зоне развития вскрышных работ в карьере. Расстояние транспортирования породы до отвалов на лежачем боку залежи растет быстрее и к концу отработки глубокого карьера может в 3-4 раза превышать плечо откатки до отвала на склоне в зоне рабочего борта карьера и составлять до 8-10 км вместо 2-3 км при размещении отвалов на склонах в направлении ведения вскрышных работ в карьере. При этом имеет место частичная переэкскавация пород отвала.

Эффект достигается как за счет сокращения расстояния транспортирования до площадок отвалов при доставке породы по горизонтали, так и за счет отсыпки более высокого отвала на меньшей площади отвода по сравнению с отсыпкой ярусов небольшой высоты на пологой или горизонтальной части склона. Это подтверждается опытом работы Центрального рудника в течение 30-летнего периода эксплуатации высоких отвалов. Величина годового расчетного эффекта составляет 3-4 млн. руб. (в ценах 1998 г.) С целью снижения затрат на транспортирование породы до отвалов и снижения их деформации предложено расположить отвалы в зоне висячего бока залежи отсыпкой в предотвал, а наклонные слои различных сезонов разделять буферной зоной для снижения таяния снега в слоях зимней отсыпки. Это предотвратит обрушение отвалов.

Пример 2.

Способ может быть внедрен на Коашвинском и Ньоркпахкском карьерах ОАО "Апатит" и других карьерах, где уже в настоящее время расстояние транспортирования до отвалов достигает 4-5 км. Отвалы в основном запроектированы на лежачем боку залежи и в юго-восточной части карьерного поля. Расположение отвалов в северно-западной и в северо-восточной части рудной залежи в висячем боку залежи согласно предлагаемому способу может позволить получить экономический эффект, значительно больший, чем на Центральном руднике, в связи с тем, что коэффициент вскрыши на Коашвинском карьере в 2-3 раза больше, чем на Центральном карьере АО "Апатит". Транспортировка породы по горизонтали обеспечивает получение минимального плеча откатки породы вместо спуска ее по серпантинной трассе на нижние горизонты. На действующих отвалах расстояние транспортировки породы увеличилось в 3-4 раза, высота ярусов отвалов составила 60-80 м (опыт работы) вместо достигнутых на отвалах рудника Центральный 200-250 м.

Внедрение элементов способа, в т.ч. применение буферных зон между слоями холодного и теплого периодов работы, позволили достичь уходки от скалы вместо 30-40 м до 100-110 м (отвал 17) и повысить безопасность отвалообразования на склонах за счет смерзания пород в теле и снижения таяния снега на откосах отвала.

На Ньоркпахкском карьере предложено размещать породы в 3 новых отвала, расположенных на близком расстоянии от карьера.

Проведенные проработки позволили установить, что применение способа на Коашвинском и Ньоркпахкском карьерах может обеспечить получение значительного эффекта за счет сокращения расстояния транспортирования пород до отвалов и повысить их устойчивость. Предложенные рекомендации могут быть использованы на ОАО "Апатит" после уточнения проекта.

Источники информации 1. Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1982. -279 С.

2. Кумачев К.А., Майминд В.Я. Проектирование железорудных карьеров. М.: Недра, 1981. - 464 с.

3. Авторское свидетельство СССР 829940 кл. Е 21 С 41/00 15.05.81 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ складирования пород в отвал на склонах при поэтапной разработке месторождений, включающий складирование пород в ярусы отсыпкой по горизонтали, смещение ярусов относительно друг друга по вертикали, отличающийся тем, что рабочие площадки ярусов на склоне образуют снизу вверх и располагают одна за другой, отсыпку ведут в предотвале сверху в пределах площадки нескольких этапов разработки с постепенной переэкскавацией и ведением отсыпки пород по горизонтали с образованием основного отвала за границами карьера.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промежуточные отвалы в контуре карьера создают в виде транспортных полос с уширением к границе карьера и при подходе горных работ их постепенно переэкскавируют с образованием выезда из карьера примыканием к горизонтальному участку дороги за границей карьера.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что складирование пород в ярусы при переходе из одного сезона в другой и в период выпадения жидких осадков осуществляют созданием буфера из пород между слоями различных сезонов отсыпки и поверхностью откоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7