Способ открытой разработки пластов полезного ископаемого

 

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при открытой разработке полезных ископаемых и особенно угля. Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, состоит в увеличении количества извлекаемого полезного ископаемого за счет вовлечения в разработку некондиционных по мощности участков пластов и некондиционных пропластков. Сущность изобретения заключается в том, что на вскрышных и добычных уступах карьера формируют рабочие площадки, с которых производят разнос борта карьера выемкой вмещающих пород вскрышными заходками и выемку полезного ископаемого добычными заходками. Выемку полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, залегающих в подлежащем разносу борту карьера, ведут с рабочей площадки уступа, имеющего выход некондиционного участка пласта или некондиционного пропластка полезного ископаемого на его откос. Выемку производят проходкой глубоких камер или вееров глубоких камер посредством комплекса глубокой разработки пласта с многозвенной конвейерной установкой. Выемку ведут вслед за подвиганием забоя вскрышной заходки этого уступа. Устойчивость вскрышного уступа карьера при выемке полезного ископаемого глубокими камерами сохраняют формированием междукамерных целиков. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области горно-добывающей промышленности и может быть использовано при открытой добыче полезного ископаемого, залегающего преимущественно в некондиционных горизонтальных или пологопадающих пластах, расположенных в подлежащих разносу бортах карьера.

В настоящее время открытым способом разрабатывается значительное число угольных месторождений. Однако при том, что открытый способ разработки позволяет увеличить полноту извлечения полезного ископаемого и снизить затраты на его добычу, остается малорентабельной или невозможной разработка тонких пластов полезного ископаемого, в частности угольных, являющихся пластами-спутниками разрабатываемых мощных пластов.

Изобретение направлено на создание способа выемки запасов полезного ископаемого, локализованных в некондиционных участках разрабатываемых пластов или в некондиционных пропластках, расположенных в бортах карьера. Эти запасы, как правило, экономически невыгодно извлекать при традиционных способах открытой разработки, когда вскрышные и добычные работы ведут с использованием высокопроизводительного оборудования, например роторных экскаваторов или мощных шагающих экскаваторов-драглайнов.

Известен способ открытой разработки сближенных горизонтальных и пологих пластов (см. , например, а.с. СССР 1023087, МПК Е 21 С 41/28, опубл. 1983). Недостатком этого способа является то, что он ведет к увеличению объема вскрышных работ за счет переэкскавации пород вскрыши и при этом не решает задачу извлечения полезного ископаемого из маломощного пласта-спутника при разработке мощного пласта полезного ископаемого с помощью высокопроизводительного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ открытой разработки пластов полезного ископаемого, включающий формирование рабочих площадок на вскрышных и добычных уступах карьера, разнос борта карьера выемкой вмещающих пород вскрышными заходками и выемкой полезного ископаемого добычными заходками вскрышным и добычным оборудованием, размещенным на рабочих площадках соответственно вскрышных и добычных уступов карьера, известный из авторского свидетельства СССР 926289, МПК 5 Е 21 С 41/28, опубл. 07.05.82, бюл. 17.

Этот способ позволяет осуществить разработку запасов полезного ископаемого, залегающего в сближенных пластах.

Недостатком данного способа открытой разработки пластов полезного ископаемого является то, что он также не решает задачу рентабельного извлечения полезного ископаемого, локализованного в некондиционных участках разрабатываемых пластов или в некондиционных пропластках, расположенных в бортах карьера, при ведении вскрышных и добычных работ мощным высокопроизводительным оборудованием.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности процесса добычи при открытой разработке за счет извлечения полезного ископаемого, находящегося в некондиционных пластах, причем указанное извлечение производится без нарушения основного процесса разработки мощного кондиционного пласта полезного ископаемого.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, состоит в увеличении количества извлекаемого полезного ископаемого за счет вовлечения в разработку некондиционных по мощности участков пластов и некондиционных пропластков.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе открытой разработки пластов полезного ископаемого, включающем формирование рабочих площадок на вскрышных и добычных уступах карьера, разнос борта карьера выемкой вмещающих пород вскрышными заходками и выемкой полезного ископаемого добычными заходками соответственно вскрышным и добычным оборудованием, размещенным на рабочих площадках вскрышных и добычных уступов карьера, выемку полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, залегающих в подлежащем разносу борту карьера, ведут проходкой глубоких камер, осуществляемой посредством комплекса глубокой разработки пласта с многозвенной конвейерной установкой, который размещают на рабочей площадке уступа, имеющего выход некондиционного участка пласта или некондиционного пропластка полезного ископаемого на его откос, и по мере выемки полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков перемещают вдоль уступа вслед за подвиганием забоя вскрышной заходки этого уступа.

При выемке полезного ископаемого глубокими камерами целесообразно сохранять устойчивость вскрышного уступа карьера формированием междукамерных целиков.

При отработке наклонных пластов возможно выемку полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, залегающих в подлежащем разносу борту карьера, вести веером глубоких камер, которые проходят с одной позиции комплекса глубокой разработки пласта без его перемещения по рабочей площадке.

В указанную совокупность включены признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения поставленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Достижение указанного технического результата основано на том факте, что в настоящее время созданы новые комплексы глубокой разработки пласта с многозвенной конвейерной установкой, как, например, комплекс по патенту США 4014574, МПК Е 21 С 27/24, 1977 г., которые позволяют применять совершенно новые технологии добычи полезного ископаемого и успешно решать задачи по увеличению добычи полезного ископаемого при ведении открытых горных работ.

Способ открытой разработки пластов полезного ископаемого осуществляется следующим образом.

При производстве вскрышных и добычных работ производят формирование рабочих площадок для размещения вскрышного и добычного оборудования, например роторного экскаватора или шагающего экскаватора. В случае, когда вскрышной уступ подсекает некондиционный по мощности участок разрабатываемого пласта полезного ископаемого или некондиционный пропласток, на его рабочей площадке монтируют комплекс глубокой разработки пласта с многозвенной конвейерной установкой.

После монтажа указанного комплекса глубокой разработки пласта, включающего горный комбайн с врубовой головкой, шарнирно смонтированной на его раме, многосекционную конвейерную установку и перегружатель, приступают к выемке полезного ископаемого. Извлечение полезного ископаемого из некондиционного пропластка ведут непрерывной выемкой, посредством формирования глубоких выемочных камер горным комбайном указанного комплекса. В процессе выемки полезного ископаемого горный комбайн продвигается в забой и вслед за ним наращивают конвейерные секции, служащие одновременно для доставки на перегружатель отбитого врубовой головкой горного комбайна полезного ископаемого и для подачи горного комбайна на забой.

Извлеченное полезное ископаемое посредством перегружателя загружают в транспортные средства и доставляют на поверхность. В качестве транспортных средств может быть использован автомобильный, железнодорожный или конвейерный транспорт. Предпочтительно ориентироваться на использование транспортной схемы, которая существует при разработке карьера.

После выемки полезного ископаемого на предельную глубину выемочной камеры производят извлечение горного комбайна путем демонтажа конвейерных секций. В этот период выемка полезного ископаемого не производится. Затем горный комбайн перемещают вслед за подвиганием забоя вскрышной заходки этого уступа к месту формирования следующей выемочной камеры и цикл операций по извлечению полезного ископаемого в выемочной камере повторяется. Таким образом производят выемку полезного ископаемого на всем протяжении выхода некондиционного пласта полезного ископаемого на откос уступа.

Поскольку выемочные камеры имеют глубину, как правило, в несколько раз большую, чем ширина вскрышной заходки, и для вскрытия выхода пласта на откос уступа необходимо отработать несколько вскрышных заходок, для повышения коэффициента использования комплекс глубокой разработки перемещают на рабочую площадку этого уступа, имеющего другой выход некондиционного участка пласта или некондиционного пропластка полезного ископаемого на его откос. В случае, если на данном уступе таких выходов нет, комплекс перемещают на рабочую площадку другого уступа, имеющего выход некондиционного участка пласта или некондиционного пропластка полезного ископаемого на его откос.

При этом выемку полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков производят вслед за подвиганием забоя вскрышной заходки этого уступа. Такая последовательность выполнения работ позволяет органично сочетать в едином комплексе высокопроизводительное вскрышное оборудование и комплекс глубокой разработки пласта, извлекающий запасы полезного ископаемого, локализованные в некондиционных участках разрабатываемых пластов или в некондиционных пропластках, расположенных в бортах карьера.

Сохранение устойчивости вскрышного уступа обеспечивают формированием междукамерных целиков, поперечное сечение которых рассчитывают в соответствии с установленным сроком поддержания вскрышного уступа в устойчивом состоянии.

Выемка полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, залегающих в подлежащем разносу борту карьера, может вестись также веером глубоких камер, которые проходят с одной позиции комплекса глубокой разработки пласта без его перемещения по рабочей площадке. В этом случае уменьшается частота передвижек комплекса глубокой разработки пласта и, следовательно, взаимозависимость со вскрышным и добычным комплексами. Кроме того, при такой технологии проведения работ появляется возможность отрабатывать наклонные пласты полезного ископаемого в местах их выхода на откос уступа.

Формула изобретения

1. Способ открытой разработки пластов полезного ископаемого, включающий формирование рабочих площадок на вскрышных и добычных уступах карьера, разнос борта карьера выемкой вмещающих пород вскрышными заходками и выемкой полезного ископаемого добычными заходками соответственно, вскрышным и добычным оборудованием, размещенным на рабочих площадках вскрышных и добычных уступов карьера, отличающийся тем, что выемку полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, залегающих в подлежащем разносу борту карьера, ведут проходкой глубоких камер, осуществляемой посредством комплекса глубокой разработки пласта с многозвенной конвейерной установкой, который размещают на рабочей площадке уступа, имеющего выход некондиционного участка пласта или некондиционного пропластка полезного ископаемого на его откос и, по мере выемки полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, перемещают вдоль уступа вслед за подвиганием забоя вскрышной заходки этого уступа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устойчивость вскрышного уступа карьера при выемке полезного ископаемого глубокими камерами сохраняют формированием междукамерных целиков.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выемку полезного ископаемого из некондиционных участков пластов или из некондиционных пропластков, залегающих в подлежащем разносу борту карьера, ведут веером глубоких камер, которые проходят с одной позиции комплекса.