Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Способ включает выделение этапов и подэтапов отработки, ведение отработки месторождений слоями сверху вниз последовательно блоками, которые разбуриваются по определенной сетке скважинами с известными параметрами и перебуром и взрываются помещением в них взрывчатых веществ (ВВ) с образованием откоса с углом 60-65° при большой величине линии наименьшего сопротивления (ЛНС) при вертикальных скважинах или второго ряда при наклонных скважинах и при большой величине длины забойки, достигающей 3-4 м, и затем горная масса грузится и транспортируется в места складирования или перегрузки. При выборе параметров сетки скважин и их бурении учитывают структуру пород, их трещиноватость, содержание крупногабаритных отдельностей в верхней толще слоя, формируемого в основном за счет взрыва ВВ в зоне перебура скважин от предыдущего взрыва, а для исключения выхода негабаритов в нижней зоне откоса с углом его наклона 60-65° бурят оконтуривающий ряд скважин с отклонением от вертикали вглубь массива на 5-10°, а для создания ровной поверхности укручненного откоса с углом 70-75° скважинам придают наклон в плоскости отрыва на 10-15° и сближают на 0,5-1 м по сравнению с сеткой рабочих (отбойных) скважин расстояние между оконтуривающими скважинами, передрабливание крупногабаритных отдельностей в верхней зоне достигают делением основного заряда на две части, меньший из которых размещают в нижней зоне забойки высотой 1-1,5 м и отделяют от основного такой же высоты вставкой. Для лучшего передрабливания пород верхние заряды скважин по секциям взрывают раньше на 10-15 мс, чем нижние, для создания подпирающих усилий в нижней зоне и увеличения общей энергии взрыва на дробление массива. После подготовки блока в отрабатываемом слое указанным способом приступают к взрывным и погрузочным работам и таким образом отрабатывают и все последующие нижние слои, в результате повышается качество дробления пород снижением выхода негабаритов в 2-3 раза и более и снижением размера среднего куска в 1,5-1,8 раза, образованием откоса под углом 70-75°, что в целом повышает производительность экскаваторов на 30-40% и более, и снижается себестоимость добычи 1 т горной массы. 10 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом в виде круто- и наклоннопадающих рудных тел большой и малой мощности, а также в виде жил.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых в виде рудных тел, включающий отработку рудных залежей выделением этапов и выемки последовательно вскрыши и полезной толщи слоями сверху вниз делением на блоки, их разбуриванием, взрыванием и отгрузкой горной массы до мест потребления или перегрузки [1].

Недостатком способа является то, что при взрыве блока в горной массе содержатся 3-5% и более негабарита и образуется угол откоса, равный 60-65°, что образует большую величину ЛНС и является залогом образования негабаритов в последующем взрыве.

Известен способ подготовки блоков к взрыву, включающий регулирование параметрами сетки скважин, в частности на уменьшение ее параметров бурением скважин меньшего диаметра 150-180 мм [2].

Недостатком способа является то, что хотя при этом и снижается выход негабарита, но не исключается дробление крупных отдельностей в нижней части откосов при их угле 60-65° и в верхней толще, разбитой трещинами от предыдущего взрыва.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки, предусматривающий применение деления заряда на две части и взрыванием их одновременно с образованием откоса с углом 60-65° [3].

Недостатком способа является то, что при образовании откоса 60-65° создается ЛНС большой величины и необходимо увеличивать заряд при вертикальных скважинах или применять наклонные скважины, увеличивая расстояние между первым и вторым рядами скважин, что тоже не исключает повышенного выхода негабаритов.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работ путем лучшего дробления крупногабаритных отдельностей, содержащихся в верхней толще подготавливаемого к взрыву блоке и в нижней части откоса уступа с углом 60-65° и увеличением погрузочно-транспортного комплекса в карьере.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки месторождений полезных ископаемых в виде рудных тел, включающем выделение этапов и подэтапов отработки, ведение отработки месторождений слоями сверху вниз последовательно блоками, которые разбуриваются по определенной сетке скважинами с известными параметрами и перебуром и взрываются помещением в них взрывчатых веществ (ВВ) с образованием откоса с углом 60-65° при большой величине линии наименьшего сопротивления (ЛНС) при вертикальных скважинах или второго ряда при наклонных скважинах и при большой величине длины забойки, достигающей 3-4 м, и затем горная масса грузится и транспортируется в места складирования или перегрузки, отличающийся тем, что при выборе параметров сетки скважин и их бурении учитывают структуру пород, их трещиноватость, содержание крупногабаритных отдельностей в верхней толще слоя, формируемого в основном за счет взрыва ВВ в зоне перебура скважин от предыдущего взрыва, а для исключения выхода негабаритов в нижней зоне откоса с углом его наклона 60-65° бурят оконтуривающий ряд скважин с отклонением от вертикали вглубь массива на 5-10°, а для создания ровной поверхности укрупненного откоса с углом 70-75° скважинам придают наклон в плоскости отрыва на 10-15° и сближают на 0,5-1 м по сравнению с сеткой рабочих (отбойных) скважин расстояние между оконтуривающими скважинами, передрабливание крупногабаритных отдельностей в верхней зоне достигают делением основного заряда на две части, меньшая из которых размещается в нижней зоне забойки высотой 1-1,5 м и отделяется от основного такой же высоты вставкой, например, деревянной штангообразной формы с пазами для проводов, и для лучшего передрабливания пород верхние заряды скважин по секциям взрываются раньше на 10-15 мс, чем нижние для создания подпирающих усилий в нижней зоне и увеличения общей энергии взрыва на дробление массива, а не на выталкивание и выброс крупных отдельностей из массива, как при традиционном взрываний, и после подготовки блока в отрабатываемом слое указанным способом приступают к взрывным и погрузочным работам и таким образом отрабатывают и все последующие нижние слои.

В результате повышается качество дробления пород снижением выхода негабаритов в 2-3 раза и более и снижением размера среднего куска в 1,5-1,8 раза, образованием откоса под углом 70-75°, что в целом повышает производительность экскаваторов на 30-40% и более, и снижается себестоимость добычи 1 т горной массы.

На чертежах фиг.1-10 представлены план и разрезы по блоку (по контуру блока) и рабочим скважинам в блоке:

Фиг.1. 1 - блок; 2 - оконтуривание скважины; 3 - крутой откос; 4 - рабочие скважины; в - расстояние между рядами скважин.

Фиг.2 - поперечный разрез А-В.

Фиг.3 - разрез I-I в приоткосной зоне; 2 - оконтуривающая скважина с наклоном вглубь массива; 3 - крутой откос.

Фиг.4 - продольный разрез А-С с оконтуривающими скважинами 2 и углом их наклона α_cкв.

Фиг.5 - разрез II-II с наклоном оконтуривающих скважин вглубь массива α_cкв и крутым откосом α(α₁ - при традиционной технологии).

Фиг.6 - разрез по рабочей скважине; 4 - рабочая скважина; 5 - основной заряд ВВ; 6 - вставка; 7 - верхний заряд ВВ (в области техногенных трещин, оконтуривающих крупногабаритные отдельности; 8 - естественные и техногенные трещины от предыдущего взрыва; ℓ_{зар.рек.} - высота рекомендуемого основного заряда; ℓ_возд. - высота воздушного промежутка; ℓ_вв - верхний заряд для дробления крупногабаритных отдельностей; ℓ_заб - высота забойки с материалом забойки 9.

Фиг.7 - узел Д - вставка (деревянная) 6; 7 - верхний заряд ВВ; 10 - пазы для проводов в верхнем диске толщиной b₁; 11 - стойка с диаметром d_ст; 12 - провода; 13 - оболочка.

Фиг.8, 9, 10 - прототип с большой высотой забойки (3-4 м) и выталкиванием крупных отдельностей; 4 - скважина; 5 - заряд ВВ; 8 -естественные и техногенные трещины, оконтуривающие негабарит d_нег; 9 -забойка; ℓ_зар - высота заряда ВВ; ℓ_ск - длина скважины; α₁ - угол откоса уступа при традиционной технологии.

Пример выполнения

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых в виде рудных тел предлагаемым способом включает нарезку слоев и их отработку последовательно блоками со специальной подготовкой бурением скважин, может быть реализован на всех карьерах с выемкой скальной горной массы.

На карьерах, разрабатывающих комплексные железные руды (ОАО «Ковдорский ГОК»), апатито-нефелиновые руды (ОАО «Апатит») и др., первоначально устанавливается детально и подробно распределение крупногабаритных отдельностей в массиве блока 1 по площади и по высоте, в том числе в верхней толще, сформированной естественными и техногенными трещинами, и бурят скважины оконтуривающие 2 с образованием крутого откоса 3 с углом 70-75° и рабочие 4 на заданную глубину, причем оконтуривающие скважины 2 бурят с небольшим углом наклона на 5-10° вглубь массива и наклоном по линии оконтуривания с углом 10-15° от вертикали и их сближением на 0,5-1 м по сравнению с отбойными для получения ровной поверхности (в-в₁=0,5-1 м), в результате при отбойке создается угол откоса 3, равный 70-75, что уменьшает линию наименьшего сопротивления на 1,5-2 м.

Рабочие скважины 4 бурят по расчетной сетке с делением всего заряда на две части, причем нижний основной 5 отделяется от верхнего 7 вставкой (деревянной) в виде штанги с блинами-дисками толщиной b=40-60 мм и диаметром стойки 11 d_ст=50-60 мм. В дисках-блинах имеется сбоку паз 10 с размером, достаточным для пропуска проводов к боевику основного заряда 5. Сверху на вставку опускается полиэтиленовый рукав 13 с верхним зарядом ВВ 7. Высота верхнего заряда ВВ 7 составляет 1-1,5 м, а высота забойки снижается до 1-1,5 м (вместо 3-4 м) и тщательно формируется инертным мелкокусковатым материалом без нарушения сети.

При взрыве верхнего заряда создается разрушающая поперечная нагрузка на крупные отдельности в верхней покрывающей толще массива, нарушенной перебуром и взрывом ВВ от предыдущего массового взрыва, а при взрыве нижнего заряда ВВ с замедлением 10-20 мс образующаяся взрывная нагрузка способствует наложению волн и разрушает крупногабаритные отдельности полностью, не выталкивая и выбрасывая их на поверхность.

При этом образуется откос с углом 70-75°, что облегчает дробление пород в смежных блоках. За счет снижения выхода негабаритов в 2-3 раза и снижения среднего диаметра куска в 1,5-1,8 раза повышается производительность экскаватора на 30-40%, а при резком снижении количества ВВ на вторичное дробление - и себестоимость добычи 1 т горной массы (1 т руды).

Источники информации

1. Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра. - 1974. - 264 с.

2. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. - М.: Недра. - 1978. - С.95-107.

3. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. - М.: Недра. - 1974. - С.146-148 (прототип).

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых в виде рудных тел, включающий выделение этапов и подэтапов отработки, ведение отработки месторождений слоями сверху вниз последовательно блоками, которые разбуриваются по определенной сетке скважинами с известными параметрами и перебуром и взрываются помещением в них взрывчатых веществ (ВВ) с образованием откоса с углом 60-65° при большой величине линии наименьшего сопротивления (ЛНС) при вертикальных скважинах или второго ряда при наклонных скважинах и при большой величине длины забойки, достигающей 3-4 м, и затем горная масса грузится и транспортируется в места складирования или перегрузки, отличающийся тем, что при выборе параметров сетки скважин и их бурении учитывают структуру пород, их трещиноватость, содержание крупногабаритных отдельностей в верхней толще слоя, формируемого в основном за счет взрыва ВВ в зоне перебура скважин от предыдущего взрыва, а для исключения выхода негабаритов в нижней зоне откоса с углом его наклона 60-65° бурят оконтуривающий ряд скважин с отклонением от вертикали вглубь массива на 5-10°, а для создания ровной поверхности укручненного откоса с углом 70-75° скважинам придают наклон в плоскости отрыва на 10-15° и сближают на 0,5-1 м по сравнению с сеткой рабочих (отбойных) скважин расстояние между оконтуривающими скважинами, передрабливание крупногабаритных отдельностей в верхней зоне достигают делением основного заряда на две части, меньший из которых размещают в нижней зоне забойки высотой 1-1,5 м и отделяют от основного такой же высоты вставкой, например, деревянной штангообразной формы с пазами для проводов, и для лучшего передрабливания пород верхние заряды скважин по секциям взрывают раньше на 10-15 мс, чем нижние для создания подпирающих усилий в нижней зоне и увеличением общей энергии взрыва на дробление массива, а не на выталкивание и выброс крупных отдельностей из массива, как при традиционном взрываний, и после подготовки блока в отрабатываемом слое указанным способом приступают к взрывным и погрузочным работам, и таким образом отрабатывают и все последующие нижние слои.