Способ разработки пластовых месторождений

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке и рекультивации неглубоких карьеров. Техническим результатом является обеспечение ускоренного восстановления экосистем нарушенных горными работами земель за счет совмещения вскрышных, добычных и рекультивационных работ. Способ включает подготовку месторождения, вскрытие запасов траншеей, отработку вскрышных пород, отсыпку отвала на подстилающие породы в выработанное пространство и отработку полезного ископаемого экскаватором, при этом траншею при вскрытии проходят вдоль границы запасов, а отсыпку отвала на подстилающие породы в выработанное пространство осуществляют у нерабочего борта карьера с одновременным его выполаживанием. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при разработке и рекультивации неглубоких карьеров, расположенных в осадочных породах, в том числе при добыче стройматериалов, угля, разработке россыпей.

Заявляемое изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с.111].

В настоящее время общая площадь нарушенных открытыми горными работами земель в России превышает три миллиона гектаров. Вопросы восстановления нарушенных земель в настоящий период весьма актуальны и включены в приоритетное направление развития науки и технологий «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых». Вместе с тем восстановление земель и возврат их землепользователю чаще всего происходит после завершения добычных работ, спустя несколько лет и даже десятилетий после их нарушения. Вследствие этого зарастание рекультивированных земель начинается только после окончания эксплуатации запасов, что увеличивает сроки негативного воздействия нарушенных земель на окружающую среду.

Известен способ разработки и рекультивации неглубоких карьеров (глубина 2-8 м) с отвалами вскрышных пород, размещенных на одном или двух бортах (Зубченко Г.В., Сулин Г.А. Рациональное использование водно-земельных ресурсов при разработке россыпей. - М.: Недра, 1980, с.189-190, с.198-199). Рекультивация здесь сводится к переэкскавации всех или части породных отвалов в выработанное пространство и последующему выравниванию поверхности (прибортовой полосы карьера) под углом 3-6°.

Признаком, сходным с существующим признаком заявляемого способа, является переэкскавация породных отвалов в выработанное пространство.

Недостатком способа является значительное отставание сроков возврата земель от момента их нарушения, большая площадь нарушенных земель из-за размещения отвалов на бортах, а также двойной объем работ по выемке пород вскрыши и последующему их перемещению в выработанное пространство.

Известен также способ рекультивации при открытой разработке месторождений (а.с. №1062392, кл. E21C 41/00/ В.И. Горкунов, B.C. Завалишин, К.З. Валиев, опубликовано 23.12.83, бюл. №47), включающий перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы.

Общими признаками аналога с заявленным объектом является выполаживание бортов и засыпка дна карьера.

Недостатком указанного способа, также как и предыдущего, является невозможность осуществления ускоренного восстановления нарушенных земель с использованием предложенных технических решений, а также двойная перевалка вскрышных пород: вначале на борт карьера, а затем в выработанное пространство. Кроме того, из-за складирования вскрышных пород на борт карьера растет землеемкость (м23) горных работ.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых и рекультивации карьеров [патент №2018669 кл. E21C 41/00 / В.Л. Гутаускас, Б.П. Саукявичюс, опубл. 30.08.1994].

Общими признаками аналога с заявленным техническим решением являются одновременность отработки вскрышных пород и полезного ископаемого в заходках, а также укладка вскрышных пород в выработанное пространство.

Недостатком указанного способа является то, что первоначально сформированный борт карьера рекультивируется только после завершения добычных работ. Последнее ведет к переносу сроков возврата земель землепользователю (а соответственно и их зарастания) на конец отработки запасов. Кроме того, размещение первоначального отвала на борту карьера увеличивает площадь нарушенных земель.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ разработки труднодрагируемых россыпей (а.с. №1788267 A1, кл. E21C 41/32 / Б.Л. Тальгамер, А.В. Гуричев, В.А. Кудряшев от 12.07.1990).

Общими признаками прототипа с заявленным способом являются одновременная отработка экскаватором вскрышных пород и полезного ископаемого, отсыпка отвала на подстилающие породы в выработанное пространство к бортам заходки.

Сопоставительный анализ заявленного технического решения с прототипом показывает, что основным недостатком последнего является необходимость последующей рекультивации нарушенных земель, а также задержка восстановления растительности на период опережения вскрышных работ относительно рекультивации.

Заявленное техническое решение направлено на совмещение вскрышных, добычных и рекультивационных работ, что позволяет ускорить процесс возврата земель землепользователю, а также сократить объем земляных работ по перевалке вскрышных пород.

Технический результат заключается в обеспечении ускоренного восстановления экосистем нарушенных горными работами земель за счет совмещения вскрышных, добычных и рекультивационных работ.

Технический результат достигается тем, что вскрытие полезного ископаемого осуществляется траншеей, пройденной вдоль границы запасов, а отсыпку отвалов производят на подстилающие породы в выработанное пространство у нерабочего борта карьера с одновременным его выполаживанием. В случае недостатка вскрышных пород для выполаживания борта карьера осуществляют предварительную подготовку месторождения путем создания временного отвала в намеченных контурах траншеи и отработку вскрышных пород производят совместно с отработкой временного отвала. В случае избытка вскрышных пород, необходимых для выполаживания борта карьера, подготовку месторождения осуществляют путем удаления избытка вскрышных пород за пределы намеченных контуров траншеи.

Проходка траншеи при вскрытии вдоль границы запасов по периметру месторождения позволяет сформировать нерабочие борта карьера в соответствии с требованиями горнотехнической рекультивации и обеспечить возможность их зарастания сразу же после выемки полезного ископаемого.

Отсыпка отвала вскрышных пород у нерабочего борта с выполаживанием последнего позволяет исключить последующие рекультивационные работы.

Одновременное проведение двух указанных выше операций позволяет ускорить процесс восстановления нарушенных земель при сокращении объемов земляных работ, в т.ч. за счет исключения переэкскавации вскрышных пород.

Из уровня техники неизвестны признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного способа, однако неизвестны признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого способа.

Известна спиральная система разработки россыпей [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений - М.: Недра, 1973. - с 538], при которой отработка запасов начинается от внешней границы площади к середине. Такая система применяется для создания значительного опережения подготовительных работ при разработке широких россыпей и позволяет вскрышные породы, снимаемые с внутренней заходки, размещать в выработанном пространстве внешней заходки, что сокращает расстояние транспортирования. В заявленном техническом решении вскрышные породы размещаются в пределах той же отрабатываемой заходки.

Известный признак не предусматривает ускорение отработанных земель в экосистему, так как работы по рекультивации здесь будут проводиться позже. Кроме того, отвалы вскрышных от первой (вскрышной) заходки складируются за пределами границы запасов, что увеличивает площадь нарушенных земель.

Известны способы отсыпки вскрышных пород в выработанное пространство, в т.ч. с расположением их у нерабочего борта карьера. Однако при этом не выполняется одновременно формирование поверхности отвала с учетом требований рекультивации, и не обеспечивается ускоренное восстановление отработанных земель.

Таким образом, из уровня техники неизвестно влияние сходных с отличительными признаков на достигаемый технический результат, заключающийся в обеспечении ускоренного восстановления экосистемы земель за счет совмещения вскрышных, добычных и рекультивационных работ.

Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена план-схема разработки месторождения с указанием направления заходок экскаватора, где

1 - граница запасов;

2 - вскрывающая траншея;

3 - заходки в центральной части месторождения.

На фиг.2 представлена технологическая схема вскрытия запасов траншеей с размещением отвалов вскрышных пород у нерабочего борта карьера с выполаживанием последнего.

Позиции 1-3 те же, что и на фиг.1.

4 - полезное ископаемое в целике;

5 - подстилающие породы;

6 - вскрышные породы;

7 - контур вскрывающей траншеи;

8 - временный склад полезного ископаемого;

9 - отвал вскрышных пород;

10 - нерабочий борт карьера;

11 - выположенный борт.

На фиг.3 представлена технологическая схема отработки заходки, примыкающей к вскрывающей траншее, с размещением вскрышных пород на подстилающие породы (дно карьера), а полезного ископаемого на рабочий борт. Позиции 1-11 те же, что и на фиг.2.

На фиг.4 представлена технологическая схема разработки месторождения при избытке вскрышных пород. Позиции 1-11 те же, что и на фиг.1-3.

12 - выработка после удаления избытка вскрышных пород;

13 - временный отвал из вскрышных пород.

На фиг.5 представлена технологическая схема отработки месторождения при недостатке вскрышных пород. Позиции 1-11 те же, что и на фиг.1-4.

14 - выработка после перемещения недостающего количества вскрышных пород с заходки в контуры траншеи;

15 - насыпь в контурах траншеи, компенсирующая недостаток вскрышных пород.

Способ разработки пластовых месторождений осуществляется следующим образом. После очистки карьерного поля от растительности экскаватор типа драглайн начинает проходку вскрывающей траншеи 2 по периметру месторождения вдоль границы запасов 1. На первом этапе в начале вскрывающей траншеи 2 формируют выработку с временным размещением вскрышных пород на борту карьера. После выемки полезного ископаемого 4 на подстилающие породы 5 у нерабочего борта 10 производят укладку вскрышных пород 6 с выполаживанием борта 11 в соответствии с требованиями горнотехнической рекультивации в зависимости от принятого направления (водохозяйственное, рекреационное, природоохранное и т.д.). Полезное ископаемое 4 укладывают во временный склад 8 (или сразу в транспортное средство) с последующей вывозкой потребителю.

При большой мощности вскрышных пород вместимость отвала 9 в пределах контура 7 вскрывающей траншеи 2 может быть недостаточной для размещения всего объема пород без подсыпки рабочего борта и полезного ископаемого. В этом случае производят частичную выемку вскрышных пород в пределах контура 7 вскрывающей траншеи 2 с созданием выработки 12 и временным размещением пород во временный отвал 13. Данная операция позволяет выполаживать борт 9 без подсыпки пласта полезного ископаемого 4. В последующем при отработке примыкающей к вскрывающей траншее 2 заходки 3 вместимость отвала в выработанном пространстве возрастает и все вскрышные породы в пределах заходки 3 совместно с временным отвалом 13 складируются на подстилающие породы (дно) и выположенный борт 9.

При разработке многих месторождений полезных ископаемых мощность пустых пород, перекрывающих пласт полезного ископаемого, невелика, поэтому вскрышных пород недостаточно для выполаживания бортов и засыпки выработанного пространства (в том числе месторождения песчано-гравийной смеси, песка, глины; россыпи).

При незначительной мощности вскрышных пород их количества в пределах контуров 7 вскрывающей траншеи 2 может быть недостаточно для выполаживания борта карьера в соответствии с требованиями горнотехнической рекультивации. В этом случае недостающая часть вскрышных пород доставляется в контур траншеи 2 с площади примыкающих к траншее заходок 3 в центральной части месторождения. При этом за контуром 7 траншеи 2 создают выработку 14, а в контурах траншеи формируют насыпь 15. В последующем при проходке траншеи 2 вскрышные породы 6 совместно с насыпью 15 перекладываются в выработанное пространство с выполаживанием борта 9.

Параметры выработок 12 (фиг.4) и 14 (фиг.5) устанавливаются расчетом, учитывающим горнотехнические условия залегания месторождения и выбранное направление рекультивации. Ширину вскрывающей траншеи по верху с учетом нормального размещения пород вскрыши у нерабочего борта (см. фиг.2) можно определить по формуле

A = ( H в + H п ) 2 ( 1,5 c t g α о + 0,5 c t g α о ) k р H в 2 c t g α H п + H в ( 1 k р )

где A - ширина вскрывающей траншеи по верху, м; Hв - мощность вскрышных пород, м; Hп - мощность пласта полезного ископаемого, м; kp - коэффициент разрыхления пород; αо - угол откоса выположенного борта, град; α - угол откоса бортов траншеи, град.

При невозможности обеспечить проходку вскрывающей траншеи расчетной ширины имеющимся экскаватором необходимо удаление избытка вскрыши за контуры траншеи.

1. Способ разработки пластовых месторождений, включающий подготовку месторождения, вскрытие запасов траншеей, отработку вскрышных пород, отсыпку отвала на подстилающие породы в выработанное пространство и отработку полезного ископаемого экскаватором, отличающийся тем, что траншею при вскрытии проходят вдоль границы запасов, при этом отсыпку отвала на подстилающие породы в выработанное пространство осуществляют у нерабочего борта карьера с одновременным его выполаживанием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае недостатка вскрышных пород для выполаживания борта карьера подготовку месторождения осуществляют путем создания временного отвала в намеченных контурах траншеи вдоль границы запасов и отработку вскрышных пород производят совместно с отработкой временного отвала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае избытка вскрышных пород, необходимых для выполаживания борта карьера, подготовку месторождения осуществляют путем удаления избытка вскрышных пород за пределы намеченных контуров траншеи вдоль границы запасов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, к области добычи полезных ископаемых открытым способом, в частности при открытой разработке угольных месторождений. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке рудных крутопадающих вытянутых месторождений. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке мощных пологозалегающих месторождений с применением техники непрерывного действия.

Изобретение относится к области строительства и горного дела и может быть использовано при креплении уступов карьеров, строительстве дорог, тоннелей, подверженных воздействию грунтовых вод.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении месторождений полезных ископаемых полускального и нескального типа. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для укрепления уступа карьера. .

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при добыче инертных материалов из намывных отложений русел нагорных рек. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке скальных горных пород. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отстройки нерабочего борта карьера при открытой разработке крутопадающих и наклонных месторождений.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открытым способом месторождений полезных ископаемых при формировании нерабочего борта карьера.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки лежалых отходов обогащения полиметаллических руд

Изобретение относится к горному делу, к области добычи полезных ископаемых открытым способом, в частности при открытой разработке угольных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Техническим результатом является повышение эффективности подготовки горной массы на карьерах и для широкого применения наклонных и крутонаклонных конвейеров на карьерах. Способ включает создание на борту карьера дробильно-перегрузочных пунктов на базе дробилок крупного и среднего дробления для транспортирования горной массы конвейерами с наклоном 35-40°. Микровоздействие на крупные куски осуществляют интенсивным центральным ударом массивных молотов для дробления крупнокусковой фракции, приводящим к образованию 2-3 крупных и группу мелких осколков, перемещаемых с помощью щетка для очистки и перемещения материала к другому быстродействующему молоту для последующего снижения их размеров до 200-250 мм и передачи в мобильные конусные дробилки среднего дробления. После чего дробленный материал малой крупности поступает на крутонаклонные конвейеры, для повышения мобильности и быстрого перемещения из одного места в другое, дробильные устройства выполняют в виде вертикальных модулей и располагают горизонтально. 1 пр., 10 ил.

Карьер // 2498068
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на карьерах, разрабатываемых с использованием автомобильно-конвейерного транспорта полезного ископаемого из карьера на дробильно-конвейерную фабрику. Техническим результатом является снижение затрат на разработку карьера за счет выдачи всего объема полезного ископаемого из карьера на дробильно-обогатительную фабрику автомобильно-конвейерным транспортом. Карьер включает площадки и траншею на конечном борту с расположенными на площадках дробильно-перегрузочным пунктом и ленточным конвейерным подъемником в траншее, служащими для дробления скального полезного ископаемого, разгружаемого из автосамосвалов, и транспортирования его на поверхность с дальнейшим транспортированием конвейерной линией на дробильно-обогатительную фабрику. Карьер включает внешнюю траншею, в которой расположены дробильно-перегрузочный пункт, оборудованный передвижными дробильно-перегрузочными установками, и часть конвейерной линии до дробильно-обогатительной фабрики, а также горизонтальную транспортную берму, соединяющую дно внешней траншеи с бермой капитального съезда карьера. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке глубоких месторождений вытянутой формы в плане. Техническим результатом является повышение полноты отработки запасов месторождения и эффективности использования выработанного пространства карьера. Способ включает отработку карьерного поля этапами, отсыпку внешнего и внутреннего отвалов и формирование в выработанном пространстве карьера техногенного месторождения из некондиционных руд. При формировании выработанного пространства карьера вскрывающие выработки по группе нижних горизонтов в границах и на высоту намечаемого техногенного месторождения проходят по руде на горизонте, фиксирующем окончание углубочных работ в контуре первого этапа, циклично отсыпают внутренний отвал с заложением в последнем вскрывающих выработок, который разграничивает выработанное пространство карьера на зоны погашенных и непогашенных горных работ. Одновременно с этим ведут формирование техногенного месторождения, граничащего по своему периметру с выработанным пространством карьера и внутренним отвалом, после чего совместно с доработкой запасов основного месторождения открытым способом отрабатывают техногенное месторождение. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в особенности к наклонным подъемным установкам, и может быть использовано для доставки грузов по наклонным и крутонаклонным стволам или другим горным выработкам угольной и горнорудной промышленности. Техническим результатом является снижение износа каната (канатов) и канатоподдерживающих роликов и, как следствие, повышение срока службы подъемной установки. Установка содержит подъемную машину, подъемный сосуд, перемещающийся посредством каната (канатов) и канатоподдерживающие ролики. Причем канатоподдерживающие ролики снабжены электродвигателями, получающими питание от электрического генератора, соединенного механически с приводом подъемной машины, ролики подпружинены, а между роликом и электродвигателем установлен фрикцион. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом и особенно глубокими карьерами при применении циклично-проточной технологии. Техническим результатом является повышение эффективности и производительности дробильного звена и широкого применения наклонных и крутонаклонных конвейеров на карьерах. Способ включает создание дробильно-перегрузочных пунктов полустационарного типа на участках бортов в основном на базе щековых дробилок получением куска размером 400-450 мм, а затем додрабливание в шнекозубчатых дробилках. Подача горной массы с помощью питателя в бункер с последующей подачей в дробильное устройство для разрушения крупных кусков размером 700-1200 мм с помощью молота, связанного тягой с вращающимся маховиком-колесом с прорезью, и для разрушения средних кусков размером 400-700 мм с помощью молота, связанного с маховиком-колесом через палец, после дробления кусков до размеров 250-300 мм их передают с помощью питателей и конвейеров в мобильные конусные дробилки среднего дробления. После чего дробленый материал малой крупности поступает на наклонные и крутонаклонные и вертикальные конвейеры, для повышения мобильности и быстрого перемещения из одного места в другое, дробильные устройства выполняют в виде вертикальных модулей и располагают горизонтально, а при необходимости производительность дробильного устройства может быть повышена, для чего устраивают не одну щель в плите шириной 250-300 мм, а еще две в боковых зонах. При этом отбойная плита может быть не связана с корпусом дробильного устройства и иметь опорную поверхность и возможность для быстрого перемещения. 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение эффективности разработки обводненных месторождений. Согласно способу карьерное поле вскрывают котлованом, карьер заполняют водой и монтируют в нем добычное устройство, производят выемку карьерного поля горизонтальными слоями сверху вниз с регулированием уровня воды вслед за отработкой слоев. Заполненный водой карьер делят на зоны: подготавливаемая к выемке рабочая зона месторождения и отработанная зона месторождения, в каждой зоне устанавливают водонепроницаемые экраны, ограждающие их от общего карьерного поля. При этом каждую зону дополнительно ограничивают перегородками и регулируют уровень воды, обеспечивая его повышение в рабочей зоне при условии: Hу>Hв+Hч.max, где Hy - высота горизонтального слоя, м; Hв - высота столба воды, м; Нч.mах - максимальная высота черпания, м; а при условии Hв>Hг.ч.max обеспечивают понижение уровня воды в рабочей зоне, где Нг.ч.max - максимальная глубина черпания, м; и по мере перемещения добычного устройства в новую рабочую зону повторно производят монтаж перегородок в подготавливаемой зоне и демонтаж со стороны отработанной зоны. 4 ил.

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при разработке наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, в том числе элювиальных и делювиальных россыпей. Техническим результатом является создание условий для безопасной эксплуатации горно-транспортного оборудования при выемке полезного ископаемого уступами на маломощных наклонно залегающих пластовых месторождениях и повышение эффективности добычных работ. Способ включает вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемку полезного ископаемого добычным оборудованием уступами. При этом формирование рабочих площадок ведут сверху вниз, причем уступы формируют путем послойной выемки и горизонтального перемещения полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу до достижения ширины рабочей площадки, обеспечивающей безопасную эксплуатацию добычного и транспортного оборудования. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является возможность складирования пастообразных хвостов после обогатительного передела руды на наклонное основание с сохранением устойчивости отвального яруса. Способ включает отсыпку первоначального яруса пород отвала на наклонное основание с высотой Н, которую определяют из условия: H = 2 ⋅ V В ⋅ K K В ⋅ L o ⋅ ( 1 t g α + t g β ) , где VВ - объем породы вскрыши, м3; K - коэффициент содержания воды в пастообразных хвостах после обогатительного передела руды; KВ - коэффициент вскрыши; Lo - длина отвала, м; α - естественный угол откоса отвала пород вскрыши, град.; β - уклон местности, град., а между наклонным основанием и откосом первоначального яруса отвала складируют пастообразные хвосты после обогатительного передела руды. 1 пр., 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке и рекультивации неглубоких карьеров

Наверх