Способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений

Авторы патента:

Тальгамер Борис Леонидович (RU)

Франчук Александр Владимирович (RU)

E21C41/26 - способы открытой разработки полезных ископаемых (добычные машины или машины для транспортировки, применяемые при открытых разработках E21C 47/00); системы разработок

Владельцы патента RU 2506425:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") (RU)

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.

В настоящее время достаточно большое количество полезных ископаемых, в том числе золота, кварцитов, стройматериалов находится в небольших элювиальных и делювиальных россыпях, расположенных на склонах долин и распадков. Указанные россыпи имеют небольшую мощность 1,0-4,0 м и залегают на достаточно крутых склонах с уклоном 20-50°. При этом рыхлые отложения представлены крупнообломочным плохо скатанным материалом. Существующие технологии разработки подобных месторождений, основанные на транспортировании полезных ископаемых бульдозерами сверху вниз с формированием навала в нижней части запасов при достаточно больших уклонах (более 35°) влекут высокую опасность горных работ, увеличивают износ землеройно-транспортного оборудования, а в ряде случаев просто неприемлемы из-за невозможности подъема бульдозера задним ходом по склону, имеющему уклон более 30°.

Вопросы повышения безопасности горных работ в настоящее время весьма актуальны и включены в перечень приоритетных направлений развития науки и технологий «Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф».

Известен способ отработки рабочего борта карьера в период его реконструкции [патент 2182971 РФ, E21C 41/26 / Трубецкой K.H. и др., опубл. Б.И., выпуск 63, №10/2002), включающий разработку месторождения уступами, образование сдвоенных уступов с увеличением их высоты и ширины рабочих площадок.

Общими признаками аналога с заявленным техническим решением является выемка полезною ископаемого добычным оборудованием уступами с формированием рабочих площадок для использования более мощного (эффективного) оборудования.

Указанный способ неприемлем для разработки маломощных пластовых месторождений, так как незначительная мощность полезного ископаемого не позволяет расширить рабочую площадку за счет сдваивания уступов.

Известен способ открытой разработки россыпей, включающий вскрытие запасов независимыми горизонтами с выемкой полезного ископаемого уступами экскаваторами, установленными на рабочих площадках, и вывозкой его автотранспортом [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. - М.: Недра, 1973. - С.158-159].

Общими признаками прототипа с заявленным техническим решением является вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемка полезного ископаемого добычным оборудованием уступами.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что последний приемлем только при достаточно большой мощности пласта полезного ископаемого, которая позволяет формировать рабочую площадку с необходимыми для добычного оборудования размерами. При небольшой мощности пласта полезного ископаемого на склонах с уклоном более 15-20° применение данного способа невозможно.

Заявленное техническое решение направлено на создание условий, обеспечивающих возможность разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений добычным оборудованием уступами.

Технический результат заключается в создании условий для безопасной эксплуатации горно-транспортного оборудования при выемке полезного ископаемого уступами на маломощных наклонно залегающих пластовых месторождениях и повышении эффективности добычных работ.

Технический результат достигается тем, что в способе открытой разработке наклонно залегающих пластовых месторождений, охарактеризованном в п.1 формулы изобретения, включающем вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемку полезного ископаемого добычным оборудованием уступами, согласно изобретению формирование рабочих площадок ведут сверху вниз, при этом 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.

Отработка месторождения сверху вниз позволяет сократить затраты на формирование рабочих площадок путем сброса полезного ископаемого по откосу.

Послойная выемка и горизонтальное перемещение полезного ископаемого к верхней бровке уступа позволяет исключить возврат землеройно-транспортной техники вверх по склону, повысив тем самым безопасность работ, и создать условия для отработки запасов, залегающих на склонах с достаточно большим уклоном.

Наращивание рабочей площадки в ширину наклонными слоями за счет сброса полезного ископаемого по откосу позволяет создать безопасные условия для работы любого горного оборудования.

Известна послойная выемка пород горизонтальными слоями с их складированием путем сброса с откосов [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. - М.: Недра, 1973. - С.111]. Данный прием применяется в основном для удаления пустых пород и не используется на добычных работах при разработке месторождений уступами.

В заявленном способе в новой совокупности признаков прием послойной выемки и горизонтального перемешивания полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу позволяет формировать рабочие площадки необходимой (безопасной) ширины. То есть выполняет новую функцию, позволяющую повысить эффективность добычных работ и безопасную работу горно-транспортного оборудования.

При разработке маломощных месторождений землеройно-транспортной техникой первоначально ширина рабочей площадки недостаточна для выемки полезного ископаемого по транспортным схемам [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений: учебник для вузов. - М.: Изд. «Горная книга», 2007. - С.255-262]. Кроме того, на начальной стадии освоения месторождения выемка полезного ископаемого осложняется отсутствием рабочей площадки. Формирование рабочей площадки путем поперечных заходок землеройно-транспортной техники с перемещением полезного ископаемого сверху вниз на достаточно крутых склонах осложняется трудностью возврата горных машин вверх по склону. Поэтому выемка полезного ископаемого должна производиться горизонтальными слоями.

Технический результат достигается тем, что в способе открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, охарактеризованном в п.1 и 2 формулы изобретения, включающем формирование рабочих площадок сверху вниз и формирование уступов 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, согласно изобретению послойную выемку и горизонтальное перемещение полезного ископаемого осуществляют продольно-диагональными заходками землеройно-транспортной техники.

При этом на начальном этапе освоения запасов выемка полезного ископаемого производится, как правило, продольными заходками с зачисткой подошвы пласта боковой частью рабочего органа землеройно-транспортной техники. Пo мере расширения рабочей площадки выемка полезного ископаемого продолжается диагональными заходками. Выемка полезного ископаемого диагональными заходками позволяет удлинить заходку до необходимой величины, обеспечивающей достаточное заполнение рабочего органа землеройно-транспортной техники (отвала бульдозера, ковша погрузчика) полезным ископаемым.

В настоящее время известна технологическая схема бульдозерной разработки со вскрытием запасов косым (диагональным) выездом [Летков В.Г. Разработка россыпных месторождений: учебник для вузов. - М.: Изд. «Горная книга», 2007. - С.296-299], которая используется в условиях крутых увалов при высоте уступов 5-9 м.

Схема вскрытия косым забоем предназначена для формирования отвалов на крутых склонах долины, что позволяет увеличить высоту подъема пород при допустимом (как правило, максимальном) угле выезда бульдозера.

В заявленном техническом решении диагональные заходки применяются при выемке пород горизонтальными слоями и транспортировании пород по горизонтальным рабочим площадкам.

Отличия от прототипа доказывают «новизну» заявляемого способа.

Неизвестность влияния признаков, сходных с отличительными существенными признаками заявляемого способа, на технический результат, достигаемый заявляемым техническим решением, доказывает его соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена технологическая схема формирования рабочих площадок уступов, где

1 - полезное ископаемое;

2 - подстилающие породы;

3 - рабочая площадка;

4 - верхняя бровка уступа;

5 - снимаемый горизонтальный слой полезного ископаемого;

6 - выемочно-транспортное оборудование (бульдозер).

На фиг.2 представлен план с начальным этапом формирования рабочей площадки на склоне продольными заходками.

На фиг.3 представлен план с промежуточным этапом формирования рабочей площадки на склоне продольными заходками.

На фиг.4 представлен план с завершающим этапом формирования рабочей площадки на склоне диагональными заходками.

На фиг.5 приведена технологическая схема ведения добычных работ экскаватором с погрузкой полезного ископаемого в автотранспорт (план).

На фиг.6 приведена технологическая схема ведения добычных работ экскаватором с погрузкой полезного ископаемого в автотранспорт (разрез).

Позиции 1-6 те же, что и на фиг.1.

7 - экскаватор;

8 - автосамосвал.

Способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений осуществляется следующим образом.

На начальном этапе продольной заходкой (фиг.1 и 2) бульдозер 6 формирует из полезного ископаемого 1 горизонтальную площадку по всей длине фронта работ. При достижении площадки достаточной ширины (8-12 м) бульдозер переходит к работе диагональными заходками (фиг.4). Понижение площадки с зачисткой подстилающих пород 2 производится равномерно по всей длине фронта горизонтальными слоями 5 путем сброса полезного ископаемого с верхней бровки уступа 4. Для безопасной работы добычного 7 и транспортного 8 оборудования бульдозер создает рабочую площадку 3 шириной не менее 20-30 м.

После формирования рабочей площадки достаточной ширины на нее устанавливается добычное оборудование 7, которое осуществляет выемку полезного ископаемого уступами с погрузкой его в автотранспорт 8.

После отработки уступа по всей длине рабочая площадка на нижележащем горизонте вновь расширяется до необходимых размеров диагональными заходками выемочно-транспортного оборудования.

На фиг.5 и 6 указаны технологические параметры способа открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, рассчитанные применительно к одному из месторождений кварцитов (коры выветривания), средняя мощность полезного ископаемого в котором 2 м, а угол наклона пласта около 25°.

Бульдозер САТ D9R (N_ДВ= 345 кВ) производит выемку и транспортирование (послойное сталкивание) обломочного материала по склону карьерного поля для навала, на котором может быть сформирована рабочая площадка для работы экскаватора CAT 349DL (вместимость ковша 2,1 м³). Параметры рабочей площадки определяются по технологической схеме работы экскаватора CAT 349DL с погрузкой в автосамосвалы САТ 725 (грузоподъемность 23,6 т, вместимость кузова 14,3 м³).

1. Способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, включающий вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемку полезного ископаемого добычным оборудованием уступами, отличающийся тем, что формирование рабочих площадок ведут сверху вниз, при этом 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что послойную выемку и горизонтальное перемещение полезного ископаемого осуществляют продольно-диагональными заходками землеройно-транспортной техники.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение эффективности разработки обводненных месторождений.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых с применением дробильного звена и крутонаклонных конвейеров (кнк) // 2501951

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.

Наклонная подъемная установка // 2500890

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.

Способ открытой разработки вытянутых месторождений крутопадающих залежей // 2499139

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.

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.

Способ подготовки горной массы при транспортировании крутонаклонными конвейерами (кнк) // 2495246

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 определения границ карьера // 2492324

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

Способ добычи металлов из хранилищ лежалых отходов обогащения полиметаллических руд // 2490465

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

Способ разработки пластовых месторождений // 2490464

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

Способ отработки рабочего борта карьера высокими уступами // 2490463

Способ отвалообразования на наклонное основание // 2507397

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.

Способ отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых // 2509891

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение устойчивости и высоты отвального яруса при смешанной отсыпке пород вскрыши и пастообразных хвостов после обогатительного передела руд. Способ включает выемку вскрышных пород, их транспортирование к месту отвалообразования и их разгрузку под откос отвального фронта. Разгрузку вскрышных пород и их укладку производят раздельными, расположенными параллельно друг другу штабелями, на внутренние откосы штабеля разгружают наиболее мелкие породы вскрыши, а между ними складируют пастообразные хвосты после обогатительного передела руд, причем при укладке очередного штабеля складирование хвостов обогатительного передела руд осуществляют с предварительно сформированного штабеля, а расстояние между штабелями определяют по математической формуле. 1 пр., 1 ил.

Способ крупномасштабного взрывного разрушения горных массивов сложной структуры для селективной выемки полезного ископаемого на открытых работах // 2511330

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности на открытых горных работах при разработке рудных и нерудных блоков месторождений полезных ископаемых, участки которых существенно различаются по горно-геологической структуре и качеству полезного компонента, а именно к селективной выемке полезного ископаемого крупномасштабным взрывным разрушением горных массивов сложной структуры. В рядах зарядов, пересекающих разнотипные горные породы, располагают скважинные и групповые пучковые заряды, причем групповые пучковые заряды располагают на участках, требующих усиленного дробления. Последние располагают на участках, требующих усиленного дробления с направлением выпуклой поверхности пучка в сторону усиленного дробления, производят порядную взрывную отбойку одиночных скважинных и групповых пучковых зарядов на зажим, осуществляя порядное расширение условного диаметра взрывной полости. Целью изобретения является обеспечение сохранности геометрии мест расположения больших объемов горного массива в пределах их начального геологического расположения до и после крупномасштабных массовых взрывов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых // 2513464

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к открытым разработкам мощных месторождений при применении техники непрерывного действия. Техническим результатом является снижение трудоемкости, повышение эффективности, рациональное извлечение полезного ископаемого и безопасность ведения горных работ. Способ включает проходку капитальной траншеи, строительство разрезной траншеи, монтаж транспортных коммуникаций, выемку полезного ископаемого уступами посредством выемочно-погрузочного комплекса непрерывного действия при веерном продвигании фронта работ. При продвижении веерного фронта работ одновременно разрабатывают целики полезного ископаемого, расположенные за границей веерного фронта, отгрузку полезного ископаемого из целиков производят на транспортные коммуникации и вначале определяют площадь клиновидной заходки при веерном продвигании фронта в соответствии с условием: S i ( с е к т о р ) = π ⋅ L ф 2 ⋅ α i 360 , где Lф - длина фронта работ, м; αi - угол поворота фронта работ, град, затем определяют площадь клиновидной заходки с учетом целика в соответствии с условием: S i = L ф 2 ⋅ t g ( ∑ i = 1 n α i ) 2 , где Lф - длина фронта работ, м; αi - угол поворота фронта работ, град, а для одновременного продвижения веерного фронта работ с отработкой целиков определяют его объем в соответствии с условием: V ц = H ⋅ ( S i − S i − 1 − S i ( с е к т о р ) ) , где Н - средняя мощность полезного ископаемого, м; Si - площадь клиновидной заходки с учетом целика, м2; Si-1. площадь предыдущей клиновидной заходки с учетом целика, м2; Si(сектор) - площадь клиновидной заходки, м2. 3 ил.

Способ подготовки к обогащению труднообогатимых углей // 2514248

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам подготовки к обогащению труднообогатимых углей. Техническим результатом является увеличение раскрытия сростков угля с породой. Способ включает обработку добытого из месторождений угля для раскрытия его сростков с породой. При этом уголь размещают слоями на промежуточном складе, расположенном на южном склоне сопки (горы, холма) или породного отвала, площадка которого имеет угол наклона 10-25°, подвергают в весенне-осенние периоды воздействию солнечной радиации с числом циклов «оттайка-заморозка» с переходом температуры через 0°С не менее 7. Причем мощность слоев угля принимают из расчета, достаточной для суточного прогрева-охлаждения, а после термической обработки уголь отгружают со склада для последующей деминерализации. 2 ил.

Способ извлечения забалансовых запасов при разработке угольных пластов // 2514252

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к разработке открытыми горными работами пологих пластов угольных месторождений. Техническим результатом является извлечение пласта угля с забалансовыми запасами без изменения порядка ведения открытых горных работ. Способ включает разработку открытыми горными работами свиты пологопадающих пластов, содержащей пласт угля с забалансовыми запасами. Этот пласт может находиться в уступе на любой его высоте. Разработку пород вскрыши ведут горизонтальными слоями после производства буровзрывных работ, проведенных с целью рыхления массива пород на всю высоту уступа, включая пласт угля с забалансовыми запасами. Породу слоев без примеси угля грузят сразу в самосвалы, а слой, содержащий уголь пласта с забалансовыми запасами, пропускают через устройство для отделения кусков породы от угольной мелочи и грузят в разные самосвалы. Верхнюю и нижнюю границы слоя, содержащего уголь пласта с забалансовыми запасами, устанавливают, когда смесь породы и угля достигнет соотношения 85-90% породы и 10-15% угля. 2 ил.

Способ ведения открытых горных работ с применением карьерных комбайнов фрезерного типа, самоходных бункеров и автосамосвалов // 2517262

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных и добычных работ в карьерах. Техническим результатом является повышение производительности открытых горных работ за счет уменьшения простоя карьерных фрезерных комбайнов при выемке породы из массива, а также автосамосвалов при загрузке породой. Поставленная задача достигается тем, что разрыхленную карьерным фрезерным комбайном породу сбрасывают ленточным конвейером разгрузочной консоли комбайна на ленточный конвейер приемной поворотной консоли самоходного двухсекционного бункера, а затем и в секции бункера, из-под которого, без остановки бункера и комбайна, движущихся синхронно и параллельно друг другу, порода периодически загружается в автосамосвалы, которые движутся при загрузке вместе с бункером. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ ведения буровзрывных работ на карьерах // 2517289

Изобретение относится к способам ведения буровзрывных работ на карьерах. Способ включает бурение параллельных рядов скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества и короткозамедленное взрывание зарядов. Короткозамедленное взрывание радиально расположенных зарядов в мембранных слоях осуществляют следующим образом, взрывают первый ряд скважин, располагающийся 3 по счету от бровки уступа, вторым взрывают 1 ряд скважин с замедлением 25 мс, последним взрывают 2 ряд скважин с замедлением 50 мс. Для установления места расположения мембранных слоев фотографируют породный массив и определяют радиус кривизны откоса выемочного блока уступа по зависимости, с учётом акустической жесткости скального массива; средневзвешенного послойного количества системных трещин, приходящихся на ширину заходки Шз выемочного блока; средневзвешенного расстояния между двумя смежными трещинами системы; степени дробления; линии сопротивления по подошве уступа; суммы мощностей слоев породы; коэффициента крепости (по шкале М.М. Протодьяконова); скорости нагружения пород, коэффициента зажима; потенциальной энергии ВВ и к.п.д. взрыва. Способ позволяет достичь максимальной проработки массива скальных пород, снизить удельный расход ВВ, а также увеличить выход сырья товарной фракции из полезного ископаемого. 4 ил., 1 табл.

Способ бестранспортной проходки разрезной траншеи // 2520234

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях. Техническим результатом является сокращение объемов переэкскавации пород вскрыши. Способ включает ведение вскрышных работ продольными вскрышными заходками по бестранспортной системе с укладкой пород вскрыши во внешний отвал, размещаемый на верхней площадке нерабочего борта карьера, при складировании пород вскрыши во внешний отвал ярусами, которые формируют по фронту отсыпки. При этом фронт отсыпки размещают под прямым углом к верхней бровке нерабочего борта карьера и совмещают с направлением перемещения пород вскрыши от забоя продольной вскрышной заходки к месту их отсыпки. 5 ил.

Способ отвалообразания на наклонное основание // 2520611

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является отсыпка ярусов отвала в одну очередь и возможность складирования пастообразных хвостов после обогатительного передела руды на наклонное основание с сохранением устойчивости отвального яруса. Способ включает отсыпку пород ярусов отвала. При этом ярус отвала, содержащий породы вскрыши и пастообразные хвосты, укладывают раздельно навстречу друг к другу, причем пастообразные хвосты укладывают со стороны склона, а отсыпку яруса пород вскрыши и пастообразных хвостов производят до одного горизонтального уровня. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.