Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке

Авторы патента:

E21C47/00 - Добычные машины и машины для транспортировки, применяемые при открытых горных разработках (добыча торфа E21C 49/00)

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

E02F3/60 - ковши и другие подобные им рабочие органы

Владельцы патента RU 2783027:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки плотных и полускальных горных пород. Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке включает рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя массива поворотным рыхлительным оборудованием, установленным под днищем ковша скрепера. Одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя массива осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки, установленные на задней стороне зубьев рыхлительного оборудования. Раствор поверхностно-активного вещества подается насосом из емкости, установленной на раме скрепера. Выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом скрепера. Площадь разрабатываемого блока принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем, необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя массива. Технический результат заключается в повышении производительности и технологической эффективности разработки массива горных пород скреперами за счет расширения их функциональных возможностей и применения комбинированной схемы дезинтеграции горных пород. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки плотных и полускальных горных пород.

Известны технологии подготовки кимберлитов к выемке посредством разупрочнения их растворами поверхностно-активных веществ, снижающими прочность кимберлитов в 2-3 раза [1-2].

Недостатком данных технологий является необходимость использования различного горного оборудования.

Известен способ послойной разработки сложноструктурных месторождений кимберлитов, заключающийся в дифференциации массива по прочности и ценности руд, выделении зон с алмазами высокой ценности, бурении в данных зонах скважин на малом расстоянии друг от друга с последующей пропиткой массива природным рассолом через скважины под напором перед инъектированием электрогидравлическим устройством, выемку разупрочненных руд [3].

Недостатками технологии являются многооперационность и необходимость использования большого количества разнообразного горного оборудования, снижающие технологическую эффективность.

Известен способ разработки беднотоварных кимберлитовых трубок, включающий разделение карьера на верхнюю и нижнюю зоны, отработку верхней зоны карьера скреперами с предварительным разупрочнением полускальных кимберлитов рыхлителями, отработку нижней зоны экскаваторами с повышенным усилием резания [4].

Недостатками технологии являются необходимость применения дополнительных машин - рыхлителей для подготовки относительно прочных горных пород к выемке скреперами, а также невысокий коэффициент заполнения ковша скрепера разрыхленной горной массой, что снижает производительность работ.

Известна конструкция скрепера, оснащенного фрезой для рыхления прочных и мерзлых грунтов, подгребающим устройством для перемещения разрыхленного грунта в ковш скрепера, а также шнековыми элеваторами внутри ковша для обеспечения высокого коэффициента заполнения ковша грунтом [5].

Недостатками конструкции скрепера являются невысокая надежность элементов рабочего оборудования, а также низкая производительность машины.

Наиболее близким по технической и технологической сущности является способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с применением землеройно-фрезерной машины и скреперов, включающий предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее с последующей ее выемкой скрепером, оснащенным тяговой рамой, ковшом с днищем, гребковой стенкой для перемещения горной массы в заднюю часть ковша [6].

Недостатком способа является необходимость применения дополнительного оборудования - землеройно-фрезерной машины для подготовки относительно прочных горных пород к выемке скреперами.

Технический результат заключается в повышении производительности и технологической эффективности разработки массива горных пород скреперами за счет расширения их функциональных возможностей и применения комбинированной схемы дезинтеграции горных пород.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке, включающем предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее с последующей ее выемкой скрепером, оснащенным тяговой рамой, ковшом с днищем, гребковой стенкой для перемещения горной массы в заднюю часть ковша, рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя массива осуществляется поворотным в вертикальной плоскости, посредством гидроцилиндров, рыхлительным оборудованием, установленным под днищем ковша скрепера, причем одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя массива осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки, установленные на задней стороне зубьев рыхлительного оборудования, при этом раствор поверхностно-активного вещества подается насосом из емкости, установленной на раме скрепера, причем выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом скрепера, а площадь разрабатываемого блока принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя массива.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид скрепера при комбинированной подготовке горных пород к выемке; на фиг. 2 - общий вид скрепера при выемке ковшом разрыхленной горной массы.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке включает рыхление верхнего слоя 1 массива 2 на площади разрабатываемого блока 3 с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее 4, пропитку нижележащего слоя 5 раствором поверхностно-активного вещества, последующую выемку разрыхленной горной массы ковшом 6 скрепера 7. Скрепер 7 оснащен рыхлительным оборудованием 8, тяговой рамой 9, ковшом 6 с днищем 10, гребковой стенкой 11 для перемещения горной массы в заднюю часть 12 ковша 6. Рыхлительное оборудование 8 с зубьями 13 установлено под днищем 10 ковша 6 скрепера 7 и поворачивается в вертикальной плоскости 14 посредством гидроцилиндров 15. На задней стороне 16 зубьев 13 расположены форсунки 17, через которые посредством насоса 18 подается раствор поверхностно-активного вещества из емкости 19, установленной на раме 20 скрепера 7.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке осуществляется следующим образом.

Ведется предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее 4 с последующей ее выемкой скрепером 7, оснащенным тяговой рамой 9, ковшом 6 с днищем 10, гребковой стенкой 11 для перемещения горной массы в заднюю часть 12 ковша 6. Рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя 1 массива 2 осуществляется поворотным в вертикальной плоскости 14, посредством гидроцилиндров 15, рыхлительным оборудованием 8, установленным под днищем 10 ковша 6 скрепера 7. Одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя 5 массива 2 осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки 17, установленные на задней стороне 16 зубьев 13 рыхлительного оборудования 8. Раствор поверхностно-активного вещества подается насосом 18 из емкости 19, установленной на раме 20 скрепера 7. Выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом 6 скрепера 7. Площадь разрабатываемого блока 3 принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя 5 массива 2.

Способ обеспечивает увеличение производительности и технологической эффективности за счет повышения функциональности горного оборудования, а также - снижение экологической нагрузки в районе ведения горных работ.

Источники информации:

1. Шоболова Л.П., Коворова В.В. О создании комбинированной технологии разработки кимберлитов с применением жидких и газообразных ПАВ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. №1, с. 178-179.

2. Николаев Н.И., Леушева Е.Л. Теоретические и экспериментальные исследования эффективности бурения твердых горных пород // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015. Т. 14. №15, с. 38-47.

3. Патент RU 2746049 С1, 06.04.2021. Способ послойной разработки сложноструктурных месторождений кимберлитов.

4. Патент RU 2568654 C1, 20.11.2015. Способ разработки беднотоварных кимберлитовых трубок.

5. Патент RU 2348761 C1, 10.03.2009. Скрепер.

6. Патент RU 2555181 C1, 10.07.2015. Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с применением землеройно-фрезерной машины и скреперов.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых с комбинированной подготовкой горных пород к выемке, включающий предварительное рыхление пород с размещением разрыхленной горной массы в отрытой траншее с последующей ее выемкой скрепером, оснащенным тяговой рамой, ковшом с днищем, гребковой стенкой для перемещения горной массы в заднюю часть ковша, отличающийся тем, что рыхление предварительно пропитанного и разупрочненного раствором поверхностно-активного вещества верхнего слоя массива осуществляется поворотным в вертикальной плоскости, посредством гидроцилиндров, рыхлительным оборудованием, установленным под днищем ковша скрепера, причем одновременно с рыхлением для пропитки и разупрочнения нижележащего слоя массива осуществляется впрыск раствора поверхностно-активного вещества через форсунки, установленные на задней стороне зубьев рыхлительного оборудования, при этом раствор поверхностно-активного вещества подается насосом из емкости, установленной на раме скрепера, причем выемка ранее разрыхленной горной массы осуществляется ковшом скрепера, а площадь разрабатываемого блока принимается исходя из времени, затрачиваемого на рыхление и выемку, соизмеримого с временем, необходимым для разупрочнения пропитанного раствором поверхностно-активного вещества нижележащего слоя массива.

Способ относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использован при рекультивации отвалов вскрышных пород. Способ совмещения вскрышных работ в карьере с рекультивацией верхнего отвального яруса отвальным шагающим экскаватором драглайном включает создание бульдозером бурта плодородного слоя почвы (ПСП) высотой 1,5–3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором прямая лопата ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом и отгрузку в поданный железнодорожный состав в выделенные под ПСП думпкары.

Фрезерно-шнековая машина для снятия плодородного слоя почвы и погрузки его в автотранспорт // 2778116

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при снятии плодородного слоя почвы. Фрезерно-шнековая машина для снятия плодородного слоя почвы и погрузки его в автотранспорт включает выемочный фрезерно-шнековый рабочий орган, раму, ходовую часть, промежуточный конвейер, перегрузочный бункер и разгрузочный конвейер.

Способ снятия плодородного слоя почвы и погрузки его в автотранспорт // 2777974

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных открытыми горными работами территорий, и может быть использовано при снятии плодородного слоя почвы (ПСП). Способ снятия ПСП и погрузки его в автотранспорт включает использование фрезерно-шнековой машины.

Способ раздельной выемки плодородного слоя почвы при отработке верхнего вскрышного уступа // 2777973

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению территорий, нарушенных отрытыми горными работами, и может быть использовано при рекультивации отвалов вскрышных пород. Способ раздельной выемки плодородного слоя почвы (ПСП) при отработке верхнего вскрышного уступа включает создание бульдозером бурта ПСП высотой 2-3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором прямая лопата ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом и погрузку в поданный железнодорожный состав, в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся в составе думпкары.

Комплекс для открытой добычи полезных ископаемых и способ его работы // 2774885

Изобретение относится к комплексу для открытой добычи, включающему в себя ведущую систему открытой добычи (2, 3, 4) и сопровождающую систему открытой добычи (5-20). Ведущая система открытой добычи (2, 3, 4) может перемещаться по земле в любом направлении.

Способ транспортирования горной массы из карьера // 2774768

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам транспортирования горной массы из карьера при открытой разработке рудных месторождений. Для осуществления способа транспортирования горной массы из карьера осуществляют доставку руды из забоя до рудоспуска или рудоската, расположенного в карьере, с последующим дроблением.

Способ совмещения вскрышных работ с работами горнотехнического этапа рекультивации отвалов // 2774450

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при рекультивации отвалов вскрышных пород. Способ совмещения вскрышных работ с работами горнотехнического этапа рекультивации отвалов включает создание бульдозером бурта плодородного слоя почвы (ПСП) высотой 2-3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом и погрузку в поданный железнодорожный состав в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся думпкары в составе.

Способ селективной выемки почвенного слоя с элементами разубоживания вскрышными породами при отработке вскрышного забоя // 2774449

Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при рекультивации отвалов вскрышных пород. Способ селективной выемки почвенного слоя с элементами разубоживания вскрышными породами при отработке вскрышного забоя включает создание бульдозером бурта плодородного слоя почвы (ПСП) высотой 2–3 м на кровле верхнего вскрышного уступа вдоль заходки экскаватора прямая лопата, раздельное извлечение экскаватором ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом и погрузку в поданный железнодорожный состав в выделенные под ПСП думпкары, отгрузку экскаватором рядовых вскрышных пород заходки в оставшиеся думпкары в составе, раздельное извлечение экскаватором бурта ПСП с разубоженными вскрышными породами под буртом выполняют в объеме трапецеидальной призмы с расположенным малым основанием последней на подошве уступа.

Способ разборки конических и хребтовых техногенных минеральных образований // 2773166

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для ликвидации вредного влияния техногенных минеральных образований на окружающую среду путем их разборки с использованием бурошнековой установки. Способ разборки конических и хребтовых техногенных минеральных образований включает бурение бурошнековой установкой, извлечение, перегрузку на ленточный конвейер и транспортировку породной массы.

Способ разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, в том числе россыпей, и устройство для его осуществления // 2769645

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке пластовых месторождений полезных ископаемых, прежде всего представленных весьма тонкими, тонкими и средней мощности пластами, залегающими на небольшой глубине, а также имеющих выход на поверхность. Способ разработки включает вскрытие месторождения, размещение в выработках технологического оборудования, последующую выемку бурошнековыми установками и транспортирование горной массы, в том числе по участковым и магистральным линиям непрерывного безрельсового транспорта.

Способ совмещения вскрышных работ в карьере с рекультивацией верхнего отвального яруса драглайном // 2778497