способ открытой разработки пластовых месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

1. Способ открытой разработки крутопадающего пласта полезного ископаемого, включающий буровзрывную отбойку и уборку отбитой горной массы с формированием бортов карьера, отличающийся тем, что выемку полезного ископаемого ведут слоями по простиранию пласта на всю его горизонтальную мощность, при этом один борт карьера формируют по контакту лежачего бока пласта полезного ископаемого, а противоположный борт карьера формируют по пустым породам под углом к горизонтальной плоскости, максимально допустимым по условию устойчивости, причем уборку отбитой горной массы ведут по бестранспортной схеме посредством оборудования с безопорным перемещением грузовмещающих элементов, при этом оборудование перемещают по простиранию пласта, по бровке уступа, формируемого во вмещающих породах по мере выемки слоя, причем работы по буровзрывной отбойке полезного ископаемого ведут при базировании оборудования на поверхности полезного ископаемого с эвакуацией его на бровку уступа на период взрывных работ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в выработанном пространстве формируют закладочный массив, поверхности которого, обращенной к полезному ископаемому придают наклон, соответствующий углу естественного откоса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по простиранию пласта полезного ископаемого располагают не менее двух участков ведения очистных работ.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что борта карьера упрочняют, например, их анкерованием и/или тампонированием.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на бровке уступа по крайней мере вдоль бортов карьера, расположенных по простиранию, формируют защитное ограждение, например, отсыпают породный вал.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке крутопадающих пластов полезного ископаемого открытым способом, предпочтительно при доработке запасов ниже проектной границы карьера (отработке подкарьерных запасов открытыми горными работами), особенно в случаях, когда запасы полезного ископаемого представлены свитой пластов сравнительно небольшой мощности.

Известен способ открытой разработки пласта полезного ископаемого, включающий бестранспортную схему уборки покрывающих слоев вмещающих пород посредством оборудования, размещаемого на бровке уступа, и транспортную схему извлечения полезного ископаемого с формированием бортов карьера (см. Ю.П. Астафьев, Г. С. Сулима и др. Горное дело. - М.: Недра, 1973, с.346, рис. 183).

Недостаток этого способа - невозможность его использования при отработке крутопадающих пластов полезного ископаемого.

Известен также способ открытой разработки пласта полезного ископаемого, включающий буровзрывную отбойку и уборку отбитой горной массы с формированием бортов карьера (см. Ю.П. Астафьев, Г.С. Сулима и др. Горное дело. - М.: Недра, 1973, с. 356, рис.188).

Недостаток этого способа - необходимость извлечения значительных объемов вмещающих пород, особенно если необходимо отработать запасы ниже проектной границы карьера.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в обеспечении возможности отработки запасов ниже проектной границы карьера при минимизации объемов извлечения вмещающих пород.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении необходимости формирования дорог для передвижения транспортных средств, груженных полезным ископаемым, кроме того, в самом неблагоприятном случае, объем присекаемых пустых пород при отработке подкарьерных запасов открытыми горными работами будет соизмерим с извлекаемыми объемами полезного ископаемого.

Для решения поставленной задачи предлагается способ открытой разработки пласта полезного ископаемого, включающий буровзрывную отбойку и уборку отбитой горной массы с формированием бортов карьера, отличающийся тем, что выемку полезного ископаемого ведут слоями по простиранию пласта на всю его горизонтальную мощность, при этом один борт карьера формируют по контакту лежачего бока пласта полезного ископаемого, а противоположный борт карьера формируют по пустым породам, под углом к горизонтальной плоскости, максимально допустимым по условию устойчивости, причем уборку отбитой горной массы ведут по бестранспортной схеме посредством оборудования с безопорным перемещением грузовмещающих элементов, при этом оборудование перемещают по простиранию пласта, по бровке уступа, формируемого во вмещающих породах по мере выемки слоя, причем работы по буровзрывной отбойке полезного ископаемого ведут при базировании оборудования на поверхности полезного ископаемого, с эвакуацией его на бровку уступа на период взрывных работ. Кроме того, в выработанном пространстве формируют закладочный массив, поверхности которого, обращенной к полезному ископаемому, придают наклон, соответствующий углу естественного откоса. Кроме того, по простиранию пласта полезного ископаемого располагают не менее двух участков ведения очистных работ. Кроме того, борта карьера упрочняют, например, их анкерованием и/или тампонированием. Кроме того, на бровке уступа, по крайней мере вдоль бортов карьера, расположенных по простиранию, формируют защитное ограждение, например отсыпают породный вал.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки ". . .выемку полезного ископаемого ведут слоями по простиранию пласта на всю его горизонтальную мощность, при этом один борт карьера формируют по контакту лежачего бока пласта полезного ископаемого, а противоположный борт карьера формируют по пустым породам, под углом к горизонтальной плоскости, максимально допустимым по условию устойчивости..." обеспечивают минимизацию присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого.

Признаки "...уборку отбитой горной массы ведут по бестранспортной схеме посредством оборудования с безопорным перемещением грузовмещающих элементов, при этом оборудование перемещают по простиранию пласта, по бровке уступа, формируемого во вмещающих породах по мере выемки слоя..." исключают необходимость устройства специальных трасс для передвижения транспорта, вывозящего отбитую горную массу, и тем самым также обеспечивают минимизацию присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого.

Признаки "...работы по буровзрывной отбойке полезного ископаемого ведут при базировании оборудования на поверхности полезного ископаемого с эвакуацией его на бровку уступа на период взрывных работ..." обеспечивают возможность осуществления отбойки горной массы при исключении необходимости устройства специальных трасс для передвижения бурового и зарядного оборудования.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают "самоконцентрацию" объемов отбитой горной массы на сравнительно ограниченной площади, что повышает эффективность работ по ее уборке.

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают возможность концентрации очистных работ, что при прочих равных условиях позволяет обеспечить повышение устойчивости бортов карьера и снизить объемы присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого.

Признаки четвертого пункта формулы изобретения обеспечивают возможность повышения устойчивости бортов карьера и позволяют снизить объемы присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого.

Признаки пятого пункта формулы изобретения обеспечивают повышение безопасности для работы транспортных средств, работающих на уступе.

На фиг.1 показан вертикальный разрез по простиранию пласта полезного ископаемого; на фиг.2 показан вертикальный разрез поперек пласта полезного ископаемого.

На чертежах показаны: пласт полезного ископаемого 1, нижняя граница подкарьерных запасов 2, рабочие уступы 3, взрывные скважины 4, грейфер 5, размещенный на опорном устройстве 6, бровка 7 уступа 8, породный вал 9, отбитая горная масса 10, пустая порода 11, защитное перекрытие 12, скиповой подъемник 13, автомобиль 14, дно 15 карьера, укрепляющая анкерная крепь 16.

Заявленный способ применяют при доработке запасов руды, залегающих ниже проектной отметки дна карьера на глубину порядка 30 м по крутопадающим залежам средней мощности 5-25 м, и размерах залежи по простиранию до 1000 м в следующих условиях:

- когда при отработке карьерных запасов произошел прирост запасов, полученный за счет дополнительной доразведки параметров месторождения в ходе очистных работ;

- в ходе вынужденной отработки запасов, предусмотренных к отработке подземным способом, когда открытые горные работы уже вышли на проектную глубину, при отставании строительства подземного рудника (при переходе с открытых горных работ на подземные);

- при открытой отработке запасов, предусмотренных проектом, с целью уменьшения объемов вскрышных пород, размеров карьерного поля;

- для исключения дополнительного разноса бортов карьера при изменении устойчивости бортов и доработке оставшихся запасов.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

При добыче руды используют уже имеющиеся выработки дна 15 карьера. Уборку отбитой горной массы 10 и ее погрузку в карьерные автосамосвалы 14 осуществляют посредством грейферного погрузчика 5 емкостью от 2 м³, размещенного на опорном устройстве 6 (например, козловом или автомобильном кране с грузоподъемностью 10-20 т) или посредством экскаваторов соответствующих параметров.

Отбойку полезного ископаемого 1 ведут с разделением на рабочие уступы 3 высотой от 3 до 5. Для чего последние обуривают веерами или рядами взрывных скважин 4 диаметром 50-75 мм. При буровых работах используют буровые станки типа КВУ - 60, 80. При этом отбойку руды ведут одновременно по всей глубине доработки (до уровня нижней границы подкарьерных запасов 2) по всем уступам сразу.

С целью обеспечения концентрации отбитой горной массы 10 вслед за подвиганием забоя производят заполнение очистного пространства пустой породой 11 (вскрышными породами или хвостами предварительной концентрации и(или) сортировки), таким образом, чтобы отбитая горная масса 10 располагалась между двумя наклонными плоскостями, образованными рудным массивом (45-50^o) и откосом пустых пород, формирующимся под углом естественного откоса. Погрузку отбитой горной массы 10 производят из очистного пространства с минимальным обнажением вмещающих пород. При большой глубине работ и мощности пласта полезного ископаемого на лежачем борту карьера размещают скиповой подъемник 13 со скипами емкостью, большей емкости грейфера, обеспечивающей уменьшение цикла "черпание - подъем" в работе грейфера 5.

Вокруг очистного пространства по дну карьера 15 насыпают предохранительный породный вал 9 высотой порядка 1,5 м для предупреждения падения людей и механизмов.

Передвижение людей с уступа на уступ осуществляют с помощью лестниц. Тяжеловесное оборудование перемещают посредством спускоподъемных устройств кранов (на чертежах не показаны), в том числе и навешиваемых на опорном устройстве 6 грейфера 5. Оборку заколов в верхней части очистного пространства, вне зоны досягаемости ручной оборки с поверхности уступов, производят скалывающим снарядом, прицепленным взамен грейферного погрузчика.

Для предохранения рабочих от травмирования мелкими кусками обрушившейся породы при бурении и заряжании скважин 4 над рабочей зоной размещают защитное перекрытие 12, выполненное в виде наклонной предохранительной сетки.

В условиях, где устойчивость вмещающих пород не позволяет допустить нахождение людей в рабочей зоне очистного пространства, глубину отработки ограничивают возможностями бурового оборудования при бурении скважин диаметром 50-80 мм.

Увеличение диаметра скважин выше 80 м нежелательно по условиям крупности дробления руды при взрывных работах и вместимостью грейферного погрузчика при погрузке негабаритных кусков.

После достижения горными работами нижней границы подкарьерных запасов 2 и тем самым формирования всех рабочих уступов последующий порядок работ заключается в следующем. После оборки бортов от заколов проводят работы по укреплению бортов, например, посредством их анкерования. Затем на рабочие уступы 3 опускают буровую технику, размещают над уступами защитное перекрытие 12, подвешивая его на канатах лебедок (на чертежах не показаны), размещенных на бровке 7 уступа 8, и начинают обуривание рабочих уступов 3 скважинами 4. По окончании буровых работ, защитное перекрытие 12 убирают, буровую технику эвакуируют на бровку 7 уступа 8, скважины 4 заряжают взрывчатым веществом и производят взрывную отбойку полезного ископаемого. Отбитую горную массу убирают посредством грейферов 5, при этом по мере уборки куски отбитого полезного ископаемого, попавшие на поверхность отвала пустых пород 11, стекают на дно выработанного пространства. После окончания уборки отбитой горной массы все повторяется.