способ открытой разработки крутопадающих месторождений площадной формы

Формула изобретения

Способ открытой разработки крутопадающих месторождений площадной формы, включающей формирование рабочей зоны, технологию отработки вскрышных уступов и обеспечение грузотранспортной связи рабочих горизонтов с поверхностью, отличающийся тем, что отработку вскрышных уступов рабочей зоны ведут экскаваторами с удлиненным рабочим оборудованием, принимая высоту уступов равной полуторной высоте черпания экскаватора, при этом для предотвращения образования козырьков и нависей на откосе уступа выше высоты черпания экскаватора производят заоткоску его верхней части путем а) контурного взрывания или б) предварительного щелеобразования, формирование рабочей зоны производят с применением каскадной схемы отработки вскрышных уступов, при этом фронт работ каждого уступа делят на пассивный с минимальными рабочими площадками шириной, обеспечивающей двухстороннее движение технологического автотранспорта и его маневрирование, и активный, рабочие площадки которого включают минимальные рабочие площадки и готовые к выемке объемы вскрышных пород, относительную длину активного фронта каждого вскрышного уступа D_a определяют по формуле

,

где h_с - скорость понижения горных работ, м/год; h_у - высота рабочего уступа, м; А - ширина выемочной заходки, содержащей готовые к выемке объемы вскрышных пород, м; t - норматив обеспеченности готовыми к выемке объемами вскрышных пород, год; - угол откоса рабочего уступа, град.,

взрывание готовых к выемке объемов вскрышных пород уступа производят из расчета, чтобы весь взорванный объем мог быть полностью размещен на рабочей площадке этого уступа и на минимальной рабочей площадке смежного с ним нижележащего уступа, вскрытие рабочих уступов осуществляют крутыми скользящими съездами с продольным уклоном до 12-15° из условия применения автотранспортных средств, способных преодолевать такой уклон, и шириной, обеспечивающей размещение развала взорванной горной массы при их расширении и одновременно сквозной проезд технологического транспорта, расширение крутых съездов производят с применением гусеничных и колесных погрузчиков путем деления развала взрываемой горной массы на горизонтальные и наклонные слои высотой, определяемой с учетом траектории движения ковша погрузчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к открытой разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых площадной формы.

Известен способ увеличения углов откосов рабочих бортов, основанный на поэтапной разработке месторождений [1]. Суть способа заключается во временной консервации отдельных уступов, при которой борт занимает временно нерабочее положение. Консервация производится под углом, близким к углу погашения предельного борта карьера. При достижении временно нерабочим бортом расчетной высоты, начинают разнос его верхних горизонтов, но при этом продолжается наращивание высоты временно нерабочего борта снизу вследствие продолжающейся углубки карьера. Таким образом, участок временно нерабочего борта «скользит» по контуру этапа. Аналогично производят отработку участков временно нерабочего борта, сформированного на контуре последующих этапов разработки. Экономическая эффективность способа достигается снижением текущего коэффициента вскрыши за счет увеличения результирующего угла откоса рабочего борта. При этом эффективность возрастает с увеличением угла наклона временно нерабочих бортов. На крупных карьерах объемы законсервированной вскрыши могут достигать нескольких десятков миллионов кубометров со сроком консервации 10 и более лет.

Однако данный способ увеличения углов откосов рабочих бортов имеет существенный недостаток, состоящий в том, что разнос верхних горизонтов временно нерабочего борта сопровождается выбросом горной массы при производстве взрывных работ. В результате при достаточно крутом угле откоса временно нерабочего борта весь он может быть полностью засыпан взорванной скальной массой. Это исключает возможность размещения на участках временно нерабочего борта вскрывающих выработок и не обеспечивает условия безопасного ведения горных работ при приведении во временно нерабочее положение нижерасположенных рабочих горизонтов. Подобных негативных явлений избегают тем, что временно нерабочий борт формируют с достаточно широкими бермами, позволяющими разместить выброс взорванной горной массы на одном-двух горизонтах. Но это приводит к выполаживанию результирующего угла откоса рабочего борта карьера и к увеличению текущего коэффициента вскрыши в первоначальный период работы карьера.

Из известных способов открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающих формирование в рабочей зоне карьера уступов временно нерабочего борта, разнос верхних горизонтов временно нерабочего борта одновременно с его формированием посредством приведения во временно нерабочее положение ниже расположенных рабочих горизонтов, является способ, отличающийся тем, что на горизонтах временно нерабочего борта отсыпают заградительные валы для улавливания камнепада через интервалы по высоте, равные высоте участков временно нерабочего борта, а в постоянном или временно нерабочем борту карьера на горизонтах размещения заградительных валов устраивают транспортные бермы, с которых проходят съезды на ниже расположенные рабочие горизонты в пределах интервала по глубине, равного высоте участка временно нерабочего борта [2], [3].

Недостатком способа является необходимость выполаживания временно нерабочего борта для устройства транспортных берм и площадок, площадок с заградительными валами и прерывание грузотранспортной связи между участками временно нерабочего борта при его расконсервации, а само устройство заградительных валов не обеспечивает безопасности ведения работ при расконсервации целиков и работ на рабочих горизонтах из-за разлета камней. Прерывание грузотранспортной связи между участками по глубине при расконсервации борта ведет к необходимости строительства дополнительных съездов на рабочем борту и его выполаживанию. При этом решение проблемы вскрытия за счет выноса вскрывающих выработок на соседнюю часть рабочей зоны с нормальными рабочими площадками и строительством соединительных транспортных площадок ведет к увеличению текущих коэффициентов вскрыши и дополнительным затратам на разработку месторождения.

Целью настоящего изобретения является снижение текущего коэффициента вскрыши в первоначальный период разработки крутопадающих месторождений площадной формы за счет увеличения результирующего угла откоса рабочего борта. Указанная цель достигается тем, что вскрышные уступы рабочей зоны принимают увеличенную высоту (до 25-30 м), исходя из условия их отработки с применением экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием, в качестве технологической схемы формирования рабочей зоны принимают каскадную схему, характеризующуюся минимальными размерами рабочих площадок, а для вскрытия рабочих горизонтов применяют скользящие съезды с повышенным уклоном до 12-15° из условия применения автотранспортных средств, способных преодолевать такие уклоны.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен план отработки крутопадающего месторождения площадной формы в заявляемом способе на момент подхода рабочего борта 5 карьера к предельному контуру на поверхности 9 с расположением готовых к выемке объемов вскрышных пород и вскрывающих выработок, обеспечивающих грузотранспортную связь рабочих горизонтов с поверхностью в процессе развития горных работ; на фиг.2 разрез по месторождению, отражающий расположение готовых к выемке объемов вскрышных пород в рабочей зоне карьера и технологию их выемки.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. При формировании рабочей зоны разрабатываемого месторождения площадной формы для выполнения вскрышных работ применяют экскаваторы с увеличенным рабочим оборудованием модернизации «У» и «У_с». При этом высоту вскрышных уступов принимают равной полуторной высоте черпания экскаваторов. Для предотвращения обрушения с верхней части откосов уступов «нависей» и «козырьков» и обеспечения безопасности ведения работ по условиям камнепада верхнюю часть откосов уступов выше высоты черпания применяемых экскаваторов заоткашивают путем применения контурного взрывания и предварительного щелеобразования. Формирование рабочей зоны производят с применением каскадной схемы отработки вскрышных уступов, при этом фронт работ каждого уступа делят на активную часть 1 с готовыми к выемке объемами вскрышных пород 2 и пассивную часть 3, не имеющую готовых к выемке объемов. В пассивной части фронта оставляют минимальные рабочие площадки 4 шириной, обеспечивающей двухстороннее движение автомобильного транспорта и его маневрирование. В активной части ширину рабочих площадок 5 принимают равной сумме ширины минимальной рабочей площадки и ширины выемочной заходки 6 с готовыми к выемке объемами вскрышных пород.

Относительная длина активного фронта каждого вскрышного уступа D_a определяют по формуле

,

где h_с - скорость понижения горных работ, м/год; h_у - высота рабочего уступа, м; A - ширина выемочной заходки, содержащей готовые к выемке объемы вскрышных пород, м; t - норматив обеспеченности готовыми к выемке объемами вскрышных пород, год; - угол откоса рабочего уступа, град.

Взрывание готовых к выемке объемов вскрышных пород уступа производят из расчета, чтобы весь взорванный объем мог быть полностью размещен на рабочей площадке этого уступа и на минимальной рабочей площадке смежного с ним нижележащего уступа. Соответственно составление календарного плана развития горных работ производят так, чтобы под уступами с готовыми к выемке объемами находились уступы с минимальными рабочими площадками. Выемочно-погрузочные работы на этих уступах производят отдельными экскаваторами. Для транспортирования вскрышных пород на поверхность применяют автотранспортные средства, способные преодолевать крутые уклоны до 12-15°. Вскрытие рабочих горизонтов осуществляют скользящими съездами 7 шириной, обеспечивающей размещение развала взрываемой горной массой при их перемещении и одновременно сквозной проезд технологического транспорта. Продольный уклон съездов принимают исходя из технических возможностей и безопабных условий работы транспортных средств. Строительство и перемещение скользящих съездов в новое положение производят с применением гусеничных и колесных погрузчиков путем деления объемов перемещаемых съездов на горизонтальные и наклонные слои высотой, определяемой с учетом траектории движения ковша погрузчика.

Заявляемый способ обеспечивает по сравнению с прототипом увеличение угла наклона рабочего борта карьера на 5-8° и значительное снижение текущих коэффициентов вскрыши в первоначальный период отработки крутопадающих месторождений площадной формы.

Источники информации

1. Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений этапами. Изв. вузов. Горный журнал, № 10, 1965.

2. Патент RU 2064582 С1, МПК Е21С 41/26.

3. Линев В.П., Рубинштейн С.Б. Обеспечение безопасности горных работ при использовании временно нерабочих бортов. Горный журнал, 2001, № 5, с.20-23.