комбинированный способ открытой разработки узких вытянутых горизонтальных и слабонаклонных месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ УЗКИХ ВЫТЯНУТЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И СЛАБОНАКЛОННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий предварительное создание выработанного пространства, формирование наклонной в направлении падения пластов заходки с углом, допустимым для передвижения автотранспорта, отработку пород экскаваторными блоками с перемещением вскрыши во внешний и внутренний отвалы, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на вскрышные работы при отработке запасов на конечном контуре карьера, предварительно выработанное пространство формируют до конечной глубины, ориентируют наклонную заходку по диагонали к длинной оси залежи, вскрышные породы во внутренний отвал перемещают по бестранспортной или транспортно-отвальной технологии, причем длину отрабатываемой заходки устанавливают по меньшей мере равной длине экскаваторного блока для указанной технологии отвальных работ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке узких вытянутых горизонтальных и слабонаклонных месторождений полезных ископаемых.

Область применения изобретения - открытая разработка горизонтальных и слабонаклонных месторождений со следующими параметрами:

- ширина залежей от 50 м до 300-500 м;

- длина залежей от 500-1000 м и более;

- падение залежей 0-20^о;

- мощность покрывающих пород до 80-100 м.

Известен способ открытой разработки вытянутых крутопадающих залежей с применением автомобильного транспорта (см. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ, М.: Недра, 1968, с. 349-350). Основные технологические решения способа:

- предварительное формирование карьера первой очереди до конечной глубины в торцах карьера или в другой его части с применением автомобильного транспорта и внешним отвалообразованием пород;

- расположение фронта работ перпендикулярно простиранию залежи;

- подвигание фронта работ по простиранию залежи;

- внутреннее отвалообразование пород с расположением транспортных берм на нерабочем борту карьера со стороны лежачего бока залежи.

Недостатком способа является расположение транспортных берм на каждом горизонте, что приводит к разносу нерабочего борта со стороны лежачего бока залежи, т. е. к увеличению объемов вскрышных работ в контуре карьера.

Известен способ открытой разработки наклонных пластов угля (1). Основные технологические решения способа:

- предварительное создание выработанного пространства до конечной глубины с применением автомобильного транспорта и внешним отвалообразованием пород;

- формирование фронта работ первоначального карьера перпендикулярно простиранию пласта;

- развитие фронта работ вдоль линии простирания пласта;

- извлечение горной массы тремя наклонными слоями с отработкой каждого слоя горизонтальными заходками;

- перемещение части породы среднего слоя по бестранспортной технологии в выработанное пространство карьера;

- создание драглайном транспортной трассы для автомобильного транспорта;

- отработка нижнего слоя вкрест простирания пласта и транспортирование породы во внутренний отвал.

К недостаткам способа следует отнести:

- необходимость создания транспортной трассы драглайном для автомобильного транспорта, что приводит к увеличению объемов вскрышных работ в контуре карьера;

- нет обоснования условий устойчивости внутренних отвалов на наклонном основании, а следовательно, и области возможного применения данного способа.

Наиболее близким к изобретению является открытый способ отработки наклонных пластов месторождений полезных ископаемых (2). Способ представляет собой комбинированную отработку месторождений с применением двух технологий ведения горных работ - транспортной и бестранспортной. В основу способа положены следующие технологические решения:

- предварительное создание выработанного пространства карьера до конечной его глубины с применением автомобильного транспорта и с внешним отвалообразованием пород при ориентировке фронта работ перпендикулярно простиранию месторождения;

- дальнейшее извлечение горной массы тремя наклонными слоями с внутренним отвалообразованием пород в выработанном пространстве карьера с применением транспортной и бестранспортной технологий;

- направление подвигания созданного фронта работ по простиранию пласта;

- отработка драглайнами среднего слоя пород в приконтактной зоне к полезному ископаемому, наклоненными поочередно в сторону пласта и в сторону выработанного пространства, с укладкой пород в выработанное пространство карьера;

- транспортирование полезного ископаемого через временные съезды, формируемые на отвале и рабочем борту карьера, и постоянные съезды на нерабочем борту карьера.

Целью этого известного способа является: повышение безопасности ведения горных работ; укладка части пород в выработанное пространство по бестранспортной технологии; сокращение расстояния перегона драглайнов при отработке пород по бестранспортной технологии.

Основными недостатками способа являются: наличие на нерабочем борту карьера в его третьем слое временных автомобильных съездов, которые будут периодически находиться в рабочей зоне вскрышных экскаваторов-драглайнов, что приведет к дополнительным объемам вскрышных работ и частым технологическим простоям этих машин и соответственно к снижению эффективности разработки месторождения;

- наличие временных транспортных съездов в отвальной зоне при отработке нижней части среднего слоя, что приведет к необходимости выполнения дополнительных объемов вскрышных работ;

- отсутствие в описании способа технологии формирования опережающего выработанного пространства по простиранию, его параметров и его назначения;

- отсутствие параметров третьего слоя, отрабатываемого по бестранспортной технологии и его доли в общем объеме пород;

- отсутствие технологии работы драглайна на наклонном уступе.

Целью изобретения является снижение затрат на вскрышные работы путем применения наиболее экономических бестранспортной и транспортно-отвальной технологий при отработке нижней толщи покрывающих пород взамен транспортной технологии с применением автомобильного транспорта.

Положительный эффект изобретения будет иметь место за счет меньшей в 2-3 раза себестоимости производства 1 м³ вскрышных работ по бестранспортной и транспортно-отвальной технологиям по сравнению с транспортной технологией. Запасы полезных ископаемых, имеющие место на месторождениях с аналогичными горно-геологическими условиями залегания, составляют 50-70 млн. т.

Своеобразие рассматриваемых месторождений заключается в их геометрической форме. По технологическому фактору мы относим к узким месторождениям те месторождения, ширина которых меньше длины нормального экскаваторного блока, в данном случае экскаваторного блока для экскаваторов-драглайнов, вскрышных мехлопат, роторных экскаваторов с отвалообразователями. Для применения наиболее экономичных бестранспортной и транспортно-отвальной технологий при отработке покрывающих пород необходимо создать фронт работ не менее длины экскаваторного блока для определенного типоразмера применяемого вскрышного оборудования. Падение залежей с углом наклона, превышающим допустимые уклоны для автомобильного транспорта, резко усложняет транспортный доступ к забоям полезного ископаемого, что видно на примере прототипа. В прототипе транспортная связь с забоями полезного ископаемого осуществляется временными автомобильными съездами на рабочем борту карьера, что влечет дополнительные объемы вскрышных работ по формированию и погашению этих съездов и вызывает технологические простои вскрышных экскаваторов, работающих по бестранспортной технологии. Для добычи же глубинной части пласта полезного ископаемого потребуется формирование временных съездов со стороны внутреннего отвала, что также приводит к дополнительным объемам вскрышных работ.

Поставленная цель изобретения достигается предварительным созданием выработанного пространства сформированного до конечной глубины карьера с диагональным расположением фронта работ по отношению к длинной оси залежи.

Место формирования предварительного выработанного пространства зависит от горно-геологических условий залегания залежи (мощности покрывающих пород, обводненности залежи и других факторов) и может быть в одном из торцов карьера или в его средней части. Предварительное выработанное пространство должно быть по возможности минимальным по объемам вскрышных работ, поскольку удельные затраты на отработку вскрышных пород при его создании будут больше, чем при дальнейшей их отработке по предлагаемому способу.

На диагональном фронте работ формируется наклонная в направлении падения пласта заходка с углом, допустимым для передвижения автотранспорта, и длиной, по меньшей мере равной длине экскаваторного блока для соответствующего типоразмера вскрышного экскаватора, отрабатывающего нижнюю толщу вскрышных пород по бестранспортной или транспортно-отвальной технологиям. В целом вскрышные работы по созданию предварительного выработанного пространства и дальнейшей отработки верхней толщи вскрышных пород производятся с применением двух технологий - транспортной и бестранспортной. Верхний вскрышной уступ (горизонт 4) отрабатывается экскаваторами-драглайнами с кратной перевалкой пород и укладкой их на нерабочие борта карьера. Отработка нижележащего уступа (горизонт 3) происходит по транспортной технологии с применением экскаваторов типа прямая механическая лопатка и автотранспорта. Транспортирование пород этого уступа происходит в выработанное пространство карьера во внутренний отвал по транспортным бермам на нерабочих бортах карьера и временным съездам с укладкой пород поверх отвалов, сформированных по бестранспортной или транспортно-отвальной технологиям при отработке нижней толщи вскрышных пород горизонта 2. Отработка нижней толщи вскрышных пород горизонта 2 происходит по бестранспортной или транспортно-отвальной технологиям с укладкой пород в выработанное пространство карьера. В зависимости от мощности этой толщи пород может иметь место простая и усложненная бестранспортные технологии, транспортно-отвальная технология или их комбинации с применением драглайнов, вскрышных мехлопат, роторных экскаваторов с отвалообразователями. При наличии наклонных месторождений уступ нижней толщи пород горизонта 2 будет иметь переменную мощность. Вскрытая добычная заходка (горизонт 1) отрабатывается по транспортной технологии с применением автомобильного транспорта. Забойная автодорога формируется по наклонной добычной заходке на почве полезного ископаемого с углом, допустимым для передвижения автотранспорта. Транспортирование полезного ископаемого происходит по забойным автодорогам, автомобильному съезду и внешней траншее на поверхность к приемному пункту полезного ископаемого.

На фиг. 1 показан план горных работ карьера; на фиг. 2 - поперечное сечение карьера I-I на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечное сечение по наклонной заходке II-II на фиг. 1.

Элементы изобретения, изображенные на фиг. 1, 2, 3: 1 - наклонная добычная заходка горизонта 1; 2 - наклонная вскрышная заходка горизонта 2, отрабатываемая по бестранспортной (или транспортно-отвальной) технологии с внутренним отвалообразованием; 3 - вскрышная заходка горизонта 3; 4 - вскрышной уступ , отрабатываемый по бестранспортной технологии с укладкой пород во внешние отвалы; 5 - внутренний отвал, отсыпаемый по бестранспортной технологии; 6 - внутренний отвал, отсыпаемый с применением автомобильного транспорта; 7 - внешние отвалы, отсыпаемые по бестранспортной технологии; 8 - автомобильный съезд для транспортировки полезного ископаемого; 9 - транспортная берма для транспортировки пород во внутренний отвал; 10 - автомобильный съезд на внутренний отвал; 11 - внешняя въездная траншея; 12 - контур карьера на конец отработки; 13 - экскаватор-драглайн; 14 - экскаватор типа прямая механическая лопата; 15 - автосамосвал; 16 - контур отрабатываемого полезного ископаемого.

П р и м е р. Месторождение представлено залежью слабонаклоного падения, мощностью около 2,5 м, мощность покрывающих пород около 50 м и представлена рыхлыми и полускальными породами. Ширина залежи от 80 до 150 м, длина залежи - 2000 м. По проекту месторождение отрабатывается полностью с применением транспортной технологии экскаваторами типа прямая механическая лопата с внешним отвалообразованием пород, транспорт пород и полезного ископаемого автомобильный. Месторождение вскрывается в одном из торцов карьера, формируется фронт работ из 4-5 уступов, перпендикулярный простиранию залежи, и отработка происходит традиционным способом.

При скрытии и отработке данного месторождения по техническому решению изобретения с применением диагонального фронта работ, длиной 500 м, нижняя толща пород, представленная рыхлыми породами, мощностью 15,0 м, отрабатывается с применением бестранспортной технологии с внутренним отвалообразованием драглайном ЭШ-10/70А.