способ открытой разработки горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО, включающий выемку пласта полезного ископаемого подуступами с отработкой последних заходками в прямом и обратном направлениях последовательно сверху вниз и отгрузку в транспортные средства, отличающийся тем, что при большом карьерном поле и значительном фронте работ месторождение разбивают на крупные блоки (участки) и осуществляют послойное фрезерование каждого из них рабочим органом комбайна по концентрическим эллипсам с развитием фронат горных работ от флангов к центру с одновременной проходкой автотранспортного съезда, при этом горизонт отрабатывают концентрическими проходами по поточной технологии с переходом на цикличные схемы работы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметром, определяющим необходимость перехода с поточных на цикличные схемы, принимают минимальный радиус, при котором производят отработку (фрезерование), равный 6 - 8 ширинам рабочего органа комбайна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого.

При разработке месторождений полезных ископаемых традиционным является буровзрывной способ подготовки горных пород к выемке и погрузке.

Анализ последних достижений в области техники и технологии открытой разработки в сложных горногеологических условиях и районах с повышенными требованиями по экологической безопасности, позволил выделить тенденции развития поколений технологии горных работ.

Предшествующее поколение технологии характеризовалось применением буровзрывных работ для подготовки горной массы к выемке и погрузке.

Новое поколение технологии основывается на механическом рыхлении горных пород посредством бульдозерно-рыхлительных агрегатов (БРА).

Технология горных работ с применением буровзрывных работ или механического рыхления циклична и предусматривает применение нескольких последовательных операций: бурение и взрывание или рыхление массива и штабелирование, погрузка в забое из развала или штабеля в транспортные средства погрузочным механизмом. При этом несмотря на то, что удовлетворительно решается проблема разработки тонких пластов, указанные технологии трудоемки и характеризуются относительно высокими значениями эксплуатационных потерь и разубоживания.

Перспективное поколение технологии начало реализовываться в конце 80-х годов, когда на карьерах мира появились горные комбайны (машины послойного фрезерования) "Surface Miner" фирмы Виртген (Германия), осуществляющие поточную разработку массивов скальных горных пород, характеризующихся пределом прочности при сжатии до 100-120 МПа.

Способность разработки массива слоями до 50 см (в зависимости от типоразмера комбайна) с точностью 1 см с одновременной погрузкой горной массы крупностью на 85-90% 2-8 см через консольный разгрузочный конвейер позволяет не только обеспечить точность разработки, улучшить качество добываемого полезного ископаемого за счет сокращения засорения вскрышными породами и сократить до минимума потери, а также значительно сократить затраты на дробление.

Несущей конструкцией комбайна является жесткая коробчатая рама со встроенными баками для гидравлического масла, дизельного топлива и воды (для пылеподавления и охлаждения резцов). На ходовых тележках или в центре базы в зависимости от типоразмера комбайна) смонтированы гидроцилиндры, обеспечивающие подъем и опускание фрезерного барабана, на котором смонтированы твердосплавные резцы, расположенные по встречным спиральным линиям на специальных направляющих в виде шнека. Это обеспечивает равномерную подачу отфрезерованного материала к центру на внутренний конвейер, имеющий пункт перегрузки на разгрузочный конвейер. Достаточная мощность двигателя обеспечивает работу гидростатических приводов систем рабочего органа и ходовой части комбайна (машины послойного фрезерования).

Ходовая часть комбайна состоит из 3-4 гусениц, обеспечивающих хорошую проходимость машины. Обладая достаточной транспортной скоростью (до 6 км/ч) комбайн может быстро перемещаться из одного забоя в другой. После прохода машин остается ровная поверхность, готовая для движения автотранспорта, что резко сокращает потребность в применении дополнительных средств по сооружению и содержанию автодорог. Одновременно при разработке вскрышных пород (например, известняк, доломит) получается готовый щебень, который может использоваться для дорожного строительства.

Анализ результатов первых лет эксплуатации карьеров по технологии тонкослоевой выемки с использованием горных комбайнов фирмы Виртген свидетельствует об эффективности новой технологии. На карьерах по добыче известняка, доломита, песчаника и гипса в Италии, Испании, Югославии, ЮАР, Австрии и СИГ на ряду с решением экологических проблем (отказ от БВР позволил освоить участки месторождений, расположенные вблизи от жилых и промышленных зданий и сооружений), снижены затраты на горных и транспортных работах, а также дроблении. Одновременно в 2-2,5 раза повышена производительность труда.

Впервые технология тонкослоевой выемки в СССР была реализована в 1989 г на гипсовом карьере Сауриешского комбината строительных материалов когда там начал работать комбайн типа Виртген 2100 SM.

Известен способ открытой разработки горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого, включающий разделение пласта на уступы и отработку их последовательно сверху вниз [1] Однако этот способ не может быть использован для послойного фрезерования массива горных пород и он не обеспечивает чистоту выемки.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого, включающий выемку пласта полезного ископаемого подуступами с отработкой последних заходками в прямом и обратном направлениях последовательно сверху вниз и отгрузку в транспортные средства [2] Однако для осуществления этого способа необходимо использовать бульдозерно-рыхлительные агрегаты (БРА) и он не может быть использован для поточной разработки массивов. Кроме того, данный способ не может повысить эффективность ведения горных работ и не обеспечивает чистоту выемки.

Целью изобретения является повышение эффективности ведения горных работ, улучшение качества добываемого полезного ископаемого за счет сокращения засорения его вскрышными породами, обеспечение чистоты выемки, сокращения потерь, а также затрат на дробление.

Достигается это тем, что в способе открытой разработки горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого, включающем выемку пласта полезного ископаемого подуступами с отработкой последних заходками в прямом и обратном направлениях последовательно сверху вниз и отгрузку в транспортные средства, при большом карьерном поле и значительном фронте работ, месторождение разбивают на крупные блоки (участки) и осуществляют послойное (фрезерование каждого из них рабочим органом комбайна по концентрическим эллипсам с развитием фронта горных работ к центру с одновременной проходкой автотранспортного съезда, при этом горизонт отрабатывают концентрическими проходами по поточной технологии с переходом на цикличную схему работы, а параметром, определяющим необходимость перехода с поточных на циклические схемы принимают минимальный радиус, при котором производят отработку (фрезерование), равный 6-8 ширинам рабочего органа комбайна.

На фиг. 1 приведена схема развития горных работ при отработке условного горизонта -8 м с одновременной проходкой автотранспортного съезда; на фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1.

Способ открытой разработки горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого включает выемку пласта 1 полезного ископаемого подуступами 2 с отработкой последних заходками в прямом и обратном направлениях последовательно сверху вниз и отгрузку в транспортные средства, при большом карьерном поле и значительном фронте горных работ, месторождение разбивают на крупные блоки (участки) и осуществляют послойное фрезерование каждого из них рабочим органом комбайна по концентрическим эллипсам 3 (показано цифрами от 1 до 9) с развитием фронта горных работ от флангов к центру с одновременной проходкой автотранспортного съезда 4, при этом горизонт отрабатывают концентрическими проходами (показано цифрами от 1 до 9 на фиг. 1) по поточной технологии с переходом на цикличные схемы работы (показано цифрами от 10 до 18 на фиг. 1), а параметром, определяющим необходимость перехода от поточных на цикличные схемы принимают минимальный радиус, при котором производят отработку (фрезерование), равный 6-8 ширинам рабочего органа комбайна.

Данное техническое решение "Способ открытой разработки горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого" является новым, так как оно не известно из уровня техники.

Оно имеет изобретательский уровень, так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Оно является и промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при открытой разработке горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: при большом карьерном поле и значительном фронте горных работ, месторождение разбивают на крупные блоки (участки) и осуществляют послойное фрезерование каждого из них рабочим органом комбайна по концентрическим эллипсам с развитием фронта горных работ от флангов к центру с одновременной проходкой автотранспортного съезда, при этом горизонт отрабатывают концентрическими проходами по поточной технологии с переходом на цикличные схемы работы, а параметром, определяющим необходимость перехода с поточных на цикличные схемы принимают минимальный радиус, при котором производят отработку (фрезерование), равный 6-8 ширинам рабочего органа комбайна.

Разбивка месторождения на крупные блоки (участки) при большом карьерном поле и послойное фрезерование каждого из них рабочим органом комбайна по концентрическим эллипсам с развитием фронта горных работ от флангов к центру с одновременной проходкой автотранспортного съезда и отработка горизонта концентрическими проходами по поточной технологии с переходом на цикличные схемы работы, а также принятие минимального радиуса за параметр, определяющий необходимость перехода с поточных на цикличные схемы, равного 6-8 ширинам рабочего органа комбайна, при котором производят отработку (фрезерование), обеспечивает непрерывную работу комбайна (машины послойного фрезерования) с минимальным количеством вспомогательных операций и холостых пробегов комбайна.