способ отработки полезных ископаемых

Классы МПК:E21C41/26 способы открытой разработки полезных ископаемых; системы разработок
Патентообладатель(и):Кузнецов Николай Николаевич
Приоритеты:
подача заявки:
1995-08-01
публикация патента:

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. В основу изобретения положена задача повышения эффективности, безопасности и полноты выемки полезных ископаемых из недр за счет управления фактическим интегральным проявлением факторов устойчивости бортов на этапах разработки карьера. Сущность изобретения: задача решена тем, что на первом этапе отработки борта отстраивают с параметрами, обеспечивающими получение показателей сцепления и угла внутреннего трения массива по их устойчивости, а на последующих этапах борта переотстраивают в новые положения на высоту, допустимую устойчивостью бортов и параметрами дна карьера. Приведены аналитические зависимости определения положений бортов. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

Способ отработки полезных ископаемых, включающий отработку карьера до граничного контура этапами по глубине, формирование промежуточного дна, погашение бортов, отработку массива и углубку карьера, отработку и транспортирование полезных ископаемых, отличающийся тем, что на первом этапе отработки карьера борта отстраивают с параметрами, обеспечивающими получение показателей сцеления и угла внутреннего трения массива по их устойчивости, а на последующих этапах борта переотстраивают в новые положения, которые определяют по выражениям

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

где Kу(j + 1)i и способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 коэффициент устойчивости борта соответственно в последующем и предыдущем его положениях по i-му профилю;

j и i порядковый номер соответственно положения и нормального профиля борта;

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 величина изменения коэффициента устойчивости борта для обеспечения проектного его значения по i-му профилю соответственно в предыдущем и последующем положении;

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 средневзвешенные сцепление и угол внутреннего трения приконтурного массива соответственно в последующем и предыдущем положениях борта по i-му профилю, МПа, градус,

на высоту, допустимую устойчивостью бортов и параметрами дна карьера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ реконструкции карьеров, включающий отработку карьера этапами по глубине, формирование промежуточного дна, погашение борта, отработку массива и углубку карьера, отработку и транспортирование ископаемого, формирование конечного дна [1]

Недостатками способа являются необеспечение соответствия фактической устойчивости всех бортов карьера ее проектным показателям в конечном положении, обуславливающее излишние затраты на отработку месторождения полезных ископаемых; сложность углубки карьера до минимально допустимых (по условиям безопасности работ и технической эксплуатации машин) параметров его дна в целике, уменьшающая полноту выемки полезных ископаемых из недр и возможности обеспечения безопасности работ.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку карьера до граничного контура этапами по глубине, формирование промежуточного дна, повышение бортов, отработку массива и углубку карьера, отработку и транспортирование полезных ископаемых, формирование конечного дна [2]

Недостатками способа являются

необеспечение гарантированной устойчивости бортов карьера и их участков и соответственно безопасности работ в случае разведанности по большой сетке скважин (недоразведанности) прикарьерного массива пород без существенных затрат времени и средств на получение недостающих прочностных показателей пород в массиве и других геологических данных;

снижение эффективности и полноты выемки полезных ископаемых из недр необеспечением высокой степени уточнения физико-механических характеристик прикарьерного массива и постоянной коррекции параметров бортов на этапах отработки карьера по фактическому состоянию их устойчивости с учетом изменения прочностных показателей неоднородного массива горных пород при расширении и углубке карьера; степени влияния факторов и их интегрального проявления с появлением или без появления новых факторов (например, нагружение бортов водой, тампонажа или расширения трещин и т.п.), изложенное обуславливает нижеперечисленные следствия в отдельности или в различном их сочетании: излишние объемы вскрышных работ, уменьшение возможностей глубины карьера и оставление ниже его дна (зачастую и в бортах) полезных ископаемых в недрах, а также деформация откосов;

возможность распространения отрицательного влияния деформации откосов при их наличии на значительный (часто на весь) срок отработки карьера;

на экономические показатели через изменения коэффициентов и сроков погашения горно-подготовительных работ и затрат на них;

на безопасность работ и полноту выемки полезных ископаемых в карьере, поскольку стабилизация нарушений устойчивости откосов во многих случаях сопровождается оставлением полезных ископаемых в целиках пород под деформациями в силу того, что их отработка сопряжена с опасностью новой активизации деформаций.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности, безопасности и полноты выемки полезных ископаемых за счет управления фактическим интегральным проявлением факторов устойчивости бортов на этапах разработки карьера.

Поставленная задача решена тем, что в способе отработки полезных ископаемых, включающем отработку карьера до граничного контура этапами по глубине, формирование промежуточного дна, погашение бортов, отработку массива и углубку карьера, отработку и транспортирование полезных ископаемых, на первом этапе отработки карьера борта отстраивают с параметрами, обеспечивающими получение показателей сцепления и угла внутреннего трения массива по их устойчивости, а на последующих этапах борта переотстраивают в новые положения, которые определяют по выражениям

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

где способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и Kпji коэффициент устойчивости борта соответственно в последующем и предыдущем его положениях по i-му профилю;

j и i порядковый номер соответственно положения и нормального профиля борта;

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 величина изменения коэффициента устойчивости борта для обеспечения проектного его значения по i-му профилю соответственно в предыдущем и в последующем положениях;

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 средневзвешенные сцепления и угол внутреннего трения приконтурного массива соответственно в последующем и предыдущем положениях борта по i-му профилю, МПа, градус,

на высоту, допустимую устойчивостью бортов и параметрами дна карьера.

Предлагаемый способ отличается от известного [2] вышеизложенной последовательностью операций, направлением работ и характеризующими способ параметрами, представленными в виде математических выражений. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта решение поставленной задачи. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений [1] [2] и др.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она не очевидна и характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критерию "новизна" и "изобретательскому уровню".

На фиг.1 изображена схема отработки полезных ископаемых карьером, вид в профиль; на фиг.2 графики зависимостей параметров призмы обрушения от параметров откосов и углов внутреннего трения пород; на фиг.3 номограмма определения высоты вертикального отрыва обрушения по физико-механическим характеристикам пород и углам откосов.

Способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе отработки карьера 1 в промежуточных контурах abcda с выемкой части полезного ископаемого 2 (или при большой мощности покрывающих пород без нее) его борта 3 и 4 отстраивают с параметрами: высотой H1i и H2i и результирующими углами наклона способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966201i и способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966202i (фиг.1) погашением или без погашения уступов, или с погашением их части (на фиг. не показано) по возможным вариантам: 1) способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966201i способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966202i, H1i H2i; 2) способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966201i способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966202i, H1i способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 H2i; 3) способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966201i = способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966202i, H1i H2i; 4) способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966201i = способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966202i, H1i способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 H2i. Борта 3 и 4 отстраивают с параметрами, обеспечивающими получение показателей сцепления и угла внутреннего трения прикарьерного массива пород, т.е. их отстраивают с приведением в состояние, близкое к предельно напряженному, характеризующееся по литературным [3] и практическим данным коэффициентами устойчивости в пределах 1,3-1,0. Это обеспечивают так, что в процессе увеличения высоты бортов 3 и 4 (глубины карьера 1) осуществляют визуальные и инструментальные маркшейдерские наблюдения за состоянием их устойчивости, например, по реперам 5(NN 1-7) наблюдательной линии ae (фиг. 1) при необходимости и по реперам на предохранительных бермах конструктивных уступов бортов 3 и 4 (на фиг. не показано) и визуально наблюдают за откосами ab и dc и поверхностью df карьера. При этом углубку карьера 1 производят при необходимости с изменением проектных параметров, установленных по имевшейся (часто неполной и неточной) информации о прочностных характеристиках массива пород. Эти изменения выражаются в уменьшении или увеличении фактической высоты и углов наклона бортов 3 и 4 относительно проектной соответственно в случаях дефицита или превышения фактической прочности массива пород относительно представления проекта: работы на данном этапе прекращают до или после достижения проектной глубины при состоянии бортов, близком к предельно напряженному. Также проектные параметры изменяют, когда карьер 1 выклинивается на глубине, а состояние бортов, близкое к предельно напряженному, не достигнуто, например, при минимально допустимой ширине дна bc при относительно неподвижных реперах 5 (NN 1-7) наблюдательной линии ae (или при незначительных колебаниях, вызванных, например, установленным температурным изменением объемов пород и т.п.) и без видимых изменений поверхностей ab, cd, df.

Таким образом, на первом этапе отработки карьер 1 углубляют до состояния бортов, близкого к предельно напряженному, которое определяют

а) инструментально путем систематической маркшейдерской съемки реперов 5 по изменению пространственного положения последних;

по переменно-противонаправленному колебанию реперов 5, отражающему процесс перераспределения напряжений в борту;

по тенденциозно направленному смещению реперов 5 в начальный период нарушений сплошности массива на участках потенциальной его поверхности сдвижения;

б) визуально, например, по наличию, раскрытию и протяженности трещины 6 в пространстве и времени, по смещению прикарьерного массива.

После этого определяют Kyji требующийся коэффициент устойчивости борта 3 (и 4) в последующем его положении по i-му нормальному профилю соответственно eg и fn, скорректированный относительно Kпji таким образом, чтобы коэффициент устойчивости борта 3 и 4 в новом проектном положении eg и fn был бы близок к величине Kпji + способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K1ji по выражению

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

где способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и Кпji коэффициент устойчивости борта соответственно в последующем и предыдущем его положениях по i-му нормальному профилю;

j и i соответственно порядковый номер положения и номер профиля борта.

Коэффициент устойчивости Кпji и ширину призм возможного обрушения по верху определяют по результатам наблюдений за состоянием промежуточных бортов 3 и 4:

а) близким к предельно напряженному (Кпji 1,3-1,0), фиксируемым по реперам 5 до нарушения сплошности поверхности (например, ae) карьера 1;

б) предельно напряженным (Кпji 1,0), устанавливаемым по наличию трещины 6 на поверхности (например, df) карьера 1;

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 величина требующегося изменения коэффициента устойчивости по i-му нормальному профилю соответственно относительно состояния борта в предыдущем положении и с учетом измерения влияющих факторов в последующем положении;

величину способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K1ji требующегося изменения коэффициента устойчивости выполненного промежуточного борта 3 (также 4) для обеспечения проектного (не меньшего, чем нормативное [4] [5] и [6]) его значения в предыдущем положении ab (также cd) по i-му нормальному профилю определяют как величину дефицита или превышения коэффициента устойчивости предыдущего борта по отношению к нормативному; способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K2(j+1)i величину требующегося изменения проектного коэффициента устойчивости промежуточного борта 3 (и 4) в предыдущем положении ab (и cd) (т.е. коэффициента, равного Kпji+способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K1ji) для обеспечения его значения, близкого к проектному его значению (Kпji+способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K1ji) в последующем положении eg (и fn) борта 3 (и 4), определяют с учетом предстоящего изменения влияющих факторов, например долевого участка литологических разновидностей пород и их обводненности в призмах возможного обрушения бортов, также сроков службы бортов и т.п.

В каждом сдвоенном знаке способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 выражения (1) верхний соответствует необходимости увеличения, нижний уменьшения Кпji.

По установленным Кпji и Kу(j+1)i с использованием известного метода [3] и других определяют средневзвешенные физико-механические характеристики породного (или породно-рудного, рудного и др.) приконтурного массива по выражениям

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

где способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и Cпji средневзвешенное сцепление приконтурного массива соответственно в последующем и предыдущем (условно соответствующем предельной напряженности борта) положениям борта по i-му профилю, МПа;

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 средневзвешенный угол внутреннего трения приконтурного массива соответственно в последующем и предыдущем (условно соответствующем предельной напряженности борта) положениям борта по i-му профилю, градус.

Соблюдение выражений (1), (2) и (3) является необходимым условием решения поставленной задачи, так как по ним корректируют (взаимоуточняют) коэффициент устойчивости бортов карьера и определяющие устойчивость бортов показатели сцепления и угла внутреннего трения пород. Их использование позволяет распространить полученные опытным путем на предыдущем этапе работ результаты на отстройку бортов в последующих этапах под углом наклона и на высоту, соответствующую физическому интегральному проявлению природных геотехнических факторов, и осуществлять постоянный контроль за состоянием отстраиваемых бортов с приведением их параметров в соответствие с фактической устойчивостью. Иными словами выражения (1), (2) и (3) как бы представляют собой аппарат оптимизации параметров бортов посредством постоянного диалога с природой (с учетом показателей ее естественных процессов).

После отработки карьера 1 в промежуточных контурах abcda по выражениям (1), (2), (3) и известным методам [3] и др. определяют новые положения бортов и по новым их контурам eg и fn на последующем этапе отработки карьера 1 переотстраивают борта 3 и 4 на высоту H3i и H4i, допустимую

устойчивостью вновь отстраиваемых бортов (т.е. при появлении признаков состояния борта, близкого к предельно напряженному, работы прекращают);

параметрами дна карьера (т.е. при отсутствии признаков предельно напряженного состояния бортов работы прекращают по выклиниванию карьера до ширины его дна, минимально допустимой правилами безопасности и технической эксплуатации оборудования);

устойчивостью бортов и параметрами дна карьера (т.е. работы прекращают при достижении минимальной ширины допустимых параметров дна карьера и признаков предельно напряженного состояния по крайней мере одного из бортов).

В различных условиях борта переотстраивают по предложенному способу от одного до двух и более раз.

В процессе отработки карьера 1 в новых промежуточных контурах egnfe на поверхности карьера 1 закладывают, например, новые реперы 5 (NN 7-12 и NN 13-17) наблюдательных линий em и fo (при необходимости и другие реперы других наблюдательных линий, в т.ч. на бермах бортов) и ведут по ним систематические инструментальные наблюдения за состоянием бортов, отстраиваемых по контурам eg и fn.

По результатам наблюдений устанавливают значения коэффициентов устойчивости бортов 3 и 4 Kпi в положениях eg и fn, т.к. после отработки карьера 1 в промежуточных контурах egnfe в объемах egnfdcbae положения eg и fn бортов 3 и 4 учитывают как предыдущие промежуточные по отношению к последующим положениям pr и st.

Затем аналогично описанному по выражениям (1), (2) и (3) определяют новые (последующие) положения pr и st бортов 3 и 4 и на последующем этапе отработки переотстраивают их из положений eg и fn в положения pr и st на высоту, допустимую устойчивостью бортов и параметрами дна карьера 1. Операции повторяют до обработки карьера 1 в конечных контурах, например на фиг.1 в контурах prstp.

Пример осуществления способа.

На первом этапе отработки карьера 1 в промежуточных контурах abcda проводят систематические инструментальные и визуальные наблюдения за состоянием бортов 3 и 4 и устанавливают, что в положениях ab и cd при высоте H1i H2i 73 м и выклинивании дна bc карьера 2 до ширины 27 м реперы 5 (NN 1, 2 и 3) наблюдательной линии ae на борту 3 колеблются при относительной неподвижности реперов 5 (NN 4-7), а на поверхности df борта 4 образовалась трещина 6. В результате наблюдений определяют: борт 3 находится в состоянии, близком к предельно напряженному, ширина призмы его возможного обрушения по верху Ш1ji 15 м расстояние от верхней бровки a борта 3 до средней точки u между подвижным (N 3) и неподвижным (N 4) реперами 5; борт 4 предельно напряжен способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620, ширина призмы обрушения по верху Ш2ji 7,5 м расстояние от верхней бровки d борта 4 до трещины 6. Устанавливают, что результирующие лучи наклона бортов 3 и 4 соответственно равны 75o и 81o, средневзвешенная плотность пород способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620пi призм обрушения составляет соответственно по борту 3 способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и по борту 4 способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 3,0 т/м3, отношения ширины призм обрушения к высоте бортов 15/73 0,21 и 7,5/73 0,1.

По графикам фиг.2 устанавливают (показано стрелками) соответствие величин способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 величине способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 величине способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и отношение высоты вертикального отрыва Hот к высоте борта Hi соответственно способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и отсюда способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 т.е. способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620, т.е. способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

После этого обходом по квадрантам номограммы на фиг.3 определяют значения Cпi:

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620.

По известным данным о колебаниях реперов 5 при коэффициентах устойчивости борта 1,0-1,3 принимают, например, коэффициент устойчивости борта 3 способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620. По объемам работ устанавливают, что срок службы бортов 3 и 4 в последующих их положениях eg и fn превышает 5 лет, поэтому согласно [4] [5] и [6] их коэффициенты устойчивости устанавливают не меньшими 1,3, т.е. относительно предыдущих положений ab и dc коэффициенты устойчивости увеличивают соответственно на величину

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K1ji = +0,1, способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620K2ji = +0,3.

По имеющимся геологическим и горнотехническим данным устанавливают, что в процессе переотстройки борта 3 из предыдущего промежуточного положения ab в последующее положение eg и борта 4 из положения dc в положение fn при прочих равных условиях, например, имеют место изменения двух факторов: обводненности и прочности пород призм возможного обрушения (изменения других факторов в данном случае незначительны и ими можно пренебречь).

Увеличением высоты бортов от H1i до H3i и от H2i до H4i на 31 м (от 73 до 104 м, в 1,42 раза) увеличивают объем обводненных пород в призме обрушения, в результате чего фактор обводненности может реализоваться в снижении устойчивости бортов на 5-10% и для компенсации этого снижения необходимо соответственно увеличить коэффициенты устойчивости бортов в проектном (последующем) положении на 0,05-0,1, т.е. принять в расчет "+"0,05-"+"0,1.

При увеличении прочности пород с глубиной и расположении наиболее прочных пород в призме упора в данном примере можно принять, что коэффициенты устойчивости проектного борта возрастут относительно предыдущего положения на 0,1-0,2 и поэтому для упреждающего учета этого фактора с целью обеспечения фактического коэффициента устойчивости борта 3 (и 4) в последующем положении eg (и fn), близкого к нормативному, для вычисления способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 целесообразно принять "-"0,1-"-"0,2.

В других случаях породы околорудного пространства, например, могут быть менее прочными, чем вышележащие и тогда имеет место уменьшение средневзвешенной прочности пород с углублением карьера.

Таким образом, например способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

По выражению (1) способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

Для борта 3 в положении eg определяют по выражениям (2) и (3) средневзвешенные физико-механические характеристики приконтурного массива:

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

Для борта 4 в положении fn определяют

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

Затем, как показано штриховыми линиями на фиг.2 и 3, устанавливают соответствие физико-механическим характеристикам массива углов откосов eg и fn при известной их высоте:

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

Установленными по выражениям (1), (2) и (3) параметрами способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966203i и способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966204i (для допустимой устойчивости бортов проектной высоты H3i H4i 104 м) бортов и минимальной допустимой для горнотехнических и геологических условий шириной дна gn карьера 1 определяют новые, последующие положения eg и fn бортов 3 и 4 и на втором этапе отработки карьера 1 переотстраивают последние из предыдущих положений ab и dc в положения eg и fn, тем самым отрабатывают карьер 2 в новых промежуточных контурах egnfe. При этом закладывают новые реперы 5 (N 7-12) по наблюдательной линии em и NN 13-17 по наблюдательной линии fo и в процессе отработки карьера 1 ведут по ним систематические инструментальные наблюдения за состоянием бортов 3 и 4. Например, в процессе переотстройки бортов 3 и 4 в промежуточные положения eg и fn под углами 63,4o и 65,8o до дна карьера 2 gn с минимально допустимой шириной 21 м нарушений устойчивости не обнаружено и борта переотстроены на высоту 104 м, допустимую параметрами дна gn карьера 1. Отсутствием колебаний реперов 5 по линиям em и fo установлено, что способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620, поэтому, например, принимают способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и в связи с подтверждением ожидаемой устойчивости фактическими результатами установленные способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 используют без корректировки в выражениях (2) и (3) в качестве соответственно способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620. (В случаях существенного различия ожидаемых и фактических результатов устойчивости, например, когда борт отстраивают с ожидаемым коэффициентом устойчивости 1,3 и получают его деформации Kyi способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 1,0, физико-механические характеристики массива уточняют исходя из состояния борта, как в описанном случае при контуре abcfa).

Устанавливают, например, что срок переотстройки бортов 3 и 4 из предыдущих промежуточных положений eg и fn в последующие положения pr и st при углубке карьера 2 до конечного дна rs на 16 м (от H3i H4i 104 м до H5i H6i 120 м) не может превысить 5 лет и согласно [4] [5] и [6] определяют по выражениям (1), (2) и (3) способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620, исходя из способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 (для борта 3 в положении pr способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 уменьшают на 0,13), соответственно способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

Факторы обводненности и упрочнения пород (при прочих относительно равных условиях) при увеличении глубины карьера 2 в 120/104 1,15 раза выражают, например, в следующих соответствующих величинах:

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

Таким образом, по выражениям (1), (2) и (3) определяют способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

По графикам на фиг. 2 и номограмме на фиг.3 определяют (стрелками не показано) новые последующие (конечные) положения бортов 3 и 4 pr и ts, соответствующие фактическим коэффициентам устойчивости, равным 1,2: способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966205i = 63способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 (при способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620, Ш5i 28,8 м, H5i 120 м); способ отработки полезных ископаемых, патент № 20966206i = 65способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 (при способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620, Ш6i 30 м, H6i 120 м). После этого на третьем этапе отработки карьера 1 переотстраивают борта 3 и 4 из промежуточных положений eg и fn в новые (в данном примере конечные, в других случаях могут быть промежуточные) положения pr и ts на высоту 120 м, допустимую параметрами шириной дна rs карьера 1 21 м, т. е. до выклинивания карьера 2 до минимально допустимой ширины дна. При этом наблюдениями по колебаниям и смещениям реперов 5 (NN 9-12 и 22 и NN 15-19) при неподвижности реперов NN 20 и 21 и NN 23 и 24 устанавливают соответствие возможных линий отрыва призм обрушения бортов 3 и 4 в конечных положениях pr и ts, определенных наблюдениями и на фиг.3 и 4: Ш5i 28,8 м, Ш6i 30 м и тем самым подтверждают полученные физико-механические характеристики массива способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 и коэффициенты устойчивости бортов, близкие 1,2, т. е. убеждаются в реализации возможностей сокращения объемов вскрышных работ.

Например, при отработке карьера 2 глубиной 120 м до конечного дна rs по известным способам [3] очевидно, что срок службы бортов 3 и 4 в конечных положениях не превышает 5 лет и допустимые коэффициенты их устойчивости принимают согласно [4] [5] и [6] в пределах 1,5-1,3.

При тех же исходных физико-механических характеристиках прикарьерных массивов пород, как в рассмотренном примере использования заявляемого способа: способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620 соответствующие минимально допустимым коэффициентам устойчивости 1,3 бортов 3 и 4 карьера 1 характеристики массива составляют: способ отработки полезных ископаемых, патент № 2096620

По данным характеристикам и графикам на фиг.2 и по номограмме на фиг.3 (аналогично рассмотренному примеру их использования) устанавливают (стрелками не показано) соответствующие высоте 120 м бортов 3 и 4 максимально допустимые результирующие углы наклона: борта 3 в конечном положении oz 52,4o; борта 4 в конечном положении hs 58,3o. Различия в обрабатываемых бортах по известным способам [1] [2] и др. и по предложенному способу очевидны.

Преимущества и технический эффект от предложенного способа заключается

в сокращении затрат на вскрышные работы за счет

увеличения результирующих углов наклона бортов в конечном (предельном) положении, так, в рассмотренном примере сравнение выполнимого по известным способам [1] [2] [3] конечного контура orsho с контуром prstp, выполненным по заявленному способу, показывает уменьшение объемов вскрышных работ на 1 п. м. протяженности бортов 3 и 4 по последнему способу на величину, равную заштрихованной площади prop (см. фиг.1) и площади tsht, это достигается последовательной корректировкой параметров устойчивых бортов на этапах их реконструкции (перепостановки в новое положение), позволяющей

учитывать изменения и производить уточнения прочностных характеристик прикарьерного массива в зоне потенциальной поверхности скольжения пород при расширении и углубке карьера;

накопить конкретную информацию о фактических количественных проявлениях фактора времени при различных параметрах и сроках службы промежуточных бортов на этапах отработки карьера и опыт управления ими посредством обновления бортов по последующим контурам;

посредством инструментальных и визуальных наблюдений за фактическим состоянием бортов карьера с достаточной точностью учитывать, воплощать и регулировать интегральные проявления всего комплекса влияющих факторов в их взаимодействии (в т.ч. неизвестных) при формировании следующих бортов;

обеспечить минимальный срок службы бортов в конечном (предельном) положении;

уменьшения объема вскрышных работ в промежуточных контурах карьера за счет погашения бортов с обеспечением минимально допустимой фактической их устойчивости на этапах отработки и тем самым частичного перенесения затрат на последующие периоды отработки карьера;

уменьшения ущерба от деформаций посредством ограничения распространения отрицательного влияния нарушений устойчивости предыдущих этапов на последующие этапы отработки карьера;

углубки карьера на последнем этапе при минимально допустимой устойчивости бортов и тем самым уменьшения объемов вскрышных работ;

в повышении полноты выемки полезных ископаемых из недр за счет уменьшения граничного коэффициента вскрышки и тем самым увеличения экономически целесообразной глубины карьера посредством уменьшения

объемов вскрышных работ в конечных контурах карьера;

суммарной стоимости отработки пород за счет укручения углов наклона промежуточных бортов относительно их углов по известным способам [1] [2] и др. и отработки заключенных между бортами с этими углами пород предыдущих этапов в последующие этапы отработки карьера, т.е. за счет смещения затрат во времени;

ущерба от деформации ограничением возможностей их реализации и развития; распространения в пространстве и времени их влияния на экономические показатели горных работ и потери полезных ископаемых в недрах, достигаемого постоянной переотстройкой бортов от этапа отработки карьера к этапу в пределах конечных контуров без их изменения;

в повышении безопасности производства горных работ в карьере путем уменьшения возможностей реализации и развития нарушения устойчивости откосов:

обеспечением соответствия параметров бортов фактической их устойчивости посредством прекращения углубки карьера на текущем этапе работ при состоянии бортов, близком к предельно напряженному, установленном по результатам визуальных и инструментальных наблюдений, что позволяет, например, на первом этапе отработки карьера в условиях недостаточной изученности прикарьерного массива без дополнительных затрат времени и средств на его изучение безопасно строить промежуточные борта и при этом получить уточненные основные физико-механические характеристики массива;

систематическим уточнением (от этапа к этапу отработки карьера) интегрального выражения в устойчивости бортов комплекса влияющих факторов (прочностных характеристик массива, параметров бортов, сроков их службы и др. в т.ч. неизвестных и неизученных) и воплощением полученных результатов в отстройку последующих бортов по новым контурам;

периодическим разносом погашенных бортов с переотстройкой их по новым контурам в невыветрелой, неразупрочненной и неразуплотненной части массива пород, обеспечивающим уменьшение срока службы бортов; эксплуатацию более прочной приоткосной части пород; своевременное прекращение развития намечающихся нарушений устойчивости откосов и их ликвидацию без оставления угрозы от них над горными работами по углубке карьера.

Источники.

1. Авторское свидетельство СССР N 1710754, кл. E 21С 41/26, 1992, БИ N 5.

2. Авторское свидетельство СССР N 1730452, кл. E 21С 41/26, 1992, БИ N 16.

3. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М. Недра, 1965, 378 с.

4. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л. ВНИМИ, 1972, 164 с.

5. Временные методические указания по управлению устойчивостью бортов карьеров цветной металлургии. М. Унипромедь, 1989, 128 с.

6. Нормы технологического проектирования предприятий черной металлургии с открытым способом разработки. Л. Гипроруда, 1986, 264 с.

Класс E21C41/26 способы открытой разработки полезных ископаемых; системы разработок

способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием -  патент 2528731 (20.09.2014)
способ открытой разработки крутопадающих месторождений площадной формы -  патент 2528704 (20.09.2014)
способ управления лазерной обработкой скальной породы переменной крепости и система для его осуществления -  патент 2528187 (10.09.2014)
способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых -  патент 2527826 (10.09.2014)
способ подготовки к выемке скальных пород с использованием лазерного воздействия и автоматизированный комплекс для его осуществления -  патент 2527445 (27.08.2014)
способ водоснабжения дражных работ -  патент 2524828 (10.08.2014)
способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку рудных тел в зонах контакта руды и вскрыши подуступами -  патент 2524716 (10.08.2014)
способ открытой добычи угля -  патент 2523246 (20.07.2014)
способ селективной отработки запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья -  патент 2521987 (10.07.2014)
способ ведения буровзрывных работ -  патент 2521629 (10.07.2014)
Наверх