способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

1. Способ комбинированной разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых, включающий отработку месторождения до проектной глубины отрытым способом с вызовом вскрышных пород во внешний отвал, а руды на фабрику, проходку подземной вскрывающей выработки, отработку нижележащих руд подземным способом и доизвлечение руды в борту карьера с отсыпкой части вскрышных пород в выработанное пространство, отличающийся тем, что в качестве подземной вскрывающей выработки проходят наклонный ствол, через который отрабатывают с открытым выработанным пространством нижележащие руды на глубину 60-100 м, оставляя невыработанным целик под бортом, разносят борт, отсыпая часть вскрышных пород гравитационным способом в образующуюся выработку, до восстановления отметок первоначального дна карьера, а после отработки руды в борту карьера доизвлекают руду под бортом, наклонный ствол углубляют на следующий шаг и отрабатывают нижележащие руды аналогичным образом под налегающими породами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наклонный ствол проходят со дна карьера, в противоположном от оставленных запасов борту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел, например кимберлитовых.

Известен способ комбинированной разработки рудных месторождений, включающий первоначальную отработку верхних запасов карьером до проектной глубины, проходку вертикального ствола с борта карьера, горизонтальных выработок и отработкой нижележащих руд системой этажного самообрушения (Куликов В.В. Совместная и повторная разработка рудных месторождений.-М.: Недра, 1972. с. 185-189).

Недостатком известного способа является малая эффективность, обусловленная большими затратами на его реализацию. Технологию отработки: открытый способ, подземный, затем снова открытый и т.д. изменить нельзя. Это не позволяет рационально сочетать оба способа, сократить сроки отработки, сделать затраты на разработку всех запасов руды минимальными.

Наиболее близким по технической сущности является способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых. /А.с. 1700236 СССР, МКИ E 21 C 41/00. В.И.Терентьев, К.Н.Трубецкий и др.- N 4406446/03; Заявлено 07.04.88, Опубл. 23.12.91, Бюл.N 47/. Способ включает отработку месторождения до проектной глубины открытым способом с вывозом вскрышных пород во внешний отвал, проходку подземной вскрывающей выработки, отработку нижележащих полезных ископаемых подземным способом и доизвлечение полезного ископаемого в бортах карьера с отсыпкой части вскрышных пород в выработанное пространство. Вскрытие горизонтов карьера осуществляют одновременно с подготовкой подземных транспортных выработок, проходимых до начала отработки горизонта, расположенного выше предельной глубины карьера на величину, определяемую математическим выражением. Транспортирование горной массы ведут по подземным транспортным выработкам до вскрытия карьера на проектную глубину. После достижения проектной глубины вскрышные породы отсыпают во внутренний отвал на проектной глубине карьера.

Недостатком известного способа является малая эффективность при разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых. При использовании известного способа становится невозможным перенос выполнения части вскрышных работ на более поздний период, а выемка руды - первоочередной. Кроме того, невысокая эффективность способа обусловлена большими затратами за счет:

- большой протяженности подземной вскрывающей выработки, проходимой с верхних горизонтов;

- транспортировки полезного ископаемого по подземным выработкам и далее;

- транспортирования вскрыши во внутренний отвал.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки за счет снижения затрат на добычу руды и горноподготовительные работы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем отработку месторождения до проектной глубины открытым способом с вывозом вскрышных пород во внешний отвал, а руды - на фабрику, проходку подземной вскрывающей выработки, отработку нижележащих руд подземным способом и доизвлечение руды в борту карьера с отсыпной части вскрышных пород в выработанное пространство, в качестве подземной вскрывающей выработки проходят наклонный ствол, через который отрабатывают с открытым выработанным пространством нижележащие руды на глубину 60-100 метров, оставляя невыработанным целик под бортом, разносят борт, отсыпая часть вскрышных пород гравитационным способом в образующуюся подземную выработку, до восстановления отметок первоначального дна карьера, а после отработки руды в борту карьера доизвлекают руду под бортом, наклонный ствол углубляют на следующий шаг и отрабатывают нижележащие руды аналогичным образом под налегающими породами.

Причем наклонный ствол проходят со дна карьера в противоположном от оставленных запасов борту.

Проведение наклонного ствола со дна карьера после отработки карьера на проектную глубину позволяет сократить его длину, за счет этого снижаются затраты на его проведение.

Отработка нижележащих руд с открытым выработанным пространством, после доработки карьера до проектной глубины, позволяет снизить затраты на транспортировку вскрышных пород и другие горноподготовительные работы. Глубина отработки определяется физико-механическими свойствами пород для устойчивого положения открытого выработанного пространства, для кимберлитовых карьеров составляет 60-100 м.

Разнос борта после доработки нижележащей руды с открытым выработанным пространством позволяет перенести часть вскрышных работ на более позднее время, при этом вскрышные породы после разноса борта частично складируются в выработанное пространство. Это позволяет снизить затраты на транспортировку вскрышных пород.

Доизвлечение руды, оставленной под временным целиком, после отработки руды в борту карьера, позволяет транспортировать ее по восстановленному дну карьера и далее по транспортным бермам, что снижает затраты на ее отработку.

Отработка нижележащей руды, при углублении наклонного ствола еще на шаг, уже под налегающими породами, позволяет снизить затраты на добычу руды, без дополнительных капитальных затрат на строительство подземного рудника.

На чертеже - карьер в разрезе с элементами комбинированного способа.

Табл. - таблица нарастающих объемов руды и вскрыши по годам при:

а) традиционном способе отработки

б) предлагаемом способе.

Карьер содержит проектный контур 1, временный целик 2, представленный рудным целиком 3 и вскрышным целиком 4, наклонный подземный ствол 5, пройденный со дна карьера, транспортные съезды в карьере 6, запасы руды под временным целиком 7 и под дном карьера 8 и 9.

Пример конкретной реализации

Условный карьер отрабатывался до глубины 270 метров традиционным способом с вывозом вскрышных пород во внешний отвал. Карьер имеет вытянутую форму. При отработке в одном из бортов оставлен рудный целик. Объем рудного целика (V_р.ц) определен по формуле (Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ.- М.: Недра. 1986.- с.16. п.1.20) и составляет 200 тыс.м³. Объем имеющихся над рудным целиком вскрышных пород, временно оставленных в борту, определялся исходя из равенства соотношения руды и вскрыши во временном целике контурному коэффициенту вскрыши в целом по карьеру и составил 4000 тыс.м³.

После отработки карьера до проектной глубины со дна карьера соорудили наклонный ствол 5 и произвели добычу руды 8 под дном карьера с открытым выработанным пространством на глубину 100 м.

Система разработки - подэтажное обрушение. Обрушенная руда из подземной выработки 8 транспортируется через наклонный ствол 5 и далее по транспортным съездам 6 на обогатительную фабрику.

Приступают к разносу временного целика 2, при этом часть вскрышных пород 4- 3500 тыс.м³ вывозят во внешний отвал, оставшуюся часть 500 тыс.м³ перемещают гравитационным способом на дно выработанного пространства 8 до восстановления первоначального дна карьера. Отрабатывают руду 3 в борту и вывозят ее на фабрику.

Вскрытие оставленных в борту запасов руды осуществляется системой временных съездов (на фиг.1 не показаны), обеспечивающих связь разносимых горизонтов с существующими спирально-петлевыми транспортными коммуникациями 6. Разносимый участок борта карьера отстраивается под предельно допустимым углом откоса. Руду, оставленную под целиком 7, отрабатывают через наклонный ствол 5 по аналогичной технологии.

Удлиняют наклонный ствол 5 еще на один шаг и отрабатывают через него руду из зоны 9 под налегающими породами.

Предлагаемый способ позволяет перенести горноподготовительные работы по вскрыше (4000 тыс.м³) на четыре года позже (таблица, вариант Б п.1). При этом карьер до проектной глубины будет отработан на 2 года раньше (таблица, вариант Б п.2). Это позволит уменьшить грузооборот на вскрыше на 7,5 млн.т. км. Таким образом, при использовании предлагаемого способа комбинированной отработки месторождения достигается перенос эксплуатационных затрат на будущие периоды, уменьшение объемов транспортных работ, повышение безопасности и экологичности работ.