способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых

Формула изобретения

1. Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающий выделение добычных и породных блоков в отрабатываемом уступе или рабочей зоне, рыхление слагающих их горных пород взрыванием горизонтальных скважинных зарядов малого или среднего диаметра под мобильным укрытием, оперативное опробование полезного ископаемого в массиве, глубокую дифференциацию добычного блока на выемочные элементы по комплексу основных показателей качества полезных ископаемых, их последовательную селективную отработку, минеральную подготовку извлеченной кондиционной минеральной массы и ее переработку, отличающийся тем, что выемочные элементы в пределах добычного блока выделяют по комплексу показателей качества полезного ископаемого - петрографическому, минеральному, химическому и гранулометрическому составам и по основным физическим свойствам слагающих его пород, предобогатительную подготовку извлеченной при экскавации кондиционной минеральной массы производят раздельно и последовательно по ее категориям, типам и сортам в призабойном пространстве с помощью мобильного агрегата, являющегося головной частью карьерного мобильного подготовительно-обогатительного комплекса и состоящего из секционного полусфероидного грохота-классификатора, работающего под действием гравитационных сил падающей из приемного бункера минеральной массы, дробилок среднего и мелкого дробления или только мелкого дробления и мельницы облегченного типа, переработку минеральной массы осуществляют последовательно в строгом соответствии с выделенными ее категориями, типами и сортами в мобильном обогатительном агрегате, куда она подается с помощью вибропередаточного устройства, соединяющего подготовительный и обогатительный агрегаты, полученные концентраты или концентраты и богатая штуфная добытая минеральная масса доставляется на металлургический или химико-металлургический комплекс или субкомплекс, а попутно полученная готовая или товарная минеральная продукция - потребителям.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что карьерный мобильный подготовительно-обогатительный комплекс, включающий минерально-подготовительный и обогатительный агрегаты, соединенные вибропередаточным устройством, размещают непосредственно в призабойной зоне на рабочей площадке уступа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что минерально-подготовительный агрегат размещают в призабойной зоне отрабатываемого уступа, а обогатительный агрегат - на рабочей площадке нижележащего уступа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что минерально-подготовительный агрегат размещают на рабочей площадке вышележащего уступа, а обогатительный агрегат - на рабочей площадке отрабатываемого уступа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной и горно-металлургической промышленности и может быть использовано при освоении рудных, россыпных, угольных, горюче-сланцевых и некоторых других месторождений, получении минеральных полуфабрикатов и готовой минеральной продукции, которые связаны с минералоподготовительными и обогатительными процессами.

Широко известны стационарные и полустационарные обогатительные фабрики и установки, применяемые при эксплуатации месторождений скального и полускального типа, а также передвижные и плавучие обогатительные установки при освоении россыпей и некоторых типов месторождений строительных горных пород [1] . Однако при освоении месторождений твердых полезных ископаемых, главньм образом рудных, с рыхлением горных пород взрывом мобильные обогатительные установки, размещаемые непосредственно в добычных забоях или вблизи них, до последнего времени не применялись.

Новая технология освоения месторождений твердых полезных ископаемых с послойным взрыванием горных пород в карьерах под мобильным укрытием с демпфирующим щитом [2] позволяет создавать технологии освоения с использованием мобильных минералоподготовительных и обогатительных установок, размещенных непосредственно в призабойном рабочем пространстве.

Наиболее близкими по существу решаемой задачи являются карьерные передвижные дробильно-перегрузочные установки или агрегаты типа ДПУ или ДПА, включающие накопительные емкости, например, бункеры, дробилки крупного дробления различных конструкций - конусные, щековые, роторные, конусно-валковые, двухвалковые - или грохоты, а также устройства для подачи дробленого материала в средства карьерного транспорта, главным образом ленточные конвейеры [1] . Наряду с определенными достоинствами этим установкам и агрегатам присущи существенные недостатки - прежде всего они рассчитаны на начальное крупное дробление, что предопределяет их большую массу (до 1600 т) и большие параметры - общая длина агрегата типа СДПА-2000 составляет 65-67 м при ширине 15-20 м, что значительно снижает их маневренность и обуславливает необходимость расширения рабочих площадок в карьере в 1,2-1,5 раза. Их использование связано с высокими энергетическими затратами, они не предусмотрены для работы в комплексе с обогатительньми агрегатами и установками.

Цель изобретения - повышение эффективности открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых за счет сокращения капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающем выделение добычных и породных блоков в отрабатываемом уступе или рабочей зоне, рыхление слагающих их горных пород взрыванием горизонтальных скважинных зарядов малого или среднего диаметра под мобильным укрытием, оперативное опробование полезного ископаемого в массиве, глубокую дифференциацию добычного блока на выемочные элементы по комплексу основных показателей качества полезных ископаемых, их последовательную селективную отработку, минеральную подготовку извлеченной кондиционной минеральной массы и ее переработку, согласно изобретению выемочные элементы в пределах добычного блока выделяют по комплексу показателей качества полезного ископаемого - петрографическому, минеральному, химическому и гранулометрическому составам и по основным физическим свойствам слагающих его пород; предобогатительную подготовку извлеченной при экскавации кондиционной минеральной массы производят раздельно и последовательно по ее категориям, типам и сортам в призабойном пространстве с помощью мобильного агрегата, являющегося головной частью карьерного мобильного подготовительно-обогатительного комплекса и состоящего из секционного полусфероидного грохота-классификатора, работающего под действием гравитационных сил падающей из приемного бункера минеральной массы, дробилок среднего и мелкого дробления или только мелкого дробления и мельницы облегченного типа; переработку минеральной массы осуществляют последовательно в строгом соответствии с выделенными ее категориями, типами и сортами в мобильном обогатительном агрегате, куда она подается с помощью вибропередаточного устройства, соединяющего подготовительный и обогатительный агрегаты; полученные концентраты или концентраты и богатая (штуфная) добытая минеральная масса доставляется на металлургический или химико-металлургический комплекс или субкомплекс, а попутно полученная готовая или товарная минеральная продукция - потребителям.

Карьерный мобильный подготовительно-обогатительный комплекс, включающий минерально-подготовительный и обогатительный агрегаты, соединенные вибропередаточным устройством, размещают непосредственно в призабойной зоне на рабочей площадке уступа.

Минерально-подготовительный агрегат размещают в призабойной зоне отрабатываемого уступа, а обогатительный агрегат - на рабочей площадке нижележащего уступа.

Минерально-подготовительный агрегат размещают на рабочей площадке вышележащего уступа, а обогатительный агрегат - на рабочей площадке отрабатываемого уступа.

Сопоставительным анализом с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в глубоком разделении добычного блока на выемочные элементы по широкому комплексу показателей качества полезного ископаемого и физическим свойствам горных пород, в выделении при селективной выемке категорий, типов и сортов минеральной массы и их раздельной подготовке и переработке с использованием карьерного мобильного подготовительно-обогатительного комплекса в призабойной зоне. Таким образом, заявляемый способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых соответствует критерию изобретения "новизна". При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были и поэтому они обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

На чертеже схематично изображен карьерный мобильный подготовительно-обогатительный комплекс.

Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых осуществляется следующим образом.

Непосредственную добычу и минеральную подготовку, например рудоподготовку, начинают послойным взрыванием эксплуатационного блока горизонтальными скважинными зарядами малого или среднего диаметра под мобильньм укрытием с демпфирующим щитом [2] , обеспечивающим одновременно равномерное и мелкое дробление полезного ископаемого, позволяющее исключить из последующего технологического цикла крупное, а при экономической целесообразности - и среднее дробление. На основе информации, полученной при оперативном опробовании горизонтальных взрывных скважин и оценке структуры взорванного добычного блока, производят его разбивку на выемочные элементы по комплексу показателей качества полезного ископаемого и основных физических свойств горных пород, слагающих блок, по петрографическому, минеральному, химическому и гранулометрическому составу, плотности, абразивности и прочности горных пород. Выделенные элементы последовательно извлекают из массива взорванного блока глубокой селективной выемкой, например экскаватором послойного копания [3], с разделением горной массы на четыре грузопотока: породный, направляемый на внутренние или внешние отвалы вскрышных пород, некондиционной минеральной массы, например рудной массы, направляемой в специальные отвалы, временно некондиционной минеральной массы, направляемой на специальные склады, и кондиционной минеральной массы, непосредственно подаваемой в мобильный минерально-подготовительный агрегат 1 (см. чертеж) карьерного мобильного подготовительно-обогатительного комплекса.

Кондиционную минеральную массу подразделяют в процессе экскаваторной выемки на категории, типы и сорта, соответствующие показателям качества, и последовательно загружают ею приемный бункер минерально-подготовительного агрегата 1, из которого она сбрасывается с оптимальной высоты на приемное устройство 2 секционного полусфероидного грохота-классификатора 3, с помощью которого ее в пределах каждого сорта или типа разделяют по гранулометрическому составу на несколько классов крупности: надрешетная минеральная масса первой его секции 4 механически сбрасывается во внешний перепускной канал 5 и ее подают в дробилку среднего дробления 6, а при отсутствии на карьере минеральной массы средней крупности - сразу в дробилку мелкого дробления 7; надрешетный продукт второй секции 8 по срединному каналу 9 подают в дробилку мелкого дробления 7; надрешетный продукт третьей секции 10 по внутреннему каналу 11 подают в мельницу облегченного типа 12, а подрешетный тонкий материал третьей секции, минуя мельницу облегченного типа 12, и конечный продукт измельчения с помощью вибропередающего устройства 13 подают в мобильный обогатительный агрегат 14, который располагают либо на той же рабочей площадке, что и минерально-подготовительный агрегат 1, либо на рабочей площадке нижележащего уступа 15.

Грохот-классификатор 3 приводят в рабочее состояние путем преобразования кинетической энергии падающей минеральной массы в механическую с помощью механизма-преобразователя 16. Основные узлы и конструкции мобильного обогатительного агрегата 14 устанавливают, исходя из применяемого в конкретных условиях способа обогащения - гравитационного, флотационного, магнитно-сепарационного, комбинированного и т.п. При добыче и переработке железных, титано-магнетитовых и им подобных руд используют мобильный обогатительный агрегат с узлами сухой магнитной сепарации.

Полученный концентрат или концентраты в качестве промпродуктов направляются на конечную переработку на установках того же предприятия либо в качестве товарной продукции поставляют потребителю - металлургическому или химико-металлургическому заводам.

Таким образом, заявляемый способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых обеспечивает сокращение капитальных и эксплуатационных затрат путем исключения из производственного цикла транспортировки из карьера добытой кондиционной минеральной массы за счет осуществления ее переработки в призабойной зоне с помощью карьерного мобильного подготовительно-обогатительного комплекса; увеличения сквозного извлечения полезного ископаемого и полезных компонентов из него путем комплексно-сквозного повышения качества добываемого, подготавлеваемого и перерабатываемого минерального сырья, что позволяет достичь поставленнной цели.

Источники информации

1. Открытые горные работы. Справочник. - М.: Горное дело, 1994.

2. Патент РФ 2039253, МКИ⁵ Е 21 С 37/00.

3. Секисов Г. В. Минеральные объекты и их рациональное освоение. - М.: Наука, 1994.