способ открытой разработки крутопадающих вытянутых месторождений

Формула изобретения

Способ открытой разработки крутопадающих вытянутых месторождений, включающий отработку карьерного поля этапами, подготовку горной массы к экскавации буровзрывным способом, транспортирование породы и полезного ископаемого автосамосвалами, размещение вскрышных пород во внешнем и внутреннем отвалах, отличающийся тем, что по завершении горных работ в пределах предпоследнего этапа на горизонте, совпадающем со ступенью граничного контура карьера и контура горных работ предпоследнего этапа отработки карьерного поля, от верхней бровки постановки уступа в предельное положение выделяют целик, ориентированный вкрест простиранию карьерного поля, соединяющий противоположные борта карьера, с шириной верхнего основания, равной ширине площадки примыкания съезда к горизонту, разделяющий карьер на часть для размещения внутреннего отвала и часть основного извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого, от контуров верхнего основания целика в противоположных направлениях по простиранию карьерного поля проводят вскрывающие и подготовительные выработки на горизонт, смежный с горизонтом верхнего основания целика, в части карьера для размещения отвала отрабатывают законтурные запасы полезного ископаемого на глубину, позволяющую по простиранию сопряженно борту размещения стационарной трассы без изменения направления трассы устроить съезд максимальной длины и после их отработки от целика отсыпают съезд из вскрышных пород в направлении, противоположном направлению развития горных работ в части карьерного поля основного извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого, соприкасающийся боковой поверхностью с откосом погашенного уступа борта, противоположного борту размещения съезда на целике, отрабатывают полезное ископаемое, находящееся в целике под съездом, после чего приступают к размещению породы в подготовленном пространстве карьера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих вытянутых месторождений карьерами, предельное дно которых имеет ступенчатую форму.

Известен способ разработки крутопадающих вытянутых месторождений, включающий внешнее и внутреннее отвалообразование, выделение в центре или на фланге карьерного поля участка, отработку его до конечной глубины с удалением вскрышных пород во внешний отвал. Разработку оставшейся части карьерного поля ведут по всей его глубине с перемещением вскрышных пород во внутренний отвал [1].

Недостатком этого способа является его применимость для отработки карьерных полей больших размеров как по простиранию, так и вкрест простирания; карьерное поле должно иметь постоянную предельную глубину.

Известен также способ разработки крутопадающих месторождений, включающий отработку карьерного поля блоками, формирование под углом к горизонту, меньшим угла естественного откоса вскрышных пород, дна карьера и размещение на нем внутреннего отвала указанных пород. Блоки отрабатывают вкрест простирания залежи [2].

Недостатком и этого способа является ограниченная область применения, так как способ может быть применен при разработке карьерных полей больших размеров, позволяющих вести разработку как минимум двумя независимыми карьерами. Способ сложный в применении.

Близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки крутопадающих месторождений [3], включающий отработку карьерного поля этапами, возведение пионерной насыпи на предельном горизонте этапа, соединяющей уступы противоположных бортов карьера и разделяющей выработанное пространство на отвальную зону и зону вскрышных и добычных работ. После возведения пионерной насыпи размещение породы во внутреннем отвале осуществляют по замкнутому контуру, от периферии к центру.

Недостатком этого способа является то, что сформированное пространство под внутренний отвал включает транспортные бермы по всему периметру уступов. Это значительно уменьшает объем внутреннего отвала.

Более близкими к заявленному по технической сущности и достигаемому результату являются способы разработки крутопадающих месторождений [4, 5], включающие отработку карьерного поля этапами, выделение на горизонте, соответствующем ступени граничного контура карьера, разграничительной площадки, разделяющей карьер на часть для размещения внутреннего отвала и часть для ведения вскрышных и добычных работ, формирование от контура внутреннего отвала в направлении простирания рабочей зоны карьера временных целиков под тупиковые транспортные бермы, по которым доставляют породу в нижние ярусы внутреннего отвала, а для доставки породы в срединные и верхние ярусы на погашенном борту, борту размещения стационарной трассы, устраивают горизонтальную вытянутую площадку [5].

Недостатком этих способов является то, что они не позволяют извлечь дополнительно полезное ископаемое из законтурных запасов, увеличить приёмную ёмкость отвала.

В предлагаемом способе, включающем отработку карьерного поля этапами, подготовку горной массы к экскавации буровзрывным способом, транспортирование полезного ископаемого и породы автосамосвалами, размещение вскрышных пород во внешнем и внутреннем отвалах, по завершении горных работ в пределах предпоследнего этапа, на горизонте, совпадающем со ступенью граничного контура карьера и контура горных работ предпоследнего этапа отработки карьерного поля, от верхней бровки постановки уступа в предельное положение, выделяют целик, ориентированный вкрест простирания карьерного поля, соединяющий противоположные борта карьера, с шириной верхнего основания, равной ширине площадки примыкания съезда к горизонту, разделяющий карьер на часть для размещения внутреннего отвала и часть основного извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого, от контуров верхнего основания целика, в противоположных направлениях, по простиранию карьерного поля проводят вскрывающие и подготовительные выработки на горизонт, смежный с горизонтом верхнего основания целика, в части карьера для размещения отвала отрабатывают законтурные запасы полезного ископаемого на глубину, позволяющую по простиранию, сопряженно борту размещения стационарной трассы, без изменения направления трассы, устроить съезд максимальной длины, и после их отработки, от целика отсыпают съезд из вскрышных пород в направлении, противоположном направлению развития горных работ в части карьерного поля основного извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого, соприкасающийся боковой поверхностью с откосом погашенного уступа борта, противоположного борту размещения съезда на целике, отрабатывают полезное ископаемое, находящееся в целике под съездом, после чего приступают к размещению породы в подготовленном пространстве карьера.

На фиг.1 изображен план разработки карьерного поля; на фиг.2 - продольный разрез разрабатываемого карьерного поля; на фиг.3 изображен фрагмент карьера: положение вскрывающих и подготовительных выработок в части, подготавливаемой под отвал, и части основного извлечения горной массы в начале последнего этапа отработки карьерного поля; на фиг.4 - фрагмент карьера, подготавливаемая под отвал часть: отсыпанный из вскрышных пород съезд и съезд на целике, подлежащий отработке; на фиг. 5 - фрагмент плана карьера с внутренним отвалом, отсыпанном породами, доставленными по верхнему основанию целика, транспортным бермам и съезду, возведенному из вскрышных пород от верхней транспортной бермы, сопряженно погашенному борту карьера; на фиг.6 - фрагмент плана карьера с внутренним отвалом, отсыпанным породами, доставленными по горизонтальной вытянутой площадке и съезду, возведенному с данной площадки; где 1 - целик; 2 - контур верхнего основания целика; 3 - контур внутреннего отвала; 4 - часть карьера для размещения внутреннего отвала; 5 - временный съезд; 6 - подготовительная выработка; 7 - временные целики под транспортную берму; 8 - съезд, сформированный при отработке законтурных запасов; 9 - съезд, возведенный из вскрышных пород для отработки полезного ископаемого под съездом 8; 10 - горизонтальная вытянутая площадка; 11 - стационарный съезд; 12 - законтурные запасы полезного ископаемого, подлежащие отработке; 13 - внутренний отвал; 14 - съезд, возведенный от верхней транспортной бермы; 15 - то же, отсыпанный с горизонтальной вытянутой площадки; 16 - контур залежи полезного ископаемого; 17 - граничный контур карьера.

Способ заключается в следующем. Карьерное поле отрабатывают этапами. Границы этапов устанавливают по относительно стабильным горно-геологическим и горно-техническим условиям, в пределах которых энергетический показатель извлечения горной массы с учетом технических и технологических средств будет постоянным. Границы предпоследнего и последнего этапов устанавливают с учетом условия максимального размещения вскрышных пород в выработанном пространстве карьера в процессе разработки месторождения, а также размещения автомобильного съезда до конечной глубины карьера. На горизонте, совпадающем со ступенью граничного контура карьера и контура горных работ предпоследнего этапа отработки карьерного поля, от верхней бровки постановки уступа в предельное положение, выделяют (фиг. 1,2) целик 1, ориентированный вкрест простирания карьерного поля, соединяющий противоположные борта карьера, с шириной верхнего основания, равной ширине площадки примыкания съезда к горизонту, разделяющего карьер на часть для размещения внутреннего отвала 13 и часть основного извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого. От контура 2 верхнего основания целика 1 устанавливают контур 3, который разграничивает по бортам выделенную часть карьерного пространства 4 под отвал и остальную. Отработку карьерного поля до последнего этапа осуществляют с размещением вскрышных пород во внешнем отвале. При этом в части карьера 4 на глубине Н

где Н₀ - глубина карьера до горизонта верхнего основания целика 1, м; F - ширина дна карьера на горизонте верхнего основания целика 1, м; b_t - ширина транспортной бермы, съезда, м; d - ширина бермы безопасности на погашенном борту карьера, м; - угол откоса борта карьера с транспортными бермами, град; - угол откоса борта карьера с погашенными уступами на граничном контуре, град.; f - количество ярусов внутреннего отвала высотой h, равной высоте погашенного уступа на граничном контуре карьера, отсыпанных породами, доставленными по съезду, возведенному в отвальной части карьера от верхней транспортной бермы, сопряженно погашенному борту, продолжающему трассу, проходящую по верхней транспортной берме, на погашаемом борту, борту размещения стационарной трассы, устраивают горизонтальную вытянутую площадку шириной, достаточной для тупикового разворота автосамосвала, привязывают ее к трассе, например, соединяющей фланговые выезды из карьера. С понижением горных работ на противоположном борту, от контура 3, в сторону рабочей зоны карьера, формируют временные целики 7 под транспортные бермы 7 высотой, равной высоте погашенного уступа на граничном контуре карьера. Возможное количество целиков 7, по условию безопасной работы технологического оборудования и транспортного доступа в рабочую зону карьера, устанавливают по зависимости

По завершении отработки предпоследнего этапа карьерного поля, от контуров 2 верхнего основания целика 1, в противоположных направлениях, по простиранию карьерного поля (фиг.3) проводят вскрывающие 5 и подготовительные 6 выработки. В части 4 размещения отвала отрабатывают законтурные запасы 12 полезного ископаемого на глубину, позволяющую по простиранию, сопряженно борту размещения стационарной трассы, без изменения направления трассы, устроить (фиг.4) съезд 8 максимальной длины. После их отработки от целика 1 отсыпают съезд 9 из вскрышных пород в направлении, противоположном направлению развития горных работ в части карьерного поля основного извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого, соприкасающийся боковой поверхностью с откосом погашенного уступа борта, противоположного борту размещения съезда 8 на целике. По завершении отсыпки съезда 9 отрабатывают полезное ископаемое, находящееся в целике под съездом 8, после чего приступают к размещению породы в подготовленном выработанном пространстве карьера.

Нижнюю часть отвала 13, ниже верхнего основания целика 1, заполняют с верхнего основания целика 1 в направлении, противоположном направлению развития горных работ в части карьерного поля извлечения вскрышных пород и полезного ископаемого. По заполнении нижней части отвала 13 в срединную часть породу доставляют (фиг.5.) сначала по транспортным бермам 7, а затем по верхней транспортной берме 7 и съезду 14, возведенному из вскрышных пород сопряженно борту карьера. В верхнюю часть отвала 13 породу доставляют (фиг.6) по горизонтальной вытянутой площадке 10 и съезду 15. Съезд 15 возводят из вскрышных пород на площадке 10 и далее, по мере отсыпки верхней части отвала 13 , по спирали сопряженно погашенному борту карьера до выхода его к торцовому откосу отвала 13 со стороны рабочей зоны карьера. Далее съезд 15 развивают по контуру отвала, не сопряженному с контуром карьера.

Отвал отсыпают ярусами снизу вверх. Отсыпку частей отвала 13, ограниченных горизонтами нижнего основания отвала 13 и верхней транспортной бермы 7, окончания съезда 14 и горизонтальной вытянутой площадки 10 осуществляют ярусами высотой, равной высоте погашенного уступа на граничном контуре карьера. Части отвала 13, ограниченные горизонтами начала и окончания съездов 14 и 15, отсыпают ярусами высотой, установленной, исходя из минимальной энергоемкости размещения породы в теле отвала 13.

Источники информации

1. П.И. Томаков, B.C. Коваленко. Основные направления повышения эффективности использования земельных ресурсов при открытой разработке месторождений полезных ископаемых / Проблемы комплексного освоения месторождений твердых полезных ископаемых // Моск. горн. институт. Под ред. Л.А. Пучкова. М.: Недра, 1989, с.94.

2. Авторское свидетельство 1812321 СССР, кл. Е 21 С 41/26. Способ открытой разработки крутопадающих и наклонных месторождений.

3. Патент 2013550 РФ, МКИ Е 21 С 41/26. Способ открытой разработки крутопадающих месторождений.

4. Патент 2167297 РФ, МПК6 Е 21 С 41/26. Способ открытой разработки крутопадающих вытянутых месторождений.

5. Патент 2171377 РФ, МПК6 Е 21 С 41/26. Способ открытой разработки крутопадающих вытянутых месторождений.