Способ открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 36561 АЗ 55 Е 21 С 41/2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Днепропетровский горный институт им. Артема(56) Авторское свидетельство СССР М 968402, кл. Е 21 С 41/ОО, 1981.Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1155755, кл. Е 21 С 41(00, 1983.(54) СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ(57) Использование; изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве глубоИзобретение относится к горному делу, а частности, к открытому способу разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых большой протяженности и может найти применение при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве глубоких карьеров.Цель изобретения - снижение затрат на выемку и транспорт горной массы при отработке месторождений с уменьшающейся мощностью пласта.Практика открытых юрных работ показывает, что отработка крутопадающих месторождений большой протяженности наиболее интенсивно ведется на участках с максимальной мощностью пласта полезного ископаемого, характеризующихся минимальным коэффициентом вскрыши,ких карьеров, Снижение затрат на выемку и транспорт горной массы при отработке месторождений с уменьшающейся мощностью пласта. Сущность изобретения: обработку карьера ведут этапами с подвиганием фронта горных работ в направлении уменьшения его мощности, после достижения карьером проектной глубины первой очереди второго этапа отработки, вскрытие месторождения на укаэанном этапе производят из карьера и ведут его отработку, а по достижении фронтом горных работ от границы этапов, расстояния определяемого по формуле, формируют временный отвал на указанном горизонте второго этапа, соединяют транспортные коммуникации смежных этапов разработки, а внутренний отвал второй очереди отсыпают, начиная от границы смежных этапов, после чего приступают к отработке следующей очереди карьера. 4 ил,большими размерами рабочей зоны и проектной глубиной основного карьерч. Участки же карьерного поля с меньшей мощностью пласта характеризуются более высокими коэффициентами вскрыши, Для уменьшения общего обьема выемки вскрышных пород здесь стремятся увеличивать скорость подвигания горных работ в горизонтальном направлении по простиранию пласта полезного аскопаемого при небольшой интенсивности положения дна карьера. Проектная глубина отработки на этих участках значительно меньше по сравнению с основным карьером,Большая протяженность карьерного поля дозволяет применять для перемещения горной массы высокоэкономичный железнодорожный транспорт. Располагая желез 1836561нодорожные пути на обоих бортах карьера, возмокна обеспечивать подачу локомотивосоставов на давольно большую глубину в основную часть карьера,Формируя отработку средней и дальней частей карьерного паля очередями со вскрытием их горизонтов из основногокарьера, появляется возможность развивать горные и отвальные работы в одном направлении, к торцу карьерного паля с минимальной мощностью пласта полезногоископаемого, что позволяет обеспечить равномерный график выемки вскрыши без снижения установленной мощности предприятия, складировать вскрышные породы раздельно па разнасиднастям без перемешивания, использовать их по мере надобности как попутное сырье, Выделениедвух очередей и организация только однойпереэкскавации первичного внутреннего отвала позволяет вести вскрышные работы на глубоких горизонтах с применением только автомобильного транспорта на расстояние до 1,5 - 2 км, Верхние же горизонты с расположенными на них транспортными коммуникациями вскрышей не засыпают, в связи с чем сохраняется возможность эксплуатировать железнодорожный транспорт по всей протяженности карьера, осуществляя им основной обьем перевозок, В этом случае затраты на выемку и транспортирование гарной массы наименьшие по сравнению с аналогом и прототипам.Дополнительный анализ известных технических решений показал, что ни в одном из них не содержится ни отдельных операций, приведенных в отличительной части формулы изобретения, ни совокупности их, предложенной авторами изобретения. Кроме того, установлено, что ни адин из известных в настоящее время способов открытой разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых с внутренним отвалообразованием не решает надежно поставленной задачи снижения затрат на 45 выемку и транспорт горной массы. Посколькуданная совокупность признаков позволяет достичь высокого положительного эффекта. ее можно считать существенной.Из изложенного выше следует, что 50 предложенная совокупность признаков соответствует всем критериям, предьявляемым к изобретениям в СССР: обладает новизной, существенностьО и палажитель" ным эффектом, имеющим место при реализации предложенного технического решения - способа открытой разработки крутопадакщих месторождений полезных ,ископаемых свнутренним отвалаабразованием. Реализация предлагаемого способа иллюстрируется предлагаемыми схемами, гдена фиг, 1 изображен план карьерного поля;на фиг. 2 и 3 - приведены предельные контуры глубокого карьера, показывающие вдинамике последовательное формирова- .ние внутренних отвалов; на фиг, 4 - поперечный разрез отрабатываемогоместорождения,Способ может быть реализован следующим образом, На земной поверхности 1 взависимости от мощности пласта полезногоископаемого 2 устанавливают предельныйконтур разработки в плане 3 и по глубине 4;выделяя при этом первый этап разработки(основной карьер) 1, второй И и третий И егоэтапы. Добычу полезного ископаемого ведут основным карьерам 1 с интенсивнойуглубкой его дна 5 и перемещением горныхработ в направлении от торца 6 с большоймощностью пласта полезного ископаемогок противоположному торцу 7 с меньшеймощностью пласта.Мекду первым этапоми вторым И выделяют проектную границу по профилю 8 - 8,между вторым И и третьим И этапами - попрофилю 9-9, В пределах второго И и третьего И очереди разработки высотой соответственно Ь 1 и Ь 2, выделяют в них горизонты,которые вскрывают из рабочей зоны 12 основного карьера 1 последовательно по мередостижения их дном 5: сначала подошвыгоризонтов 13 первой очереди 10, затем подошвы горизонтов 14 второй очереди отработки 11. Отметки подошвы горизонтов 14по абсолютной величине совпадают с проектным контуром отработки второго этапа Икарьерного паля, Гарные работы ведут в направлении к торцу карьерного поля 7 с меньшей мощностью пласта полезногоископаемого,Первичный внутренний отвал 15 высотой 1 Оначинают отсыпать на подошве горизонтов 13 при падвигании фронта горныхработ 16 первой очереди 10 на расстояниене менееОт проектной границы 8-8 междупервыми вторым этапами П разработкикарьерного поля, которое определяют поформуле"12( - +сщ й )+2 Ь 0 Ьсщ р+а,ЬЬугде Ь - ширина рабочей площадки, м,Ьу - высота УстУпов в Рабочей зоне, м; а,ф - углы откосов уступов и первичного внутреннего отвала, градусы;а - ширина площадки безопасности между нижней бровкой первичного отвала16 и проектной границей 14 средней части карьерного поля, м, Фронт отвальных работ 17 перемещают вслед за фронтом горнь 1 х работ 16 с отставанием по йодошве горизонтов 13 на расстояние не менее ширины рабочей площадки Ь. Транспортные коммуникации 18 основного карьера 1 размещают с выходом на верхние горизонты борта втоогои третьегоэтапов карьера. Высоту первичного отвала 15 принимают такой, чтобы временно складируемые породы не засыпали транспортные площадки 19 на верхних горизонтах бортов карьера 20 вто рогои третьегоэтапов разработки карьерного поля.При формировании выработанного пространства в подошве горизонтов 14 второй очереди 1.1 внутренний отвал с первичного положения 15 совместно с вскрышными породами, извлекаемыми при разносе бортов карьера 20, перемещают в постоянное положение 21 на проектный контур отработки, начиная ат границы второго этапа 8 - 8 в направлении к торцу 7 карьерного паля. Повтарнуа разработку первичного внутреннего отвала 15 ведут с использованием основных транспортных коммуникаций 18,В качестве примера рассмотрена эффективность заявляемого способа открытой разработки Горишне-Плавнинского и Лавриковского железорудных месторождений, эксплуатируемых Полтавским горна-обогатительным комбинатом, В соответствии с техническим проектном общая длина карьера установлена 8 км, в пределах которой выделен основной карьер первого этапа длиной 3 км с глубиной 700 м, второй этап - длиной 1,2 км и глубиной 500 м; третий этап - длиной 3,8 км и глубиной 300 м. Железорудные пласты погружаются в недра земли пад углом 75-90 и имеют мощность в пределах первого этапа 150 - 220 м, второго и третьего этапов - 36-41 м. Производительность карьера па добыче железкой руды - 34 млн, тУгод, вскрыше - 31 млн. м/год. В настоящее время длина карьера 5 км, в т. ч, третьего этапа - 0,8 км. Гарные работы ведутся на глубине 220 м в первом этапе и уменьшаотся да глубины 170 м в его третьем этапе, Верхние горизонты отрабатываются с применением железнодорожного транспорта, нижние - автомобильного.По предложению авторов заявляемого способа в карьере выделены две очереди отработки второго и третьео этапов карьерного полл. Высота первой очереди составляет 170 - 180 м, Отработку ее планируется вести без увеличения достигнутой глубины в третьем этапе до предельной границы в торце карьерного поля. Высота второй оче реди совпадает по подошве с предельной глубиной отработки и во втором этапе составляет 320 м, в третьем - 120 м, В первичный внутренний отвал предполагается уложить 60 млн. м вскрышных пород.зИсходными данными для расчета расстояния удаления начала отсыпки первичного внутреннего отвала от границы второго этапа с первым являются:Ь 2 - высота горизонта второй очереди - 320 м;Ь - ширина рабочей площадки - 60 м; Ьу - высота уступов - 15 м;а - угол откоса ступа - 75 О;Р - угол откоса отвала - 36 С;Ьо - высота первичного внутреннего отвала - 45 м;а - ширина площадки безопасности между нижней бровкой отвала и проектной границей средней части карьернога поля - 45 м.Тогда, по приведенной в заявляемом решении формуле 5 10 20=320( - +0,2)+2 45 60 1,4+45=1511 м,6015 В соответствии с этим, поскольку совместная длина второго и третьего этапов раз работки к настоящему времени ужеотработана на 2 км от границы с первым этапом, начиная с 1991 г. целесообразно вести выемку горной массы первой очереди в третьем этапе с внутренним отвалоабра зованием. Для этого ежегодно на подошвуотработанной первой очереди следует укладывать 4 - 5 млн. мгод скальных вскрышных пород. Гри этом расстояние перевозки автотранспортом снижается на 1 км, желеэ нодоражным - на 5 км. В последующем приформировании выработанного пространства в подошве первой очереди указанные 60млн.м вскрышки из первичного внутреннегоотвала будут перемещены в постоянный от вал. При этом среднее расстояние транспортирования автосамасвалами составит 2 км, потребуются дополнительные работы по повторной экскавации и атвалообразованию.50 Формула изобретенияСпособ открытой разработки крутопадающих месторахщений полезных ископаемых, включаащий вскрытие месторождения, отработку горизонтов карь ера очередями с углубкой, формированиетранспортных коммуникаций по борту, отсыпку внутреннего отвала в выработанное пространство первой очереди, отработку парад отвала совместно с вскрышными породами с перемещением их в выработанноепространство второй очереди, транспортирование горной массы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрат на выемку и транспорт горной массы при отработке месторождений с уменьшающейся мощностью пласта, отработку карьера ведут этапами с подвиганием фронта горных работ в направлении уменьшения его мощности после достижения карьером проектной глубины первой очереди второго этапа отработки вскрытие месторождения на указанном эта-. пе производят из карьера и ведут его отработку, а по достижении фронтом горных работ от границы этапов расстояния, определяемого из выражения Ь.1=пЯ - +стд а+2 поЬ сдф +а, Ьу где п 2 - высота горизонтов второй очереди,м;- Ь - ширина рабочей площадки, м,пу - высота уступа, м;5 аВ - углы откосов уступа и первичного внутреннего отвала, гради - высота первичного внутреннего отвала, м;а -ширина площадки безопасности10 между нижней бровкой первичного отвала ипроектной границей средней части карьерного поля,м,формируют временный отвал на указанномгоризонте второго этапа, соединяют транс 15 портные коммуникации смежных этаповразработки, а внутренний отвал второй.очереди отсыпают начиная от границы смежных этапов, после чего приступают котработке следующей очереди карьера,l Составитель А.ДриженкоТехред М.Моргентал Корректор А,Мотыль Редактор Г.Бельская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3014 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5