способ выемки законтурных запасов полезного ископаемого под дном карьера и в его бортах

Формула изобретения

Способ выемки законтурных запасов полезного ископаемого под дном карьера и в его бортах, включающий разделение карьерного поля на очереди, погоризонтную выемку горной массы, извлечение законтурных запасов полезного ископаемого, расположенных за проектным контуром карьера, за счет изменения параметров карьера в зависимости от изменения величины сцепления горных пород в массиве борта карьера, отличающийся тем, что на последнем этапе отработки месторождения величину сцепления определяют по формуле

K_м = 100^-1(L+10)K_к,

где К_м - величина сцепления горного массива, т/м²;

100 - эмпирический коэффициент;

L - среднее расстояние от борта карьера до вероятной поверхности скольжения при образовании оползня, м;

- коэффициент структурного ослабления;

К_к - величина сцепления в куске, т/м²,

затем определяют устойчивый угол погашения борта, границы нового контура карьера, после чего отрабатывают месторождения по выбранной технологии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при доработке месторождений с крутопадающим рудным телом открытым способом.

Известен способ доработки месторождений полезных ископаемых в карьере, включающий создание на дне карьера траншеи, укрепление стенок траншеи сваями, транспортирование горной массы козловыми кранами [1].

Недостатком способа является его ограниченное применение, он применим для вытянутых в плане месторождений, кроме того расходы на приобретение козловых кранов и их монтаж, а также на укрепление вертикальных откосов траншей требует значительных средств.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ углубки карьера при разработке крутопадающих рудных тел, при котором запасы руды, расположенные за проектным контуром карьера под его дном и в бортах извлекают за счет изменения параметров нижней части карьера, для чего уточняют размер элементарного структурного блока, и в зависимости от его величины определяют величину сцепления пород массива с последующей корректировкой углов погашения бортов карьера [2 - прототип].

Недостатком способа является то, что он применим для карьеров малой глубины, т.к. с глубины 220-240 м величина элементарного структурного блока на устойчивость борта карьера не влияет.

Многие исследователи на основании испытаний на одноосное сжатие высоких призм, собранных из равнопрочных образцов (блоков) с жестким соосным центрированием, пришли к убеждению, что влияние отношения H/I (Н - размер призмы; I - размер блока) на величину коэффициента структурного ослабления ограничивается отношением H/I= 6-120. Д.Н. Ким, более детально изучавший влияние различных факторов на величину , считает, что влияние ограничивается отношением H/I=12-14 [3].

Результаты испытаний прочности горных пород в массиве [4] показывают, что зависимость величины сцепления в массиве от H/I полностью исчерпывается в интервале H/I=15-20.

Принимая наибольшее значение H/I = 120 и среднюю величину блока 2 м, что на меднорудных карьерах встречается редко, получим глубину карьера 240 м. Если глубина карьера больше 240 м, то величина структурного блока на сцепление в массиве, а следовательно, на устойчивость бортов карьера не влияет.

Заявляемое изобретение позволяет получить технический результат, выраженный в увеличении объемов добычи полезного ископаемого из карьера за счет выемки законтурных запасов и сокращения объемов вскрышных работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе выемки законтурных запасов полезного ископаемого под дном карьера и в его бортах, включающем разделение карьерного поля на очереди, погоризонтную выемку горной массы, извлечение законтурных запасов полезного ископаемого, расположенных за проектным контуром карьера, за счет изменения параметров карьера в зависимости от изменения величины сцепления горных пород в массиве борта карьера, на последнем этапе отработки месторождения величину сцепления определяют по формуле

K_м = 100^-1(L+10)K_к,

где К_м - величина сцепления горного массива, т/м²;

100 - эмпирический коэффициент;

L - среднее расстояние от борта карьера до вероятной поверхности скольжения при образовании оползня, м;

- коэффициент структурного ослабления;

К_к - величина сцепления в куске, т/м²,

затем по известным методикам определяют устойчивый угол погашения борта и границы нового контура карьера, после чего дорабатывают карьер по выбранной технологии.

Новым признаком в предлагаемом способе в сравнении с прототипом является определение величины сцепления в массиве независимо от размеров структурных блоков, слагающих массив.

На фиг. 1 изображены в разрезе контуры первой 1 и второй 2 очереди карьера, запасы руды под дном карьера и в его бортах 3, угол погашения борта карьера при отработке второй очереди карьера 4, среднее расстояние L от откоса борта до поверхности скольжения

Способ заключается в следующем.

Карьер в контуре первой очереди 1 отрабатывают наклонными уступами с погоризонтной выемкой горной массы, формированием спиральной транспортной бермы, горизонтальный и наклонных берм безопасности. На последнем этапе отработки первой очереди производят уточнение физико-механических характеристик горного массива, для чего определяют сцепление в массиве борта по формуле:

K_м = 100^-1(L+10)K_к,

где К_м - величина сцепления горного массива, т/м²;

100 - эмпирический коэффициент;

L - среднее расстояние от борта карьера до вероятной поверхности скольжения при образовании оползня, м;

- коэффициент структурного ослабления;

К_к - величина сцепления в куске, т/м²,

для чего определяют по известным методикам величину сцепления в куске К_к, принимают коэффициент структурного ослабления равным = 0,05, определяют среднее расстояние от откосов борта до поверхности скольжения для нескольких вариантов углубки (например, через 10 м), и выбирают значение L, которое соответствует углу при нормативном запасе устойчивости борта, определяют границы второй очереди карьера 2, производят выемку запасов руды 3, находящихся под дном и в борту карьера первой очереди.

Пример конкретного выполнения способа

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения применительно к уральским медно-колчеданным месторождениям, где исходные данные следующие:

Глубина карьера первой очереди - 290 м

Коэффициент структурного ослабления - 0,05

Среднее расстояние от откоса борта до поверхности скольжения - 34 м

Угол внутреннего трения - 35^o

Сцепление в куске - 100 т/м²

Плотность руды - 4,5 т/м³

Коэффициент запаса устойчивости - 1,3

Фактический угол откоса борта карьера первой очереди - 30^o

Определяем величину сцепления в массиве

К_м=100^-1(34+10)0,051000=22 т/м².

По графику зависимости между высотой плоского откоса и его углом [5] определяем значение угла погашения второй очереди. Он получился равным 36^o. Затем по выбранной технологии отрабатывают карьер.

Разница углов погашения 30 и 36^o соответственно между первой и второй очередью карьера позволяет углубить карьер на 50 м и произвести добычу оставшихся за контуром карьера первой очереди запасов руды.

Выполнить такие расчеты по способу, взятому за прототип, невозможно, так как величина структурных блоков при глубине карьера 290 м на сцепление в массиве не влияет.

Предлагаемый способ может быть осуществлен на горных предприятиях при доработке месторождений открытым способом. Поэтому изобретение промышленно применимо.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 875038, Е 21 С 41/00, публ. 1981.

2. Патент РФ 2097562, МПК Е 21 С 41/26, публ. 1997

3. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. - М. : Недра, 1976, с.36, 272.

4. Туринцев Ю.И. и др. Прочность скальных пород в массиве. Известия ВУЗов, Горный журнал, 7, 1966, с.38-43.

5. Методические указания по определению углов наклона бортов откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. - Л.: ВНИМИ, 1972, с. 25.