способ отсыпки отвала

Формула изобретения

СПОСОБ ОТСЫПКИ ОТВАЛА, включающий транспортирование породы по съездам на рабочие площадки отвала, отсыпку на основание опережающих насыпей с формированием между ними съездов и отсыпку ярусов отвала с засыпкой ранее отсыпанных съездов, отличающийся тем, что, с целью улучшения экологической обстановки за счет ликвидации пожаров на отвале путем интенсификации формирования съездов при повышении безопасности работ на отвале, в торце насыпи и с примыканием к ней отсыпают заезд и формируют с него смежную насыпь и одновременно расширяют ранее отсыпанную насыпь на величину, определяемую из выражения,

Ш_н= (h_н-h_o)ctg,

где Ш_н - величина расширения опережающей насыпи по нормальному к откосу сечению, м;

h_н - высота опережающей насыпи, м;

h₀ - высота обновленного откоса по нормальному к нему сечению, м;

- угол естественного откоса, град.,

после формирования съезда между насыпями его наращивают до основания отвала под уклоном, определяемым из выражения



где - соответственно попарно длина горизонтальной проекции и уклон продольного по тальвегу используемого съезда и его нарощенной по длине на основании отвала части, м, %;

- соответственно длина горизонтальной проекции и уклон поперечного на площадке насыпи заезда, используемого для формирования смежной насыпи, м,%;

- соответственно попарно длина горизонтальной проекции и уклон формируемого по тальвегу продольного съезда и его наращиваемой на основании отвала части, м, %,

причем по мере формирования заезда наращивают ранее отсыпаемую насыпь по ее длине с примыканием ее торца к заезду по его высоте, а рабочую площадку формируют с превышением высоты относительно ранее отсыпаемой площадки определчемым из выражения



где h₁ - превышение уровня формируемой площадки над существующей, м;

- уклон наращиваемого по высоте поперечного заезда, %,

после чего производят засыпку нижнего яруса отвала и съездов между насыпями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ формирования отвала, включающий транспортирование породы по съездам на рабочие площадки и отсыпку ярусов отвала [1]

Недостатком способа является необеспечение высокой интенсивности формирования и обновления откосов отвала, что не исключает возможности самовозгорания пород.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ отсыпки отвалов [2] включающий транспортирование породы по съездам на рабочие площадки отвала, отсыпку на основание опережающих насыпей с формированием между ними съездов и отсыпку ярусов отвала с засыпкой ранее отсыпанных съездов.

Недостатками способа являются необеспечение высокой интенсивности формирования съездов с рабочих площадок отвала на его основание и отсыпки опережающих насыпей, а также необеспечение обновления поверхностей рабочих площадок и откосов, что не исключает в полной мере возможности возникновения пожаров и ухудшения экологической обстановки. Это обусловлено тем, что не обеспечивается расширение и удлинение отсыпанной насыпи и упор ее торца в контрфорс, а также засыпка породами ранее отсыпанных площадок;

не обеспечивается систематическое спрямление транспортной трассы по мере развития горных работ и соответственно оптимальное использование автосамосвалов;

не достигаются большие скорости маневрирования самосвалов на рабочих площадках и полная разгрузка самосвалов под откос и минимальные объем и сроки выполнения работ по перемещению пород бульдозерами в зоне пониженной устойчивости выпуклых в плане откосов в торцах насыпей.

Целью изобретения является улучшение экологической обстановки за счет ликвидации пожаров на отвале путем интенсификации формирования съездов при повышении безопасности работ на отвале.

Это достигается тем, что в способе отсыпки отвала, включающем транспортирование породы по съездам на рабочие площадки отвала, отсыпку на основание опережающих насыпей с формированием между ними съездов и отсыпку ярусов отвала с засыпкой ранее отсыпанных съездов, в торце насыпи и с примыканием к ней отсыпают заезд и формируют с него смежную насыпь и одновременно расширяют ранее отсыпанную насыпь на величину, определяемую из выражения

Ш_н=(h_н-h_o)ctg , где Ш_н величина расширения опережающей насыпи по нормальному к откосу сечению, м;

h_н высота опережающей насыпи, м;

h_o высота обновленного откоса по нормальному к нему сечению, м;

угол естественного откоса, град. после формирования съезда между смежными насыпями его наращивают до основания отвала под уклоном, определяемым из выражения

l_нi i_нi+l_тi i_тi+l_ш i_n1=

l_нi+1 i_нi+1+l_тi+1 i_тi+1 где l_тi, i_тi и l_нi, i_нi соответственно попарно длина горизонтальной проекции и уклон продольного по тальвегу используемого съезда и его нарощенной по длине на основании отвала части, м,

l_ш и i_n1 соответственно длина горизонтальной проекции и уклон поперечного на площадке насыпи заезда, используемого для формирования смежной насыпи, м,

l_тi+1, i_тi+1 и l_нi+1, i_нi+1 соответственно попарно длина горизонтальной проекции и уклон формируемого по тальвегу продольного съезда и его наращиваемой на основании отвала части, м,

причем по мере формирования заезда наращивают ранее отсыпаемую насыпь по ее длине с примыканием ее торца к заезду по его высоте, а рабочую площадку формируют с превышением высоты относительно ранее отсыпанной площадки, определяемым из выражения

h₁= i_п1+ где h₁ превышение уровня формируемой площадки над существующей, м;

i_п2 уклон наращиваемого по высоте поперечного заезда,

после чего производят засыпку нижнего яруса отвала и съездов между насыпями.

На фиг.1 изображена схема формирования съездов и наращивания насыпей по длине и ширине; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схема для вывода зависимости превышения формируемой рабочей площадки над ранее отсыпанной; на фиг. 4 схема формирования новых рабочих площадок; на фиг. 5 схема засыпки нижнего яруса отвала и съездов.

Способ заключается в следующем.

После отсыпки части отавла опережающими насыпями (ОН) 1 на основании 2 отвала с верхними площадками (П) 3 в направлении 4 к линии 5 фронта горных работ с формированием по тальвегу лога между ОН1 съезда (С)6 от его горизонтальной П7 (на уровне ПЗ) на основание 2 отвала и после формирования ОН8 второго яруса с П9 и С10 между ними с его горизонтальной П11 на П7 с формированием аналогичных ОН, П и С третьего и последующих ярусов в случае их наличия, на основании 2 отвала и на каждой П3 и 9 в направлениях 12 в торце каждой насыпи и с примыканием к ней отсыпают заезды 13 и 14 (верхние бровки которых на фиг. 1 показаны штриховыми линиями) до уровня их горизонтальных П15 и 16.

Затем с заезда 13 и 14 путем транспортировки пород по трассе "абс" и по трассе "abmno" формируют ОН 17 и 18, (смежные ОН1 и 8) и одновременно расширяют каждую ранее отсыпанную насыпь 1 и 8 согласно схеме на фиг. 2 на величину, определяемую из выражения

Ш_н= (h_н-h_o)ctg , (1) где Ш_н величина расширения опережающей насыпи по нормальному к откосу сечению, м;

h_н высота опережающей насыпи, м;

h_o высота обновленного откоса по нормальному к нему сечению, м;

угол естественного откоса, град. до обозначенной на фиг. 1 штриховой линией верхней ее бровки (от т. "К" до т. "m" на фиг. 2). Это обеспечивает обновление откоса ОН1 по длине "cd" и откоса ОН8 по длине "ОР", интенсивную отсыпку пород ОН1 между линиями с т "m" и пород смежных откосов ОН17 и 18 со взаимоупором смежных откосов.

Например, согласно (1), для условий h_н=33 м, h_o=13 м, 40^о, Ш_н=(33-13) x x1,192= 23,8 (м), причем объем отсыпаемых со взаимоупором откосов пород (с уменьшенными сроками и затратами) составляет 1174 м³/п.м.

После этого между смежными ОН1 и 17 первого и ОН8 и 18 второго яруса (а в случае наличия последующих ярусов) формируют соответственно новые С 21 и 22. После формирования С21 между смежными насыпями 1 и 17 его наращивают до основания 2 отвала в пределах отрезка "ed" под уклоном, определяемым из выражения

l_нiea i_нiea+l_тi6 i_тi6+l_шi13 i_ni13

l_нi+1ed i_нi+1ed+l_{тi+1 21} i_{тi+1 21} (2) где l_нiea и i_нiea соответственно длина горизонтальной проекции и уклон нарощенной на основании 2 отвала части "еа" продольного съезда 6, используемого для формирования смежной ОН17, м,

l_тi6 и i_тi6 соответственно длина горизонтальной проекции и уклон продольного съезда 6 от П7 до основания 2 отвала, используемого для формирования смежной ОН17, м,

l_шi13 и i_ni13 соответственно длина горизонтальной проекции и уклон поперечного на площадке 3 ОН1 заезда 13, используемого для формирования смежной насыпи 17, м,

l_нi+1ed, i_нi+1ed соответственно длина горизонтальной проекции и уклон наращиваемой на основании 2 отвала части "еd" продольного съезда 21 с П15 на основание 2 отвала, формируемого по тальвегу между ОН1 и 17, м,

l_{тi+1 21} и i_{тi+1 21} соответственно длина горизонтальной проекции и уклон формируемого по тальвегу продольного съезда 21, м,

Например, при l_нiea= 20 м; i_нiea=0; l_тi6=100 м; i_тi6=0,08; l_ш13=50 м; i_ni13=0,06; l_{тi+1 21}=100 м; i_{тi+1 21}=0,08; l_нi+1ed и i_нi+1edустанавливают по выражению (2): 0х20 + 100 х 0,08 + 50х0,06 100х0,08=l_нi+1ed i_нi+1ed; данное тождество удовлетворяется парами значений, например, 1) 30 м и 0,100; 2) 40 м и 0,075; 3) 50 м и 0,060 и др.

Зависимость (2) является необходимым условием обеспечения проезда по спрямленной трассе "edc" для дальнейшего отвалообразования.

При этом по мере формирования заезда "ed" наращивают ранее отсыпаемую ОН1 по ее длине между сплошной и штрихпунктирной линиями на фиг. 1 с примыканием ее торца к заезду "ed" по его высоте. Также, между сплошной и штриховой линиями ОН8, с упором в заезд 13, наращивают по длине ОН8 и аналогично ОН других ярусов.

После формирования и наращивания по длине С21 начинают транспортировать по нему породы от основания 2 отвала через П15 и наращивают по высоте поперечный заезд 13 в обратном, встречном 12, направлении с подъемом от С21 и С6 и со смещением к торцу ОН1 и тем самым формируют заезд 23, верхние бровки которого обозначены штрихпунктирной линией (см. фиг. 1). Также с транспоpтировкой по С21 и 22 пород наращивают по высоте поперечный заезд 14 в обратном направлении с подъемом от С22 и тем самым в контурах штрихпунктирных линий формируют заезд 24, аналогично наращивают заезды вышележащих ярусов.

Новые поперечные заезды 2 3и 24 отсыпают до совмещения нижней бровки их торцового откоса с границей П7 и 11 соответственно продольного С6 и 10 для обеспечения транспортного доступа к вышележащим участкам и ярусам и таким образом каждую новую рабочую площадку формируют с превышением высоты относительно ранее отсыпанной П7 и соответственно П11, которое определяется согласно схеме на фиг. 3 следующим путем:

h₁=l_ш i_п1 h_п2, (3) где h₁ превышение уровня формируемой площадки над существующей П7 или П11, м;

l_ш длина горизонтальной проекции С23 или 24 от его начала на П15 или соответственно 16 до нижней бровки на П7 или П11, м;

h_п2 превышение формируемой площадки над П15 или П16, м;

h_п2=(l_ш-3) i_п2, (4) где 3 заложение откоса в торце С23 и 24, м;

3= (h_п2+h) сtg (5) где h превышение П15 и П16 соответственно над П7 или П11, м;

i_п2 уклон наращиваемого по высоте поперечного заезда 23 и 24,

Решив совместно (3), (4) и (5) получим

h₁= i_п1+

Например, при l_ш=50 м; i_п1=0,06; 40^о; i_п2=0,07, согласно (6)

h₁= 500,06+ 6,03(м)

рабочую площадку формируют при наращивании звезда 23 над существующей П7 с превышением 6,03 м.

В процессе формирования заездов С23 и 24 формируют на П19 и 20 заезды 25 и 26 с подъемом в направлении 12 и формируют П27, ОН28 с П29 на первом ярусе и соответствующие П и ОН на втором и последующих ярусах (не показаны) с превышением уровня П27 и 29 над П15 и 19, определяемым по принципу (3).

После формирования в торце ОН18 с примыканием к ней заезда 25 формируют с него смежную насыпь 28 и одновременно расширяют ранее отсыпанную насыпь 19 на величину, определяемую по зависимости (1) в контурах между штриховой и штрихпунктирной линиями на протяжении участка "fg" (см. фиг. 1).

Затем после формирования нового С30 между смежными ОН28 и 17, его наращивают до основания 2 отвала на участке "eg" под уклоном, определяемым по принципу (2) из выражения, в котором символы имеют соответствующие перечисленным С и заездам индексы

l_неd i_неd+l_т21 i_т21+l_ш25 i₂₅

l_неg i_неg+l_т30 i_т30, (7)

Аналогично по данному принципу определяют длину и уклон поперечного заезда каждого вышележащего яруса, причем возможно комбинирование трасс, например, доступ на П16 возможен: 1) по С6, 10 и заезду 14; 2) по С "еd", 21 и 22; 3) по С6, заезду 13 и С22. Аналогичным образом по длине фронта 5 формируют новые ОН, С между ними, поперечные заезды и новые П.

После формирования заезда 23 снова наращивают по длине, на участке между штриховой и штрихпунктирной линиями, ранее отсыпаемую ОН8 с примыканием ее торца к заезду 23 по его высоте. Аналогично наращивают по длине ОН вышележащего яруса с примыканием ее торца к заезду 24. Затем на каждом ярусе формируют новую П31 и 32 и др. (фиг. 4) в пределах высоты нарощенного заезда 23, 24 и др. с превышением высоты относительно ранее осыпанных П7 и П11, определяемом из выражения (6).

После формирования новых П смежных ОН, последующую ОН, например ОН 17, расширяют с засыпкой С21 между ними и наращиванием по высоте предыдущей ОН1 до уровня новой П последующей ОН 17 и формируют П33 и П34 (фиг. 5) с засыпкой П31 и 32 и тем самым производят засыпку нижнего яруса отвала и съездов между насыпями.

Все вышеизложенные операции в ходе работ повторяют на каждом участке отвального поля вдоль фронта 5 горных работ, вмещающем описанные группы ОН и С с общим началом последних в своей для каждого участка точке "е", положение которой выбирают для каждого участка по мере подвигания горных работ, после чего операции повторяют.

Преимущества разработанного способа перед прототипом заключаются в том, что его использование обеспечивает разгрузку самосвалов непосредственно под откос по всему периметру каждой ОН с упором откосов друг в друга и в контрфорс тело заезда 13, 23, ed, и др. что уменьшает время и затраты и повышает безопасность формирования ярусов и сокращает в целом сроки нахождения в контакте с воздушным бассейном поверхностей отвала, т.е. способствует профилактике и ликвидации пожаров и улучшению экологической обстановки;

систематическое обновление площадок ярусов;

постоянное спрямление транспортных трасс по мере отсыпки отвала, удешевляющее и интенсифицирующее отвалообразование, сокращающее сроки контакта горючих компонентов отвала с воздушным бассейном и уменьшающее тем самым возможности их самовозгорания;

наличие сети транспортных коммуникаций на отвалах, облегчающей доступ к пожароопасным участкам, что способствует тушению пожаров и улучшению экологической обстановки на отвалах.