способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающий сопровождающую эксплуатационную разведку, рыхление горных пород взрыванием, селективную отработку взорванных добычных блоков и раздельную переработку добытого полезного ископаемого, отличающийся тем, что производят, в едином технологическом комплексе, глубокую постадийную дифференциацию по качеству полезного ископаемого природных и взорванных массивов горных пород, извлекаемой и перерабатываемой горной массы, выделяя при этом с природно обогащенным, кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и пустой породой эксплуатационные, добычные и экскаваторные блоки, выемочные элементы и отдельные порции горной массы; поинтервальное опробование горизонтальных или слабонаклонных к горизонту взрывных скважин небольшого или малого диаметра и на его основе размещение усиленных зарядов ВВ в зонах природно-обогащенного полезного ископаемого, сниженной мощности зарядов - в зонах кондиционного, меньшей мощности зарядов - в зонах временно некондиционного и относительно малой мощности зарядов ВВ или с оставлением воздушных промежутков - в зонах некондиционного полезного ископаемого и пустой породы, обеспечивая тем самым эффективное избирательное дробление их; объемное короткозамедленное взрывание между рядами скважин, скважинами в ряду и внутри скважин зарядов ВВ под мобильным укрытием; глубокую селективную экскаваторную отработку взорванного блока с извлечением минеральной массы по типам и сортам: обогащенной - штуфной, которая в качестве концентрата или концентратов направляется на конечную переработку или выделяется как готовая минеральная продукция, кондиционной, которая в зоне добычного забоя непосредственно перерабатывается в мобильных обогатительных агрегатах, временно некондиционной, размещаемой во временных складах, некондиционной, направляемой в обособленные отвалы, и породной, размещаемой в отвалах вскрышных пород; раздельное по химическим и физико-техническим типам и сортам обогащение добытой кондиционной минеральной массы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче руд, твердых горючих полезных ископаемых, драгоценных камней, строительных горных пород и некоторых других твердых полезных ископаемых.

Известен и широко применяется в горной промышленности способ разработки месторождения твердых полезных ископаемых со взрыванием горных пород вертикальными и слабонаклонным (к вертикали) скважинами среднего и большого диаметра (160-320 мм), редковертикальными и наклонными шпурами диаметром до 70 мм. При этом на карьерах и разрезах используются различные методы отбойки горных пород [1] и методы взрывания скважных зарядов [2]. Основной метод отбойки - валовое (совместное) взрывание полезного ископаемого и вмещающих его пород на обнаженную поверхность откоса уступа и реже - на неубранную ранее взорванную горную массу, редко применяют раздельную их отбойку и весьма редко - комбинированную. Как правило, применяется короткозамедленное взрывание скважинных зарядов.

Недостатком данного способа разработки месторождений, основанного на использовании указанных методов отбойки горных пород и взрывания скважных зарядов ВВ, являются крупнокусковая горная масса с выходом негабарита, значительные количественные и качественные потери полезного ископаемого, необходимость иметь широкие рабочие площадки в карьерах и главное - обязательность транспортирования добытого полезного ископаемого на стационарные или полустационарные обогатительные комплексы.

По технической сущности наиболее близким к заявляемому является способ разработки, взятый в качестве прототипа, который включает проходку контурных (наклонных или вертикальных) и горизонтальных скважин или шпуров небольшого диаметра, их заряжание и взрывание горных пород слоями (сверху вниз с увеличением мощности каждого слоя) под обжимающим уступ щитом, смонтированном на мобильном буровом агрегате [3] , обеспечивающем сохранение (после взрыва) первоначальной структуры массива уступа и мелкокусковой взорванной горной массы и равномерное дробление горных пород в пределах всего взрываемого блока.

Недостатком данного способа является ограниченность его функций, связанных с раздельной выемкой полезных ископаемых, недифференцированное дробление горных пород в пределах взрываемых скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых (с использованием рыхления горных пород взрыванием) путем снижения капитальных и эксплуатационных затрат и сроков создания горно-обогатительных предприятий, повышения полноты извлечения полезных ископаемых из недр и полезных компонентов из добытого минерального сырья.

Достигается поставленная цель тем, что в способе разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающем сопровождающую эксплуатационную разведку, рыхление горных пород взрыванием, селективную отработку взорванных добычных блоков и раздельную переработку добытого полезного ископаемого, согласно изобретению производят в едином технологическом комплексе глубокую постадийную дифференциацию по качеству полезного ископаемого, природных (естественных) и взорванных массивов горных пород, извлекаемой и перерабатываемой горной массы, выделяя при этом с природно обогащенным, кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и пустой породой эксплуатационные, добычные и экскаваторные блоки, выемочные элементы и отдельные порции горной массы; поинтервальное опробование горизонтальных (или слабонаклонных к горизонту) взрывных скважин (небольшого или малого диаметра) и на его основе размещение усиленных зарядов ВВ в зонах природно-обогащенного полезного ископаемого, сниженной мощности зарядов - в зонах кондиционного, меньшей мощности зарядов - в зонах временно некондиционного и относительно малой мощности зарядов ВВ или с оставлением воздушных промежутков - в зонах некондиционного полезного ископаемого и пустой породы, обеспечивая тем самым эффективное избирательное дробление их; объемное короткозамедленное взрывание (между рядами скважин, скважинами в ряду и внутри скважин) зарядов ВВ под мобильным укрытием; глубокую селективную экскаваторную отработку взорванного блока с извлечением минеральной массы по типам и сортам: обогащенной (штуфной), которая в качестве концентрата (или концентратов) направляется на конечную переработку или выделяется как готовая минеральная продукция, кондиционной, которая в зоне добычного забоя непосредственно перерабатывается в мобильных обогатительных агрегатах, временно некондиционной, размещаемой во временных складах, некондиционной, направляемой в обособленные отвалы, и породной, размещаемой в отвалах вскрышных пород; раздельное (по химическим и физико-техническим типам и сортам) обогащение добытой кондиционной минеральной массы.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых осуществляется следующим образом: массив горных пород разрабатываемого месторождения в пределах каждого его участка (или зоны) на основе уточненной в процессе сопровождающей эксплуатационной разведки горно-геологической информации последовательно расчленяется (постадийно дифференцируется) на геолого-экономические блоки по принципу - балансовое полезное ископаемое, забалансовое полезное ископаемое и вмещаемые или вмещающие их породы; геолого-экономические блоки разделяются на крупные эксплуатационные, выделяемые по критерию кондиционности полезного ископаемого - кондиционное, временно некондиционное и некондиционное полезное ископаемое (в массиве) и порода; эксплуатационные блоки на основе данных сопровождающей эксплуатационной разведки и опробования разделяются на добычные, исходя из совокупности следующих основных факторов - технолого-экономического качества полезного ископаемого, физико-технических и технологических свойств горных пород (буримость, взрываемость, экскавируемость и т.д.), горно-технических условий их отработки.

В свою очередь, в пределах добычных блоков, подразделяемых на блоки с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым (или на блоки с различными полезными ископаемыми, например на блоки рудных и строительных горных пород), выделяют экскаваторные блоки по качеству полезного ископаемого и наличию крупных породных включений в пределах добычного блока.

Далее, во взорванном добычном блоке, в пределах уточненных контуров каждого из экскаваторных блоков выделяют выемочные элементы, исходя из совокупности определяющих признаков - технолого-экономического качества, физических свойств и кусковатости слагающей его взорванной горной массы, которые технически возможно и экономически целесообразно отрабатывать селективно с использованием соответствующей экскаваторной техники (экскаваторов, фронтальных погрузчиков, фрезерных машин и т.д.).

Добычные блоки обуревают горизонтальными или слабонаклонными (к горизонту) скважинами небольшого, малого (или различного) диаметра (70-150 мм), которые используются в качестве средств эксплуатационной разведки (с поинтервальным опробованием) и взрывного рыхления горных пород.

Заряжание эксплуатационных скважин осуществляют поинтервально: в зонах природно-обогащенного полезного ископаемого - относительно усиленными зарядами ВВ (в условиях добычи алмазов и других драгоценных камней - щадящими зарядами), в зонах кондиционного - зарядами ВВ меньшей мощности, в зонах временно некондиционного - зарядами еще меньшей мощности и в зонах некондиционного полезного ископаемого и пустых пород, в зависимости от длины интервала скважин - зарядами ВВ малой мощности или без размещения ВВ.

Взрывание скважин осуществляют под щитом, обжимающим добычный блок с поверхности и со стороны откоса уступа, слоями сверху вниз [3], используя объемное короткозамедленное инициирование и обеспечивая надежное сохранение первоначальной геолого-морфологической структуры добычного блока.

Перед непосредственной отработкой взорванного блока уточняют контуры экскаваторных блоков и выемочных элементов в них на основе оценки степени деформации массива блока взрывом и полученной при этом дополнительной горно-геологической информации.

Отработка взорванного добычного блока осуществляется отдельными экскаваторными блоками - собственно породными (если таковые выделяются) и блоками с кондиционными, временно некондиционными и некондиционными полезными ископаемыми.

В свою очередь при отработке продуктивных экскаваторных блоков (с полезными ископаемыми), с разбивкой их на выемочные элементы, селективно извлекают из взорванного массива несколько сортов горной массы: природно обогащенную, которая как концентрат направляется на конечную переработку или на реализацию в качестве готовой продукции, кондиционную, перерабатываемую раздельно (по типам и сортам) на месте ее добычи с помощью мобильных обогатительных агрегатов, временно некондиционную, направляемую во временные склады (расположенные в карьере или за его пределами), некондиционную, размещаемую в специальных отвалах, и породную.

Источники информации

1. Секисов Г.В. Рациональнее использование недр при открытой разработке рудных месторождений. Фрунзе: Илим, 1976.

2. Справочник взрывника. М.: Недра, 1988.

3. Патент РФ 2009318, 15.03.1994.