способ разработки крутопадающих месторождений при отработке глубоких горизонтов карьера

Формула изобретения

1. Способ разработки крутопадающих месторождений при отработке глубоких горизонтов карьера, включающий отработку карьера очередями, подготовку горной массы буровзрывным способом, отсыпку вскрышных пород во внешние и внутренние отвалы, отличающийся тем, что разработку карьера производят с опережением в контурах первой очереди, отрабатывают карьер первой очереди с формированием спирального съезда и одновременно производят вскрытие и послойную разработку участка второй очереди, вскрышу первой и второй очередей перемещают во внешний отвал, причем на участке второй очереди формируют петлевую систему съездов, а по мере понижения горных работ, после вскрытия полезного ископаемого второй очередью рабочие площадки второй очереди соединяют со спиральным съездом первой очереди временными съездами, затем после завершения отработки первой очереди вскрышу второй очереди размещают в выработанное пространство первой очереди, для чего вскрышу второй очереди с рабочих площадок транспортируют на спиральный съезд первой очереди, с которого ярусами независимо от их высоты отсыпают внутренний отвал, причем первый ярус внутреннего отвала размещают между дном карьера и первым витком, формируют его верхнюю наклонную площадку на уровне первого витка спирального съезда, переносят спиральный съезд на верхнюю площадку первого яруса, ограждают его внешним и внутренним защитными валами, затем на верхнюю площадку первого яруса за внутренним защитным валом отсыпают второй ярус, который располагают между смежными витками спирального съезда, а верхнюю площадку второго яруса располагают на уровне второго витка спирального съезда, переносят спиральный съезд на верхнюю площадку второго яруса внутреннего отвала, ограждают его внешним и внутренним защитными валами, затем на верхнюю площадку второго яруса внутреннего отвала отсыпают третий ярус, последовательность операций при отсыпке второго яруса повторяют для третьего и последующих ярусов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения безопасности работ при повышенной высоте яруса определяют величину внутреннего защитного вала.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для откоса яруса высотой 150 м с коэффициентом запаса 1,5 высота защитного вала должна быть не менее 1,34 м.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ разработки крутопадающих месторождений при отработке глубоких горизонтов карьера, включающий внешнее отвалообразование, размещение скальных пород на горизонтальной площадке внутри карьера [1].

Недостатком способа является увеличение контура карьера, что вызывает задалживание дополнительных площадей плодородных земель.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых при отработке глубоких горизонтов карьера, включающий отработку карьера очередями, подготовку горной массы буровзрывным способом, отсыпку пород во внешние и внутренние отвалы, при этом производят разделение дна карьера на три равные зоны подготовительных, отвальных и добычных работ, по мере углубления карьера осуществляют поочередную смену указанных зон [2 - прототип].

Недостатком способа является то, что способ неэффективен при разработке крутопадающих рудных тел, так как разделение дна карьера на глубоких горизонтах на три равные участка возможно только для вытянутых в плане месторождений.

Заявляемое изобретение позволяет достичь технический результат, выраженный в снижении трудоемкости вскрышных работ за счет складирования части вскрыши во внутренние отвалы, сокращении стоимости транспортировки вскрышных пород в отвалы.

Указанный технический результат достигается тем, в известном способе разработки крутопадающих месторождений при отработке глубоких горизонтов карьера, включающем отработку карьера очередями, подготовку горной массы буровзрывным способом, отсыпку вскрышных пород во внешние и внутренние отвалы, отрабатывают карьер первой очереди с формированием спирального съезда и одновременно производят вскрытие и послойную разработку участка второй очереди, вскрышу первой и второй очередей перемещают во внешний отвал, причем на участке второй очереди формируют петлевую систему съездов, а по мере понижения горных работ после вскрытия полезного ископаемого второй очередью рабочие площадки второй очереди соединяют со спиральным съездом первой очереди временными съездами, затем после завершения отработки первой очереди вскрышу второй очереди размещают в выработанное пространство первой очереди, для чего вскрышу второй очереди с рабочих площадок транспортируют на спиральный съезд первой очереди, с которого ярусами, независимо от их высоты, отсыпают внутренний отвал, причем первый ярус внутреннего отвала размещают между дном карьера и первым витком, формируют его верхнюю наклонную площадку на уровне первого витка спирального съезда, переносят спиральный съезд на верхнюю площадку первого яруса, ограждают его внешним и внутренним защитными валами, затем на верхнюю площадку первого яруса за внутренним защитным валом отсыпают второй ярус, который располагают между смежными витками спирального съезда, а верхнюю площадку второго яруса располагают на уровне второго витка спирального съезда, переносят спиральный съезд на верхнюю площадку второго яруса внутреннего отвала, ограждают его внешним и внутренним защитными валами, затем на верхнюю площадку второго яруса внутреннего отвала отсыпают третий ярус, последовательность операций при отсыпке второго яруса повторяют для третьего и последующих ярусов; определяют величину внутреннего защитного вала: например, для откоса яруса высотой 150 м с коэффициентом запаса 1,5 высота защитного валя должна быть не менее 1,34 м.

Преимущества и технический эффект от предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в сокращении объема транспортировки вскрышных пород во внешние отвалы, снижении трудоемкости вскрышных работ.

Новыми признаками в предлагаемом способе являются следующие:

- отсыпку ярусов внутреннего отвала производят независимо от высоты ярусов со спирального съезда, что упрощает работы по формированию отвала и исключает предохранительные бермы, располагающиеся между ярусами;

- создают петлевую систему съездов при отработке второй очередью, что позволяет независимо от горных работ первой очереди транспортировать горную массу с верхних горизонтов второй очереди во внешние отвалы;

- соединяют рабочие площадки при отработке второй очереди со спиральным съездом первой очереди временными съездами, что сокращает расстояние транспортирования вскрыши с нижних горизонтов второй очереди во внутренние отвалы;

- восстанавливают засыпанный внутренним отвалом спиральный съезд, это позволяет соединить поверхность, прилегающую к карьеру, с дном карьера, что улучшает уровень техники безопасности.

На фиг. 1 показана принципиальная схема карьера первой очереди в плане, на фиг. 2 - развитие горных работ второй очереди и отсыпка внутреннего отвала, на фиг. 3 - разрез карьера при формировании внутреннего отвала в выработанном пространстве первой очереди, на фиг. 4 - разрез спирального съезда, формируемого на верхней площадке яруса отвала.

Способ осуществляется следующим образом.

Карьерное поле отрабатывают очередями, например двумя: первой 1 и второй (фиг. 1). Подготовку горной массы к экскавации осуществляют буровзрывным способом, транспортирование горной массы - автосамосвалами.

Отрабатывают карьер первой очереди с формированием спирального съезда и одновременно производят вскрытие и послойную разработку участка второй очереди, а вскрышу первой и второй очередей перемещают во внешний отвал, причем на участке второй очереди формируют петлевую систему съездов 3, а по мере понижения горных работ после вскрытия полезного ископаемого второй очередью рабочие площадки второй очереди 4 соединяют со спиральным съездом первой очереди 5 временными съездами 6, затем после завершения отработки первой очереди вскрышу второй очереди размещают в выработанное пространство первой очереди, для чего вскрышу второй очереди с рабочих площадок транспортируют на спиральный съезд первой очереди, с которого ярусами, независимо от их высоты, отсыпают внутренний отвал, причем первый ярус 7 внутреннего отвала размещают между дном карьера и первым витком, формируют его верхнюю наклонную площадку 8 на уровне первого витка 9 спирального съезда, переносят спиральный съезд на верхнюю площадку 10 первого яруса, ограждают его внешним 11 и внутренним 12 защитными валами, затем на верхнюю площадку первого яруса за внутренним защитным валом отсыпают второй ярус 13, который располагают между смежными витками спирального съезда, а верхнюю площадку второго яруса 14 располагают на уровне второго витка 15 спирального съезда, переносят спиральный съезд на верхнюю площадку второго яруса внутреннего отвала, ограждают его внешним и внутренним защитными валами, затем на верхнюю площадку второго яруса внутреннего отвала отсыпают третий ярус, последовательность операций при отсыпке второго яруса повторяют для третьего и последующих ярусов.

Для обеспечения безопасности работ при повышенной высоте яруса определяют величину внутреннего защитного вала. Для откоса яруса высотой 150 м с коэффициентом запаса 1,5 высота защитного вала должна быть не менее 1,34 м.

Пример конкретного выполнения способа.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения применительно к уральским меднорудным карьерам приведен пример, где исходные данные приняты следующими: глубина карьера - 300 м; количество очередей - 2; количество вскрыши: в первой очереди - 12 млн м³; во второй - 3 млн м³. Наибольшая высота яруса отвала 150 м.

Дальность транспортирования во внешние отвалы - 6 км; во внутренние отвалы - 1,5 км. Стоимость 1 т/км - 1,8 руб. Разработка ведется обычной технологией поуступно, с дроблением горной массы взрывными работами.

Для обеспечения безопасности работ при повышенной высоте яруса определяют величину внутреннего защитного вала. Расчеты, проведенные по известной методике [3] , показали, что при наибольшей высоте яруса отвала 150 м с коэффициентом запаса 1,5 высота внутреннего защитного вала должна быть не менее 1,34 м.

Определяют снижение трудоемкости вскрышных работ за счет складирования части вскрыши во внутренние отвалы.

При отработке первой очереди 12 млн м³ вскрыши вывозятся во внешние отвалы. При отработке второй очереди 1 млн м³ вскрыши вывозится во внешние отвалы, а 2 млн м³ - во внутренние. Производят сравнение стоимости транспортировки вскрыши во внешние и внутренние отвалы. Стоимость перевозки 2 млн м³ вскрыши во внешний отвал

22,71,86=58320000 руб.,

где 2 - объем вскрыши, млн. м³; 2,7 - плотность пород, т/м³; 1,8 - стоимость 1 т/км; 6 - дальность перевозки вскрыши во внешние отвалы, км.

Стоимость перевозки 2 млн м³ вскрыши во внутренние отвалы

22,71,81,5=14580000 руб.,

где 1,5 - дальность перевозки вскрыши во внутренние отвалы, км.

Сокращение стоимости перевозки вскрыши составит

58320000-14580000=43740000 руб.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности при отработке глубоких горизонтов карьера. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 622977 "Способ отвалообразования глинистых и скальных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых", Е 21 С 41/02, публ. 1978, бюлл. 33.

2. Авторское свидетельство СССР 968402 "Способ разработки крутопадающих месторождений при отработке глубоких горизонтов карьера" - Е 21 С 41/00, публ. 1982, бюлл. 39.

3. Ройнишвили Н. М. Защита железнодорожного пути от горных обвалов и осыпей. М., Транспорт. 1973, с.233-237.