способ комбинированной разработки полезных ископаемых в прибортовой зоне карьера

Формула изобретения

Способ комбинированной разработки полезных ископаемых в прибортовой зоне карьера, включающий пригрузку борта карьера внутренним отвалом, подземную отработку полезного ископаемого системами с обрушением, принудительное обрушение пород кровли и заполнение выработанного пространства породами внутреннего отвала и породами от принудительного обрушения кровли, отличающийся тем, что внутренний отвал отсыпают ярусами, высоту яруса ограничивают, например, транспортной бермой, причем уклон верхней площадки яруса принимают равным уклону бермы, переносят берму к внешней бровке отвала и на верхнюю площадку первого яруса отсыпают второй ярус, верхнюю площадку которого совмещают с бермой, например, транспортной, операции по отсыпке второго и следующих ярусов повторяют, как при отсыпке первого яруса, для принудительного обрушения пород кровли бурят скважины с бермы, совмещенной с прилегающей к ней верхней площадки последнего яруса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и предназначено для отработки комбинированным способом запасов полезного ископаемого, остающегося в прибортовом массиве после окончания открытых горных пород.

Известен способ комбинированной разработки полезных ископаемых в прибортовой зоне карьера, включающий подземную камерную разработку с твердеющей закладкой выработанного пространства, открытую разработку путем отработки вскрышных и добычных уступов, пригрузку нижней части бортов карьера, укрепление пригрузки твердеющим раствором и под защитой укрепленной зоны выемку полезного ископаемого [1].

Недостатком способа являются значительные затраты на устройство укрепленной зоны и на закладочные работы.

Известен способ комбинированной разработки полезных ископаемых в прибортовой зоне карьера, включающий пригрузку борта карьера внутренним отвалом, подземную отработку полезного ископаемого системами с обрушением, принудительное обрушение пород кровли и заполнение выработанного пространства породами внутреннего отвала и породами от принудительной обрушения кровли [2]. Прототип.

Недостатки способа: не решен вопрос об эксплуатации транспортных берм, засыпаемых внутренним отвалом; значительные затраты на бурение взрывных скважин из подземных выработок, предназначенных для принудительного обрушения пород кровли; способ применим преимущественно для пологопадающих залежей полезного ископаемого.

Заявляемое изобретение при его применении позволит достичь технический результат, выраженный в снижении затрат времени и средств на добычу полезного ископаемого при сохранении устойчивого состояния борта карьера и повышении безопасности горных работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе комбинированной разработки полезных ископаемых в прибортовой зоне карьера, включающем пригрузку борта карьера внутренним отвалом, подземную отработку полезного ископаемого системами с обрушением, принудительную обрушение пород кровли и заполнение выработанного пространства породами внутреннего отвала и породами от принудительной обрушения кровли, внутренний отвал отсыпают ярусами, высоту яруса ограничивают, например, транспортной бермой, причем уклон верхней площадки яруса принимают равным уклону бермы, переносят берму к внешней бровке отвала и на верхнюю площадку первого яруса отсыпают второй ярус, верхнюю площадку которого совмещают с бермой, например, транспортной, операции по отсыпке второго и следующих ярусов повторяют как при отсыпке первого яруса, для принудительного обрушения пород кровли бурят скважины с бермы, совмещенной с прилегающей к ней верхней площадки последнего яруса.

Новыми признаками в предлагаемом способе являются:

- внутренний отвал отсыпают ярусами, высоту которых ограничивают транспортными или предохранительными бермами;

- транспортную или предохранительную берму переносят к внешней бровке отвала;

- уклон верхней площадки яруса принимают равным уклону ограничивающей бермы;

- бурение скважин, заряжание их взрывчатыми веществами и взрывание скважинных зарядов для принудительного обрушения пород кровли производят с транспортной или предохранительной бермы, совмещенной с прилегающей к ней верхней площадки последнего яруса.

Преимущества предложенного способа

- отсыпка внутреннего отвала ярусами позволяет увеличить его устойчивость за счет выполаживания угла откоса;

- ограничение высоты ярусов транспортными или предохранительными бермами позволяет увеличить ширину этих берм и организовать площадку для отсыпки очередного яруса:

- отсыпка яруса с уклоном верхней площадки, равным уклону ограничивающих берм, позволяет переносить транспортные или предохранительные бермы к внешней бровке внутреннего отвала, не нарушая технологического цикла их работы;

- бурение скважин, предназначенных для принудительного обрушения пород кровли при подземной отработке полезного ископаемого из карьера, позволяет сократить время и средства по сравнению с бурение упомянутых скважин из подземных выработок.

Предлагаемый способ отличается от прототипа вышеизложенной последовательностью операций. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта.

Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений.

Анализ известных решений показывает, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она не очевидна, характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен план участка карьера с внутренним отвалом; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом. Формируют нерабочий борт карьера 1. Отсыпают первый ярус 2 отвала на дно карьера 3, высоту яруса ограничивают высотой первого витка транспортной бермы 4, а уклон верхней площадки 5 отвала принимают равным уклону транспортной бермы 4, переносят транспортную берму 4 к внешней бровке отвала 6, с вышележащего витка транспортной бермы 7 бурят скважины 9, предназначенных для принудительного обрушения пород кровли при подземной отработке полезного ископаемого, заряжают их ВВ и взрывают скважинные заряды, затем проходят подготовительные 10 и нарезные 11 выработки и отрабатывают полезное ископаемое 12 подземным способом системами с обрушением, перепуская породы отвала и взорванного массива борта 13 в выработанное пространство. Нижнюю часть полезного ископаемого 14 отрабатывают подземным способом, системами с обрушением, одновременно с выпуском полезного ископаемого производят подсыпку пород вскрыши во внутренний отвал.

Общую устойчивость борта карьера при замене полезного ископаемого дробленой породой проверяют по известным формулам, соблюдая соотношение

n₁ n,

где n₁ и n - коэффициенты запаса устойчивости борта карьера при замене полезного ископаемого дроблеными породами и до замены, соответственно.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения приведен пример, где исходные данные приняты следующие.

Глубина карьера - 400 м

Угол погашения борта карьера - 42

Высота выхода полезного ископаемого в борт карьера - 50 м

Механические характеристики массива:

сцепление - 70 т/м²

угол внутреннего трения - 30

плотность полезного ископаемого - 4,5 т/м³

плотность пород - 2,9 т/м³

Механические характеристики отвала:

сцепление - 0

угол внутреннего трения - 30^о

плотность разрыхленных пород - 2,4 т/м³

Высота первого яруса отвала - 25 м

высота второго яруса отвала - 30 м

Завершают открытые горные работы и на участке выхода полезного ископаемого в борт карьера отсыпают первый ярус внутреннего отвала между дном карьера и первым витком транспортной бермы. Переносят транспортную берму к внешней бровке первого яруса отвала. На верхнюю площадку первого яруса отсыпают второй ярус высотой 30 м, верхняя площадка которого совпадает по высоте со вторым витком транспортной бермы. Технологические операции при отсыпке второго яруса такие же, как и для первого. С верхней площадки второго яруса бурят скважины, предназначенные для принудительного обрушенная пород кровли при подземной отработке полезного ископаемого. Скважины заряжают и взрывают скважинные заряды, затем проходят подготовительные и нарезные выработки и отрабатывают полезное ископаемое подземным способом системами с обрушением, причем совместно с отработкой полезного ископаемого производят подсыпку пород в отвал.

Общую устойчивость борта карьера после замены полезного ископаемого дробленой породой определяют по известной методике, например способом алгебраического сложения сил сдвигающих и удерживающих. В нашем случае оценка устойчивости откоса с вышеизложенными исходными данными показала, что до замены полезного ископаемого дробленой породой коэффициент запаса устойчивости составил 1,30, а после замены 1,33. Это указывает на необходимость и достаточность размеров внутреннего отвала для сохранения устойчивого состояния борта карьера и безопасной эксплуатации транспортных берм.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности, в частности при комбинированной разработке месторождений полезных ископаемых.

Следовательно заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Применение предлагаемого способа позволит существенным образом улучшить технико-экономические показатели рудников за счет снижения затрат времени и средств на добычу полезного ископаемого при сохранении бортов карьеров в устойчивом состоянии и безопасной эксплуатации транспортных и предохранительных берм и достичь усматриваемый технический результат.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1176077 на "Способ комбинированной разработки полезных ископаемых в приконтурной зоне карьера", МПК Е 21 С 41/00, публ. 1985, бюл.№32.

2. Авторское свидетельство СССР №1559152 на "Способ разработки полезных ископаемых в прибортовой зоне карьера", МПК Е 21 С 41/00, публ. 1990, бюлл.№15.