способ формирования высокого ярусного отвала

Формула изобретения

Способ отсыпки высоких отвалов, включающий проведение траншей, формирование пионерной насыпи для магистрального конвейера, отсыпку отвала, применение средств цикличного действия и циклично-поточной технологии при отсыпке пород на площадях отвода и выделение этапов разработки месторождения, отличающийся тем, что вблизи предельного контура глубокого карьера отсыпают вначале ярус предотвала с применением средств цикличного действия (автотранспорта) при оптимальном плече транспортирования пород, затем в борту карьера в зоне размещения пород вскрыши и в направлении участков контуров карьера I, II, III очередей отработки с глубины, соответствующей оптимальной высоте работы автотранспорта, проводят крутонаклонную полутраншею, и на поверхности отсыпают насыпь под требуемым углом до предотвала подведением группы поперечных транспортных полос в виде временных отвалов с увеличивающейся высотой до отметки предотвала, монтируют на концентрационном горизонте в карьере дробилки, в траншее и на предотвале средства поточного транспортирования (конвейеры), закрывают легким навесом из оцинкованных листов от снега, отсыпку ведут параллельными заходками с отвального конвейера приемом породы наклонным консольным механизмом типа пластинчатого питателя, помещенным в трубообразную конструкцию, опирающуюся на ходовые опоры и имеющую возможность поворота в месте стыкования с отвальным конвейером, причем длина консоли определяется толщиной наклонного слоя отсыпанной породы и обеспечивает в месте установки разгрузочного устройства минимальную осадку отвала, в результате отстройки предотвала с одной стороны в проектных границах отвала средствами поточного транспортирования и укладки породы в отвал, а с другой, - средствами цикличного действия (автотранспортом) возобновляют отсыпку отвальной насыпи для магистрального конвейера второй очереди и производят отстройку второго яруса и затем третьего яруса высокого отвала, а для исключения его деформаций толщу слоев пород зимнего периода отсыпки покрывают соответствующей мощностью буфера из пород без снега, при разработке средних и глубоких зон в карьере магистральный конвейер удлиняется с оборудованием нового дробильного звена на втором концентрационном горизонте, организуемого на постоянном борту, а развитие конвейерной трассы с применением крутонаклонных и вертикальных конвейеров продолжается до тех пор, пока расстояние доставки породы сборочным транспортом до дробильного звена не достигнет предельного значения, выходящего за границы области оптимального его действия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений при отсыпке высоких отвалов.

Известен способ отсыпки отвалов, заключающийся в поярусном отвалообразовании с применением автомобильного транспорта [1].

Недостатком способа является то, что площадки для отвалов выбираются на значительном удалении от карьера и расстояние транспортирования породы из карьера и доставка на второй и третий ярусы может в 2-3 раза превышать предельные по оптимальной границе действия этого вида транспорта. А неупорядоченная отсыпка различных по прочности пород приводит к деформациям отвалов.

Известен способ отсыпки отвалов с применением поточного отвалообразования [2].

Недостатком способа является значительное удаление площадок конвейерных отвалов от карьера и небольшая высота отвалов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ отсыпки высоких отвалов, предусматривающий применение поточного транспортирования и укладки пород отвалообразователем [3].

Недостатком способа является то, что трасса магистрального конвейера выбирается близкой к перпендикулярной, что при небольшом угле конвейерных подъемников значительно отдаляет отвалы от карьера. Кроме того, формируемая насыпь под магистральный конвейер имеет зигзагообразную форму, что повышает трудоемкость отсыпки насыпи, конвейерный отвал имеет небольшую высоту. Из-за большой парусности отвалообразователя и осадков на практике укладка породы в отвал производится экскаватором.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности отвалообразования при отсыпке высоких отвалов за счет более близкого расположения отвалов от контура карьера, применение поточной технологии при отсыпке второго и третьего ярусов отвала и менее трудоемкого способа при отсыпке пионерной насыпи для магистрального конвейера.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе отсыпки отвалов, включающем проведение траншеи, формирование пионерной насыпи для магистрального конвейера, отсыпку отвала, отсыпают вначале ярус предотвала с применением средств цикличного действия (автотранспорта) при оптимальном плече транспортирования пород, затем в борту карьера в зоне размещения пород вскрыши и в направлении участков контуров карьера I, II, III очередей отработки с глубины, соответствующей оптимальной высоте работы автотранспорта, проводят крутонаклонную полутраншею, и на поверхности отсыпают насыпь под требуемым углом до предотвала подведением группы поперечных транспортных полос в виде временных отвалов с увеличивающейся высотой до отметки предотвала, монтируют на концентрационном горизонте в карьере дробилки, в траншее и на предотвале средства поточного транспортирования (конвейеры), закрывают легким навесом из оцинкованных листов от снега, отсыпку ведут параллельными заходками с отвального конвейера приемом породы наклонным консольным механизмом типа пластинчатого питателя, помещенным в трубообразную конструкцию, опирающуюся на ходовые опоры и имеющую возможность поворота в месте стыкования с отвальным конвейером, причем длина консоли определяется толщиной наклонного слоя отсыпанной породы и обеспечивает в месте установки разгрузочного устройства минимальную осадку отвала, и в результате отстройки предотвала с одной стороны в проектных границах отвала средствами поточного транспортирования и укладки породы в отвал, а с другой - средствами цикличного действия (автотранспортом) возобновляют отсыпку отвальной насыпи для магистрального конвейера второй очереди и производят отстройку второго яруса и затем третьего яруса высокого отвала, а для исключения его деформаций толщу слоев пород зимнего периода отсыпки покрывают соответствующей мощностью буфера из пород без снега, при разработке средних и глубоких зон в карьере магистральный конвейер удлиняется с оборудованием нового дробильного звена на втором концентрационном горизонте, организуемого на постоянном борту, и развитие конвейерной трассы с применением крутонаклонных и вертикальных конвейеров продолжается до тех пор, пока расстояние доставки породы сборочным транспортом до дробильного звена не достигнет предельного значения, выходящего за границы области оптимального его действия.

На фиг.1-3 представлены основные выработки и насыпи и этапы создания высокого конвейерного отвала в северо-западном борту карьера вблизи контуров отработки второго и третьего этапов отработки; на фиг.4, 5 - для сравнения.

Фиг.1. 1 - полутраншея

2 - насыпь

3 - магистральный конвейер

4 - транспортная насыпь (временный отвал)

5 - предотвал

6 - переносной дробильный комплекс

7 - отвальный конвейер

8 - разгрузочное устройство

9 - автомобильная трасса

10 - конвейерная траншея

12 - этапы разработки месторождения (I, II, III)

Фиг.2. 2 - насыпь

4 - транспортная насыпь (временный отвал)

Фиг.3. 1 - полутраншея

3 - магистральный конвейер

6 - переносной дробильный комплекс

7 - отвальный конвейер

8 - разгрузочное устройство

10 - конвейерная траншея

11 - вертикальный или крутонаклонный конвейер

12 - этапы разработки месторождения (I, II, III).

Для сравнения

Фиг.4. Конвейерный отвал в северо-западном борту Ковдорского карьера (Горный институт КНЦ РАН).

Фиг.5. Размещение отвалов Восточного рудника ОАО «Апатит» (Коашвинский карьер) (Гипроруда).

Пример выполнения

Способ отсыпки высоких отвалов вблизи карьера поясняется схемами, показанными на фиг.1-5, и осуществляется следующим образом. На Коашвинском карьере ОАО «Апатит» в северо-западном боту с отм. +190 м необходимо провести полутраншею 1 в направлении контуров карьера второго и третьего этапов разработки до отм. +290÷+300 м, а на поверхности отсыпать насыпь 2 под углом магистрального конвейера 3 проведением поперечных насыпей (временных отвалов) 4 с повышающейся высотой до отм. +360÷+370 м отвала №3 (предотвал), и затем планируют насыпь до предотвала 5. После монтажа оборудования (дробильный комплекс) 6 в карьере и на отвале отвальные конвейера 7 с одной стороны предотвала начинают отсыпку породы поточной технологией, причем вместо отвалообразователя с большой парусностью и нагрузкой используют малогабаритный механизм в виде наклонной стрелы типа пластинчатого питателя 8, осуществляющего прием породы с отвального конвейера 7 и разгружающего ее под откос, причем разгрузочный механизм такого типа, как и конвейера 3, 7 в зимний период закрываются (от снега), для этого разгрузочный механизм помещается в трубообразную конструкцию на подвижных опорах и имеет возможность поворота вокруг приемной основы (бункера) с отвального конвейера 7. Расположение разгрузочного механизма в 15-20 м от откоса обеспечивает снижение скорости деформации в 2-3 раза и может составлять 100-150 мм/сут, что более безопасно по сравнению с разгрузкой автотранспортом под откос (300-400 мм/сут). С другой стороны предотвала 5 отсыпку ведут автотранспортом: по автомобильным трассам 9 с минимальным плечом транспортирования от карьера 0,3-0,8 км, и завершается формирование первого яруса. Затем в месте установки магистрального конвейера 3 на предотвале 5 сооружают аналогичную наклонную насыть 2 с применением автотранспорта указанным способом и монтируют конвейера 3, 7. Высота отсыпки второго яруса также может составлять 100 м.

Удлинение конвейерной трассы 3, 10 в карьере позволяет увеличить объем породы, транспортируемой поточной технологией. Следующее дробильное звено с конусными дробилками 6 может быть расположено на отм. +85÷+90 м. Углубление около 100 м. Поэтому для увеличения производительности до 30-40 млн т породы в год следует заменить конвейер с лентой шириной 2000 мм на гор. +190 м на ширину 3000-3500 мм или применить конвейер со скоростью =3,5 м/с, а на новом участке (гор. 190÷90 м) применить конвейер, располагавшийся выше с производительностью - 20 млн т/год. При углублении горных работ дробильное звено 6 может быть перенесено на отм. -110 м по северному борту, как и по проекту с отм. дна -290 м. По проведенным исследованиям глубина карьера может быть повышена на 150-200 м (до отм. дна - 450-500 м).

Увеличение производительности карьера по породе применением поточной технологии и глубины карьера может вызвать необходимость отсыпки третьего яруса. Формирование насыпи для отстройки третьего яруса может осуществляться указанным выше способом.

На отм. горизонтов -200 и -300 м целесообразно сооружение вертикальных конвейеров 11, что потребует меньшего разноса борта для проведений полутраншей и будет соответствовать производительности карьера по вскрыше на глубоких горизонтах.

Емкость отвала при двухярусном его строении составляет - 120 млн м³, при трехярусном - 230 млн м³.

При средней производительности поточной технологии 30 млн т/год и работе карьера 20-30 лет в отвале может быть размещено около - 600-900 млн т породы.

При средней величине сокращения расстояния транспортирования пород автотранспортом - 3-5 км общий эффект составит Э=C· L-V_n.

При С _Т=3,1 руб·т·км и V=6-8 млн м³ /год; =2,7 т/м³

экономический эффект составит

Э=3,1·4·7·2,7=840 млн руб./год,

где 4 км - сокращение плеча транспортирования пород по сравнению применением только автотранспорта.

Источники информации

1. К.А.Кумачев, В.Я.Майминд. Проектирование железорудных карьеров. М.: «Недра». - 1981. - 464 с.

2. Справочник Открытые горные работы / К.Н.Трубецкой, М.Г.Потапов, К.Е.Виницкий и др. - М.: Горное бюро, 1994.

3. Циклично-поточная технология для руды и вскрышных пород на карьере Ковдорского ГОКа / В.И.Усынин, С.П.Решетняк, С.Н.Радионов // Циклично-поточная технология на карьерах Заполярья. - Апатиты. - 1986. - С.12-27 (прототип).