способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий разделение карьера в плане на участки чередованием в них рабочих и временно нерабочих участков по глубине карьера, проходкой вскрывающих выработок по всей длине участка временно нерабочего борта и сопряжением их со вскрывающими выработками соседнего участка, последующую отработку временно нерабочих участков со смещением вскрывающих выработок, отличающийся тем, что размерами участков карьерного поля в плане обеспечивают заданную величину запасов в пределах этапа разработки, различным расположением на участках карьерного поля участков временно нерабочего борта по глубине карьера, достигают управляемого перераспределения общего объема консервации вскрышных пород по участкам, а изменением высоты участков временно нерабочего борта и чередованием заложения по глубине карьера последних на различных по размерам в плане участках карьерного поля регулируют общий объем консервации вскрышных пород в пределах этапа разработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горной промышленности и может найти применение при открытой разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых.

Известен способ поэтапной отработки карьеров, включающий выделение промежуточных контуров карьера, соответствующих границам заданных этапов разработки, с углами откосов бортов, превышающими углы откосов рабочих бортов. Горные работы ведутся в пределах этапа и при подходе к контуру первой очереди останавливаются, формируя временно нерабочий борт. При достижении горными работами определенной глубины в пределах этапа процесс формирования временно нерабочего борта продолжается, но одновременно с этим начинается ускоренный его разнос на вышележащих горизонтах. Таким образом, процесс формирования и расконсервации временно нерабочего борта происходит непрерывно, что, в свою очередь, обеспечивает своевременное воспроизводство добычного фронта (B.C.Хохряков, А.Т.Шелест. «Проектирование карьеров». М.: Недра, 1969, с.181; Б.К.Оводенко, С.С.Аршинов. «Временные нерабочие борта в карьерах». Л.: Наука, 1977, с.36-49).

Эффективность данного способа разработки обеспечивается за счет отнесения части объемов вскрышных работ на более поздние периоды разработки месторождения. Однако недостатком данного способа является существенно ограниченный объем консервации вскрышных пород, т.к. работы по разносу в пределах последующей очереди необходимо начать по достижению временно нерабочим бортом определенной высоты на контуре предыдущей очереди. Эта высота ограничивается скоростью углубки по временно нерабочему борту, которая, в свою очередь, зависит от его длины и скорости подвигания по всей ширине зоны разноса временно нерабочего борта на горизонте. Таким образом, при формировании временно нерабочего борта по периметру карьерного поля на границах этапов разработки (характерно для разработки глубоких месторождений округлой формы в плане), большие объемы работ, из-за значительной его протяженности, в зоне расконсервации временно нерабочего борта обеспечивают низкую скорость углубки, что, в свою очередь, ограничивает предельное значение возможной высоты временно нерабочего борта, а следовательно, и объемы консервации вскрышных пород.

Наиболее близким по технической сущности является способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, заключающийся в разработке карьера блоками горизонтов, чередованием рабочих и временно нерабочих участков по глубине карьера, проходкой вскрывающих выработок по всей длине временно нерабочего участка блока и сопряжением их со вскрывающими выработками смежного по глубине блока горизонтов, смещением в плане вскрывающих выработок смежного блока на длину временно нерабочего участка выше расположенного блока горизонтов (Авторское свидетельство СССР № 1765415, кл. Е21С 41/26, 1992).

Основой высокой экономической эффективности данного способа является увеличение стационарности транспортных съездов и, как следствие, снижение затрат на вскрытие месторождения. Недостатком рассмотренного прототипа является тот факт, что рабочие участки по отработке вскрытых горизонтов после подвигания уступов на заданный шаг передвижки неизбежно переформировывают во временно нерабочее положение, тем самым происходит последовательное чередование зон консервации и рабочих зон в пределах карьерного поля. Следовательно, подготовленные запасы полезного ископаемого, обеспечивающие необходимую производственную мощность предприятия по полезному ископаемому, расположены на площадях, регулярно меняющих свое местоположение в плане. Поэтому при неравномерном качественном и пространственном распределении рудных тел обеспечить необходимый режим горных работ, а тем более возможность управления им с позиции временной интенсификации добычных работ в условиях рыночной экономики, становится не всегда возможным.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности способа разработки глубоких месторождений, округлой формы в плане, достигаемое созданием условий по оперативному управлению текущим коэффициентом вскрыши, за счет синхронизации момента наличия подготовленных запасов в объеме, соответствующем величине спроса, со временем появления последнего, при сохранении максимально долгой стационарности транспортных коммуникаций.

Сущность способа заключается в следующем. Карьерное поле с нанесенными контурами этапов разработки разбивают в плане на участки, размеры которых обеспечивают различную величину сосредоточенных в них запасов в пределах этапа разработки. При этом в каждом из участков карьерного поля формируют участки временно нерабочего борта с проходкой в них системы вскрывающих выработок. Расположение участков временно нерабочего борта на участках карьерного поля по высоте этапа должно обеспечивать сопряжение вскрывающих выработок между соседними участками карьерного поля. Следовательно, участки временно нерабочего борта для формирования спиральной формы трассы должны располагаться на различной высоте этапа, что также влияет и на объем консервируемой ими породы в пределах этапа разработки. Таким образом, наличие различных по размерам в плане участков карьерного поля, сосредотачивающих отличные объемы запасов, а также различные положения участков временно нерабочего борта по высоте этапа, при соблюдении условия обеспечения последовательного сопряжения вскрывающих выработок между соседними участками карьерного поля, позволяет смоделировать ситуацию, когда на участке карьерного поля, включающем меньше половины всех запасов в пределах этапа разработки, будет законсервировано больше половины всего объема консервации пород в границах этого этапа. Таким образом, обеспечивается наличие участков карьерного поля, различающихся по величине запасов, размерам активных рудных площадей, текущему коэффициенту вскрыши и продолжительности их отработки в пределах этапа при заданной производительности карьера по руде.

Способ разработки крутопадающих месторождений округлой формы в плане иллюстрирован схемой; на фиг.1 - план карьерного поля с разделением на участки, фиг.2 - разрез карьера по линии А-А на фиг.1, фиг.3 - разрез карьера по линии Б-Б на фиг.1, где 1 - граница распространения рудного тела на гор.+40; 2 - система поступательных съездов спиральной формы; 3 - конечный контур карьера; 4 - площадь сечения законсервированных пород в пределах этапа разработки на участке карьерного поля; 5 - контур I этапа разработки; 6 - контур II этапа разработки.

Способ осуществляется следующим образом.

Карьерное поле в плане разбивают на участки, к примеру, как показано на фиг.1. Размеры участков имеют длину фронта работ на уступе, обеспечивающую эффективную работу выемочно-погрузочных машин, и включают объемы полезного ископаемого, отличающиеся от объемов сосредоточенных в других участках в пределах соответствующего этапа, например, на участке 1 - 40% запасов, на участке 2 - 30%, 3 - 20% и 4 - 10% соответственно, как показано на фиг.1. На участке 1 сразу над добычной зоной между гор.+40 и гор.+140 формируют участок временно нерабочего борта, обеспечивая тем самым максимальный объем консервации вскрышных пород 4 на участке 1 в пределах этапа разработки, при установленной высоте временно нерабочего борта, например в 100 м. На участке 2 над добычной зоной расположены рабочие площадки, на которых ведутся вскрышные работы, а постановка участка временно нерабочего борта производится, например, между гор.+60 и гор.+140. Соответствующим образом происходит постановка участка временно нерабочего борта между гор.+100 и гор.+180 - на участке 3 карьерного поля, и гор.+120 и гор.+200 - на участке 4 карьерного поля. На фиг.1 представлено произвольное положение горных работ в плане при отработке рудного тела 1. Таким образом, система поступательных съездов спиральной формы 2, выходя из добычной зоны, должна последовательно проходить по участкам 1, 2, 3 и на участке 4 связывать рабочие горизонты с поверхностью. Для обеспечения такого сопряжения транспортных съездов на участках карьерного поля необходимо менять высоту постановки участков временно нерабочего борта, что приводит к изменению объема консервации вскрыши в пределах разрабатываемого этапа. Как видно из фиг.2 и 3, наибольший объем консервации достигается на участке 1 карьерного поля, когда временно нерабочий борт сформирован в максимально нижнем положении сразу над добычной зоной, а наименьший на участке 4 из расчета на 1 м длины фронта горных работ. При такой организации горных работ участки временно нерабочего борта не меняют своего положения по высоте этапа, а лишь перемещаются на ширину зоны разноса Ш_з.р., приведенной на фиг.1. Увеличение высоты временно нерабочего борта в пределах, какого-либо участка карьерного поля, в данном случае возможно для регулирования режима горных работ на этом участке. По достижению горными работами конечного контура 3 постановку уступов производят с учетом их постоянно нерабочего положения. Таким образом, обеспечивается наличие участков карьерного поля различающихся по величине сосредоточенных в них запасов, размерам подготовленных активных рудных площадей, текущему коэффициенту вскрыши и продолжительности их отработки в пределах этапа при заданной производительности карьера по руде. При представленном положении горных работ с равномерно распределяющимся качественным составом рудного тела участок 1 карьерного поля, содержащий 40% запасов полезного ископаемого в пределах этапа, обеспечивает 50% от общего объема консервации вскрышных пород в пределах этапа разработки. А на оставшиеся 3 участка, сосредоточившие в сумме 60% запасов, приходится вторая половина законсервированных пород в пределах этапа разработки. Такая организация работ обеспечивает наличие участков карьерного поля в пределах этапа разработки с различными значениями коэффициента вскрыши, что позволяет в зависимости от потребности рынка определять участок под потенциальную отработку в ближайшее время. При этом время на воспроизводство активных рудных площадей в моменты пиковых объемов реализации продукции будет минимальным. Необходимо также отметить, что изменение общего объема консервации вскрышных пород в пределах этапа разработки возможно не только за счет изменения высоты участка временно нерабочего борта на каком-либо одном или на нескольких участках карьерного поля, но и за счет чередования заложения по глубине карьера участка временно нерабочего борта на различных по размерам в плане участках карьерного поля.

Новизна предлагаемого способа разработки заключается в обеспечении возможности оперативного изменения режима горных работ, с позиции вариации производительности карьера по добыче, при постоянной производительности карьера по горной массе, за счет управляемого перераспределения основной нагрузки по консервации вскрышных пород в пределах этапа разработки по участкам карьерного поля.

Экономическая эффективность предлагаемого способа достигается за счет обеспечения возможности оперативного управления интенсивностью вскрышных и добычных работ без приобретения дополнительного горно-транспортного оборудования, при сохранении максимальной стационарности транспортных коммуникаций, обеспечивая тем самым, максимально возможное покрытие спроса определяемого рынком.