способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, согласно которому карьерное поле вскрывают котлованом, карьер заполняют водой и монтируют в нем добычное устройство, производят выемку карьерного поля горизонтальными слоями сверху вниз с регулированием уровня воды вслед за отработкой слоев, отличающийся тем, что заполненный водой карьер делят на зоны: подготавливаемая к выемке, рабочая зона месторождения и отработанная зона месторождения, и в каждой зоне устанавливают водонепроницаемые экраны, ограждающие их от общего карьерного поля, при этом каждую зону дополнительно ограничивают перегородками и регулируют уровень воды, обеспечивая его повышение в рабочей зоне при условии:



где Н_у - высота горизонтального слоя м;

Н_в - высота столба воды, м;

Н _ч.max - максимальная высота черпания, м;

а при условии:



обеспечивают понижение уровня воды в рабочей зоне, где

Н_г.ч.max - максимальная глубина черпания, м,

и по мере перемещения добычного устройства в новую рабочую зону повторно производят монтаж перегородок в подготавливаемой зоне и демонтаж со стороны отработанной зоны.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, согласно которому сооружают гидроотвал, карьерное поле вскрывают котлованом, карьер заполняют водой и монтируют в нем плавающее землесосное устройство с рыхлителем, производят выемку карьерного поля, транспортирование полученной горной массы на поверхность пульпопроводом и помещение пустой породы в гидроотвал (RU 2081321 С1, МПК 6 Е21С 41/26 от 06.09.1994, опубл. 10.06.1997).

Недостатком данного способа является сложная технология добычи полезных ископаемых.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, согласно которому сооружают гидроотвал, карьерное поле вскрывают котлованом, карьер заполняют водой и монтируют в нем плавающее землесосное устройство с рыхлителем, производят выемку карьерного поля горизонтальными слоями сверху вниз с понижением уровня воды вслед за отработкой слоев, поддерживая зеркало воды на уровне кровли текущего эксплуатационного горизонта за счет возвращения в карьер воды из гидроотвала. Для отработки очередного слоя его зарезку осуществляют котлованом, который затем расширяют, а отработку горизонтальных слоев осуществляют путем сплошной выемки плавающим землесосным устройством с рыхлителем системой заходок (RU 2261331C2, МПК 7 Е21С 41/26 от 21.01.2002, опубл. 10.09.2003).

Недостатком данного способа является необходимость регулирования уровня зеркала воды на всей площади месторождения, а также необходимость формирования гидроотвала.

Задачей способа является повышение эффективности разработки обводненных месторождений за счет исключения операций по постройке и эксплуатации гидросооружений, снижение объемов водооборота по поддержанию необходимого уровня воды в рабочей зоне.

Достигается это тем, что в способе разработки обводненных месторождений полезных ископаемых, согласно которому карьерное поле вскрывают котлованом, карьер заполняют водой и монтируют в нем добычное устройство, производят выемку карьерного поля горизонтальными слоями сверху вниз с регулированием уровня воды вслед за отработкой слоев, согласно изобретению заполненный водой карьер делят на зоны: подготавливаемая к выемке, рабочая зона месторождения и отработанная зона месторождения, и в каждой зоне устанавливают водонепроницаемые экраны, ограждающие их от общего карьерного поля, при этом каждую зону дополнительно ограничивают перегородками и регулируют уровень воды, обеспечивая его повышение в рабочей зоне при условии:

где H_y - высота горизонтального слоя, м;

Н_в - высота столба воды, м;

Н_ч.max - максимальная высота черпания, м,

а при условии:

где Н_г.ч.max - максимальная глубина черпания, м,

обеспечивают понижение уровня воды в рабочей зоне,

и по мере перемещения добычного устройства в новую рабочую зону, повторно производят монтаж перегородок в подготавливаемой зоне и демонтаж со стороны отработанной зоны.

Заявляемый способ разработки обводненных месторождений полезных ископаемых целесообразно осуществить с применением экскаватора, установленного на понтоне, использовавшегося ранее при отработке карьерного поля, так как это позволит снизить затраты электроэнергию при создании системы водоотлива, но и снизить экономические затраты на приобретение нового оборудования, реконструируя ранее используемое оборудование.

При использовании заявляемого способа целесообразно применение определенного типа оборудования в зависимости от условий месторождения для полной отработки запасов. Например: отработка угольных или рудных месторождений экскаваторами на понтоне, россыпных месторождений земснарядами или драгами. Выбор определенного типа оборудования позволит отработать месторождение с наименьшими затратами и потерями, и максимальной выгодой.

Отработка месторождения полезных ископаемых участками, разделенными водонепроницаемыми экранами позволит снизить нагрузку на оборудование с уменьшением площадей, а регулирование уровня воды обеспечит полную отработку месторождения полезных ископаемых.

Изобретение поясняется графически, на фиг.1-4 показана технология отработки месторождения,

где обозначено:

1 - водонепроницаемый экран;

2 - перегородки;

3 - понтон;

4 - экскаватор;

5 - насосное оборудование;

6 - высота горизонтального слоя;

7 - подготавливаемая к выемке зона месторождения;

8 - рабочая зона месторождения;

9 - отработанная зона месторождения.

Способ реализуется следующим образом.

Заполненный водой карьер делят на зоны: подготавливаемая к выемке 7, рабочая зона месторождения 8 и отработанная зона месторождения 9, и в каждой зоне устанавливают водонепроницаемые экраны 1, ограждающие их от общего карьерного поля, при этом каждую зону дополнительно ограничивают перегородками 2 и регулируют уровень воды, обеспечивая его повышение в рабочей зоне при условии:

где H_y - высота горизонтального слоя м;

Н_в - высота столба воды, м;

H_ч.max - максимальная высота черпания, м;

а при условии:

где Н_г.ч.max - максимальная глубина черпания, м

обеспечивают понижение уровня воды в рабочей зоне.

При этом по мере продвижения работ перегородка между подготавливаемой к выемке зоной 7 и рабочей зоной 8 демонтируется, соединяя эти зоны, и экскаватор перемещается в зону, подготовленную к выемке 7. Затем водонепроницаемая перегородка 2 вновь разделяет обе зоны. В отработанной зоне 9 месторождения после понижения уровня воды до его естественного значения идет последующий демонтаж водонепроницаемых экранов 1. Экскаватор 4, находящийся на понтоне 3, который позволяет ему держаться на плаву в обводненных условиях, после выемки пород или полезного ископаемого производит их погрузку в транспорт.

Способ поясняется примерами.

Пример 1. Обводненное месторождение полезных ископаемых при высоте горизонтального слоя H_y=15 метров, высота столба воды Н_в =2 метра Н_ч.max=12 метров. При данных технологических параметрах не хватает высоты черпанья. Устанавливаем водонепроницаемый экран в рабочей зоне оборудования и увеличиваем уровень воды в ней на 4 метра, что позволяет производить выемку полезного ископаемого без применения другого оборудования. Таким образом возможно отрабатывать месторождения более высокими уступами и уменьшить затраты на водоотлив.

Пример 2. Обводненное месторождение полезных ископаемых при высоте горизонтального слоя H_y=5 метров, уровень столба воды Н_в =10 метров, Н_г.ч.max=8 метров. При данных технологических параметрах не хватает глубины черпанья экскаватора. Устанавливаем водонепроницаемый экран в рабочей зоне оборудования и уменьшаем уровень воды в ней на 7 метров что позволяет производить выемку полезного ископаемого без применения другого оборудования. Таким образом мы уменьшаем затраты на водоотлив при отработке картерного поля с высоким уровнем воды и небольшой высотой уступа.

Из вышеприведенных примеров видно, что предлагаемый способ открытой разработки обводненных месторождений полезных ископаемых позволяет снизить эксплуатационные затраты за счет уменьшения объемов водоотлива.