способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений

Формула изобретения

1. Способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, включающий вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемку полезного ископаемого добычным оборудованием уступами, отличающийся тем, что формирование рабочих площадок ведут сверху вниз, при этом уступы формируют путем послойной выемки и горизонтального перемещения полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу до достижения ширины рабочей площадки, обеспечивающей безопасную эксплуатацию добычного и транспортного оборудования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что послойную выемку и горизонтальное перемещение полезного ископаемого осуществляют продольно-диагональными заходками землеройно-транспортной техники.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при разработке наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, в том числе элювиальных и делювиальных россыпей.

В настоящее время достаточно большое количество полезных ископаемых, в том числе золота, кварцитов, стройматериалов находится в небольших элювиальных и делювиальных россыпях, расположенных на склонах долин и распадков. Указанные россыпи имеют небольшую мощность 1,0-4,0 м и залегают на достаточно крутых склонах с уклоном 20-50°. При этом рыхлые отложения представлены крупнообломочным плохо скатанным материалом. Существующие технологии разработки подобных месторождений, основанные на транспортировании полезных ископаемых бульдозерами сверху вниз с формированием навала в нижней части запасов при достаточно больших уклонах (более 35°) влекут высокую опасность горных работ, увеличивают износ землеройно-транспортного оборудования, а в ряде случаев просто неприемлемы из-за невозможности подъема бульдозера задним ходом по склону, имеющему уклон более 30°.

Вопросы повышения безопасности горных работ в настоящее время весьма актуальны и включены в перечень приоритетных направлений развития науки и технологий «Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф».

Известен способ отработки рабочего борта карьера в период его реконструкции [патент 2182971 РФ, E21C 41/26 / Трубецкой K.H. и др., опубл. Б.И., выпуск 63, № 10/2002), включающий разработку месторождения уступами, образование сдвоенных уступов с увеличением их высоты и ширины рабочих площадок.

Общими признаками аналога с заявленным техническим решением является выемка полезною ископаемого добычным оборудованием уступами с формированием рабочих площадок для использования более мощного (эффективного) оборудования.

Указанный способ неприемлем для разработки маломощных пластовых месторождений, так как незначительная мощность полезного ископаемого не позволяет расширить рабочую площадку за счет сдваивания уступов.

Известен способ открытой разработки россыпей, включающий вскрытие запасов независимыми горизонтами с выемкой полезного ископаемого уступами экскаваторами, установленными на рабочих площадках, и вывозкой его автотранспортом [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. - М.: Недра, 1973. - С.158-159].

Общими признаками прототипа с заявленным техническим решением является вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемка полезного ископаемого добычным оборудованием уступами.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что последний приемлем только при достаточно большой мощности пласта полезного ископаемого, которая позволяет формировать рабочую площадку с необходимыми для добычного оборудования размерами. При небольшой мощности пласта полезного ископаемого на склонах с уклоном более 15-20° применение данного способа невозможно.

Заявленное техническое решение направлено на создание условий, обеспечивающих возможность разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений добычным оборудованием уступами.

Технический результат заключается в создании условий для безопасной эксплуатации горно-транспортного оборудования при выемке полезного ископаемого уступами на маломощных наклонно залегающих пластовых месторождениях и повышении эффективности добычных работ.

Технический результат достигается тем, что в способе открытой разработке наклонно залегающих пластовых месторождений, охарактеризованном в п.1 формулы изобретения, включающем вскрытие запасов независимыми горизонтами, формирование рабочих площадок и выемку полезного ископаемого добычным оборудованием уступами, согласно изобретению формирование рабочих площадок ведут сверху вниз, при этом уступы формируют путем послойной выемки и горизонтального перемещения полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу до достижения ширины рабочей площадки, обеспечивающей безопасную эксплуатацию добычного и транспортного оборудования.

Отработка месторождения сверху вниз позволяет сократить затраты на формирование рабочих площадок путем сброса полезного ископаемого по откосу.

Послойная выемка и горизонтальное перемещение полезного ископаемого к верхней бровке уступа позволяет исключить возврат землеройно-транспортной техники вверх по склону, повысив тем самым безопасность работ, и создать условия для отработки запасов, залегающих на склонах с достаточно большим уклоном.

Наращивание рабочей площадки в ширину наклонными слоями за счет сброса полезного ископаемого по откосу позволяет создать безопасные условия для работы любого горного оборудования.

Известна послойная выемка пород горизонтальными слоями с их складированием путем сброса с откосов [Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. - М.: Недра, 1973. - С.111]. Данный прием применяется в основном для удаления пустых пород и не используется на добычных работах при разработке месторождений уступами.

В заявленном способе в новой совокупности признаков прием послойной выемки и горизонтального перемешивания полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу позволяет формировать рабочие площадки необходимой (безопасной) ширины. То есть выполняет новую функцию, позволяющую повысить эффективность добычных работ и безопасную работу горно-транспортного оборудования.

При разработке маломощных месторождений землеройно-транспортной техникой первоначально ширина рабочей площадки недостаточна для выемки полезного ископаемого по транспортным схемам [Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений: учебник для вузов. - М.: Изд. «Горная книга», 2007. - С.255-262]. Кроме того, на начальной стадии освоения месторождения выемка полезного ископаемого осложняется отсутствием рабочей площадки. Формирование рабочей площадки путем поперечных заходок землеройно-транспортной техники с перемещением полезного ископаемого сверху вниз на достаточно крутых склонах осложняется трудностью возврата горных машин вверх по склону. Поэтому выемка полезного ископаемого должна производиться горизонтальными слоями.

Технический результат достигается тем, что в способе открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, охарактеризованном в п.1 и 2 формулы изобретения, включающем формирование рабочих площадок сверху вниз и формирование уступов путем послойной выемки и горизонтального перемещения полезного ископаемого к верхней бровке уступа и последующего сброса его по откосу до достижения ширины рабочей площадки, обеспечивающей безопасную эксплуатацию добычного и транспортного оборудования, согласно изобретению послойную выемку и горизонтальное перемещение полезного ископаемого осуществляют продольно-диагональными заходками землеройно-транспортной техники.

При этом на начальном этапе освоения запасов выемка полезного ископаемого производится, как правило, продольными заходками с зачисткой подошвы пласта боковой частью рабочего органа землеройно-транспортной техники. Пo мере расширения рабочей площадки выемка полезного ископаемого продолжается диагональными заходками. Выемка полезного ископаемого диагональными заходками позволяет удлинить заходку до необходимой величины, обеспечивающей достаточное заполнение рабочего органа землеройно-транспортной техники (отвала бульдозера, ковша погрузчика) полезным ископаемым.

В настоящее время известна технологическая схема бульдозерной разработки со вскрытием запасов косым (диагональным) выездом [Летков В.Г. Разработка россыпных месторождений: учебник для вузов. - М.: Изд. «Горная книга», 2007. - С.296-299], которая используется в условиях крутых увалов при высоте уступов 5-9 м.

Схема вскрытия косым забоем предназначена для формирования отвалов на крутых склонах долины, что позволяет увеличить высоту подъема пород при допустимом (как правило, максимальном) угле выезда бульдозера.

В заявленном техническом решении диагональные заходки применяются при выемке пород горизонтальными слоями и транспортировании пород по горизонтальным рабочим площадкам.

Отличия от прототипа доказывают «новизну» заявляемого способа.

Неизвестность влияния признаков, сходных с отличительными существенными признаками заявляемого способа, на технический результат, достигаемый заявляемым техническим решением, доказывает его соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена технологическая схема формирования рабочих площадок уступов, где

1 - полезное ископаемое;

2 - подстилающие породы;

3 - рабочая площадка;

4 - верхняя бровка уступа;

5 - снимаемый горизонтальный слой полезного ископаемого;

6 - выемочно-транспортное оборудование (бульдозер).

На фиг.2 представлен план с начальным этапом формирования рабочей площадки на склоне продольными заходками.

На фиг.3 представлен план с промежуточным этапом формирования рабочей площадки на склоне продольными заходками.

На фиг.4 представлен план с завершающим этапом формирования рабочей площадки на склоне диагональными заходками.

На фиг.5 приведена технологическая схема ведения добычных работ экскаватором с погрузкой полезного ископаемого в автотранспорт (план).

На фиг.6 приведена технологическая схема ведения добычных работ экскаватором с погрузкой полезного ископаемого в автотранспорт (разрез).

Позиции 1-6 те же, что и на фиг.1.

7 - экскаватор;

8 - автосамосвал.

Способ открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений осуществляется следующим образом.

На начальном этапе продольной заходкой (фиг.1 и 2) бульдозер 6 формирует из полезного ископаемого 1 горизонтальную площадку по всей длине фронта работ. При достижении площадки достаточной ширины (8-12 м) бульдозер переходит к работе диагональными заходками (фиг.4). Понижение площадки с зачисткой подстилающих пород 2 производится равномерно по всей длине фронта горизонтальными слоями 5 путем сброса полезного ископаемого с верхней бровки уступа 4. Для безопасной работы добычного 7 и транспортного 8 оборудования бульдозер создает рабочую площадку 3 шириной не менее 20-30 м.

После формирования рабочей площадки достаточной ширины на нее устанавливается добычное оборудование 7, которое осуществляет выемку полезного ископаемого уступами с погрузкой его в автотранспорт 8.

После отработки уступа по всей длине рабочая площадка на нижележащем горизонте вновь расширяется до необходимых размеров диагональными заходками выемочно-транспортного оборудования.

На фиг.5 и 6 указаны технологические параметры способа открытой разработки наклонно залегающих маломощных пластовых месторождений, рассчитанные применительно к одному из месторождений кварцитов (коры выветривания), средняя мощность полезного ископаемого в котором 2 м, а угол наклона пласта около 25°.

Бульдозер САТ D9R (N_ДВ = 345 кВ) производит выемку и транспортирование (послойное сталкивание) обломочного материала по склону карьерного поля для навала, на котором может быть сформирована рабочая площадка для работы экскаватора CAT 349DL (вместимость ковша 2,1 м ³). Параметры рабочей площадки определяются по технологической схеме работы экскаватора CAT 349DL с погрузкой в автосамосвалы САТ 725 (грузоподъемность 23,6 т, вместимость кузова 14,3 м ³).