способ селективной отработки запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья

Формула изобретения

Способ отработки запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья включает вскрытие запасов штольнями в нерабочем борту карьера, отработку запасов блоками с выемкой полезного ископаемого камерами, выпуск разрушенного полезного ископаемого на подземные выработки и выдачу его на дневную поверхность, отличающийся тем, что вскрытие запасов производят штольнями, разделяя нерабочий борт карьера на горизонты равные высоте добычного уступа, штольню оснащают зарядами в шпурах и скважинах, формируют отрезную щель посредством взрывания шпуровых и скважинных зарядов центральной группы штолен, вынимают и погружают горную массу в транспортные средства через разгрузочную воронку, производят отбойку запасов фланговых групп штолен в отрезную щель посредством взрывания шпуровых и скважинных зарядов, формируют конусный отвал из отбитой горной массы, погружают и транспортируют полезное ископаемое, отрабатывают запасы в центральном и двух фланговых направлениях, выделяя первоочередные зоны отработки по качеству минерального сырья.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке крутопадающих и наклонных месторождений минерального сырья.

Известен способ доработки карьеров [Кузнецов Н.Н. Патент РФ № 2077674, опубликовано 20.04.1997 г., кл. E21C 41/26], согласно которому производят бурение скважин глубиной, превышающей проектную глубину выработки, отработку массива в контурах выработки и транспортирование горной массы, после отстройки борта по измененному относительно проекта контуру до промежуточного дна карьера скважины в пределах полезного ископаемого бурят и взрывают на глубину, обеспечивающую его выемку за пределами проектного дна. Новым в способе является то, что после отстройки борта по измененному относительно проекта контуру до промежуточного дна карьера, скважины в пределах полезного ископаемого бурят и взрывают на глубину, обеспечивающую его выемку за пределами проектного дна в объеме, определяемом из выражения:

где V - объем разрыхленного полезного ископаемого, вынимаемого за пределами проектного дна на 1 п.м. протяженности борта, м ³; Vб и Vбр - объемы полезного ископаемого, оставляемого в бортах карьера соответственно в целике и в разрыхленной массе на 1 п.м. протяженности борта, м³; Св и Сд - соответственно себестоимости вскрышных собственно добычных работ, руб./м, руб./м ³; - плотность полезного ископаемого в целике, м³ /т; Ц - цена полезного ископаемого, руб./т; Кр - коэффициент разрыхления полезного ископаемого.

Недостатками этого способа являются наличие оставленных технологических целиков в борту карьера, которые увеличивают эксплуатационные потери полезного ископаемого. Возможность применения данного способа появляется только при достижении конечной глубины карьера. Положительный эффект достигается при понижении горных работ. Сложности ведения добычных работ на сдвоенных и строенных добычных уступах.

Прототипом к предлагаемому изобретению является [Хофер Ханс, Черней Э.И. Патент № 205 9810, опубликовано 10.05.1996 г., кл. E21C 41/00] способ разработки крутопадающих месторождений, который включает вскрытие месторождения системой подземных горных выработок и скважинами, пройденными с дневной поверхности, формирование из скважин выемочных камер с оставлением междукамерных целиков и выпуск разрушенного полезного ископаемого из выемочных камер на подземные горные выработки с последующей выдачей их на дневную поверхность. Разработку месторождения ведут по направлению от лежачего к висячему боку.

Недостатками этого способа являются валовая отработка запасов в одном направлении развития рабочей зоны карьера. Сложность сохранения выработанного пространства, предназначенного для транспортирования отбитого полезного ископаемого, а также для разгружения напряжений в кровле горной выработки. Разработка запасов ведется непосредственно в рабочей зоне на рабочих уступах карьера.

Задачей изобретения является создание рабочей зоны в центральном и двух фланговых направлениях в нерабочем борту карьера нагорного месторождения минерального сырья при селективной отработке запасов, исключая эксплуатацию горных выработок для транспортировки добываемого полезного ископаемого посредством массового обрушения массива горных пород, включающего нерабочие уступы карьера.

Поставленная задача решается тем, что отработка запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья включает вскрытие запасов штольнями в нерабочем борту карьера, отработку запасов блоками с выемкой полезного ископаемого камерами, выпуск разрушенного полезного ископаемого на подземные выработки и выдачу его на дневную поверхность, согласно изобретению вскрытие запасов производят штольнями, разделяя нерабочий борт карьера на горизонты, равные высоте добычного уступа, штольню оснащают зарядами в шпурах и скважинах, формируют отрезную щель посредством взрывания шпуровых и скважинных зарядов центральной группы штолен, вынимают и погружают горную массу в транспортные средства через разгрузочную воронку, производят отбойку запасов фланговых групп штолен в отрезную щель посредством взрывания шпуровых и скважинных зарядов, формируют конусный отвал из отбитой горной массы, погружают и транспортируют полезное ископаемое, отрабатывают запасы в центральном и двух фланговых направлениях, выделяя первоочередные зоны отработки по качеству минерального сырья.

Проведенные горные выработки (штольни) обеспечивают размещение скважинного и шпурового зарядов внутри откосного массива, что позволяет, зная структуру и свойства вмещающих пород, проводить взрывание на обрушение более эффективно до заданных условий по крупности обрушения зоны откосного массива и с наименьшими экономическими затратами (отсутствуют затраты на поддержание выработанного пространства на период эксплуатации карьера). При проведении взрывания на обрушение с помощью шпуровых зарядов основная доля энергии взрыва расходуется на дробление горных пород до заданных параметров изнутри откосного массива, используя при этом энергию напряжений, скопившуюся в своде естественного равновесия и опорного давления, разгружая данные напряжения в выработанное пространство. Энергия скважинного заряда расходуется на создание микро- и макротрещин в откосном массиве, ослабляя несущее способности горных пород, посредством разрушения их сплошности.

На фиг.1 схематично изображено расположение вскрывающих штолен в борту карьера; на фиг.2 - схематично изображена технологическая схема отработки фланговых запасов нерабочего борта карьера; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Способ отработки запасов нерабочего борта рабочей зоны карьера нагорных месторождений минерального сырья осуществляется следующим образом.

Вначале задаются (рассчитываются) параметры рабочей зоны карьера, которую необходимо сформировать, и производят деление склона на горизонты, равные высоте добычного уступа h_y с углом , затем проводят вскрывающие выработки (штольни) 1, 2, 3 расчетных параметров: длина L_шт и расположение в пространстве. На нижнем горизонте проводится штольня 3, в которой устраивают выпускную воронку для выпуска горной массы. Центральную вертикальную группу штолен 2 используют для создания свободной полости на всю длину штолен, которую затем разделывают в отрезную щель. Фланговые запасы штолен 1 в борту карьера отбиваются в отрезную щель при помощи шпуровых и скважинных зарядов, формируют конусный отвал 4 из отбитой горной массы, производят отгрузку в транспортные средства и создают тем самым рабочую зону в трех направлениях: центральном и двух фланговых. После отработки запасов фланговых штолен 1 отрабатывают запасы нижней штольни 3, вмещающей выпускную воронку. Подготовку запасов нижней штольни осуществляют при помощи шпуровых и скважинных зарядов до условий погрузки и транспортировки полезного ископаемого. После очистной выемки запасов штольни 3 на нижнем горизонте формируют рабочую площадку В_p. После отрабатываются запасы полезного ископаемого фланговых рабочих зон до образования минимальной рабочей площадки на нижнем горизонте В_p. Отбитую горную массу грузят и транспортируют до перерабатывающих заводов (фабрик) по транспортным бермам b. После погрузки в транспортные средства разрушенной горной массы образуется рабочая зона для развития фронта горных работ в центральном и двух фланговых направлениях, а также рабочая площадка, позволяющая разместить горнодобывающую технику. На образованной таким способом рабочей площадке В_p размещают горнодобычное оборудование для отработки запасов селективным способом с учетом падения тел полезного ископаемого под углом . Для этого на рабочей площадке проводят разрезную траншею, выделяют первоочередные зоны отработки по качеству минерального сырья и отрабатывают в нисходящем порядке до проектной глубины карьера.