способ освоения месторождений строительных горных пород скального и полускального типов

Формула изобретения

Способ освоения месторождений строительных горных пород скального и полускального типов, включающий автоматизированное и оперативное получение и обработку экспресс-информации о структуре массива последовательно отрабатываемых частей уступов, дифференцированное их выделение на основе полученной системно-комплексной информации на разномасштабные структурные элементы горных пород с естественной и техногенной трещиноватостью, отличающийся тем, что выделение полученной системно-комплексной информации на разномасштабные структурные элементы горных пород включает прочностные, упругореологические, теплофизические, структурно-механические характеристики, а автоматизированное комбинированное разрушение структурных элементов включает взрывание под мобильным механизированным укрытием и последующую дезинтеграцию электрофизическим способом с учетом полученных характеристик, причем непосредственное размещение во временных накопительных штабелях и отгрузку полученной продукции потребителю осуществляют после автоматизированной подачи горной массы в приемное устройство мобильного сортировочного агрегата с последующим разделением в ней горной массы на соответствующие фракции по крупности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой добыче в виде кусковой массы строительных горных пород скального и полускального типов.

Известны и получили широкое промышленное применение в горной промышленности разновидности открытого способа добычи скальных, полускальных и нескальных строительных горных пород [1-5]. Способ разработки месторождений полезных ископаемых полускального и нескального типов [1] осуществляется безлюдно в автоматизированном режиме с дневной поверхности, с минимальным объемом вскрышных работ и разделением минеральных тел на элементарные блоки с последовательной их отработкой универсальным мобильным агрегатом, с помощью которого осуществляют в автоматизированном режиме рыхление горных пород каждого элементарного блока наиболее эффективным для данного типа пород способом, механическим, либо пневматическим, либо физическим - реализуемым с помощью комплекса технических устройств универсального мобильного агрегата, экс-кавационную выемку кондиционной минеральной массы и ее погрузку в средства подъема на поверхность и перемещения в выработанное пространство некондиционной минеральной массы.

Основными недостатками способов открытой добычи строительных горных пород является разобщение во времени и производственном пространстве нескольких технологических операций, значительный выход негабарита и крупнокусковой горной массы, относительная низкая производительность труда, значительные эксплуатационные затраты и экономические негативные последствия.

Наиболее близким по выполняемым функциям и техническому результату является способ разработки месторождений скального и полускального типов разноблочной структуры [6], который включает стадийно-детальное районирование горных пород по блочности, трещиноватости, прочности и потребительскому качеству и последующее разделение массива рабочей зоны на разновысотные горизонты, а горизонты или их участки - на эксплуатационные блоки, последние - на однородные элементарные блоки, последующей выемкой из массива габаритных и мелких фракций с использованием соответствующего комплекса рабочих органов технических устройств универсального агрегата, позволяющего осуществлять непосредственную выемку габаритных отдельностей горных пород из массива, разбуривать и взрывать крупные отдельности горных пород зарядами BB под локальным укрытием либо осуществлять их механическое разрушение или рыхление и последующую выемку и отгрузку горной массы в средства транспорта либо во внутренний отвал или во временный призабойный склад.

Недостатком способа является отсутствие иерархически глубокой дифференциации массива горных пород, слагающих месторождение и отрабатываемые уступы, выделения в них природных и природно-техногенных разномасштабных и разнокачественных выемочных элементов, исходя из наличия макро- и микротрещиноватости, их прочности (по отношению к их разрушаемости), потребительского качества.

Технический результат - повышение эффективности освоения месторождений строительных горных пород скального и полускального типа.

Технический результат достигается тем, что в способе освоения месторождений строительных горных пород скального и полускального типов, включающем автоматизированное и оперативное получение и обработку экспресс-информации о структуре массива последовательно отрабатываемых частей уступов, дифференцированное их выделение на основе полученной системно-комплексной информации на разномасштабные структурные элементы горных пород с естественной и техногенной трещиноватостью, выделение полученной системно-комплексной информации на разномасштабные структурные элементы горных пород включает прочностные, упругореологические, теплофизические, структурно-механические характеристики, а автоматизированное комбинированное разрушение структурных элементов включает взрывание под мобильным механизированным укрытием и последующую дезинтеграцию электрофизическим способом с учетом полученных характеристик, причем непосредственное размещение во временных накопительных штабелях и отгрузку полученной продукции потребителю осуществляют после автоматизированной подачи горной массы в приемное устройство мобильного сортировочного агрегата с последующим разделением в нем горной массы на соответствующие фракции по крупности.

На основе сопоставимого анализа с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в комплексе в иерархически глубокой дифференциации массива горных пород, слагающих месторождение и отрабатываемые уступы, выделяя в них природные и природно-техногенные разномасштабные и разнокачественные выемочные элементы, исходя из наличия макро- и микротрещиноватости, их прочности (по отношению к их разрушаемости), потребительского качества, а также в автоматизированном получении, отработке и использовании разноуровневой информации о природной и природно-техногенной структуре разномасштабных массивов горных пород. Возможность получения информации и формирование требуемой последовательности выполняемых действий позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Способ включает следующие элементы: месторождение строительных горных пород скального и полускального типа со сложной природной и природно-техногенной структурой, обусловленной разнообразными тектоническими и некоторыми другими природными нарушениями, а также техногенными факторами - главным образом, предыдущими взрывными работами; иерархическую систему блочности, предопределенную, в основном, развитой на месторождении (карьерном поле) трещиноватостью различными вещественным составом и крепостью горных пород; выемочные элементы технологически относительно однородные в пределах средних и крупных блоков; мобильный агрегат и роботизированные технические средства для оперативного и автоматизированного получения горно-геологической информации о структуре массивов отрабатываемого уступа и его блоков, разрушения горных пород, их раздельной выемки, потребительской сортировки горной массы грохочением и отгрузки готовой продукции в транспортные средства потребителя или во временные склады.

Осуществляют способ следующим способом.

Предварительно месторождение строительных горных пород или его участки, а также карьерное поле иерархически подразделяют на структурно и технологически относительно однородные блоки, основываясь на данных опережающей эксплуатационной разведки и геологическом прогнозировании. Осуществляется автоматизированное и оперативное получение и обработка экспресс-информации о структуре массива последовательно отрабатываемых частей уступов, дифференцированное их выделение на основе полученной системно-комплексной информации на разномасштабные структурные элементы горных пород с естественной и техногенной трещиноватостью. Выделение полученной системно-комплексной информации на разномасштабные структурные элементы горных пород включает прочностные, упругореологические, теплофизические, структурно-механические характеристики. Добычные блоки подразделяют с некондиционной и временно некондиционной строительной горной породой, которую разрушают либо взрыванием скважин (или шпуров) малого диаметра (6-16 мм) под техническим укрытием (щитом) универсального мобильного агрегата - при крепких и весьма крепких горных породах, или одним из механических способов, например разрывом, используя скважины или шпуры весьма малого диаметра, при средней и небольшой крепости горных пород. Автоматизированное комбинированное разрушение структурных элементов включает взрывание под мобильным механизированным укрытием и последующую дезинтеграцию электрофизическим способом с учетом полученных характеристик. Непосредственное размещение во временных накопительных штабелях и отгрузку полученной продукции потребителю осуществляют после автоматизированной подачи горной массы в приемное устройство мобильного сортировочного агрегата с последующим разделением в нем горной массы на соответствующие фракции по крупности. Экскавационную выемку и сортировку (грохочением) в средства транспорта потребителя кондиционной горной массы определенного сорта производят манипулятором того же мобильного агрегата, временно некондиционную горную массу размещают во внутренних складах, а породную - во внутренних или внешних отвалах.

Способ позволяет осуществлять высокоэффективное освоение месторождений строительных горных пород, глубокую оперативную дифференциацию строительных горных пород по их потребительскому качеству, количеству, физико-механическим и технологическим свойствам в целом.

Источники информации

1. Патент РФ № 2478788 от 10.04.2013. Способ разработки месторождений полезных ископаемых полускального и нескального типа.

2. Патент РФ № 2362877 от 27.07.2009. Способ циклично-поточной отработки скальных горных пород.

3. Патент РФ № 2361081 от 10.07.2009. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

4. Патент РФ № 2399763 от 20.09.2010. Способ отработки месторождения.

5. Патент РФ № 2421617 от 20.06.2011. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

6. Патент РФ № 2279546 от 10.07.2006. Способ разработки месторождений скального и полускального типов разнооблочной структуры.