способ освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения

Формула изобретения

Способ освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения, включающий выделение эксплуатационного поля, минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и выделением породных, опережающее, текущее и оперативное автоматизированное получение экспресс-информации, проходку вскрывающих «колодцев» или коротких траншей, отличающийся тем, что осуществляют роботизировано-автоматизированную выемку полезного ископаемого из пластов при их отработке с использованием механического способа отделения полезного ископаемого и пород маломощных породных пропластков, автоматизированный подъем полезного ископаемого на дневную поверхность или его перепуск к приемному устройству, размещаемому в штольне, при отработке месторождений нагорного типа, оставление породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков, временное поддержание призабойного пространства с помощью автоматизированного и роботизированного сборно-разборного крепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении нескальных пластовых месторождений наклонного и крутого падения.

Известны широко применяемые способы открытой, подземной и комбинированной разработки угольных, рудных и ряда нерудных месторождений нескального типа с добычей минеральной массы и последующей ее подготовкой и первичной переработкой [1-4].

Главным недостатком данных традиционных способов получения минеральной продукции является отделение от массива карьерного (шахтного) поля практически всех горных пород, их дробление, перемещение и транспортирование, причем нередко на значительные расстояния.

Наиболее близкими по своему функциональному проявлению и техническому результату являются прежде всего способ скважинной добычи, включая выщелачивание [5], а также новый зарубежный способ механизированной добычи ископаемых углей [6].

Основными недостатками первого из них является отсутствие избирательности или селективности, недостаточная полнота выемки полезных ископаемых из недр и извлечения полезных компонентов из минерального сырья, а способа [6] - ограниченная селективность выемки ископаемых углей (и других нескальных полезных ископаемых) по качеству добываемого полезного ископаемого и энергозатратам, запыленность призабойного пространства.

Технический результат - повышение эффективности освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения.

Данный результат достигается тем, что в способе освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения, включающем выделение эксплуатационного поля, минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и выделением породных, опережающее, текущее и оперативное автоматизированное получение экспресс-информации, проходку вскрывающих «колодцев» или коротких траншей, осуществляют роботизировано-автоматизированную выемку полезного ископаемого из пластов при их отработке с использованием механического способа отделения полезного ископаемого и пород маломощных породных пропластков, автоматизированный подъем полезного ископаемого на дневную поверхность или его перепуск к приемному устройству, размещаемому в штольне, при отработке месторождений нагорного типа, оставление породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков, временное поддержание призабойного пространства с помощью автоматизированного и роботизированного сборно-разборного крепления.

Сопоставимым анализом с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в совокупности: в обстоятельной качественной и количественной дифференциации отрабатываемых пластов, в процессе которой их разделение на выемочные элементы осуществляют исходя из структурных и качественных особенностей, физико-механических свойств горных пород, условий и параметров залегания; в использовании сочетания роботизированных и автоматизированных способов отделения полезных ископаемых и вмещаемых пород от массивов пластовых и пластообразных минеральных тел - скалыванием полускальных, срезыванием плотных и «черпанием» рыхлых и квазирыхлых горных пород, что позволяет существенно снизить энергоемкость их разрушения; в возможности регулирования кусковатости добываемой минеральной массы (угля, руды и т.д.); в снижении запыленности забойного пространства. Таким образом, заявляемый способ роботизированного и автоматизированного освоения нескальных пластовых и пластообразных месторождений наклонного и крутого падения соответствует условиям новизны, имеет промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг.1 показан характерный геологический разрез Апсатского каменноугольного месторождения.

Универсальный мобильный агрегат для осуществления способа оборудуют несколькими специализированными манипуляторами, позволяющими автоматизировано с помощью программно-компьютерного устройства последовательно, смежно или совмещенно осуществлять: оперативное получение экспресс-информации о локальных условиях залегания минеральных тел и их элементов, об основных физико-механических и технологических свойствах полезных ископаемых и пустых пород пропластков, ее обработку и использование; оперативное выделение разнокачественных выемочных элементов и их селективное отделение от массива горных пород, слагающих пластовое и пластообразное минеральное тело, скалыванием или срезанием, либо черпанием в зависимости от прочности нескальных горных пород.

Способ включает следующие элементы: пластовые и пластообразные минеральные тела нескальных месторождений наклонного и крутого падения, например Апсатского каменноугольного месторождения; вмещающие и вмещаемые породы; мобильный универсальный агрегат, оснащенный рабочими органами - манипуляторами соответственно для получения, обработки и передачи экспресс-информации о свойствах полезного ископаемого, вмещающих и вмещаемых пород, условиях и параметрах залегания минеральных тел, для отделения от массива полезных ископаемых и вмещаемых пород маломощных прослоев; роботизированную и автоматизированную транспортную систему для доставки добытого полезного ископаемого на поверхность или непосредственно потребителю; программно-компьютерный узел для управления работой всего роботизированного комплекса.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят выделение эксплуатационного (карьерного, шахтного, рудничного и подобного им) поля, в его пределах - минеральных объектов выемки, а в них - эксплуатационных блоков с кондиционным, временно некондиционным, некондиционным полезным ископаемым и породных. Получают автоматизировано опережающую, текущую и оперативную экспресс-информацию, необходимую для своевременного выделения минеральных элементов и производства последовательной раздельной их выемки. Осуществляют проходку вскрывающих выработок - «колодцев» при отработке разобщенных пластов или коротких траншей при отработке сближенных пластов полезного ископаемого и породных пропластков в процессе отработки каждого пласта по его простиранию с помощью выемочного манипулятора рабочего органа универсального агрегата. Осуществляют автоматизировано подъем полезного ископаемого на дневную поверхность с помощью роботизированной канатно-транспортной системы или опускание на штольневый горизонт (при освоении некоторых нагорных месторождений), а далее конвейерную доставку, либо перепуск его к приемному устройству, размещаемому в штольне. Производят размещение породной массы в выработанном пространстве при выемке пропластков. Осуществляют автоматизировано и роботизировано временное поддержание призабойного пространства с помощью сборно-разборного крепления облегченного типа, последовательно перемещаемого в призабойное пространство.

Заявляемый способ освоения данных месторождений полезных ископаемых обеспечивает в совокупности: повышение полноты использования недр и добытого минерального сырья, производительности, безопасности и культуры труда, экономичности и экологичности производства добычи полезных ископаемых; сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, сроков начала освоения месторождений, инфраструктурных процессов и операций.

Источники информации

1. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, Н.Н. Мельников - М., Горное бюро, 1994. 590 с.

2. Патент РФ № 2279544 от 10.07.2006. Способ разработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых.

3. Патент РФ № 2353771 от 27.04.2009. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

4. Патент РФ № 2327038 от 20.06.2008. Способ разработки сложноструктурных мощных и средней мощности крутопадающих скальных рудных месторождений.

5. Арене В.Ж. Физико-химическая геотехнология: Учеб. пособие. - М.: МГГУ, 2001. - 656 с.

6. Применение системы HIGHWALL для выемки угля с уступа разреза. Краткий обзор // Открытые горные работы, 2000, № 2, с.54-56.