Патент на изобретение №2272908

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОТВАЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при отсыпке одноярусного отвала и нижнего яруса многоярусного отвала с последовательной и одновременной отсыпкой ярусов. Техническим результатом является сплошное заполнение земельного отвода под отвал как вблизи карьера, так и в отдалении от него. Для этого способ включает отсыпку яруса разгрузками породы в пределах земельного отвода под отвал группой радиально направленных заездов на ярус. При этом отсыпку яруса ведут его продольными вдоль карьера частями последовательно в направлении от карьера, а в пределах части яруса в том же направлении с произвольным размещением разгрузок породы. Причем радиально направленные заезды осуществляют от конца выезда из карьера. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ относится к горной промышленности, в частности к открытой разработке месторождений полезных ископаемых с применением автомобильного транспорта и может быть использован при отсыпке одноярусного отвала и нижнего яруса многоярусного отвала с последовательной и одновременной отсыпкой ярусов.

Известен способ формирования отвала в виде расходящейся от места выезда из карьера полосы, закругленной по спирали, как описано и показано на чертеже (см. а.с. СССР №1259037, М. кл. E 21 F 1/00, E 21 C 41/00).

В этом способе проблема сокращения расстояния транспортирования не ставится. В способе предусмотрены только два заезда на отвал: в начале спирали и в конце ее, что удлиняет расстояния транспортирования по отвалу.

За прототип принят способ формирования многоярусного отвала, по которому отсыпку нижнего яруса осуществляют разгрузками породы в пределах границ земельного отвода под отвал сплошным выпуклым фронтом с группой постоянных и временных радиальных заездов на ярус со стороны конца выезда из карьера. Направление радиальности заездов в группе начинают от точки (площадки) конца заезда на отвал. На отвал заезд общий (см. RU №2196230, кл. E 21 C 41/26, опубл.10.01.2003, 5 с.).

При этом способе отсыпки отвала невозможно регулировать грузопоток как в направлении от карьера, так и вдоль него, т.к. расстояния транспортирования ограничены сплошностью продвижения фронта разгрузки и равенством расстояния до всех точек фронта. Для отсыпки сплошным фронтом требуется строить постоянные и временные заезды по всей отсыпанной площади, образуя заезд – площадку в виде воронки, что требует дорогостоящей непрерывной работы бульдозеров, синхронной с отсыпкой. Отсыпка сплошным фронтом также ограничивает форму отвала с боков только по прямым линиям. Иначе невозможно одновременно засыпать нижний и последующие ярусы. Земельный отвод под отвал за боками яруса остается незанятым породой. Традиционный общий заезд на отвал сокращает пропускную способность отвала, удлиняет расстояние транспортирования, вызывает необходимость строить дорогостоящие заезды – площадки в месте заезда на отвал.

Настоящим изобретением решаются противоречивые задачи. Появляется возможность регулирования грузопотока как в направлении от карьера, так и вдоль него, повышаются степень минимизации расстояний транспортирования и пропускная способность отвала. При этом исключается необходимость синхронной с отсыпкой работы бульдозеров по строительству заездов. Решается задача сплошности заполнения земельного отвода под отвал.

Задача решается тем, что в способе формирования отвала, включающем отсыпку яруса в пределах границы земельного отвода под отвал с группой радиальных заездов на ярус со стороны конца выезда из карьера, согласно изобретению осуществляют следующие действия. Отсыпку яруса ведут его продольными вдоль карьера частями последовательно в направлении от карьера, а в пределах части яруса в том же направлении с произвольным размещением разгрузок породы, вследствие чего появляется возможность варьирования расстояния транспортирования в направлении от карьера и вдоль него с высокой степенью минимальности расстояний транспортирования и их приближенного уравнивания между собой. Условиями отсыпки не ограничивается форма отвала, возможно полное заполнение всего земельного отвода под отвал. Осуществление радиальности направления заездов в их группе от конца выезда из карьера способствует уменьшению расстояний транспортирования за счет их выравнивания, а следовательно, повышения степени уравнивания и минимизации расстояний транспортирования до мест разгрузок, а также способствует повышению пропускной способности отвала.

Как частный случай, радиальное направление заездов осуществляют из условия образования между ними и между векторами их радиальных направлений равновеликих участков в пределах границы земельного отвода под отвал. Это усиливает эффект минимизации расстояний транспортирования.

При отклонении (увеличении или уменьшении) одного участка от равновеликости других участков величина минимального расстояния транспортирования повышается.

Как частный случай, участок с края яруса, образующийся заездом с одной его стороны, формируют как половину участка между заездами. Это усиливает эффект минимизации расстояния транспортирования при равновеликих участках между заездами и векторами их радиальных направлений при крайних участках, когда их отсыпка ведется с одного заезда с одной стороны, а не с двух заездов (с двух сторон), как это осуществляется на участках между заездами.

При отклонении участка с края яруса, образующегося заездом с одной его стороны, от половины (при увеличении или уменьшении) равновеликих участков между заездами, величина минимального расстояния транспортирования увеличивается.

Как частный случай, при нескольких выездах из карьера от каждого их конца осуществляют свою группу заездов из условия равновеликости участков между крайними заездами и их векторами радиального направления соседних групп участкам внутри групп. Это усиливает эффект минимизации расстояний транспортирования в случае нескольких выездов из карьера с несколькими группами заездов с радиальным направлением их векторов.

При отклонении (при увеличении или уменьшении) участка между крайними заездами и их векторами радиальных направлений от равновеликости участков внутри групп величина минимального расстояния транспортирования повышается.

На фиг.1 изображена схема осуществления способа с одной группой заездов радиального направления.

На фиг.2 изображена схема осуществления способа с соблюдением равновеликости участков между заездами и векторами их радиальных направлений и с соблюдением условия половины от каждого из этих участков двух участков с края яруса.

На фиг.3 изображена схема осуществления способа при нескольких выездах из карьера.

Примеры конкретного осуществления способа.

При формировании отвала отсыпают ярус 1 (фиг.1) при одноярусном отвале или нижний ярус при многоярусном отвале средней шириной, например 500 м. Отсыпку ведут частями 2, 3, 4, 5, 6 и т.д. Первая часть 2 со стороны карьера 7, например, средней шириной 100 м, следующая часть 3 – 35 м, часть 4 – 70 м, часть 5 – 80 м, часть 6 – 70 м и т.д. Эти части формируют продольными, ориентируя их длинной стороной 8 вдоль карьера, т.е. вдоль его борта 9. Сначала отсыпают часть 2, ближнюю к борту карьера. Т.к. под отвал обычно отводят земли возле карьера 7, то отсыпая первую часть 2, благодаря ее продольности вдоль карьера, заполняют экономично сплошь земельный отвод под отвал вблизи карьера 7. Сформировав полностью эту часть 2, начинают отсыпать следующую за этой частью часть 3 в направлении от карьера 7. Для этого самосвалы проезжают через всю ширину первой отсыпанной части 2 (100 м). Сформировав полностью и эту (вторую) часть 3 яруса, например, шириной 35 м, начинают отсыпать следующую в направлении от карьера часть 4 яруса. При этом самосвалы проезжают по всей ширине (100 м) первой отсыпанной части 2 и второй отсыпанной части 3 (35 м) яруса. Таким образом, последовательно частями продвигаясь в направлении от карьера к дальней части границы земельного отвода 10 под отвал (на фиг.1 обозначена штрихпунктирной линией), отсыпают весь ярус (при многоярусном отвале нижний ярус). Размеры, форма отсыпаемых частей произвольна. Они зависят от конкретных условий, например от формы земельного отвода и от других условий, исходящих от общепринятой организации отвальных работ. Чтобы подняться самосвалу на поверхность яруса 1, формируют заезд. При этом его осуществляют как группу заездов. В группе заезды 11, 12, 13, 14, 15 на ярус осуществляют с радиальным направлением их от конца выезда 16 из карьера 7, т.е. с веерообразным раскрытием векторов 17, 18, 19, 20, 21 их радиальных направлений в сторону дальней части границы 10 земельного отвода под отвал. Проезжая от конца выезда 16 из карьера 7 к радиально направленному любому в группе заезду на ярус, например к заезду 12, самосвал естественно поедет по вектору 18 его радиального направления, как по самому короткому пути к заезду 12, и далее по самому заезду 12. Транспортирование получается по спрямленному расстоянию, без поворотов, т.е. по самому кратчайшему пути, которым является радиальное направление от конца выезда 16 из карьера.

Т.к. отсыпаемые части 2, 3, 4, 5, 6 и т.д. формируют продольно вдоль карьера 7 (вдоль его борта 9), то расстояния транспортирования от борта 9 карьера до ближней отсыпаемой части 2 яруса примерно равны. Поэтому и расстояния от конца выезда 16 из карьера до заездов 11, 12, 13, 14, 15 по векторам их радиальных направлений 17, 18, 19, 20, 21 также примерно равны между собой. Расстояния до крайних в группе заездов 11, 15 могут быть длиннее, чем расстояние до среднего в группе заезда 13, однако, разница эта практически неощутима и расстояния транспортирования от конца выезда из карьера до мест разгрузки по любым заездам в группе самые возможно короткие и уравненные между собой, т.е. все приближены к минимальному значению. Разгружают самосвал невдалеке от заезда 12, по которому он проехал, слева от заезда 12, например в месте 22, справа от заезда 12, например в месте 23, или впереди от заезда 12 в произвольно выбранном месте. Слева и справа от заезда целесообразно разгрузку выполнять до середины расстояний до соседних заездов 11 и 13. Оставшуюся площадь от середины расстояний слева ближе разгружать с соседнего заезда 11, а справа – с соседнего заезда 13. Поэтому делать длинные проезды вдоль части 2 яруса для выбора места под разгрузку необходимости нет. Проезжают с любого заезда в любой последовательности. Поочередно со всех заездов или сначала с одного заезда, заполнив возле него площадь (до ширины отведенной части), затем с других заездов и т.д. В любое место части для разгрузки попадают с ближнего заезда. Поэтому расположение места разгрузки вдоль карьера на расстояние транспортирования практического влияния не оказывает. Это расстояние зависит только от расстояния транспортирования от конца выезда 16 из карьера по векторам 17-21 радиальных направлений заездов 11-15. Так отсыпают сплошь всю часть 2, проезжая с любого заезда, выбранной шириной 100 м. Пока не заполнят всю площадь части 2, за ее границу шириной 100 м не выезжают, и расстояния транспортирования ограничены шириной этой части. Таким образом, самосвал каждый раз проезжает только в пределах ширины части, в примере первой от карьера части 100 м, а не в пределах всей ширины яруса 500 м. Этим сокращаются расстояния транспортирования. Разгружаясь в разных местах части 2, самосвал варьирует небольшими расстояниями по ширине части 100 м, а не по ширине всего яруса 500 м. Поэтому расположение места разгрузки в пределах отсыпаемой части в направлении векторов радиального направления заездов (по ширине части) также на расстояние транспортирования практического влияния не оказывает.

Отсыпав площадь части 2, приступают к отсыпке следующей части 3 яруса, в примере шириной 35 м, расстояния транспортирования увеличиваются не более чем на эту ширину 35 м. Отсыпку осуществляют также, как и на предыдущей части 2. С ближних заездов отсыпают ближние площади. И так все части до дальней части границы 10 земельного отвода под отвал. Т.к. проезжать вдоль отсыпаемых частей необходимости нет, то практически ощутимое увеличение расстояний транспортирования происходит при переходе к следующей части в пределах ее заданной ширины. Однако при отсыпке одной части расстояния транспортирования между собой приближенно уравнены, т.е. хотя и не равны друг другу, но разница между ними приближена к минимальному значению.

Для разгрузки породы в произвольном месте в направлении от карьера по поверхности яруса или под откос осуществляют проезды с их направлениями по радиальным направлениям заездов на ярус, как их продолжения. Направление проезда 24 (фиг.2) совмещают с радиальным направлением заезда 11, продолжая его по вектору 17 его радиального направления. Проезд 25 совмещают с радиальным направлением заезда 12 и так каждый проезд и заезд. Проезды могут осуществляться как по бездорожью при последовательной отсыпке ярусов, так и по дну траншей, которые формируют при одновременной отсыпке ярусов. Траншеи на чертежах не показаны. Траншеи необходимы для обеспечения проезда к фронту разгрузки нижнего яруса сквозь верхние при одновременной отсыпке ярусов. Если при последовательной отсыпке ярусов для проездов траншеи за ненужностью не сформированы, то для соблюдения радиального направления проездов могут быть использованы вешки по пути следования самосвала или может быть в конце пути поставлен флажок для ориентира. Если для проездов по ярусу формируются траншеи, то они радиально направлены совмещено с радиальным направлением заездов на ярус, т.е. траншеи прямые и они являются продолжением заездов по прямому радиально направленному вектору без поворотов. Таким образом, самосвалы проезжают по проездам по строго намеченному прямому пути без поворотов, т.е. по самому короткому от конца 16 выезда из карьера 7 вплоть до дальней части границы 10 земельного отвода под отвал. Так расстояния транспортирования уточнятся и, следовательно, минимизируются, а разница между ними снижается. При одновременной отсыпке ярусов отвала верхние ярусы (на чертежах не показаны) отсыпают между радиально направленными проездами, формируя этим траншеи. При этом проезжают по тем же радиально направленным проездам, что и при отсыпке частей яруса. При последовательной отсыпке радиальные проезды по ярусу засыпают в процессе отсыпки верхних ярусов. Площадь нижнего яруса при одновременной отсыпке ярусов для отсыпки верхних ярусов пригодна вся. Верхние ярусы на чертежах не показаны.

Примеры частных случаев осуществления способа.

Радиальное направление заездов 11-15 (фиг.2) осуществляют из условия, что между ними и векторами 17-21 их радиального направления (на поверхности яруса) в пределах границы 10 земельного отвода под отвал образуются равновеликие участки. Участок В отвала, образованный между заездами 11, 12 и между векторами 17, 18 их радиальных направлений в пределах границы 10 земельного отвода под отвал равен по площади участку В, который образован заездами 12 и 13 и векторами 18 и 19 их радиальных направлений. Участок В между заездами 13 и 14 и векторами 19 и 20 их радиального направления равновелик предыдущим участкам В. Если для проездов по ярусу формируют траншеи, то равновеликие участки осуществляют между заездами и между этими траншеями. Определение равновеликости участков и направление заездов в зависимости от этого осуществляют общепринятыми приемами. Например, предварительным расчетом в проекте. При равновеликих участках между заездами и проездами получается равномерное распределение отвального грузопотока, что выравнивает расстояния транспортирования и уменьшает их до минимально возможного. При уменьшении или увеличении какого-либо участка В расстояния транспортирования увеличиваются.

Участок А (фиг.2) с края яруса, если он образован заездом 11 с одной его стороны и вектором 17 его радиального направления, а с другой стороны ограничен границей 10 земельного отвода под отвал, формируют как половину любого из равновеликих участков В между заездами 11 и 12, 12 и 13, 13 и 14, 14 и 15 и, соответственно, между векторами 17 и 18, 18 и 19, 19 и 20, 20 и 21 их радиального направления. Аналогично и участок С с другого края яруса, образованный заездом 15 и вектором 21 его радиального направления с одной его стороны, формируют как половину равновеликого участка В. Т.к. самосвалы на участки с края яруса А и С заезжают только по одному заезду 11 или 15, а не по двум заездам, например 12 и 13, как на равновеликие участки В между заездами, то и отсыпку удобно вести не до середины участка А и С, а до его конца (до границы 10 земельного отвода под отвал) потому, что второго заезда, с которого можно было бы отсыпать оставшийся от середины кусок участка А или С, на этих участках нет. Поэтому, отсыпая на участках А и С (с края яруса) до их края вследствие их половины от участка В, самосвалы делают те же расстояния транспортирования, как на равновеликих участках В между заездами, на которых отсыпают с одного заезда до середины, т.е. до половины участка В. Таким образом, отвальный грузопоток распределяется по всем заездам равномерно. Это уравнивает между собой расстояния транспортирования и минимизирует их.

Если участки А и С с края яруса, образующиеся заездом 11 или 15 только с одной стороны, меньше или больше половины равновеликих участков В, образующихся между заездами 11 и 12 и т.д., то величина минимального расстояния транспортирования увеличивается.

Групп заездов с радиальным направлением их в группе целесообразно формировать несколько, рассосредотачивая их вдоль протяженности борта 9 (фиг.3) карьера 7. Радиальная направленность заездов в каждой группе исходит от своего конца выезда из карьера. Радиальная направленность в группе с заездом 26 исходит от конца выезда 27 из карьера, в группе с заездами 28 и 29 – от конца выезда 30, в группе с заездами 31, 32, 33 – от конца выезда 34. Между крайними в группах заездами 26 и 28, 29 и 31 и, соответственно, между векторами 35 и 36, 37 и 38 их радиальных направлений формируют участки D, равновеликие участкам В между заездами 28 и 29, 31 и 32, 32 и 33 и векторами 36 и 37, 38 и 39, 39 и 40 их радиальных направлений в группе. Участки В при этом равновеликие между собой. Это обеспечивает равномерное распределение отвального грузопотока по всей площади яруса при нескольких выездах из карьера и, как следствие, выравнивает расстояния транспортирования и уменьшает их до минимально возможного.

Если участки D между крайними заездами 26 и 28, 29 и 31 соседних групп и между векторами 35 и 36, 37 и 38 их радиальных направлений больше или меньше по площади, чем равновеликие участки В внутри групп, то расстояния транспортирования при отсыпке яруса увеличиваются.

Формула изобретения

1. Способ формирования отвала, включающий отсыпку яруса разгрузками породы в пределах земельного отвода под отвал группой радиально направленных заездов на ярус, отличающийся тем, что отсыпку яруса ведут его продольными вдоль карьера частями последовательно в направлении от карьера, а в пределах части яруса в том же направлении с произвольным размещением разгрузок породы, причем радиально направленные заезды осуществляют от конца выезда из карьера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиальное направление заездов осуществляют из условия образования между ними и между векторами их радиальных направлений равновеликих участков в пределах границы земельного отвода под отвал.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что участок с края яруса, образующийся заездом с одной его стороны, формируют как половину участка между заездами.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при нескольких выездах из карьера от каждого их конца осуществляют свою группу заездов из условия равновеликости участков между крайними заездами и их векторами радиальных направлений соседних групп участкам внутри группы.

РИСУНКИ