Патент на изобретение №2331767

(54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при комбинированной отработке месторождений кимберлитовых трубок глубокими карьерами. Техническим результатом является снижение объема вскрыши в контуре карьера и снижение затрат на вскрышные работы. Для этого способ включает вскрытие горизонтов карьера, ведение открытых до предельной глубины и подземных работ, транспортирование горной массы по транспортным бермам и подземным транспортным выработкам. Причем борт карьера ниже глубины, с которой ведется комбинированная доработка, формируют без транспортных берм. Транспортирование в зоне комбинированной доработки первоначально ведут по временным съездам, которые затем погашают и транспортируют горную массу по подземным горным выработкам. Подземные транспортные выработки проходят до начала погашения временных съездов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при комбинированной отработке открыто-подземным способом месторождений полезных ископаемых, а именно при комбинированной отработке месторождений кимберлитовых трубок глубокими карьерами.

Известен способ вскрытия горизонтов крутопадающего месторождения (А.с. РФ №1675559, МКИ Е21С 41/26, 07.05.1989, опубл. 07.09.1991, Бюл. №33), включающий проведение с верхнего горизонта на нижний наклонной горной выработки участками, проходку из наклонной горной выработки горизонтальной горной выработки с выходом на борт карьера.

Недостатками данного способа является то, что проходка горизонтальных участков выработок приводит к излишней длине подземных выработок, то есть к излишнему объему проходческих работ и большей длине транспортировки по подземному участку. Подъем горной массы к месту переработки по подземным и открытым выработкам одним видом техники приведет либо к перепробегу малопроизводительной подземной техники, особенно в случае расположения выхода из подземных выработок на значительной глубине карьера, либо к излишнему объему проходческих работ при сооружении подземных выработок значительного сечения для движения крупногабаритной карьерной техники.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых (А.с. РФ №1700236, МКИ Е21С 41/00, 07.04.1988, опубл. 23.12.1991, Бюл. №47), включающий вскрытие горизонтов карьера, одновременное ведение открытых и подземных горных работ, углубку карьера до предельной глубины, транспортирование горной массы по транспортным бермам и подземным горным выработкам, формирование нерабочего борта под предельно допустимым углом, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство.

Недостатками данного способа являются оставление на нерабочем борту групповых транспортных берм, что приводит к выполаживанию угла откоса нерабочего борта. Кроме того, проходка подземных выработок до начала разработки горизонта, расположенного выше предельной глубины карьера на определенную величину, приводит к преждевременным затратам на проведение подземных выработок. Транспортирование всего объема горной массы из зоны разработки комбинированным способом по подземным выработкам приводит к дополнительным затратам на транспортировку и эксплуатацию подземных выработок. Все это делает известный способ недостаточно эффективным по экономическим показателям разработки карьера.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа разработки месторождения за счет снижения объема вскрыши в контуре карьера и снижения затрат на вскрышные работы, досрочное строительство и последующую эксплуатацию подземных выработок и транспортировку горной массы на поверхность.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых, включающем вскрытие горизонтов карьера, одновременное ведение открытых работ и подземных работ, углубку карьера до предельной глубины, транспортирование горной массы по транспортным бермам и подземным транспортным выработкам, карьерное пространство ниже предельной глубины делят на две части, на одной из которых нерабочий борт формируют без транспортных берм, а на другой – с временными транспортными бермами, транспортирование горной массы первоначально ведут по временным съездам, которые затем погашают и транспортируют горную массу по подземным горным выработкам; подземные транспортные выработки проходят до начала погашения временных съездов. Уклоны временных съездов в зоне комбинированной отработки и подземных выработок достигают 300-360. В качестве транспортного средства в зоне подземных работ используют гусеничные самосвалы. Выход подземных горных выработок на дно карьера располагают на участке нерабочего борта без временных съездов. При необходимости операции по отработке ниже предельной глубины осуществляют в несколько этапов.

В предлагаемом способе новыми признаками в сравнении с прототипом являются следующие: борт карьера ниже глубины, с которой ведется комбинированная отработка, формируют без транспортных берм; транспортирование в зоне комбинированной разработки первоначально ведут по временным съездам, которые затем погашают и транспортируют горную массу по подземным горным выработкам; подземные транспортные выработки проходят до начала погашения временных съездов. Уклоны временных съездов и подземных выработок достигают 300-360. В качестве транспортного средства используют гусеничные самосвалы. Выход подземных горных выработок на дно карьера располагают на участке нерабочего борта без временных съездов. При необходимости операции по отработке ниже предельной глубины осуществляют в несколько этапов.

Совокупность признаков данного технического решения не выявлена из патентной документации и научно-технической информации, что свидетельствует об изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Формирование борта карьера ниже глубины, с которой ведется комбинированная отработка без транспортных берм, снижает объем вскрыши в контуре карьера.

Транспортирование в зоне комбинированной разработки первоначально ведут по временным съездам, что снижает затраты на выемку и транспортирование за счет использования более производительной техники для открытых горных работ.

Прохождение подземных транспортных выработок до начала погашения временных съездов переносит затраты на строительство подземных выработок на более поздний период, а также снижает затраты на эксплуатацию подземных выработок.

Уклоны временных съездов и подземных выработок достигают 300-360, таким образом, глубина вскрытия временными съездами значительно увеличивается. Кроме того, сокращается длина транспортировки и уменьшается объем проходки подземных транспортных выработок.

Использование гусеничных самосвалов в качестве транспортного средства на временных съездах и в подземных транспортных выработках с уклонами 300-360 наиболее целесообразно и безопасно при реализации технологии.

Выход подземных горных выработок на дно карьера располагают на участке нерабочего борта без временных съездов, что позволяет отрабатывать временные съезды послойно сверху вниз, не нарушая транспортировки горной массы через подземные выработки.

В случае, если вскрытие временными съездами невозможно осуществить сразу до предельной глубины карьера, операции по отработке ниже предельной глубины осуществляют в несколько этапов. Количество этапов определяют в зависимости от глубины карьера и горно-геологических условий месторождения.

Способ поясняется фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 показана принципиальная схема разработки карьера, на фиг.2 – схема разработки карьера к примеру конкретной реализации, где:

1 – рудное тело;

2 – нерабочий борт в зоне открытой разработки;

3, 12 – временные съезды;

4 – дно карьера на конечной глубине;

5 – нерабочий борт в зоне комбинированной разработки;

6, 7, 11 – подземные транспортные выработки;

8 – перегрузочная площадка;

9 – капитальный съезд;

10 – промежуточное дно.

Способ реализуют следующим образом.

Рудное тело 1 отрабатывают комбинированным открыто-подземным способом. Верхнюю часть карьера отрабатывают открытым способом. Борт карьера в зоне открытой разработки 2 формируют путем сдваивания и страивания рабочих уступов, образования нерабочих уступов и оставления между ними транспортных и предохранительных берм. После достижения карьером определенной глубины приступают к комбинированной отработке месторождения. Глубину перехода к комбинированной отработке определяют по критерию минимума суммарных затрат на открытую и открыто-подземную отработку месторождения, то есть делают расчет затрат на отработку верхней части месторождения открытым способом и доработку до предельной глубины комбинированным способом для различных вариантов глубины верхней части, после чего выбирают вариант с минимальными затратами. В зоне комбинированной разработки вскрытие производят временными съездами 3 до дна карьера 4, при этом часть периметра борта отстраивают без транспортных берм, формируя нерабочий борт 5. К моменту окончания сооружения временного съезда 3 и формирования части периметра нерабочего борта 5 проводят подземные транспортные выработки 6 и 7. При этом выход подземной выработки 7 на дно карьера 4 располагают на участке борта, где сформирован нерабочий борт 5. После сооружения подземных транспортных выработок 6 и 7 достраивают нерабочий борт 5. Для этого временный съезд 3 погашают послойно сверху вниз, горную массу транспортируют на дно карьера 4, далее по подземным выработкам 7 и 6 до перегрузочной площадки 8, и далее на дневную поверхность. Нерабочий борт карьера 5 в зоне комбинированной разработки отстраивают без транспортных берм. Для транспортировки горной массы по временному съезду 3 и подземным выработкам 6 и 7 используют гусеничные самосвалы. После подъема до перегрузочной площадки 8 горной массы ее перегружают в карьерные колесные большегрузные самосвалы и доставляют по капитальным съездам 9 на дневную поверхность.

Максимальную глубину вскрытия временными съездами определяют возможностью размещения временных съездов в карьерном пространстве. В случае (см. Фиг.2), если вскрытие временными съездами 3 невозможно осуществить сразу до предельной глубины карьера 4, вскрытие карьера временными съездами 3 осуществляют в несколько этапов: вскрывают карьер временными съездами 3 до промежуточного дна 10, проходят подземную транспортную выработку 11 на промежуточное дно карьера 10, погашают временный съезд 3 и приступают к углубке карьера, для чего ниже промежуточного дна 10 проходят временный съезд 12 и далее ведут работы в последовательности, описанной выше, до тех пор, пока не доработают карьер до проектной глубины.

Пример конкретного выполнения способа.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого способа комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых применительно к кимберлитовым трубкам приведен пример, где исходные данные приняты следующими: кимберлитовую трубку 1 отрабатывают до глубины Н=500 м, для удобства принята отметка дневной поверхности 0 м, соответственно отметка дна карьера -500 м.

Первоначально карьер отрабатывают открытым способом до глубины 290 м (отм. -290 м), которую определяют по критерию минимума суммарных затрат на открытую и открыто-подземную отработку месторождения, то есть делают расчет затрат на отработку верхней части месторождения открытым способом и доработку до предельной глубины комбинированным способом для различных вариантов глубины верхней части, после чего выбирают вариант с минимальными затратами. Отработку ведут по традиционной для разработки кимберлитовых карьеров технологии – вскрытие осуществляют системой транспортных съездов с уклонами 80-110, транспортирование производят колесными самосвалами, подготовку горной массы к выемке ведут с применением БВР, постановку уступов в предельное положение осуществляют с предварительным щелеобразованием. Борт карьера 2 выше отметки -290 м формируют под углом 45-50 градусов путем сдваивания и страивания рабочих уступов высотой 15 м, образования нерабочих уступов высотой 30-45 м и оставления между ними транспортных и предохранительных берм. Ниже отметки -290 м до промежуточного дна 10 вскрытие производят временными съездами 3 с уклонами 360. Глубину вскрытия временными съездами 3 и соответственно глубину, на которой формируют промежуточное дно 10, определяют возможностью размещения временных съездов 3 в карьерном пространстве. В данном случае она составила 150 м (отметка промежуточного дна -440 м). На части периметра борта длиной 100 м, ниже отм. -290 м, не размещают временный съезд, этот участок отстраивают в предельное нерабочее положение, то есть формируют нерабочий борт 5. К моменту достижения горными работами промежуточного дна 10 с борта карьера на глубине 290 м проводят подземные транспортные выработки 6 и 11 с уклоном 360, соединяющие борт карьера (отметка -290 м) с промежуточным дном 10, при этом выход подземной выработки 11 на дно 10 располагают на участке нерабочего борта 5. После сооружения подземных транспортных выработок 6 и 11 достраивают нерабочий борт 5 в отметках -290 м ÷ -440 м по всему периметру карьера, для чего погашают временный съезд 3. Временный съезд 3 отрабатывают послойно сверху вниз, транспортирование горной массы осуществляют по целой части временного съезда 3 на промежуточное дно карьера 10, а далее по подземным выработкам 11 и 6 до перегрузочной площадки 8. Для транспортировки горной массы по временному съезду 3 и подземным выработкам 6 и 11 используют гусеничные самосвалы. После подъема до перегрузочной площадки 8 горной массы ее перегружают в карьерные колесные большегрузные самосвалы и доставляют по капитальным съездам 9 на дневную поверхность. Нерабочий борт карьера 5 ниже отметки -290 м сооружают без транспортных берм путем отстройки нерабочих уступов высотой 45-60 м с предохранительными бермами шириной 12-15 м. Генеральный угол нерабочего борта 5 при этом составляет 65-70 градусов. После погашения временного съезда 3 и отстройки нерабочего борта 5 в отметках 290 м ÷ -440 м приступают к углубке карьера до конечной глубины. Для этого, аналогично вышеописанным действиям, карьер с промежуточного дна 10 до дна карьера на конечной глубине 4 вскрывают временным съездом 12, часть периметра борта отстраивают без временного съезда, на этом участке формируют нерабочий борт 5. К моменту достижения горными работами дна карьера 4 сооружают подземную транспортную выработку 7, соединяющую транспортную выработку 6 с дном карьера 4, выход подземной выработки 7 на дно карьера 4 располагают на сформированном участке нерабочего борта 5. После сооружения подземной транспортной выработки 7 приступают к доработке карьера. Достраивают нерабочий борт 5, для чего погашают временный съезд 12 – отрабатывают его послойно сверху вниз, транспортирование осуществляют по целой части временного съезда 12 на дно карьера 4, а далее по подземным выработкам 7 и 6 до перегрузочной площадки 8 и далее после перегрузки в колесные самосвалы на дневную поверхность.

Формула изобретения

1. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие горизонтов карьера, одновременное ведение открытых работ и подземных работ, углубку карьера до предельной глубины, транспортирование горной массы по транспортным бермам и подземным транспортным выработкам, отличающийся тем, что карьерное пространство ниже предельной глубины делят на две части, на одной из которых нерабочий борт формируют без транспортных берм, а на другой – с временными транспортными бермами, транспортирование горной массы первоначально ведут по временным съездам, которые затем погашают и транспортируют горную массу по подземным горным выработкам; подземные транспортные выработки проходят до начала погашения временных съездов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уклоны временных съездов в зоне комбинированной отработки и подземных выработок достигают 300-360.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве транспортного средства в зоне подземных работ используют гусеничные самосвалы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выход подземных горных выработок на дно карьера располагают на участке нерабочего борта без временных съездов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при необходимости операции по отработке ниже предельной глубины осуществляют в несколько этапов.

РИСУНКИ