Спосіб відкритої розробки розсипних родовищ

Реферат: Спосіб відкритої розробки розсипних родовищ, що складається з окремого відпрацювання порід розкриву та корисної копалини з використанням драглайнів, розміщення драглайном порід розкриву у відпрацьованому просторі кар'єру з формуванням відвальними роботами повздовж фронту робіт поздовжніх меж карт намиву, формування драглайном поперечин у торці карт намиву, розміщення драглайном корисної копалини в приймальному бункері пересувного збагачувального модуля, збагачення корисної копалини у збагачувальному модулі та заповнення хвостами збагачення відпрацьованого простору, подачі води станцією обертового водопостачання по водогону з ставка-освітлювача до збагачувального модуля, подачі дренажних вод до ставка-освітлювача, та подачі хвостів збагачення по хвостогону від збагачувального модуля, за межі кар'єрного поля, а потім у відпрацьований простір у карти намиву, причому попередньо площа кар'єрного поля у напрямку підняття продуктивного пласта поділяється умовними межами на окремі видобувні блоки (панелі) з розробкою панелей послідовно до границь кар'єрного поля в напрямку простягання пласта та формуванням у відвалах після відпрацювання кожної видобувної західки карти намиву хвостів збагачення довжиною, рівною ширині панелі, при цьому нижній контур корисної копалини на межах панелей не засипається відвалами та один торець карти намиву у відвалах формується за рахунок розкривних порід торця кар'єру, а інший торець карти намиву утворюється за рахунок торцевого відкосу відвалів попередньої відпрацьованої панелі. UA 115480 U (54) СПОСІБ ВІДКРИТОЇ РОЗРОБКИ РОЗСИПНИХ РОДОВИЩ UA 115480 U UA 115480 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої справи, безпосередньо до відкритого способу розробки розсипних родовищ корисних копалин, переважно родовищ бурштину. Основною особливістю розробки розсипних родовищ є взаємозв'язок розкривних та видобувних робіт з роботами по збагаченню та намиву хвостів збагачення у відпрацьований простір кар'єру. Переважно всі роботи з видобутку та збагачення розсипу виконуються єдиним гірничозбагачувальним комплексом. Зазвичай при великих обсягах, на розкривних та видобувних роботах використовуються драглайни. Для утворення карт намиву хвостів збагачення у відвалах використовується активне формування відвалів драглайном. Слід зауважити, що створення карт намиву у відвалах є складним технічним завданням. Так, у патенті України (1) пропонується відпрацювання родовища проводити блоками, в яких, в наступному, створюються карти намиву хвостів збагачення за поступально-зворотною круговою схемою навколо центру з місцем розташування промивальної установки. Однак, ті ж автори вже у патенті України (2) відмічають, що це їх технічне рішення має суттєві недоліки, пов'язані з підвищеними обсягами переекскавації порід розкриву при наступній рекультивації, додатковим порушенням земної поверхні та підвищеними витратами пов'язаними з функціонуванням системи гідротранспорту й хвостосховища. В патенті України (2) пропонується відпрацювання родовища виконувати послідовно блоками вздовж фронту робіт двома смугами з утворенням карт намиву хвостів збагачення також вздовж фронту робіт розділивши їх на два відділення. Вивчення матеріалів патенту (2), а також досвіду застосування цього способу розробки на видобутку бурштину на Клесівському кар'єрі в Рівненській області виявило суттєві недоліки запропонованої технології. Таким чином, практична реалізація патенту України (2) показала, що запропонований спосіб пов'язаний з підвищеними обсягами переекскавації порід розкриву при формуванні карт намиву хвостів збагачення у відвалах (особливо при формуванні поперечної перетинки), а також він пов'язаний з складними маневрами драглайна навколо збагачувального модуля, що в свою чергу призвело до низької виробничої потужності драглайна на розкриві, низької продуктивності кар'єру на видобутку та до підвищених витрат на видобутку бурштину. Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб відкритої розробки розсипних родовищ, застосований на кар'єрах Іршанського ГЗК, котрий прийнятий нами у заявці як прототип. (3) Технічна суть вказаного способу розробки полягає у відпрацюванні кар'єрного поля за ускладненою безтранспортною системою розробки з широкими західками до 120 м вздовж фронту робіт довжиною понад 1000 м. При розробці порід розкриву широкими західками у відвалах формуються повздовжні межі карти намиву, за формою це витягнуті трикутні призми,а поперечними межами карти намиву є два непрацюючих борти кар'єру, що проходять по границям кар'єрного поля та утворені ціликами по розкриву та корисній копалині. Поперечні перетинки у відвалах у цьому способі не передбачені. Але й цей спосіб має суттєві недоліки, насамперед пов'язані видовженим фронтом робіт, а саме: 1. Підвищена площа гірничого відводу при введенні кар'єру в експлуатацію. 2. Значний обсяг гірничо-капітальних робіт при будівництві розрізної траншеї кар'єру. 3. Необхідність будівництва за межами кар'єрного поля зовнішнього хвостосховища значної площі, що необхідне в перший період експлуатації. 4. Підвищену протяжність водогону вздовж фронту в системі обертового водопостачання, при подачі води з ставка-відстійника. 5. Підвищену протяжність хвостогону на подачі хвостів до карт намиву у внутрішніх відвалах. 6. Низька інтенсивність рекультивації порушених земель та їх повернення у землекористування. 7. Не забезпечується стійке положення відвального та робочого бортів з причини низької інтенсивності їх оновлення. 8. Практично неможливий обхід безрудних ділянок кар'єрного поля без проведення над ними розкривних робіт. 9. Не забезпечуються ефективна робота дренажної системи кар'єру у зв'язку з некомпактним розташуванням її елементів та не інтенсивного оновлення дренажних канав. 1 UA 115480 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10. Підвищуються втрати води в системі обертового водопостачання за рахунок підвищеної фільтрації води у відвалах та випаровування з великих площ карт намиву. Всі вищевказані недоліки способу призводять до підвищених витрат на видобутку та збагаченні корисних копалин. Поставлена задача удосконалення відомого способу розробки розсипних родовищ відкритим способом шляхом зменшення довжини фронту гірничих робіт кар'єру, зміни порядку відпрацювання кар'єрного поля, зміни конструкції карт намиву та порядку їх формування. Поставлена задача вирішується тим, що попередньо площа кар'єрного поля поділяється умовними межами на окремі видобувні блоки (панелі, шириною 150-200 м). Панелі відпрацьовуються послідовно до границь кар'єрного поля в напрямку простягання пласта з формуванням у відвалах після відпрацювання кожної видобувної західки карти намиву хвостів збагачення з використанням гідротранспорту. При цьому нижній контур корисної копалини на межах панелей не засипається відвалами та один торець карти намиву у відвалах формується за рахунок розкривних порід торця кар'єру, а інший торець карти намиву утворюється за рахунок торцевого відкосу відвалів попередньої відпрацьованої панелі. Карти намиву мають повздовжні та поперечні границі. Повздовжні границі карти намиву утворені трикутними призмами розкривних порід, що відсипані у внутрішніх відвалах. При цьому нижній контур корисної копалини на межах панелей не засипається відвалами. Цей захід запроваджується для підвищення ефективності дренажу та виключення переекскавації при відпрацюванні наступної панелі. При формуванні поперечних границь карти намиву використовується певна технологія. Один торець карти намиву (в районі торця борта по границі панелі не засипаній відвалами) формується з розкривних порід торця кар'єру, а інший торець карти намиву являє собою торцевий відкос відвалів попередньо відпрацьованої панелі. Технічний результат: зменшення площі поверхні землі порушеної гірничими роботами, зниження гірничо-капітальних витрат на будівництво кар'єру та зовнішнього хвостосховища, зниження капітальних витрат на придбання гідротранспортного обладнання, зниження експлуатаційних витрат на видобуток та збагачення корисних копалин, а також підвищення ефективності проведення рекультивації з швидким поверненням порушених земель землекористувачам. Технічний результат досягається тим, що на відміну від прототипу (у якого довжина фронту гірничих робіт складає більш 1000 м), при відпрацюванні родовища панелями довжина фронту гірничих робіт скорочується у 4-8 разів та складає всього 150-200 м й рівна ширини панелі. Також, на відміну від прототипу, скорочена довжина та змінена конструкція карт намиву хвостів збагачення, торці яких формуються відвалами порід розкриву панелей (а не ціликами порід розкриву та корисної копалини по границі кар'єрного поля). Запропонований спосіб відкритої розробки розсипних родовищ пояснюється Фіг. 1, Фіг. 2, Фіг. 3, Фіг. 4, Фіг. 5 та Фіг. 6. На Фіг. 1 показано план кар'єрного поля з порядком відпрацювання його панелями за простяганням пласта. На Фіг. 1 прийняті наступні умовні значення: 1 - контур кар'єрного поля; 2 - довжина панелі за простяганням пласта; 3 - ширина панелі (довжина фронту гірничих робіт); 4 - номер видобувної західки (номер карти намиву); 5 - ширина видобувної та розкривної західок. Попередньо площа кар'єрного поля чи ділянки відпрацювання 1 в напрямку підняття пласта поділяється умовними межами на окремі видобувні блоки (панелі) 3 із запасами корисної копалини, що кратні виробничій потужності кар'єру з видобутку. Це дозволяє провести підготовку нової панелі на початку видобувного сезону. Панелі послідовно відпрацьовуються за простяганням продуктивного пласта до границь кар'єрного поля (ділянки) на довжину панелі 2. Цілики корисної копалини між панелями не залишаються. При відпрацюванні другої та наступних панелей, виконується розкриття нижнього контуру корисної копалини попередньої панелі. Розробку наступних панелей після відпрацювання першої панелі, доречно виконувати в зворотному напрямку до напрямку відпрацювання попередньої панелі. Це дозволяє використовувати вільний відпрацьований простір останніх західок для розташування в них хвостів збагачення, при відпрацюванні перших видобувних західок нових панелей на короткій відстані транспортування хвостів та води. 2 UA 115480 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Для підвищення виробничої потужності кар'єру можливе відпрацювання декількох панелей одночасно. Ширина панелі 3 буде одночасно довжиною фронту гірничих робіт кар'єру з видобутку розсипу та довжиною карти намиву хвостів збагачення у відвалах. Ширина карти намиву буде дорівнювати ширині західки 5. Панель буде відпрацьовуватись розкривними та видобувними західками з визначеною шириною 5 й розміщенням порід розкриву у відвалах. При відпрацюванні видобувних західок передбачено виконувати збагачення корисної копалини з використанням гідророзмиву у бункері та грохоту у складі забійного збагачувального модуля з подальшим викладанням хвостів збагачення в залишкових ємностях розкривних відвалів у карти намиву 4 з використанням системи обертового водопостачання для подачі освітленої води до збагачувального модуля. На Фіг. 1. Наведена нумерація карт намиву від 1-ої карти намиву в першій панелі до останньої 23-ої карти намиву в останній панелі. Номери карт намиву співпадають з номерами видобувних західок. При цьому лише при відпрацюванні першої панелі хвости збагачення від видобувної західки № 1 і № 2 розташовуються до карти намиву № 0 за межами кар'єрного поля. Надалі хвости збагачення від видобувної західки № 3 розташовуються до карти намиву № 1 з відпрацьованої 1-ої видобувної західки. Й так далі. В останній панелі та в останніх відпрацьованих видобувних 1 західках під номером 23 і 0 намив хвостів не передбачається. Туди можуть складуватися хвости на початку відпрацювання нової ділянки. На Фіг. 2 наведена схема ведення розкривних та видобувних робіт з формуванням поперечного профілю карти намиву. Довжина карти намиву дорівнює ширині панелі. На Фіг. 2 прийняті наступні умовні значення: 1 - розкривний екскаватор № 1; 2 - розкривний екскаватор № 2; 3 - видобувний екскаватор; 4 - збагачувальний модуль; 5 - зумпф для прийому хвостів; 6 - хвостогін; 7 - водогін; 8 - дренажна канава. На розкривних роботах використовується два екскаватори драглайни 1 та 2, які відпрацьовують розкривну західку що розділена на дві напівзахідки з розміщенням порід розкриву у відвалі. (Замість двох розкривних екскаваторів може застосовувати один з більшою у 2 рази місткістю ковша). Основною умовою для розрахунку параметрів гірничих робіт є можливість розташування хвостів збагачення корисної копалини із західки що знаходиться у відпрацюванні в картах намиву у відвалах попередньої західки. За цих умов визначається ширина західки Аз. Розкривний екскаватор 1, що розташований на земній поверхні проводить дренажну траншею (так званий "вруб") нижнім черпанням до покрівлі продуктивної товщі пласта з відсипкою попереднього відвалу. Розкривний екскаватор 2, що розташований на покрівлі продуктивного пласта верхнім черпанням відпрацьовує свою напівзахідку по розкриву з розміщенням порід розкриву у відвалі. Після проведення дренажної траншеї розкривний екскаватор 1 переміщується на покрівлю продуктивного пласта (екскаватор показано пунктиром) звідки верхнім черпанням допрацьовує свою розкривну напівзахідку та завершує формування відвалу, який, в свою чергу, утворює повздовжню границю карти намиву. Залежно від потужності порід розкриву, необхідної ширини західки, фактичного радіуса розвантаження R ковша розкривного екскаватора визначаються обсяги переекскавації порід розкриву. На видобувних роботах передбачається один екскаватор драглайн 3, що розташований на покрівлі продуктивного пласта, який відпрацьовує видобувну західку по дузі, рівній радіусу розвантаження ковша екскаватора із завантаженням корисної копалини до збагачувального модуля 4. Попередньо видобувний екскаватор проводить дренажну траншею до підошви продуктивного пласта. До збагачувального модуля з ставка-освітлювача насосною станцією обертового водопостачання, що встановлена у нижній частині карти намиву, вода подається водогоном 7, який прокладається земною поверхнею. 3 UA 115480 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Із збагачувального модуля хвости вільно стікають до приймального зумпфа 5, звідки пісковим насосом і хвостогоном 6, що прокладається земною поверхнею, подаються у верхню частину карти намиву. Вздовж фронту робіт по підошві продуктивного пласта проводиться дренажна канава 8. Після відпрацювання видобувної західки на довжину блока, рівного двом радіусам розвантаження ковша видобувного екскаватора збагачувальний модуль перевстановлюється (пересувається) у нове положення також на два радіуси розвантаження ковша видобувного екскаватора. Крок переміщення збагачувального модуля можливо збільшити за рахунок застосування переекскавації корисної копалини біля меж видобувного блока. На Фіг. 3, Фіг. 4, Фіг. 5 та Фіг. 6 показані схеми формування торців карти намиву та схеми руху обертової води й хвостів збагачення. На фіг. 3-6 прийняті наступні умовні значення: 1 - хвостогін; 2 - торець хвостогону; 3 - карта намиву; 4 - станція обертового водопостачання; 5 - водогін; 6 - тимчасові насипи розкривних порід на земній поверхні; 7 - поперечний насип між гребенями відвалів. На Фіг. 3 та Фіг. 4 показані схеми формування торців карти намиву та схеми руху обертової води й хвостів збагачення при формуванні внутрішніх відвалів без засипання умовної границі панелі за простяганням продуктивного пласта. Це дозволяє уникнути переекскавації внутрішніх відвалів повздовж всієї умовної границі панелі за простяганням продуктивного пласта при відпрацюванні нової панелі та підвищує ефективність попереднього дренажу кар'єрного поля. На Фіг. 3 показана схема відпрацювання першої панелі та формування двох торців карти намиву. Один торець карти намиву одночасно є торцем борту кар'єру по природній границі родовища. Другий торець карти намиву формується у відвалах у вигляді поперечного насипу 7 між двома гребнями відвалів. На Фіг. 4 показана схема відпрацювання другої та наступних панелей та формування двох торців карт намиву. Один торець карти намиву формується за рахунок торцю відвалу попередньої панелі. Другий торець карти намиву формується у вигляді поперечного насипу між двома гребнями відвалів 7, як й в першій панелі. В першій (Фіг. 3) та в другій (Фіг. 4) панелях подача хвостів від збагачувального модуля до карти намиву 3 виконується хвостогоном 1 з торця труби 2, а подача освітленої води від станції обертового водопостачання 4 з карти намиву 3 до збагачувального модуля здійснюється водогоном 5. Слід зазначити, що хвостогін 1 в торці кар'єру розташовується по відкосу торцевого борту кар'єру та відкосу торця карти намиву у відвалах, а водогін 5 в торці кар'єру розташовується по відкосу торця відвалу попередньої панелі та по відкосу торцевого борту кар'єру. Формування поперечного насипу 7 між двома гребнями відвалів здійснюється розкривними породами торця кар'єру. Або - драглайнами з підошви пласта, що вельми складно. Або драглайном із земної поверхні використовуючи насипи розкривних порід 6, які тимчасово розміщуються на денній поверхні. Для ділянок з малою потужністю порід розкриву та незначною обводненістю, можливо застосовувати схеми із засипанням відвалами горця кар'єру. Ці схеми показані на Фіг. 5 (відпрацювання першої панелі) та на Фіг. 6 (відпрацювання другої та наступних панелей). Відпрацювання другої та наступних панелей пов'язана з переекскавацією внутрішніх відвалів вздовж усієї умовної границі панелі за простяганням продуктивного пласта при відпрацюванні нової панелі. При цьому також знижується ефективність попереднього дренажу кар'єрного поля. Один торець карти намиву утворений торцем борту кар'єру по умовній границі панелі. Другий торець карти намиву формується у відвалах попередньої панелі при переекскавації порід розкриву. Водогони 5 та хвостогони 1 у зазначених схемах розташовані у торцях кар'єру на горизонтальних майданчиках. Використання запропонованого способурозробки розсипних родовищ дозволяє: в 2-4 рази зменшити капітальні витрати на будівництві кар'єру (при проведенні гірничокапітальних робіт); скоротити втрати на придбання гідротранспортного обладнання; на 30-60 % зменшити експлуатаційні витрати на видобуток та збагачення корисної копалини; 4 UA 115480 U 5 10 скоротити у 5-8 разів розмір гірничого відводу підприємства та площу порушених земель за межами границь кар'єрного поля. Найбільш доречно застосувати при розробці розсипних родовищ бурштину в Рівненській та Житомирській областях України. Джерела інформації: 1. Патент України № 13425 Е21С41/26 2. Патент України № 63460 Е21С41/00 3. (Головач Н.А. и др. Обоснование параметров горных работ на карьерах Иршанского ГОКа с учетом экологических требований/ Міжнародна конференція "Форум гірників - 2008", 13-15 жовтня 2008 р: матеріали докладів. - Дніпропетровськ: НГУ, 2008. - С. 158-163.). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Спосіб відкритої розробки розсипних родовищ, що складається з окремого відпрацювання порід розкриву та корисної копалини з використанням драглайнів, розміщення драглайном порід розкриву у відпрацьованому просторі кар'єру з формуванням відвальними роботами повздовж фронту робіт поздовжніх меж карт намиву, формування драглайном поперечин у торці карт намиву, розміщення драглайном корисної копалини в приймальному бункері пересувного збагачувального модуля, збагачення корисної копалини у збагачувальному модулі та заповнення хвостами збагачення відпрацьованого простору, подачі води станцією обертового водопостачання по водогону з ставка-освітлювача до збагачувального модуля, подачі дренажних вод до ставка-освітлювача, та подачі хвостів збагачення по хвостогону від збагачувального модуля, за межі кар'єрного поля, а потім у відпрацьований простір у карти намиву, який відрізняється тим, що попередньо площа кар'єрного поля у напрямку підняття продуктивного пласта поділяється умовними межами на окремі видобувні блоки (панелі) з розробкою панелей послідовно до границь кар'єрного поля в напрямку простягання пласта та формуванням у відвалах після відпрацювання кожної видобувної західки карти намиву хвостів збагачення довжиною, рівною ширині панелі, при цьому нижній контур корисної копалини на межах панелей не засипається відвалами, та один торець карти намиву у відвалах формується за рахунок розкривних порід торця кар'єру, а інший торець карти намиву утворюється за рахунок торцевого відкосу відвалів попередньої відпрацьованої панелі. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що запаси корисної копалини панелі повинні бути кратні виробничій потужності кар'єру, а підготовка до відпрацювання нової панелі виконується перед початком видобувного сезону. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при початку відпрацювання другої та наступних панелей, після їх підготовки до розробки, хвости збагачення розміщуються в залишковому відпрацьованому просторі завершеної попередньої панелі. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що хвостогін в торці кар'єру розташовується по відкосу торцевого борту кар'єру та відкосу торця карти намиву у відвалах, а водогін у торці кар'єру розташовується по відкосу торця відвалу попередньої панелі та по відкосу торцевого борту кар'єру. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при подачі дренажних вод до ставка-освітлювача додатково запроваджується подача води з дренажної канави, проведеної повздовж непрацюючого борту кар'єру по межі панелі за простяганням пласта. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відпрацювання наступних панелей після першої панелі виконується у зворотному напрямку відносно напрямку відпрацювання попередньої панелі. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при відпрацюванні панелей нижній контур корисної копалини на границях панелей засипається відвалами й при розкриві нижнього контуру корисної копалини попередньої панелі виконується переекскавація відвалів попередньої панелі та формування в цих відвалах поперечного торця карти намиву. 5 UA 115480 U 6 UA 115480 U 7 UA 115480 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8