Спосіб відкритої розробки крутоспадних плитоподібних родовищ корисних копалин

Винахід відноситься до гірничої справи, зокрема до відкритого способа розробки крутоспадаючих плитоподібних родовищ корисних копалин. Відомо, що плитоподібні крутоспадаючі родовища корисних копалин мають великі розміри по простяганню та глибині падіння у глиб землі. Горизонтальна ж потужність їх відносно невелика і переважно складає у середньому 200...400м. Кар'єрні поля для розробки таких родовищ мають глибину до 400...500м і довжину по простяганню до 4...6км. Граничний коефіцієнт розкриву у таких умовах досягає 3 і більше м 3/м 3. Для економічної розробки кар'єрних полів пропонується проводити гірничі роботи із мінімально необхідним постійно зростаючим значенням поточного коефіцієнту розкриву, що по величині дорівнює контурному на будь-якій глибині кар'єру. При досягненні значення поточного коефіцієнту розкриву рівня граничного коефіцієнта, подальше поглиблення гірничих робіт припиняють. Таким чином обґрунтовують граничну глибину відкритих розробок (Ржевский В.В., Открытые горные работы. - М.: Недра, 1985. - 509С.). Відомий спосіб розробки крутоспадаючих плитоподібних родовищ виймальними діагональними екскаваторними блоками, коли фронт гірничих робіт орієнтують під кутом до 14... 20° відносно лінії простягнення з обох боків падіння корисної копалини. Один з торців кар'єрного поля відробляють у граничному стані і розміщують на його схилах постійні виїзди з кар'єру. Виймальні діагональні екскаваторні блоки на кожному горизонті поєднують між собою і виїздом з кар'єру тимчасовими транспортними площадками ( Дриженко А.Ю., Восстановление земель при горных разработках. - М.: Недра, 1985. - 240С.). Недоліком такого способу є те, що орієнтування фронту гірничих робіт під визначеним кутом з обох боків родовища корисної копалини потребує додаткового виймання порід розкриву. До цього ж відноситься і формування тимчасових транспортних площадок між усіма виймальними діагональними блоками на горизонті. Завдяки цьому кут укосу робочих бортів упродовж кар'єрного поля зменшується, а об'єм поточного виймання порід розкриву зростає порівняно із значенням контурного коефіцієнта розкриву. Найбільш близьким по технологічній суті та досягаємому результату відкритої розробки крутоспадаючих плитоподібних родовищ корисних копалин є спосіб виймання порід розкриву виймальними діагональними екскаваторними блоками, які орієнтують під визначеними кутами до лінії простягання зі сторони лежачого і висячого боків родовища (Авт.с. СССР №1033741 МКН Е21С41/00 Способ открытой разработки крутопадающих месторождений / А.Ю. Дриженко, Л.В. Якубенко и Ю.А. Хвато в-№3432702/22-03; заявлено 28.04.82. Опубл. 07.08.83-1983 - бюл. №29.). Недоліком такого способу є те, що експлуатація рудних діагональних блоків по корисній копалині характеризується стисненими умовами відробки закругленої з обох боків екскаваторної заходки. Довжина виймального екскаваторного блоку недостатня і розірвана на три ділянки, які необхідно підтримувати у робочому стані під час проведення буропідривних робіт. Загальна довжина тимчасових транспортних площадок завелика. У роботі знаходяться зайві діагональні блоки. Кут укосу робочих бортів кар'єра відносно невеликий, що викликає виймання збільшеного поточного об'єму порід розкриву. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу розробки круто-спадаючих плитоподібних родовищ корисних копалин, у якому шляхом запровадження нової технологічної схеми розміщення необхідного числа виймальних екскаваторних блоків нормативної довжини по усій площі кар'єру, що виключає необхідність поєднання їх тимчасовими транспортними площадками, забезпечення безперервного процесу гірничих робіт із значно більшими кутами укосу робочих бортів і за рахунок цього зменшення потокового об'єму виймання порід розкриву та економію матеріальних і грошових ресурсів. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі відкритої розробки крутоспадаючих плитоподібних родовищ корисних копалин, що включає відробку кар'єрного поля виймальними екскаваторними блоками поєднаними між собою транспортними площадками і площадками безпеки, згідно з винаходом, кар'єрне поле уздовж простягання родовища попередньо розмежовують на ділянки виймальних екскаваторних блоків, причому у процесі гірничих робіт по лежачому боці родовища блоки зсувають уперед відносно ділянок блоків по висячому боці на довжину не меншу за довжину автомобільного з'їзду з одного уступу на нижчий, розробку корисної копалини ведуть поздовжньо від відробленого торця кар'єру з постійними транспортними комунікаціями до протилежного, причому діагональні виймальні блоки по корисній копалині та прилягаючими до неї породами розкриву формують у напрямку від лежачого боку родовища до висячого і орієнтують під кутом w (градуси) до лінії простягання: hctgg + m + 2в р w = arcsin lб , де h - висота уступу, м; g - кут падіння родовища, градуси; m - горизонтальна потужність родовища, м; Вр ширина площадки, м; l б - довжина виймального блоку, м; а вищележачі поздовжні виймальні блоку формують вздовж, по простяганню родовища і поглиблюють їх униз з посуванням у горизонтальному напрямку згідно з переміщенням діагональних виймальних блоків. При цьому те хнічний результат можливо здобути формуванням потрібного числа діагональних і простяжних виймальних екскаваторних блоків та відробки їх у наведеній послідовності. На фіг.1, 2, 3 і 4 показана технологічна схема розробки кар'єрного поля згідно у плані, поперечному та поздовжньому перерізах. На фігурах позначено: 1 - контури кар'єрного поля; 2 - плитоподібне крутоспадаюче родовище корисної копалини; 3 - діагональний виймальний екскаваторний блок; 4 - відпрацьований торець кар'єру з постійними транспортними комунікаціями; 5, 6 - лежачий і висячий боки родовища; 7 - породи розкриву; 8 - уступ; 9 - автоз'їзди; 10 - резервна полоса; 11 - поздовжній виймальний екскаваторний блок; 12 - тимчасові транспортні площадки; 13 - площадки безпеки; 14 - об'єми порід розкриву, які відпрацьовують у останню чергу експлуатації. Спосіб відкритої розробки крутоспадаючих плитоподібних родовищ корисних копалин може бути реалізований наступним чином. Попередньо кар'єрне поле 1 уздовж простягання родовища 2 розмежовують на окремі ділянки l б з довжиною, що дорівнює нормативній довжині виймального блоку 3 для заданих типів екскаватора і транспортних засобів. Спочатку експлуатації перший екскаваторний виймальний блок 3 розташовують на виході корисної копалини до поверхні, по границі кар'єрного поля 4 з мінімальною потужністю порід розкриву. Цей блок з орієнтують під кутом со (градуси) до лінії простягання родовища 2 і формують у напрямку від контакту корисної породи з породами розкриву по лежачому боку 5 до висячого боку 6. Завдяки цьому він приймає назву діагонального. При недостатній горизонтальній потужності родовища m (м), по довжині до виймального діагонального блоку З входять і породи розкриву 7. Подальшу розробку родовища 2 ведуть з регулярним поглибленням гірничих робіт на висоту уступа 8 аж до нижньої границі кар'єрного поля 2. На відпрацьованому торцю кар'єрного поля 4 розташовують постійні автомобільні з'їзди 9, по яким автосамоскиди подають до екскаваторів у кар'єрі. Вище-лежачі діагональні блоки 3 пересувають паралельно нижчележачим уздовж простягання родовища 2. Між ними утворюють робочі площадки нормативної ширини. Для безпечного поглиблення гірничих робіт, уздовж виробленого простору діагональних блоків 3 по нижнім площадкам зоставляють з обох боків полоси 10 з відроблених порід розкриву, ширина яких має бути не меншою за площадки безпеки. Виходячи з цього, кут нахилу діагонального блоку 3 до лінії простягання родовища 2 визначають за формулою: hctgg + m + 2в р w = arcsin lб Для типових умов залізорудних кар'єрів де h=15м, g =60...80°; m=200...400м; Вр=15м; l б =450...800м, нахил діагонального блоку 3 до лінії простягання родовища 2 становить w =31...33°. По ширині кар'єрного поля 1 слідом за діагональними блоками 3 паралельно лінії простягання родовища 2 формують поздовжні виймальні екскаваторні блоки 11. Кількість їх по глибині кар'єрного поля 1 визначається необхідністю виймання потрібного поточного об'єму порід розкриву 7. По глибині поздовжні блоки 11 розмежуються між собою транспортними площадками 12 і площадками безпеки 13. При поглибленні гірничих робіт і посуванню фронту робіт у поздовжньому напрямку ділянки екскаваторних блоків l б по лежачому боку родовища 5 зсувають уперед відносно ділянок блоків по висячому боку 6 на довжину не меншу за довжину автомобільного з'їзду 9. У межах кожної ділянки is достатньо виділяти 3...4 поздовжніх блоків 11 і відпрацьовувати їх з поверхні до рівня готує мого до експлуатації діагонального блоку 3. Запропонована конфігурація розвитку робочої зони сприяє до переносу відпрацювання значного об'єму порід розкриву 14 на завершувальний період експлуатації кар'єру. На цей час можливо організувати внутрішнє відвалоутворення цих порід і отримати у сукупності велику економію матеріальних і грошових ресурсів. Проектом розробки кар'єру №2-біс Новокриворізького гірничо-збагачувального комбінату передбачено впровадження нової технології. Проектна глибина розробки становить 400м. Середня горизонтальна потужність залізорудного родовища 200м, довжина екскаваторного блоку 450м, ширина резервної площадки 15м. Кут нахилу діагонального блоку за вищенаведеною формулою дорівнює: hctgg + m + 2в р 15 × ctg70 o + 200 + 2 × 15 w = arcsin = = 31o lб 450 . Об'єм порід розкриву, що залишається для розробки у останню чергу експлуатації, розраховується за формулою: W = 0. 33H2ctg w(ctg b + ctg g)[m + 0. 5H(ctg b + ctg g )] = ( )[ ( )] = 0. 33 × 400 2 × ctg 31o ctg 40 o + ctg 70 o 200 + 0 .5 × 400 × ctg 40 o + ctg 70 o = 3 = 77млн м . . Де Н - кінцева глибина розробки, м. Враховуючі, що собівартість виймання 1м 3 породи розкриву на кар'єрі становить 3,5грн, а коефіцієнт перемінних витрат 0,4, економія грошових ви трат очікується на рівні С=77.3,5.0,4=107,8млн. грн.