Спосіб відкритої розробки родовищ корисних копалин

Винахід відноситься до гірничої промисловості, і може бути використаний при відкритій суцільній розробці родовищ корисних копалин з внутрішнім відвалоутворенням. Відомий спосіб відкритої розробки родовищ корисних копалин, що гр унтується на використанні комбінованої системи розробки і включає транспортну, транспортно - відвальну і безтранспортну системи розробки вскришних уступів, відсипання гірської маси у вироблений простір кар'єру і транспортування корисної копалини на поверхню (/1/, Фіг. VII.6). По цьому способу нижній вскришний уступ (нижня частина основного) відпрацьовується драглайном, який перевалює вскришу у вироблений простір. Породи середнього уступу (верхня частина основного) відпрацьовуються роторним екскаватором, і транспортуються транспортно відвальним мостом або консольним відвалоутворювачем. Породи верхнього (передового) уступу відпрацьовуються роторним екскаватором і переміщуються стрічковими конвеєрами та компенсатором висоти по периметру кар'єра на внутрішні відвали, де відсипаються відвалоутворювачем. (прототип). Використання екскаваторної перевалки вскриші у вироблений простір сприяє підвищенню ефективності розробки родовища. Забезпечується також створення стійкого багатоярусного відвалу і виключається можливість попадання в верхні шари відвалів непридатних для сільського господарства порід. Проте, цей спосіб при високій ефективності має обмежене застосування, через недостатню загальну потужність вскриші, що може бути по ньому відпрацьована. Остання характеризується підсумковою величиною висот копання екскаваційного обладнання, яке використовується. Крім того при цьому способі використовується лише невелика частина екскаваційного обладнання (як правило, це 3-4 драглайни), що будувало кар'єр. Воно, після введення в дію основного екскаваційного і транспортного обладнання безперервної дії, використовується неефективно або залишається непотрібним. До недоліків схеми відносяться також недостатня гнучкість схеми, яка полягає в складності перерозподілу обсягів вскришних робіт між системами при відставанні якоїсь із них, наприклад, у зв'язку з аварією або складними умовами роботи, та необхідність холостих перегонів екскаваційного обладнання для врізання в нову заходку. На кар'єрах де загальна потужність вскриші більша, на верхньому (передовому) уступі вводиться додаткове обладнання циклічної (екскаватори - мехлопати в комплексі з автомобільними транспортом для відпрацювання верхньої частини передового уступу) чи безперервної дії (ланцюговий екскаватор або ж роторний екскаватор в комплексі з міжуступним перенавантажувачем для відпрацювання частини уступ у, що знаходиться нижче рівня розміщення транспортного обладнання, за рахунок роботи нижнім копанням або ж за рахунок подачі гірської маси на верхній горизонт) /2/. В обох варіантах суттєво збільшуються капітальні вкладення, пов'язані з закупкою додаткового обладнання, та експлуатаційні витрати. Використання дорогого автомобільного транспорту суттєво знижує ефективність способу та ускладнює технологію робіт. Використання двох екскаваторів безперервної дії, що працюватимуть на одну транспортну лінію, пов'язане ще й з ускладненням технології робіт через необхідність постійного контролю, і регулювання продуктивності екскаваторів та обсягів робіт, які вони виконують. Останнє необхідно для виключення взаємного відставання машин і забезпечення одночасного відпрацювання верхньої та нижньої частин передового уступу і своєчасного пересування конвеєрів. Як і в вищенаведеному, в цьому способі застосування драглайнів, які здійснювали будівництво кар'єру, обмежене - використовується лише один в нижній частині основного уступу. Необхідність холостих перегонів машин також залишилася. Гнучкість схеми дещо збільшилась за рахунок можливості часткового перерозподілу в обох напрямках (збільшення або зменшення) обсягів робіт між ланцюговим екскаватором з конвеєрами з одного боку і мехлопатою з автомобільним транспортом або роторним екскаватором з іншого. Є деяка можливість перерозподілу обсягів і між ланцюговим екскаватором з конвеєрами і роторним екскаватором з відвалоутворювачем, але тільки в напрямку збільшення обсягів робіт ланцюговим екскаватором, який може випростати свою планувальну ланку нижнього копання і таким чином збільшити глибину копання. Мета винаходу - підвищення ефективності ведення відкритих гірничих робіт та збільшення загальної потужності вскришних порід,що відпрацьовуються, за рахунок удосконаленого розміщення мінімальної, кількості основного гірничо-транспортного обладнання, збільшення гнучкості систем, повнішого використання потенціалу обладнання, яким здійснювалось будівництво кар'єру, виключення неефективних схем роботи обладнання. Поставлена мета, відповідно способу відкритої розробки родовищ корисних копалин, який включає вскришні роботи по транспортній, транспортно-відвальній і безтранспортній системам розробки та видобуток і транспортування корисної копалини, досягається тим, що: - до обладнання транспортної системи, що складається з роторного екскаватора, системи забійних, передавального і відвальних конвеєрів та відвалоутворювача одного рівня продуктивності, додані драглайни, що відпрацьовують верхню та нижню (або тільки верхню чи тільки нижню) частини передового уступ у та відсипають вийняту гірську масу в штабель позаду роторного екскаватора. Останній прямим ходом відпрацьовує середню частину передового уступ у, а зворотним - штабель. Вийнята гірська маса транспортується конвеєрами у внутрішні відвали, де відсипаються відвалоутворювачем. - виключаються використання мехлопат з автомобільним транспортом на відпрацюванні верхньої частини передового уступ у, робота двох екскаваторів на одну конвеєрну лінію, холості переходи основного гірничого обладнання; - обладнання транспортно-відвальної системи складено з ланцюгового екскаватора, який звичайно використовується для видобутку корисної копалини (тобто такий, що має мобільний хід (гусеничний, крокуючий або крокуюче - рейковий) та консольну розвантажувальну стрілу з незалежним опорно поворотним пристроєм), та консольного відвалоутворювача, що розміщуються на різних робочих горизонтах (відвалоутворювач на кровлі корисної копалини чи на підошві основного уступу, а ланцюговий екскаватор на кровлі середньої його частини) та відпрацьовують середню частину основного уступу прямим ходом з нижнім копанням екскаватора, а верхню -зворотним ходом з верхнім копанням екскаватора. На Фіг.1 представлено схему здійснення способу, вид у розрізі, на Фіг.2 - теж, вид зверху, на Фіг.2 - теж, вид зверху, при зворотному ході машин. Спосіб здійснюється таким чином. Звільнена екскаватором 1 від родючого шару землі, товща вскришних порід розробляється комбінацією трьох систем - транспортної, транспортно - відвальної та безтранспортної. Додані до транспортної системи драглайни, розміщуються, в розглядаємому прикладі, по обидва боки від обладнання безперервної дії (відзначимо, що можливе і одностороннє розміщення драглайнів, але це в деякій мірі обмежить і ускладнить їх роботу). Драглайн 2 відпрацьовує верхню частин у передового уступу і розміщується, в залежності від вибраного способу копання, на кровлі середньої або верхньої частини передового уступ у. Драглайн 3 відпрацьовує нижню частину передового уступу і розміщується на кровлі нижньої частини передового уступу, що одночасно с підошвою середньої частини. Обидві машини з деяким відставанням (згідно з правилами безпеки) рухаються за роторним екскаватором 4, що відпрацьовує середню частину передового уступу і рухається в напрямку привідної станції забійного конвеєра 5. Екскаватор і забійний (ні) конвеєр (и) розміщені на кровлі нижньої частини передового уступу. Дійшовши до привідної станції, і відпрацювавши нішу для подовження передавального конвеєра 6, екскаватор зворотним ходом починає відпрацьовувати штабель, який насипали драглайни 2, 3. При цьому його продуктивність буде набагато вищою, оскільки породи штабелю вже попередньо розпушені драглайнами і можуть відпрацьовуватись екскаватором в один шар з використанням ефекту їх самообрушення. Коли роторний екскаватор 4 закінчить відпрацювання штабелю, здійснюється пересування забійного (их) конвеєра (ів) і цикл починається знову. Драглайни 2, 3, коли екскаватор починає відпрацьовувати штабель, виконують завершальні роботи в тупиках своїх частин уступів (підготовку ніш, відсипання насипу для нового розташування передавального конвеєра і т. і.), а тоді повертаються до протилежного боку розрізної траншеї. Причому, в залежності від поточного, по системам розробки, стану гірничих робіт, вони можуть відсипати в штабель додаткові об'єми порід, але тепер уже попереду роторного екскаватора. Повернувшись до початку розрізної траншеї, драглайни 2, 3 очікують поки роторний екскаватор 4 завершить свій обсяг робіт і почне новий цикл. За такої схеми екскаватором 4 з одного робочого горизонту може відпрацьовуватись, а конвеєрами транспортної системи транспортуватись, товща вскришних порід більш ніж двократна висоті його копання. Різниця в рівнях розміщення забійних 5 і відвальних 7 конвеєрів, що може мати місце в деяких варіантах реалізації способу, компенсується розміщенням частини передавального 6 або відвального 7 конвеєра під нахилом. В першому випадку періодичне повздовжнє посування конвеєра 6, після обмеження цієї можливості похилою ділянкою, змінюється переукладкою стріловим краном в поперечному напрямку на нову трасу, паралельну попередній, але з розміщенням похилої ділянки на початку траси. В другому випадку під нахилом розміщується початкова частина відвального конвеєра 7, практично відразу за кінцевою станцією. Поперечне пересування похилої ділянки цього конвеєра здійснюється тим же типовим обладнанням, що і решти конвеєра, і не представляє особливих труднощів. Відвали формуються відвалоутворювачем 8 нижньою та верхньою відсипкою. Обладнанням транспортно-відвальної системи, що складається з ланцюгового екскаватора 9 та консольного відвалоутворювача 10, розміщено на різних робочих горизонтах: відвалоутворювач 10 - на кровлі корисної копалини чи на підошві основного уступ у, а ланцюговий екскаватор 9 - на кровлі середньої його частини. Середня частина основного уступу відпрацьовується системою прямим ходом з нижнім копанням ланцюгового екскаватора 9, а верхня - зворотним ходом з верхнім копанням екскаватора. Параметри нахилу розвантажувальної стріли екскаватора 9 і приймальної стріли відвалоутворювача 10 та їх довжина повинні забезпечувати утворення спільного конвеєрного тракту, навіть з урахуванням того, що нижня частина основного вскришного уступ у буде відпрацьовуватись по безтранспортній схемі драглайном. Оскільки розвантажувальна стріла ланцюгового екскаватора матиме незалежний опорно - поворотний пристрій і достатню рухомість відносно поворотної платформи з ковшовою рамою, робота ланцюгового екскаватора буде здійснюватись найбільш ефективною торцьовою заходкою. Відпрацювавши заходку нижнім копанням екскаватора, дійшовши до початку розрізної траншеї і вийшовши в виїзну траншею, обладнання системи здійснює врізування в нову заходку, але тепер уже в верхню частину основного уступу вер хнім копанням екскаватора. Нова траса руху екскаватора буде зміщена відносно старої на величину рівну ширині заходки при нижньому копанні. В залежності від параметрів приймальної стріли відвалоутворювача, нова траса його руху може бути зміщена на меншу величину. З завершенням відпрацювання заходки верхнім копанням, екскаватор, не змінюючи траси, а тільки напрямок руху, здійснює врізування нижнім копанням в середню частину основного уступу. Далі цикл роботи транспортно - відвальної системи повторюється. Робота безтранспортної системи здійснюється одним або двома драглайнами (в залежності від конкретних умов та робочих параметрів обладнання, що використовується) по човниковій схемі. В приведеному варіанті застосовується один драглайн 11, що розміщується на поверхні .пласта корисної копалини або, при відповідних робочих параметрах, на поверхні нижньої частини основного уступу, який рухається перед відвалоутворювачем і відпрацьовує нижню частину основного уступу вер хнім або нижнім копанням. Вийнята гірська маса розміщується ним безпосередньо у відвал, утворюючи його перший ярус. Перерозподіл об'ємів гірничих робіт між системами здійснюється за рахунок зміни висоти суміжних уступів, що відпрацьовуються обладнанням суміжних систем без зміни рівнів розміщення його робочих площадок. Видобуток корисної копалини здійснюється одноківшовими, як у приведеному прикладі, або багатоківшовими екскаваторами 12 по човниковій або з холостими переходами схемам та завантаженням її в залізничний, як у приведеному прикладі, або в автомобільний транспорт. Після завершення гірничих робіт на спланованих відвалах екскаватором 13 укладається шар родючого грунту. Таким чином, запропонованим способом відкритої розробки родовищ корисних копалин досягається висока гнучкість розподілу об'ємів гірничих робіт між системами, використання потенціалу обладнання, яким здійснювалось будівництво кар'єру, удосконалене розміщення мінімальної кількості основного гірничотранспортного обладнання та використання найбільш ефективних схем його роботи, а також збільшення загальної потужності вскришних порід, що відпрацьовуються, та підвищення ефективності ведення відкритих гірничих робіт в цілому. Використані джерела 1. Винницкий К.Е. Оптимизация технологических процессов на открытых разработках. М., «Недра», 1976,280с. 2. Премыслов Г.Е. Перспективы развития добычи угля на разрезе "Константиновский" / "Уголь Украины" №10-11,1996, с.56-58.