Спосіб відкритої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин

Спосіб відкритої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин, що включає розкриття і відробку робочих горизонтів кар'єру із зовнішнім відвалоутворенням, формування робочої зони кар'єру діагональними видобувними і розкривними блоками, відробка яких здійснюється кар'єрними екскаваторами з попередньою підготовкою скельної гірничої маси до її вилучення буропідривним способом, який відрізняється тим, що при посуванні фронту гірничих робіт видобуток здійснюють по простяганню корисної копалини на кожному робочому горизонті кар'єру, роздільну виїмку розкривних порід і корисної копалини здійснюють шля хом випереджаючого оголення контакту висячого боку пласта корисної копалини, яке здійснюється діагональним розкривним блоком на довжину, що дорівнює Аз lв  , м, sin  де А з - ширина заходки екскаватора, м;  - кут орієнтування розкривних діагональних блоків, град, визначуваний за формулою 3  Шт.б.  hy  ctg   arcsin , град, Lе Запропонований винахід відноситься до області гірничого виробництва і може бути використаний при відкритій розробці крутопадаючих родовищ корисних копалини. В даний час експлуатація глибоких кар'єрів характеризується значними об'ємами втрат і збіднення видобуваємої корисної копалини, що приводить не тільки до нераціонального використання природних мінеральних ресурсів, оскільки певну їх частину з технологічних причин доводиться складувати у зовнішні відвали, але і до вкладання додаткових витрат, необхідних для збагачення збідненням корисної копалини, що збіднюється. При розробці крутопадаючих родовищ відкритим способом, згідно «Норм технологічного проектування кар'єрів», встановлений рівень втрат і збіднення складає 10% від загальних запасів, що розташовані в контурах кар'єрного поля. Наукові і практичні розробки останніх років, що забезпечують зниження об'ємів втрат і збіднення, і, як наслідок, зниження витрат на видобуток і збагачення корисної копалини шляхом зміни висоти уступів і вибором напрямку відробки екскаваторних блоків, вирішують цю задачу частково. Як показали проведені дослідження і аналіз досвіду діючих гірничодобувних підприємств, зменшення висоти уступів приводить до виположування результуючих кутів укосу робочих бортів кар'єру і, як наслідок, до підвищених об'ємів вилучення вміщуючих порід, які приходяться на одиницю видобуваємої корисної копалини, що зрештою де Шт.б. - ширина транспортних берм, м, (13) 94008 (11) UA (19) L е - нормативна довжина екскаваторного блока, м,  - кут падіння пласта корисної копалини, град, а з боку контакту лежачого боку пласта корисної копалини з порожніми породами фронт гірничих робіт по розкривних породах відступає від діагонального блока видобутку на величину, що дорівнює не менше lв , при цьому відробка блока видобутку здійснюється в напрямку від висячого до лежачого боку пласта корисної копалини. C2 h y - висота уступу, м, 3 збільшує собівартість видобуваємої мінеральної сировини. Тому важливим напрямом в області раціонального використання природної видобуваємої мінеральної сировини і зниження витрат на подальшу її переробку є розробка способів ведення відкритих гірничих робіт, які забезпечать усунення таких несприятливих чинників, що виникають в процесі виробництва розкривних і видобувних робіт, як втрати і збіднення. У відомому винаході RU, патент 2013550, кл. Е21С41/26, 1994 «Спосіб розробки крутопадаючих витягнутих родовищ», описується спосіб відкритої розробки родовищ, суть якого полягає в тому, що для повноти вилучення корисного компоненту і зниження трудомісткості робіт у виробленому просторі кар'єру, окрім розміщення розкривних порід формують техногенне родовище з некондиційними рудами і відходами збагачення, для якого укладають шар протифільтрації з піщано-глинистих відкладень і захисний шар з дрібної фракції порід, при цьому формування техногенного родовища, захисного і проти фільтрації шарів, відсипання внутрішнього і зовнішнього відвалів, відробку наступної черги кар'єрного поля ведуть одночасно, а після завершення формування техногенного родовища в просторі кар'єру приступають до його відробки способом вилуговування, продовжуючи відробку основного родовища. Основними недоліками цього способу розробки родовищ є те, що зниження рівня втрат і збіднення досягається не за рахунок селективного вилучення основної корисної копалини, а за допомогою залучення до переробки некондиційних руд. Найближчим аналогом способу формування робочої зони кар'єру для зниження рівня втрат і збіднення корисної копалини є винахід RU, патент, 2012808, кл. Е21С41/26, 15.05.1994 «Спосіб підготовки пологих пластів корисних копалин до виїмки при відкритих розробках», в якому передбачається для зниження рівня втрат і збіднення відробку гірничої маси з уступу корисної копалини вести до вирівнюючої площини двома шарами, причому вміст корисного компоненту, площу втрат і збіднення визначають для кожного шару по його поверхні, перший шар відпрацьовують до найбільш опуклих ділянок контактів, а наступний шар потужністю, визначуваною з виразу d  к  nк , де к ширина зони мінливості контактів руд і порід у метрах, відпрацьовують до рівня вирівнюючої площини. Такий спосіб дозволяє здійснювати контроль за процесом підготовки пластів до відробки, що забезпечує скорочення втрат на 1,5% і збіднення - на 2,0%. До істотних недоліків цього способу розробки родовища корисних копалини слід віднести неможливість радикального вирішення задачі - повного усунення можливості утворення втрат і збіднення, вона вирішена частково. Значним технологічним недоліком цього способу відробки гірничої маси є зниження ефективності робіт екскаваторного устаткування, оскільки висота відпрацьовуємого шару не є оптимальною (у два рази менше висоти уступу). 94008 4 У зв'язку з цим перед гірничим підприємством виникає завдання - на основі нормативних значень елементів системи розробки і робочої зони кар'єру усунути причини технологічного характеру, що викликають втрати і збіднення корисної копалини в процесі розробки оконтуреного родовища. Це завдання може бути вирішене шляхом раціональної розробки приконтурних зон корисної копалини з боку висячого і лежачого боків без втрат і збіднення впродовж терміну служби кар'єру за допомогою запропонованого способу відкритої розробки крутопадаючого родовища, що включає розкриття і відробку робочих горизонтів кар'єру із зовнішнім відвалоутворенням, формування робочої зони кар'єру діагональними видобувними і розкривними блоками, відробка яких здійснюється кар'єрними екскаваторами з попередньою підготовкою скельної гірничої маси до її вилучення буропідривним способом за рахунок введення до існуючих додаткових операцій. Для цього роздільну виїмку розкривних порід і корисної копалини на кожному робочому горизонті кар'єру здійснюють шляхом випереджаючого оголення розкривним діагональним блоком контакту висячого боку пласта корисної копалини на довжину, що дорівнює Аз lв  , м sin  де А з - ширина заходки екскаватора, м;  - кут орієнтування розкривних діагональних блоків, град, який визначається по формулі 3  Шт.б.  hy  ctg   arcsin , град Lе де Шт.б. - ширина транспортних берм, м; h y - висота уступу, м; L е - нормативна довжина екскаваторного блоку, м;  - кут падіння пласта корисної копалини, град. У цьому випадку випереджаюче посування фронту розкривних робіт уздовж контакту корисної копалини з порожніми породами не тільки «зачищає» висячий бік покладу на довжину lв , але й усуває можливість утворення втрат і збіднення на цій ділянці робочої зони кар'єру. Після «зачистки» висячого боку пласта корисну копалину відпрацьовують діагональними блоками видобутку. При відробці діагональних блоків видобутку екскаваторний забій переміщується від висячого боку покладу у напрямку його лежачого боку. Виходячи з необхідності дотримання нормативних значень параметрів елементів системи розробки, кут орієнтування діагональних блоків видобутку складе: m   arccos , град Le де m - горизонтальна потужність пласта корисної копалини, м. Для усунення можливості утворення втрат і збіднення з боку лежачого боку пласта корисної копалини фронт гірничих робіт по розкривним по 5 94008 родам відступає від діагонального блоку на величину, що дорівнює не менше lв , тобто lз  lв , м . На кресленнях наведені етапи технологічної схеми, за якою здійснюється запропонований спосіб розробки крутопадаючих родовищ корисних копалини. На кресленні фіг. 1 показано вид кар'єру за планом, розташованим в контурах кар'єрного поля 1, зі сформованою робочою зоною, що складається з розкривних діагональних блоків 2, орієнтованих під кутом 3 до простягання корисної копалини 4, робочими майданчиками нормативної ширини 5 і транспортними бермами 6, діагональних блоків видобутку 7, орієнтованих під кутом 8 до простягання корисної копалини 4, випередження 9 і відставання 10 фронту гірничих робіт по розкривним породам 11, пласта корисної копалини 12 і її горизонтальній потужності 13. На кресленні фіг. 2 показано: фрагмент робочої зони кар'єру і його поперечний розріз по А-А Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 відпрацьованій частині горизонту кар'єру, розкривний діагональний блок 2, що здійснює «зачистку» висячого боку пласта корисної копалини 12, діагональний видобувний блок 7 і напрямок переміщення екскаваторного забою 14, напрямок переміщення екскаваторного забою 15 при відробці розкривного діагонального блоку 2. Таким чином, завдяки застосуванню додаткових операцій по випереджаючому оголенню розкривними діагональними блоками контактів висячого боку пласта корисної копалини, його «зачистку» від порожніх порід, заплановане відставання фронту гірничих робіт по розкривним породам з боку лежачого боку покладу, відробку діагонального блоку видобутку в напрямку від висячого до лежачого боку пласта корисної копалини, що в сукупності забезпечить усунення можливості утворення втрат і збіднення при проведені робіт з видобутку і, зрештою, підвищить ефективність розробки крутопадаючих родовищ. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601