Спосіб відкритої розробки корисних копалин з використанням буропідривних робіт

1. Спосіб відкритої розробки корисних копалин із використанням буропідривних робіт, що передбачає створення щонайменше одного робочого уступу, який відрізняється тим, що висота робочого уступу не перевищує 12 метрів. 2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що висота робочого уступу складає 8-10 метрів. (19) (21) 2001085643 (22) 08.08.2001 (24) 15.11.2001 (33) UA (46) 15.11.2001, Бюл. № 10, 2001 р. (72) Лотоус Віктор Костянтинович, Лотоус Костянтин Вікторович, Лотоус Віктор Вікторович (73) Лотоус Віктор Костянтинович, UA, Лотоус Костянтин Вікторович, UA, Лотоус Віктор Вікторович, UA 43302 В основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб відкритої розробки корисних копалин із використанням буропідривних робіт, при якому створення робочих уступів визначеної висоти дозволило б забезпечити оптимізацію буропідривних робіт, екскавації і транспортування породи, тим самим знизити собівартість кінцевого продукту. Поставлена задача вирішується тим, що в способі відкритої розробки корисних копалин із використанням буропідривних робіт, що передбачає створення, щонайменше, одного робочого уступу, відповідно до винаходу висота робочого уступу не перевищує 12 метрів, Незважаючи на устояну думку про доцільність створення робочих уступів висотою 15-18 метрів і вище ми зненацька виявили, що зниження висоти робочого уступу сприяє підвищенню якості дроблення породи при вибуху, - фракція дробленої породи не перевищувала 200 мм. Це, у свою чергу, дозволяє підвищити продуктивність роботи екскаватора за рахунок більш повного заповнення ковша і скорочення часу його заповнення, підвищити ефективність роботи транспортних засобів за рахунок скорочення часу простою під навантаженням, а також підвищити ефективність процесу первинного дроблення породи в дробильних пристроях на дробильних і збагачувальних фабриках. Завдяки зменшенню глибини свердловини через зменшення робочого уступу, робота бурового верстата не витрачається на здрібнювання бурового шламу, при цьому істотно зростає швидкість і скорочується час буріння свердловини, що дозволяє підвищити продуктивність бурового верстата і знизити енерговитрати компресора на видування бурового шламу зі свердловини. Крім того, за рахунок скорочення часу зіткнення долота з забоєм підвищується стійкість шарошечних доліт і, відповідно, скорочується їхня витрата. Зменшення висоти робочого уступу сприяє значному зниженню витрати вибухових речовин, тому що висадження масиву свердловиною відповідною робочому уступу глибиною (до 14,5 м) дозволяє значно поліпшити проробку підошви і цілком виключити роботи з повторного буріння і підривання породи. Нарешті, зниження висоти робочого уступу дозволяє скоротити довжину путі пробігу транспорту, що здійснює вивіз гірської маси від місця її виїмки. Відповідно одному з більш кращих варіантів здійснення винаходу висота робочого уступу складає 8-10 метрів. Нижня межа цього інтервалу обумовлена тим, що для повноцінного наповнення ковша екскаватора висота робочого уступу повинна № типу породи 1 2 Найменування породи бути не менше 2/3 висоти напірного валу екскаватора (див. кн. Новожилова Н.Г., Хохрякова B.C., Пчьолкіна Г.Д. та ін.. Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин. – М.: Надра 1971. – Ч. 2. - С. 286). У залежності від типу екскаватора мінімальна висота робочого уступу, таким чином, коливається від 6 до 8 метрів. Верхня ж межа оптимальної висоти уступу отримана дослідним шляхом. Нижче наводиться докладний опис винаходу, що, проте, не варто розглядати як обмежуючий обсяг патентних домагань. У загальному вигляді спосіб здійснюється так. Виходячи з вибраної висоти робочого уступу (8-12 метрів) визначають глибину свердловини з урахуванням необхідної довжини перебуру. У залежності від типу застосовуваної вибухової речовини і міцності порід, що підриваються, розраховують сітку свердловин. У якості вибухової речовини використовують, наприклад, гранулотол, алюмотол, грамоніти, причому вибір типу вибухової речовини для свердловинних зарядів залежить від міцності масиву, що підривається, і ступеня обводнення. Для обводненої частини свердловини застосовують, наприклад, гранулотол, для сухої частини - грамоніти. Для руйнації масиву використовують багаторядне, короткосповільнене підривання свердловинних зарядів. Багаторядне підривання зарядів здійснюють по таких схемах: порядна, діагональна, радіальна, діагонально-порядна, діагональна з додатковою магістраллю, клинова. Для здійснення короткосповільненого підривання застосовують піротехнічні реле КЗДШ-69 із номінальними 10, 20, 35, 50, 75, 100 мсек. Підривання свердловинних зарядів здійснюють за допомогою детонуючого шнура, що ініціюється електродетонаторами. На підготовлену площадку установлюють верстати шарошечного буріння, наприклад, СБШ250 МН. Бурять вертикальні свердловини визначеної глибини по розрахованій сітці. У свердловини закладають заряди і підривають їх. Виїмку зруйнованої гірської маси здійснюють екскаватором, наприклад, ЕКГ-81, вивіз із кар'єру - автомобільним і залізничним транспортом. Для проведения порівняльного аналізу ефективності пропонованого способу і способу-прототипу здійснювали розробку двох типів порід по бурінню і підриванню в умовах кар'єру Полтавського ГЗКу. Характеристика розроблювальних порід приведена в табл. 1. Таблиця 1 Категорія породи по бурінню Напівокислені кварцити мартитомагнетитові Кумінгтонито-магнетитові кварцити Категорія породи по підриванню 13,5-15,0 Важкопідриваєма 16,0-17,0 Дуже важкопідриваєма способу) і 15 метрів (по способу-прототипу). Для створення робочих уступів зазначених висот бурили свердловини глибиною 9, 11,5, 13,5 і 18 метрів відповідно. Буріння свердловин здійснювали верс Для дослідження були відібрані 8 блоків однаковою площею, із них 4 блока з породою по типу 1 і 4 блока з породою по типу 2. Для блоків 1-4 у кожнім типі порід вибрана висота робочих уступів складала відповідно 8, 10, 12 метрів (по даному 2 43302 татом СБШ-250МН по сітці 5х5 метрів у породі по типу 1 і по сітці 6х6 метрів у породі по типу 2. При бурінні перших десяти свердловин у кожнім блоці проводили хронометраж роботи верстата СБШ-250МН. Фіксували час буріння кожної із десяти свердловин без урахування часу на допоміжні роботи, після чого розраховували швидкість буріння кожної свердловини. За показники часу і швидкості буріння свердловини в одному блоці брали середньоарифметичні величини часу і швидкості буріння десяти свердловин. У табл. 2 наведена залежність швидкості і часу буріння від глибини свердловини. Таблиця 2 Глибина свердловини, м 9 11,5 13,5 18 Порода по типу 1 Швидкість буріння, Час буріння, хв м/хв 22,25 0,4 31,25 0,37 40,75 0,33 65,75 0,27 З табл. 2 очевидно, що незважаючи на різноманітну структуру порід і, відповідно їхню міцність, швидкість буріння зменшується зі збільшенням глибини свердловини, а час буріння істотно росте. Аналізуючи отримані дані можна помітити, що, наприклад, час буріння однієї свердловини глибиною 18 метрів у 3 рази перевищує час буріння свердловини глибиною 9 метрів, у 2 рази - час буріння двох свердловин глибиною 11,5 метрів, у 1,6 рази перевищує час буріння свердловини глибиною 13,5 метрів. Тобто за час буріння 18-ти метрової свердловини можна пробурити 26,6 метрів при бурінні 9-ти метрових свердловин у породі по типу 1 і 28,7 метрів при бурінні 9-ти метрових свердловин у породі по типу 2; 24,2 метрів при бурінні 11,5 меГлибина свердловини, м 9 11,5 13,5 18 Порода по типу 2 Швидкість буріння, Час буріння, хв м/хв 26,2 0,34 39,2 0,29 51,8 0,26 83,6 0,22 трових свердловин у породі по типу 1 і 24,5 метрів при бурінні 11,5 метрових свердловин у породі по типу 2; 21,78 метрів при бурінні 13,5 метрових свердловин у породі по типу 1 і 21,79 метрів при бурінні 13,5 метрових свердловин у породі по типу 2. Дослідження показали, що при зменшенні глибини свердловини збільшується стійкість шарошечних доліт. У табл. 3 приведені дані стійкості шарошечних доліт при бурінні свердловин глибиною 9-13,5 метрів у порівнянні з цими показниками при бурінні свердловини глибиною 18 метрів. При цьому показник стійкості шарошечного долота при бурінні одного метра свердловини глибиною 18 метрів прийнятий за 100%. Таблиця 3 Стійкість шарошечного долота, %, на 1 погонний метр свердловини Порода по типу 1 Порода по типу 2 148 159 134 136 120 121 100 100 У якості вибухової речовини застосовували грамоніт. Для руйнації породи використовували короткосповільнене підривання свердловинних зарядів. Дані по підривним роботам наведені в табл. 4. З табл. 3 видно, як стійкість шарошечного долота підвищується зі зменшенням глибини свердловини - від 20% при бурінні свердловин глибиною 13,5 метрів по обох типах породи, до 48 і 59% при бурінні свердловин глибиною 9 метрів у породах по типу 1 і 2 відповідно. Таблиця 4 Найменування показника Глибина свердловини, м Порода по типу 1 Порода по типу 2 11,5 13,5 18 9 11,5 13,5 9 Завищення підошви робочого Відсутнє Відсутнє Відсутнє уступу, м Питома витрата вибухової речови82 82 84 ни на 1 м3 підірваної породи, % Діаметр середнього куска поро150 163 170 ди, мм 1,5 Відсутнє Відсутнє Відсутнє 18 2 100 81 83 100 226 Виходячи з отриманих даних по підривним роботам можна зробити висновок, що після підривання свердловин глибиною до 13,5 метрів зави 81 168 172 177 250 щення підошви відсутнє, підошва робочого уступу пророблена якісно, тоді як після підривання 18-ти метрових свердловин було потрібно проведення 3 43302 повторного буріння і підривання. Зі зменшенням висоти робочого уступу знизилася і питома витрата вибухової речовини на 1 м3 підірваної породи. Водночас фракція роздрібненої породи була значно менше номінального розміру (200 мм), що дозволило в 2,2-2,4 рази підвищити продуктивність екскаватора, на 25-30% збільшити продуктивність дробарок первинного дроблення. Крім того, зниження висоти робочого уступу до 8-12 метрів дозволило скоротити пробіг автотранспорту за рахунок зменшення довжини з'їзду. При висоті робочого уступу 15 метрів довжина з'їзду дорівнює 192 метрам, при висоті робочого уступу 8, 10 і 12 метрів довжина з'їзду складає відповідно 102, 128 і 153 метра, що дозволяє також знизити витрати на транспортування породи. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4