Спосіб відкритої розробки крутоспадних пластових родовищ корисних копалин

Спосіб відкритої розробки крутоспадних пластових родовищ корисних копалин, що включає відпрацювання кар'єрного поля у поздовжньому напрямку з формуванням робочої зони кар'єру етапами, відпрацювання їх уступами за допомогою буропідривних робіт і залізничного транспорту, який відрізняється тим, що один з торців кар'єру та прилеглі до нього ділянки фронтальних бортів по лежачому і висячому боках родовища на довжину залізничних розподільчих пунктів відпрацьовують одразу ж у граничному положенні, етапи формують по скельних породах розкриву на фронтальних бортах, починаючи з виходу корисних копалин на нижній розкривний уступ по лежачому і висячому боках родовища у поперечному перерізі, орієнтують їх уздовж простягання родовища, довжину робочих площадок на них приймають не більшу за довжину екскаваторних блоків, а ширина понизу додатково вміщує вловлюючі площадки, розмір яких в вл (м) визначають за формулою 2 3 Винахід відноситься до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки крутоспадних пластових родовищ корисних копалин із скельними породами розкриву, де глибина кар'єрів становить 500...800м, а потокові об'єми розкриву досягають 10...20млн.м3 на рік. Відомий спосіб розробки крутоспадних родовищ етапами, коли скельні породи розкриву у напрямку від лежачого і висячого боків пласта відпрацьовують крутонахиленими шарами з переміщенням робочої площадки у межах етапу з верхнього положення на рівні виходу скельних під наноси до нижнього, на рівні зустрічі з добувними уступами. Залізничний транспорт використовують переважно для переміщення порід розкриву. Розподільчі пункти та залізничні станції улаштовують по усьому периметру відпрацьованих верхніх горизонтів. Породи розкриву для цього виймають одразу у всьому контурі кар'єра до межі застосування залізничного транспорту по глибині. Корисні копалини та частину розкриву з нижніх розкривних уступів переміщують автосамоскидами до акумулюючих складів, де перевантажують до залізничних поїздів. Ширина робочих площадок та кількість одночасно експлуатуємих етапів залежать від кроку поетапного поглиблення кар'єру [Вскрытие глубоких горизонтов карьеров / Под ред. проф. А.Ю. Дриженко. - М.: Недра. 1994. - 288с.]. Недоліком такого способу є те, що улаштування залізничних станцій, розподільчих та перевантажувальних пунктів по усьому периметру верхніх горизонтів призводить до збільшення об'єму виймання порід розкриву на початковому етапі розробки родовища. Ширина робочих площадок безпосередньо не залежить від запланованого темпу поглиблення кар'єру, коли потоковий коефіцієнт розкриву близький до граничного. Засмічення корисних копалин подрібненими породами розкриву при вибухових роботах на етапах великої висоти не попереджується. Найбільш близьким по технологічній суті та досягаємому результату розробки крутоспадних пластових родовищ є спосіб відпрацювання етапів шарами на всю ширину робочих площадок паралельними до виробленого простору західками з формуванням між ними піонерних траншей з транспортними комунікаціями та ціликами з послідовним їх чередуванням та погашенням. Це дозволяє вести гірничі роботи із збільшеними кутами нахилу укосів робочих бортів, що призводить до приближення потокового коефіцієнту розкриву до граничного. Закольцьовування залізничних транспортних комунікацій на робочій площадці дозволяє інтенсифікувати продуктивність виймальних екскаваторів [МПК Е21С41/00. А.С. СРСР №1303715 А]. Недоліком такого способу є те, що формування надто широких робочих площадок на покрівлі етапу призводить до зменшення куту нахилу укосу робочого борту кар'єра і, завдяки цьому, до збільшення потокового коефіцієнта розкриву. Заходів щодо попередження засмічення корисних копалин при буропідривній підготовці розкриву та підвищення стійкості гірського масиву у межах етапу не передбачено. Формування траси залізничного транспорту уздовж усього периметру кар'єру пот 76053 4 ребує інтенсифікації виконання розкривних робіт. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу відкритої розробки крутоспадних родовищ корисних копалин, у якому шляхом запровадження нової технологічної схеми формування робочої зони кар'єра по скельним породам розкриву забезпечується безперервний процес підтримки кількості робочих площадок з виймально-транспортним устаткуванням на потрібному рівні у будь-який термін відпрацювання родовища, підвищення стійкості укосів уступів у межах етапу, компактного розміщення подрібнених вибухом порід розкриву, попередження засмічення ними корисних копалин та обмеження протяжності відпрацьованих ділянок бортів для улаштування залізничних станцій, розподільчих і перевантажувальних пунктів, і за рахунок цього, підвищують до максимального значення кути нахилу робочих бортів та виключають надмірні потокові об'єми розробки порід розкриву. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі відкритої розробки крутоспадних пластових родовищ корисних копалин, що включає відпрацювання кар'єрного поля у поздовжньому напрямку з формуванням робочої зони кар'єра етапами, відпрацювання їх уступами за допомогою буропідривних робіт і залізничного транспорту, для підвищення кута нахилу робочих бортів по скельним породам розкриву один з торців кар'єру та прилягаючі до нього ділянки фронтальних бортів по лежачому і висячому бокам родовища на довжину залізничних розподільчих пунктів відпрацьовують одразу ж у граничному положенні Ігр (м). Згідно з винаходом, етапи формують по скельним породам розкриву на фронтальних бортах, починаючи з виходу корисних копалин на нижній розкривний уступ по лежачому і висячому бокам родовища у поперечному перерізі; орієнтують їх уздовж простягання родовища; довжину робочих площадок на них приймають не більшу за довжину екскаваторних блоків Іе.б (м), а ширина понизу додатково вміщує вловлюючі площадки, розмір яких ввл (м) визначають за формулою ввл вб(n+1), де вб - ширина площадок безпеки на розкривних уступах, м; n - число уступів у етапі, од; причому нижні робочі площадки першого знизу етапів по лежачому і висячому бокам родовища виконують шириною відповідно Ан.л.=hyctg y+вб(n+1)+2hзctg з+вг; Ан.в=hy(ctg +ctg y)+вб(n+1)+2hзctg з+вг; де hy - висота уступів по породам розкриву, м; , у , 3 - відповідно кути нахилу укосів пласта корисної копалини, уступу і запобіжного валу до горизонту, градуси; hз - висота запобіжного валу, м; вг - ширина транспортної площадки, м; а верхні робочі площадки на етапах встановлюють не меншими за ширину площадок буропідривних робіт вбП, м; при цьому результуючі кути укосу фронтальних бортів кар'єру по скельним породам у (градуси) відповідно по лежачому і висячому бокам родовища визначають за формулами р.л arctg N n hy Ан.л N 2 ввл N вб.п n вб hyctg y 5 76053 6 щадки безпеки 7. Під час вибуху свердловин на N n hy уступі І подрібнені породи переміщуються униз під р.в arctg Ан.в N 2 ввл N вб.п n вб hyctg y кутом, що близький до 45°. За рахунок розпушення порід при подрібненні та переміщенні їх на нижні де N - число етапів у вертикальному перерізі площадки безпеки 7 формується контур розвалу у кар'єру, од; а відпрацювання етапу починають початковому стані 12. Подальше підривання сверзверху із заведенням залізниці на усю його довжидловин розпушення 11 на уступах II, III...V ведетьну після виконання буропідривних робіт на кожнося у "зажатому становищі", завдяки чому подрібму уступі. нені породи здимаються догори і утворюють Технічний результат можливо здобути тільки сталий контур розвалу 13. Для розміщення подріпри формуванні робочої зони кар'єра етапами з бнених порід на нижній площадці кожного етапу максимально можливими кутами нахилу укосів передбачається відведення вловлюючої площадки робочих бортів по скельним породам розкриву та ввл (м), ширина якої визначається за формулою попередженням засмічення ними корисних копаввл вб(n+1); лин при виконанні буропідривних робіт. де вб - ширина площадок безпеки між суміжСпосіб ілюструється рисунками, де на Фіг.1 поними тимчасово законсервованими уступами, м; n казано у плані формування робочої зони кар'єра; - кількість уступів у етапі, од. на Фіг.2 - технологія послідовної відпрацювання Попередження засмічення корисних копалин уступів у межах етапу по висячому боку пласта подрібненими породами розкриву досягають за корисної копалини. рахунок відбудови нижніх робочих площадок 5 На рисунках позначено: 1 - контакти пласта достатніх розмірів та попереднього підривання корисної копалини з породами розкриву по лежаекранних свердловин завідкоски 10 по укосу верхчому і висячому бокам з нижніми розкривними нього добувного уступу 3 з лежачого боку пласта уступами; 2 - проектний контур кар'єрного поля по корисної копалини 1 або розміщення нижньої брівскельним породам розкриву; 3 - добувні уступи; 4 ки робочої площадки 5 із запобіжним валом 14 на торець кар'єру з постійними залізничними комунівідстані а (м) від виходу пласта корисної копалини каціями; 5 - нижні робочі площадки перших знизу 1 по висячому боку, тобто a=hy(ctg +ctg y). При уступів у межах етапів; 6 - верхні робочі площадки цьому ширина нижніх площадок 5 по лежачому етапів; 7 - площадки безпеки розкривних уступів; 8 боку родовища становить - залізничні розподільчі пункти; 9 - виїздна транАн.л.=hyctg y+вб(n+1)+2hзctg з+вг; шея; 10 - екранні свердловини завідкоски; 11 по висячому боку свердловини розпушення; 12 - контур розвалу поАн.в=hy(ctg +ctg y)+вб(n+1)+2hзctg з+вг; дрібнених вибухом порід розкриву на верхніх устуде hy - висота скельних уступів, м; , у , 3 пах; 13 - контур подрібненої вибухом породи на відповідно кути нахилу укосів пласта корисної конижньому уступі; 14 - запобіжний вал; 15 - ділянки палини, уступу і запобіжного валу, градуси; hз порід розкриву, що перенесені для розробки на висота запобіжного валу, м; вг - ширина транспорзаключний термін відпрацювання родовища; 1,11, тної площадки, м. III...V - номери послідовної відпрацювання уступів Група уступів Ι, ІІ, ІІΙ...Ν у межах кожного етапу у межах етапу. підривається зверху до низу послідовно один за Спосіб відкритої розробки крутоспадних пласодин. Після формування розвалу по контуру 12 тових родовищ корисних копалин може бути реалівиймальний екскаватор проходить західку уздовж зований наступним чином. Пласт корисної копалидовжини етапу поблизу нижньої брівки знов утвони 1 у контурах кар'єрного поля 2 реної робочої площадки на уступі II і скидає поровідпрацьовується добувними уступами 3, які переду до виробленого простору. Потім на утвореній міщуються у поздовжньому напрямку від одного з полосі настилається залізничне полотно з виходом торців 4 до протилежного. Фронтальні робочі бордо ближнього розподільчого пункту 8. Розвал поти по скельним породам розкриву відбудовуються роди 12, а потім 13 відпрацьовується з навантавід контактів пласта корисної копалини 1 по лежаженням залізничних поїздів екскаватором. Кути чому і висячому бокам з нижніми робочими плоукосу робочих бортів по скельним породам щадками розкривних уступів 5, які з верхніми плоу(градуси) відповідно по лежачому і висячому щадками 6 утворюють етапи з декількох бокам родовища визначають за формулами тимчасово законсервованих уступів І, ІІ, III...V. Між ними, згідно з Правил безпеки, залишають площаN n hy дки безпеки 7. На площадках уступів, що відпрар.л arctg цьовані до граничного положення торця 4, улашАн.л N 2 ввл N вб.п n вб hyctg y товують залізничні станції і розподільчі пункти 8. N n hy Вихід залізничних поїздів на поверхню здійснюють р.в arctg Ан.в N 2 ввл N вб.п n вб hyctg y по виїзній траншеї 9. Для забезпечення стійкості укосів тимчасово законсервованих ділянок робочих бортів кожен з де N - число етапів у вертикальному перерізі уступів І, ІІ, III...V у межах етапу під час проведенкар'єру, од. ня буропідривних робіт завідкошують шляхом поПоступове переміщення фронту розкривних переднього підривання екранних свердловин 10. робіт у поздовжньому і поперечному напрямках Буряться вони під кутом 60...70° на всю висоту призводить до попередження відпрацювання об'єуступів. Вибухом свердловин розпушення 11 подму скельних порід розкриву 15 і переносу його на рібнені породи частково скидають на нижні плозавершувальний термін експлуатації кар'єру. При 7 76053 цьому об'єми V (м3/р) подальших розкривних робіт р.л з кожного боку родовища, які виключають з виконання, визначають за формулою К V Nnh yhп ctg рп ctg p 8 N n hy arctg А н.л N 2 в вл N в б.п n в б h y ctg y 3 5 15 225 0,6 31 3 2 30 40 5 5 15ctg75 377 62 Іе.б 1 по висячому боку де hп - темп поглиблення гірничих робіт, м/р; dрп - кут укосу робочих бортів кар'єру по скельним породам розкриву за прототипом, градуси; Іе.б довжина етапу розробки, м; К - кількість етапів по протяжності кар'єра, од. Винахід ілюструється наступним прикладом. Кар'єр №3 гірничозбагачувального комплексу комбінату "Криворіжсталь" відпрацьовує пласт залізистих кварцитів з середньою горизонтальною потужністю 400м, який занурюється у надра під кутом 80°. Сучасна глибина кар'єру 300м, з них по скельним породам 225м. Гранична глибина розробки 500м. Висота уступів 15м. Річна продуктивність кар'єру по добуванню руди 8,5млн.т, порід розкриву - 5млн.м3. Плановий коефіцієнт розкриву 0,6м3/т. Темп поглиблення 2,5м/р. Довжина екскаваторних блоків при відпрацюванні уступів із застосуванням залізничного транспорту становить 600...800м. Поздовжність кар'єрного поля 3км. Результуючий кут укосу робочих бортів по скельним породам досягає 15...18°. Укоси уступів спеціально не завідкошують, тому кут їх нахилу до горизонту становить 50...60°. Ширина площадок безпеки 5м. Ширина робочих площадок 50...60м. Нова технологія відпрацювання родовища передбачає формування робочої зони кар'єра етапами, до яких входить 5 уступів. Укоси їх завідкошують шляхом буріння екранних свердловин на всю висоту уступа під кутом 75°. Бурова західка шириною 40м передбачає буріння п'яти рядів свердловин розпушення по сітці 7 7м. Ширина транспортної полоси 20...25м, валу безпеки - 3м. Оскільки укоси уступів формують під кутом природного нахилу, ширину призми обрушення суміщають з шириною валу безпеки, висота якого досягає 1,2м. Протяжність етапів 600м. Кількість їх по висоті робочої зони - 3, по довжині кар'єру - 4. Згідно з наведеними у опису винаходу аналітичними залежностями ширина вловлюючої площадки становить ввл=вб(n+1)=5(5+1)=30м. Ширина нижньої робочої площадки першого знизу етапів по лежачому боку Ан.л.=hyctg y+вб(n+1)+2hзctg з+вг=15ctg75°+5(5 +1)+2·1,2ctg40°+25=4+30+3+25=62м. по висячому боку Ан.в=hy(ctg +ctg y)+вб(n+1)+2hзctg з+вг=15(ctg8 0°+ctg75°)+ 30+3+25=6,6+30+3+25=64,6м. Результуючі кути укосів робочих бортів по лежачому боку р.в N n hy А н.в N 2 ввл N вб.п n вб 3 5 15 3 2 30 3 40 5 5 15ctg75 arctg 64,6 225 379,6 0,593 h yctg y 30,5 Об'єм скельних порід, виймання яких щорічно переноситься на заключний термін експлуатації кар'єру, дорівнює К V Vл Vв 2Nnh y hп ctg рп ctg p Іе.б 1 2 10 - 6 3 5 15 2,5 ctg15 ctg31 4 600 3,5млн.м3 / р Зниження величини потокового коефіцієнта розкриву за основний термін експлуатації становить Кп V Qp 3,5 8,5 0,41м3 / т Продовження основного терміну відпрацювання родовище визначається із співвідношення Нгр Нп 500 300 Т 80років hп 2,5 , де Нгр, Нп - гранична та поточна глибина кар'єру, м. Економічна ефективність запровадження нової технології визначається за формулою Ε=Qp[Кп,пСр-(Ср+Сб+Ст)]=8,5[0,6·15(15+0,4+2,5)]=14,1млн.грн. де Кп,п - плановий потоковий коефіцієнт розкриву, м3/т; згідно з проектом Кп.п=0,6м3/м3; Ср - питома собівартість розкривних робіт, грн./м3; за даними комбінату Ср=15грн/м3; Сб і Ст - збільшення собівартості виконання буро підривних і транспортних робіт за рахунок буріння екранних свердловин завідкоски і збільшення відстані перевезення породи автосамоскидами до перевантажувальних пунктів залізничного транспорту грн./м3; за даними комбінату Сб=0,4грн/м3; Ст=2,5грн/м3. Наведені показники розробки родовища залізистих кварцитів у кар'єрі №3 за новою технологією підтверджують високу ефективність заявленого технічного рішення. 9 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 76053 Підписне 10 Тираж 26 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