Спосіб складування окислених залізистих кварцитів

Реферат: Винахід належить до гірничої справи, коли з'являється потреба складувати супутньо видобувану сировину - окислені залізисті кварцити, які у майбутньому будуть використовуватися для виробництва товарної залізної руди. Складування окислених залізистих кварцитів ведуть до відпрацьованого глибокого кар'єру, який попередньо повністю засипають скельними породами розкриву з перевищенням рівня земної поверхні відносно непорушеної прилеглої території, а при розширенні межі відвалу за границі відпрацьованого кар'єру у нових контурах готують основу відвалу шляхом відновлення нового положення нагірної канави, зняттям потенційно родючих земель у нових контурах та проведенням по його підошві ряду підпірних канав зі складуванням вийнятої породи поруч з їх верхніми брівками, потім засипають підготовлену територію скельними породами розкриву з урахуванням подальшого їх ущільнення, після чого на утворену основу складують окислені залізисті кварцити і так до UA 106308 C2 (12) UA 106308 C2 повного заповнення ними відведеної площі відвалу. Технічний результат забезпечується за рахунок можливості складування порід розкриву для формування надійної основи під відвал окислених залізистих кварцитів, що забезпечує високу їх якість й спрощує у подальшому повторну розробку для виготовлення товарної залізної руди. UA 106308 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки родовищ корисних копалин, коли поряд зі складуванням до відвалу скельних порід розкриву з'являється проблема з розміщенням супутньо видобуваної сировини - окислених залізистих кварцитів, які у майбутньому будуть використовуватися для виробництва товарної залізної руди. Згідно з Положенням про проектування внутрішнього відвалоутворення та складування відходів виробництва в залізорудних і флюсових кар'єрах (затв. наказом Мінпромполітики України 17.08.2004 р. № 412, м. Дн-ськ, 2004. - 23 с.) регламентується консервація запасів вторинних корисних копалин та їх збереження для подальшої експлуатації, обумовлені параметри їх подальшої експлуатації, розробки та безпечні й економічні технологічні схеми виконання гірничих робіт. Для зменшення відстані транспортування порід розкриву пропонується їх укладання до відпрацьованого кар'єру безпосередньо з денної поверхні. Відомий спосіб засипки відробленого кар'єру одним ярусом без виконання гірничопідготовчих робіт з доставкою скельних порід розкриву автомобільним транспортом [А.с. 1330313 Спосіб рекультивації глибоких кар'єрів / А.Ю. Дриженко, О.І. Храпач, В.М. Домнічевта інші. Опубл. 1987, Бюл. № 30]. Недоліком такого способу є те, що відвалування скельних порід розкриву ведеться на повну глибину кар'єру без можливості складування на їх поверхні вторинних корисних копалин. Найбільш близьким за технологічною суттю та досягуваним результатом у реалізації складування окислених залізистих кварцитів є спосіб засипки відпрацьованих глибоких кар'єрів, коли вироблений простір заповнюють скельними породами розкриву безпосередньо з поверхні непорушеного масиву у напрямку до протилежного борту. При цьому, відповідно до технології розробки різнотипових порід, у нижню частину відвалу укладають непридатні до використання скельні породи, у верхню - супутню мінеральну сировину [Бизов В.Ф., Дриженко А.Ю. Відкриті гірничі роботи. Том XIII Підручник для студентів ВНЗ за напрямком "Гірництво". - Кр. Ріг: Мінерал. - 2004, рис. IV. 33, розділ 10.5., с. 327-332]. Недоліком такого способу є те, що у процесі засипки глибоких кар'єрів природне ущільнення поверхні скельних підстилаючих порід супроводжується безсистемним зсувом підошви окислених залізистих кварцитів у просторі, збільшенням відстані їх перевезення, випиранням м'яких порід при розширенні його границь поверхнею за межі відпрацьованого кар'єру. Завдяки цьому продуктивність відпрацювання вторинної сировини невелика з надмірними її втратами, що негативно впливає на економічні показники підприємств, які супутньо видобувають окислені залізисті кварцити у великих обсягах і тому не мають змоги у близькій перспективі використовувати їх як основну продукцію. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу складування окислених залізистих кварцитів, у якому шляхом введення нових технологічних операцій досягається можливість їх безпечного й економічного відвалування у безперервному процесі складування із виключенням значних об'ємних втрат окислених кварцитів, технологічних простоїв, стабілізації положення уступів вторинної сировини відносно земної поверхні з попередженням підтоплення і, за рахунок цього, повторного відпрацювання окислених залізистих кварцитів із значно зниженими витратами та збільшеною продуктивністю. Задача вирішується тим, що у відомому способі складування окислених залізистих кварцитів, що включає засипку відпрацьованого кар'єру скельними породами розкриву, розширення межі відвалу, із зняттям потенційно родючої землі на прилеглій непорушеній території, і огородження площі відвалу на земній поверхні нагірною канавою, який відрізняється тим, що відпрацьований кар'єр попередньо повністю засипають скельними породами розкриву з перевищенням рівня земної поверхні відносно непорушеної прилеглої території, а при розширенні межі відвалу формують його основу проведенням по підошві ряду підпірних канав зі складуванням вийнятої породи поруч з їх верхніми брівками, потім в процесі складування засипають підготовлену територію скельними породами розкриву з урахуванням подальшого ступеня природного ущільнення hв(м), величину якого розраховують за формулою hв=Hв(Kp.n-Kp.o), де Hв - висота основи відвалу у стійкому положенні заскладованих порід, м; Кр.n, Кp.о коефіцієнти розпушення породи у відвалі, початковий і остаточний відповідно, част. од.; після чого на утворену основу складують окислені залізисті кварцити в процесі відвалування і так до повного заповнення ними площі відвалу. На кресл. показана у поперечному перерізі технологічна схема формування основи відвалу для складування окислених залізистих кварцитів. На кресл. позначено: 1, 2 - відповідно дно і борти відпрацьованого кар'єру; 3 - існуюча і наступна нагірна канава; 4 - основа відвалу; 5 поверхня скельних порід розкриву у основі відвалу; 6 - рівень непорушеної земної поверхні; 7 відвальні уступи окислених залізистих кварцитів; 8 - нижня брівка відвальних уступів окислених 1 UA 106308 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 залізистих кварцитів; 9 - нові контури відвалу окислених залізистих кварцитів поверхнею, що відповідають його подальшому розширенню у плані; 10 - нове положення нагірної канави; 11 потужність шару потенційно родючих земель; 12 - шар м'яких порід у підошві відвалу, що непридатні для використання; 13 - підпірні канави для формування зубів упору із скельних порід у основі відвалу; 14 - насипи з порід, що утворені під час проведення підпірних канав; 15 поверхня скельних порід розкриву в основі відвалу за межами відпрацьованого кар'єру; 16 контур відвалу окислених залізистих кварцитів поза межами відпрацьованого кар'єру. Спосіб підготовки основи відвалу для складування окислених залізистих кварцитів може бути реалізований наступним чином. На початку відвальних робіт за наведеною вище формулою попередньо визначають ступінь природного ущільнення скельних порід розкриву, якими повністю заповнюють вироблений простір відпрацьованого кар'єру з дном 1 і бортами 2 та захищеного нагірною канавою 3 прокладають комунікації технологічного транспорту й готують основу відвалу 4 шляхом повної засипки виробленого простору скельною породою до рівня 5, що забезпечує подальше ущільнення розпушеної породи до рівня прилеглої земної поверхні 6 під дією часу та подальшим при вантаженням зверху відвальними уступами 7 окислених залізистих кварцитів. Для попередження підтоплення відвальних уступів 7 у межах їх нижніх брівок 8 зоставляють незасипаною нагірну канаву 3, яка існує з початку експлуатації кар'єру. При розширенні межі відвалу 8 у нових її контурах 9 проходять нагірну канаву 10, знімають потенційний шар родючих земель 11. Для захисту підошви відвалу від випирання м'яких порід 12 у його підошві проводять ряд підпірних канав 13 для формування зубів упору із скельних порід зі складуванням поряд з ними вийнятої породи у насипи 14. Потім засипають підготовлену територію скельними породами розкриву до рівня їх поверхні 15, що ураховує подальший ступінь природного ущільнення hв(м), величину якого розраховують по формулі hв=Hв(Kp.n-Kp.o), де Нв - висота основи відвалу у стійкому положенні заскладованих порід, м; Kp.n, Kp.o - коефіцієнти розпушення породи у відвалі початковий і остаточний відповідно, част. од. Після цього на утворену основу в безперервному процесі формування відвалу складують окислені залізисті кварцити з контуром поверхні 16, виключаючи їх втрати при просадці м'яких порід у підошві. При цьому технічний результат можливо здобути також за рахунок можливості складування порід розкриву для формування надійної основи під відвал окислених залізистих кварцитів, що забезпечує високу їх якість й спрощує у подальшому повторну розробку для виготовлення товарної залізної руди. Для зменшення втрат і засмічення окислених залізистих кварцитів авторами заявки на винахід запропоновано відсипати у безперервному процесі складування поперед них по фронту скельну породну подушку, висоту якої приймають за наведеною у формулі винаходу залежністю, що складає орієнтовно біля 5 м. Запропонована технологія підготовки основи відвалу для складування окислених залізистих кварцитів дозволяє отримати у сукупності значну економію матеріальних і грошових ресурсів, а також зберегти земну поверхню від порушення окремими відвалами різнотипових порід розкриву. Так, в умовах відкритої розробки залізистих кварцитів ПАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" є можливість складувати сумісно скельні породи розкриву і окислені залізисті кварцити, що видобуваються у кар'єрі № 3, на площі між відвалом "Степний" і відвалом відробленого кар'єру "Ілліча". Відвалування ведуть з певним випередженням планування відвалу бульдозером. Ємність 3 остаточної площі 7-9 млн. м . У результаті цього сумарна ємність відвалу і відпрацьованого кар'єру "Ілліча" складе 22 млн. м, що дозволить розмістити практично весь обсяг пустих порід з кар'єру № 3 до кінця його експлуатації із застосуванням виключно автомобільного транспорту замість автомобільно-залізничного [Додаток до проекту "Реконструкция и развитие карьеров № 2-бис и № 3 горного департамента "АрселорМиттал Кривой Рог" для поддержания производительности по добыче руды 30 млн. т в год. на период до 2020 г." / Науковий керівник А.Ю. Дриженко. - ДВНЗ "НГУ", Дн-ськ. Узгоджено Криворізьким гірничопромисловим територіальним управлінням Держпромнагляду України 23.01.2013 № 12-8/128.]. Очікуваний річний економічний ефект від утворення породної основи під відвал окислених залізистих кварцитів визначається за формулою Е=С1-С2, де С1 витрати на складування скельних порід за базовим варіантом, млн. грн.; -6 C1=10 Vз[(Cа··la.1)+Cn.n+(Cж··lж)+Cв.e]+Va1(Ca··la.2), 3 де Vз, Va обсяг порід, доставлених на відвал залізницею і автосамоскидами відповідно, м ; 3 Са, Сз, Сn.n, Св.е - відповідно витрати на транспортування 1 м породи автосамоскидами, 2 UA 106308 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 залізницею та з екскаваторним і бульдозерним відвалуванням, грн.;  - щільність скельних 3 порід, т/м ; la.1, la.2, lж - відстань доставки скельних порід автосамоскидами з кар'єру до перевантажувального пункту та відвал, а також залізницею, км; С2 - витрати на складування скельних порід розкриву для утворення основи відвалу окислених залізистих кварцитів, млн. грн; -6 C2=10 Va.2·(Ca··la.3+Cб), 3 Va.2 - обсяг порід доставлених до основи відвалу автосамоскидами, млн. м ; la.3 - відстань доставки скельних порід автосамоскидами для утворення основи відвалу, км; 3 Cб - вартість складування 1 м породи бульдозером, грн. Відповідно до техніко-економічних показників кар'єра № 3 за 2012 р. при витратах на 3 перевезення скельних порід зі щільністю =3 т/м автосамоскидами Са=5,79 грн./т; залізницею С3=7,25 грн./т; перевантаження їх екскаваторами Сn.n=6,5 грн./м, а також екскаваторне й 3 3 бульдозерне відвалування Св.е.=7,87 грн./м і Сб=9,1 грн./м відповідно, очікуваний економічний ефект від утворення породної основи під відвал складе Е=С1-С2=91,93-52,94=38,99 млн. грн., у тім числі витрати по базовому варіанту становлять -6 С1=10 ·1440000[(5,79·3)+6,56+(7,25·3)+7,87]+560000(5,79·3+9,1)=77,11+14,82=91,93 млн. грн. витрати по заявленій схемі -6 С2=10 ·2000000(5,79·3+9,1)=52,94 млн. грн. Досягнута економія витрат на відвальні роботи дозволить раціонально використовувати площу земельного відводу, зменшити витрати на добування залізорудної сировини й забезпечити високу рентабельність підприємства. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб складування окислених залізистих кварцитів, що включає засипку відпрацьованого кар'єру скельними породами розкриву, розширення межі відвалу із зняттям потенційно родючої землі на прилеглій непорушеній території і огородження площі відвалу на земній поверхні нагірною канавою, який відрізняється тим, що відпрацьований кар'єр попередньо повністю засипають скельними породами розкриву з перевищенням рівня земної поверхні відносно непорушеної прилеглої території, а при розширенні межі відвалу формують його основу проведенням по підошві ряду підпірних канав зі складуванням вийнятої породи поруч з їх верхніми брівками, потім в процесі складування засипають підготовлену територію скельними породами розкриву з урахуванням подальшого ступеня природного ущільнення hе(м), величину якого розраховують за формулою hв=Hв(Kp.п-Kp.o), де Нв - висота основи відвалу у стійкому положенні заскладованих порід, м; Kp.п, Kp.o - коефіцієнти розпушення породи у відвалі, початковий і остаточний відповідно, част. од., після чого на утворену основу складують окислені залізисті кварцити в процесі відвалування і так до повного заповнення ними площі відвалу. 3 UA 106308 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4