Спосіб формування неробочого борту кар’єру

Реферат: Спосіб формування неробочого борту кар'єру, згідно з яким відпрацювання залізної руди в кар'єрі ведуть з попереднім визначенням кутів обрушення підземного виробленого простору по м'яких породах та висоти підземної необрушеної ємності у масиві по скельних породах, з урахуванням яких встановлюють її безпечний контур можливого обрушення по земній поверхні. З боку неробочого борту кар'єру формують суцільний огороджувальний вал та транспортну площадку між ними, а з протилежного боку від транспортної площадки уздовж границі можливого виходу вирв обрушення на поверхню відсипають локальні огороджувальні вали. Підземні вироблені ємності засипають породами розкриву, що доставляють з діючого кар'єру. З урахуванням визначених кутів обрушення підземного масиву формують профіль неробочого борту кар'єру. Досягається можливість суттєво збільшити кут укосу неробочого борту, що дозволяє зменшити загальний об'єм пустих порід у кар'єрному полі, упорядкувати та спростити парк гірничотранспортного устаткування. UA 108040 C2 (12) UA 108040 C2 UA 108040 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки родовищ залізних руд у зоні ведення підземних гірничих робіт з обрушенням земної поверхні. Відомий спосіб відкритої розробки родовищ залізних руд, коли виймання гірничої маси на робочих горизонтах у кар'єрі ведуть над пустотами у масиві, що утворені внаслідок проведення підземних гірничих робіт з виходом вирв обрушення на денну поверхню. Початковий кут укосу вирв становить біля 90°. Для безпечного проведення відкритих гірничих виробок підземні пустоти гасять шляхом підривання їх стелі сумісно із налягаючим шаром скельних та м'яких порід або їх ємність засипають дрібнокусковою скельною пустою породою з денної поверхні через спеціальні свердловини. Визначення безпечної відстані від краю вирви до діючого вибою у кар'єрі встановлюють на підставі прояви у стелі підземної виробки склепіння природної рівноваги. Кут виходу зони обрушення на поверхню від нижньої площини вирви обрушення з боку непорушеного масиву становить близько 85° (Храпко О.И., В.А.Щелканов. Открытые работы в зоне влияния подземных выработок. - Кр. Рог: КГРИ, 1994. - 121 с.). Недоліком такого способу є те, що при його реалізації не досягається повна безпечність ведення гірничих робіт, внаслідок чого виникає необхідність у виположуванні неробочого борту кар'єру. Найбільш близьким за технологічною суттю та результатом, що досягається, є спосіб відкритої розробки крутоспадних пластових родовищ залізних руд, коли у лежачому боці кар'єру формують вирву обрушення, як наслідок проведення підземних гірничих робіт, а безпечну відстань від її краю до експлуатаційного обладнання приймають з урахуванням ширини берми безпеки, що встановлюється на відстані 5 м від виходу нижньої площини вирви обрушення на земну поверхню, яка формується по м'яких породах під кутом, не меншим за 60°. Засипку зони обрушення ведуть з боку кар'єру з доставкою скельних дрібнякових порід автосамоскидами та зіштовхуванням їх униз бульдозером або драглайном (Короленко М.К., Ступнік М.І., Калініченко В.О., Перегудов В.В, Протасов В.П. Розширення сировинної бази підземного Кривбасу за рахунок залучення до видобутку магнетитових кварцитів. - Кр. Ріг: Вид. "Діоніс", 2012. - 284 с.). Недоліком такого способу є те, що безпечне формування площадки, яка розділяє край можливого виходу вирви обрушення під наноси й верхню брівку неробочого борту кар'єру, точно не встановлено внаслідок невизначеності кута укосу неробочого борту діючим правилам експлуатації відкритих гірничих робіт. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу формування неробочого борту кар'єру у зоні ведення підземних гірничих робіт, у якому шляхом запровадження нових технологічних операцій досягається можливість суттєво збільшити кут укосу неробочого борту шляхом значного зменшення ширини площадки на земній поверхні від краю верхньої брівки кар'єру до виходу зони обрушення, що дозволяє зменшити загальний об'єм пустих порід у кар'єрному полі, упорядкувати та спростити парк гірничотранспортного устаткування, і за рахунок цього, суттєво збільшити запаси залізної руди у кар'єрному полі та зменшити собівартість проведення розкривних робіт. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі формування неробочого борту кар'єру, що включає розташування неробочих уступів по м'яких і скельних породах та відсипку огороджувальних валів збоку верхньої брівки першого зверху уступу на межі з виробленим простором підземного відпрацювання залізної руди з транспортною смугою між ними, що попередньо визначають кути обрушення підземного виробленого простору по м'яких породах та висоту підземної необрушеної ємності у масиві по скельних породах, з урахуванням яких встановлюють її безпечний контур можливого обрушення по земній поверхні, де збоку неробочого борту кар'єру формують суцільний огороджувальний вал та транспортну площадку між ними, а з протилежного боку від транспортної площадки уздовж границі можливого виходу вирв обрушення на поверхню відсипають локальні огороджувальні вали з подальшою засипкою підземної виробленої ємності породами розкриву, що доставляють з діючого кар'єру, далі з урахуванням визначених кутів обрушення підземного масиву формують профіль неробочого борту кар'єру. На фігурах 1 і 2 показана технологічна схема формування неробочого борту кар'єру, де на плані та у поперечному перерізі позначено: 1 - неробочий борт кар'єру; 2 - контури непогашених підземних гірничих виробок; 3 - стеля необрушеної скельної породи у законтурному масиві; 4 вирва обрушення від підземної розробки залізної руди; 5 - перший зверху уступ м'яких порід; 6, 7 - контури запобіжних породних валів зі сторони вирви обрушення 4 і неробочого борту кар'єру 1 відповідно; 8, 9 - площадки безпеки від огороджувальних валів відповідно зі сторони контуру непогашеної підземної виробки 2 та неробочого борту кар'єру 1 відповідно; 10 - ширина транспортної смуги на поверхні першого зверху уступу 5; 11 - транспортна полоса з протилежної сторони від виходу вирв обрушення 4 на поверхню; 12, 13 - допоміжні 1 UA 108040 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 огороджувальні породні вали з протилежної сторони від неробочого борту кар'єру 1 та збоку дороги 11; 14 - напрям руху автосамоскидів при засипці вирв обрушення 4. Спосіб формування неробочого борту кар'єру може бути реалізований так. Попередньо у межах неробочого борту кар'єру 1 зі сторони проведення підземних гірничих робіт визначають контури непогашених підземних виробок 2 та висоту стель необрушеної поверхні над ними по скельних породах у вертикальному перерізі 3, встановлюють висоту залишкового вільного простору по скельних породах hв. (м) над нижньою площиною вирви обрушення 4 та потужність м'яких порід hм (м). Згідно Норм проектування на верхній площадці першого зверху уступу по м'яких породах 5 визначають контури будівництва огороджувальних валів 6 зі сторони вирви обрушення 4 і неробочого борту кар'єру 1. Формування відповідних огороджувальних валів зі сторони вирви обрушення 4 ведуть з будуванням площадок безпеки на відстані 8 від контуру непогашеної підземної виробки 2, а зі сторони неробочого борту 1 - на відстані 9. Ширину транспортної смуги 10 визначають з урахуванням габаритів гірничотранспортного устаткування, яке планується використовувати для ремонту огороджувальних запобіжних валів 6 і 7 та погашення підземної ємності 4. Площу денної поверхні над підземними ємностями 4 засипають скельними породами розкриву, які доставляють транспортною полосою 10 або її розміщують з протилежної сторони виходу вирв обрушення на поверхню 11 і огороджують запобіжними породними валами 12 з боку можливих обрушень та 13 з протилежної сторони, а скельну породу розкриву доставляють транспортними засобами 14 з діючого кар'єру. При постановці уступів неробочого борту 1 в кінцеве положення проводять їх заукоску стандартними методами з досягненням стійкого значення кута укосу на рівні 40 і 80°, відповідно для м'яких і скельних порід. Процес засипки підземних ємностей здійснюють постійно, контролюючи їх заповнення по всій висоті виробок. При формуванні неробочого борту 1 для збільшення кута його стійкого укосу можливо здвоювати уступи м'яких порід по висоті, а по скельних породах строювати із забезпеченням їх необхідної стійкості відповідними методами заукоски й попереднього щілиноутворення. Це забезпечує формування робочої зони кар'єру з більшою його площею та введенням додатково до експлуатації значних забалансових обсягів залізної руди. Запропонована технологія формування неробочого борту кар'єру дозволяє отримати у сукупності значну економію матеріальних і грошових ресурсів. Так, при експлуатації кар'єру № 3 ПАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" підошвоуступна технологія з постановкою неробочого східного борту на контакті з зоною ведення підземних робіт в осях XII і XIVб зі збереженням тільки трьох транспортних площадок на горизонтах ±0 м, -120 і -180 м дозволяє тимчасово законсервувати 3 15 млн. м окислених роговиків на період до 2030 р. Мінімально можливу ширину безпечної площадки А (м) на поверхні між верхньою брівкою неробочого уступу 5 та залишковою підземною ємністю 2 визначають із співвідношення А  2(h1+h2)ctgαб +Ш + (hв + hс + hм) ctgβ0+hмctgβм + С1 + С2=2(1,5+2)ctg 40° + + 15 + (20+10+90)ctg 80° + 90ctg 40° + 5+5 = 163 м, де h1, h2 - висота огороджувальних породних валів зі сторони виробленого простору кар'єру й підземної ємності відповідно, м; αб - кут укосу породи в обгороджувальних валах, град.; Ш ширина транспортної полоси для проїзду гірничотранспортних засобів, м; hс, hв - висота залишкових підземної не обрушеної скельної породи і виробленого простору відповідно, м; hм потужність м'яких порід верхнього уступу, м; βо, βм - кути укосу обрушення скельних і м'яких порід, град.; С1, С2 - безпечна відстань поверхнею між запобіжними валами зі сторони кар'єру й підземної ємності відповідно, м. Кут укосу неробочого борту αн (град) визначається за формулою αн = arctg Hк.о /[Hмctgαм + nм • Вб.м + Nchcctgαc+ncВб.с +(N-nc)Bб]= 300/ [90 • ctg40° + 30+12 • 15ctg 90° + 2 • 30 + (12-2) • 5] = 1,2=50°, де Нк.о, Нм - потужність залягання окислених роговиків і наносів відповідно, м; αм, αс - стійкі кути укосів тимчасово неробочих бортів по м'яких і скельних породах, град.; nм, nс - кількість транспортних площадок по м'яких і скельних породах, од.; Nс, hc - кількість (од.) і висота уступів по скельних породах, м; Вб - ширина берми безпеки, м. Збільшення кута укосу уздовж профілю неробочого борту до 50° на позначеній ділянці дозволяє додатково залучити до експлуатації біля 100 млн. т магнетитових кварцитів. Річна економічна ефективність за рахунок тимчасового вилучення з експлуатації тільки окислених роговиків складе 36,8 млн грн. і визначається по формулі V  q  e 15  7,55  8,12  0 0   36,8 0 25 млн. грн., 2 UA 108040 C2 3 5 10 15 20 де V0 - обсяг довготривалої консервації окислених роговиків, млн. м ; q0 - собівартість 3 розробки 1 м окислених роговиків, долл. США; е - перевідний коефіцієнт в національну валюту, грн./дол.; Т0 - строк консервації окислених роговиків, роки. Загальна ефективність запропонованого способу буде обґрунтована у процесі виконання проектної документації й суттєво збільшена за рахунок не тільки збільшення величини кутів укосу неробочих уступів і неробочого борту в цілому, а й додаткового розширення сировинної бази кар'єру та зменшення відстані перевезення окислених роговиків до місця складування у виробленому просторі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб формування неробочого борту кар'єру, що включає розташування неробочих уступів по м'яких і скельних породах та відсипку огороджувальних валів збоку верхньої брівки першого зверху уступу та на межі з виробленим простором підземного відпрацювання залізної руди з транспортною смугою між ними, який відрізняється тим, що попередньо визначають кути обрушення підземного виробленого простору по м'яких породах та висоту підземної необрушеної ємності у масиві по скельних породах, з урахуванням яких встановлюють її безпечний контур можливого обрушення по земній поверхні, де збоку неробочого борту кар'єру формують суцільний огороджувальний вал та транспортну площадку між ними, а з протилежного боку від транспортної площадки уздовж границі можливого виходу вирв обрушення на поверхню відсипають локальні огороджувальні вали з подальшою засипкою підземної виробленої ємності породами розкриву, що доставляють з діючого кар'єру, далі з урахуванням визначених кутів обрушення підземного масиву формують профіль неробочого борту кар'єру. 3 UA 108040 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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