Спосіб засипки відробленого глибокого кар’єру

Реферат: Спосіб засипки відробленого глибокого кар'єру належить до гірничої справи. Згідно зі способом на протилежних фронтальних бортах кар'єру улаштовують опори баштового екскаватора. В процесі укладання породи в першу відвальну західку ківшовим скрепером баштового екскаватора формують її нижній шар до змикання по дну виробленого простору з нижніми брівками протилежних фронтальних бортів та з одним із торців кар'єру, нарощують далі відвальну західку до денної поверхні. Продовжують послідовно одна за одною засипку відвальними західками з попереднім формуванням і нарощуванням їх висоти до денної поверхні й засипкою між ними та одним із торців кар'єру породою, яку доставляють технологічним транспортом та укладають відвальним устаткуванням. Досягається безпечне відвалювання пустих порід у безперервному процесі, особливо при великій глибині виробленого простору, виключення технологічних простоїв, стабілізація стійкості та приймальної здатності внутрішніх відвалів, особливо обводнених, спрощення процесу відновлення порушених земель на значних площах і глибинах відроблених кар'єрів. UA 111289 C2 (12) UA 111289 C2 UA 111289 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки крутих родовищ корисних копалин, коли з'являється потреба засипати відроблений та затоплений водою глибокий кар'єр відвальними породами, які доставляють технологічним транспортом із діючих поряд підприємств. Відомий спосіб засипки відпрацьованого глибокого кар'єру, коли скельна порода розкриву доставляється до приймального бункера залізничним транспортом і після розвантаження укладається з нього до відвальної західки розкривними екскаваторами типу ЕКГ - 4у і ЕШ - 6/45 [Пат. України № 28816, опубл. 25.12.07, Бюл. № 21]. Недоліком такого способу є те, що відроблений глибокий кар'єр заповнений підземними водами і не має доступу з поверхні до відпрацьованих уступів. Тому породи розкриву розвантажуються до приймального бункера, розташованого на земній поверхні поряд з верхньою брівкою першого зверху відпрацьованого уступу. З приймального бункера породу переекскавують екскаватором до відробленого кар'єру з утворенням можливої по ширині відвальної західки. Після її відсипки уздовж усього контуру відробленого кар'єру переміщення екскаватора сумісно із залізничною колією і приймальним бункером для формування другої й наступних відвальних західок ведуть по малостійкій свіжовідсипаній поверхні, що вкрай небезпечно через можливе обвалення гірничотранспортного устаткування. Найбільш близьким за технологічною суттю та результату, що досягається, засипки відробленого глибокого кар'єру є спосіб укладання скельної породи розкриву до виробленого простору бульдозером сумісно з колісним навантажувачем і розташуванням приймального бункера із залізничним полотном на непорушеному масиві поряд з верхньою брівкою відпрацьованого родовища [пат. України № 100176, опубл. 26.11.12, Бюл. № 22]. Недоліком такого способу є те, що складування порід розкриву з наростаючим віддаленням від непорушеного масиву супроводжується неконтрольованими ущільненнями і просадками свіжонасипаної породи та обрушенням верхньої площадки внутрішнього відвалу. Крім того, збільшення ширини відсипаної поверхні при постійному місці розвантаження залізничних поїздів супроводжується зменшенням продуктивності бульдозера і навантажувача, потребує збільшення їх кількості для виконання планового завдання підприємству з відвалювання порід розкриву. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу засипки відробленого глибокого кар'єру, в якому шляхом введення нових технологічних операцій досягається можливість безпечного відвалювання пустих порід у безперервному процесі, особливо при великій глибині виробленого простору, виключенні технологічних простоїв, стабілізації стійкості та приймальної здатності внутрішніх відвалів, особливо обводнених і, за рахунок цього, спрощення процесу відновлення порушених земель на значних площах і глибинах відроблених кар'єрів зі зниженими експлуатаційними витратами. Задача вирішується тим, що у відомому способі засипки відробленого глибокого кар'єру, що включає доставку відвальної породи технологічним транспортом до борту кар'єру, розвантаження їх до приймального бункера, утвореного у непорушеному масиві верхнього уступу на борту відпрацьованого кар'єру нижче рівня транспортних комунікацій, подальше переміщення породи транспортним засобом поверхнею внутрішнього відвалу з визначеного торця кар'єру з формуванням його відвальними західками, попередньо на протилежних стійких фронтальних бортах кар'єру улаштовують відповідну привідну й натяжну опори баштового екскаватора, далі в процесі укладання породи в першу відвальну західку, ківшовим скрепером баштового екскаватора формують її нижній шар до змикання по дну виробленого простору з нижніми брівками протилежних фронтальних бортів та з одним із торців кар'єру, нарощують далі відвальну західну до денної поверхні, продовжують послідовно одна за одною засипку відповідними відвальними західками з попереднім формуванням і нарощуванням їх висоти до денної поверхні й засипкою між ними та одним із торців кар'єру породою, яку доставляють технологічним транспортом та укладають відвальним устаткуванням, а потім покривають м'якими породами розкриву для виконання наступної рекультивації, або нарощують породу відвалом. На фігурах 1, 2 і 3 показана послідовність засипки відробленого глибокого кар'єру, на яких у плані (фіг. 1), поздовжньому (фіг. 2) та поперечному (фіг. 3) перерізах позначено: 1 відроблений кар'єр; 2 і 2' та 3 і 3' - положення фронтальних і торцевих бортів відносно поздовжньої осі по лежачому й висячому боках кар'єру; 4 - поздовжня центральна вісь між бортами кар'єру; 5 - поверхня землі; 6 - стійке положення відвального насипу у торці кар'єру; 7 і 7' - привідна та хвостова опори баштового екскаватора; 8 - приймальний бункер для відвальної породи; 9 - відвальна залізнична колія; 10, 11 і 12 - підвісний, хвостовий і тяговий канати баштового екскаватора; 13 - ківшовий скрепер; 14 і 14' - поздовжня вісь першої та наступних 1 UA 111289 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 відвальних західок; 15 - нижній шар першої відвальної західки; 16 - внутрішня нижня брівка нижнього шару першої відвальної західки; 17 і 17' - наступні шари відповідних відвальних західок; 18 і 18' - нижні внутрішні брівки першої й наступних відвальних західок; 19 і 19' внутрішня ємність між торцем кар'єра й внутрішньою поверхнею першої відвальної західки та у подальшому між ними. Спосіб засипки відробленого глибокого кар'єру 1, що переважно затоплений підземними водами, характеризується положенням фронтальних 2 і 2' та торцевих 3 і 3' бортів з поздовжньою центральною віссю 4 між ними, може бути реалізований так. На початку відвальних робіт до відробленого кар'єру земною поверхнею 5 доставляють породи розкриву автосамоскидами і складують їх у одному з торців 3 зі стійким улаштуванням відвального насипу 6, що характеризується мінімальною відстанню транспортування порід. На непорушеній стійкій основі одного з фронтальних бортів 2 встановлюють привідну опору 7 баштового екскаватора і на безпечній відстані від неї формують приймальний бункер 8 для накопичення порід розкриву, які доставляють залізничними поїздами колією 9 та зіштовхують до бункера 8 бульдозером або одноківшовим екскаватором. Одночасно на непорушеній стійкій основі поблизу протилежного фронтального борту 2' відробленого кар'єру 1 встановлюють хвостову опору 7' цього ж баштового екскаватора. Опори 7 і 7' баштового екскаватора з'єднують підвісним 10, хвостовим 11 і тяговим 12 металевими канатами, якими переміщується скрепер 13. Відвалювання ведуть шляхом занурення під своєю вагою ковшового скрепера 13 до навалу породи у приймальному бункері 8 і подальшого його переміщення по підвісному канату 10 уздовж першої відвальної західки 14 під дією тягового каната 11 до місця розвантаження над дном виробленого простору кар'єра 1. Шляхом керування натягом тягового 12 і хвостового 11 канатів здійснюють укладання породи до нижнього шару 15 першої відвальної західки 14, яким перекривають нижні уступи кар'єру до змикання по дну кар'єра його внутрішньої нижньої брівки 16 з укосом неробочого торця 3 або з укосом внутрішнього відвалу 6. Потім кожен наступний шар 17 і 17' відповідних відвальних західок 14 і 14' нижніми внутрішніми брівками 18 і 18' суміщають із зовнішнім укосом відвального насипу та кожної відповідної попередньої західки 14 і 14', після чого внутрішню ємність 19 між торцем відпрацьованого кар'єру 3 й внутрішнім укосом першої відвальної західки 14, а потім і між наступними суміжними західками 14' повністю засипають відвальними породами до рівня земної поверхні 5. Для надання відсипаній поверхні родючості її покривають шаром м'яких порід й рекультивують у сільськогосподарському напрямку або ж продовжують укладати відвальний насип до стійкої висоти. При цьому технічний результат можливо здобути за рахунок можливості повної засипки відробленого глибокого кар'єру відвальними породами з використанням баштового екскаватора та бульдозера як транспортного засобу для складування порід розкриву суміжними відвальними західками з подальшим їх переміщенням сумісно з приймальним бункером у наведеній послідовності. Запропонована технологія засипки відробленого глибокого кар'єру дозволяє отримати у сукупності значну економію матеріальних і грошових ресурсів, а також зробити придатною площу до рекультивації або подальшого складування пустих порід у відвал над рівнем земної поверхні. Так, в умовах відкритої розробки родовищ залізистих кварцитів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" є можливість складувати скельні породи розкриву до відробленого кар'єру № 1 глибиною 300 м, що затоплений підземними водами. Впровадження технології засипки згідно з найближчим аналогом за патентом України № 100176 від 26.11.2012 р. показало, що формування відвальних західок шириною 2-3 м уздовж усього контуру відробленого кар'єру на протязі 4800 м технологічно здійснювати складно. Виконання постійного маркшейдерського контролю за зсувом поверхні внутрішнього відвалу та доволі часте переукладання залізничної колії сумісно із перевантажувальним бункером й відвальним екскаватором суттєво знижує приймальну здатність ділянки, значно здорожує собівартість відвалювання. Засипка відробленого кар'єру породами розкриву із застосуванням баштового екскаватора дозволяє своєчасно сформувати підпірну призму на дні виробленого простору доволі значної ширини, що забезпечує безпечну експлуатацію потрібної чисельності відвальних залізничних тупиків. Оскільки продуктивність баштового екскаватора відносно невелика, застосовують його 3 тільки для формування нижнього упорного шару, об'єм якого V (м ) визначають за формулою V Kрв д 6ctg S д   S д  Sп  Sп , 2 UA 111289 C2 де K р - залишковий коефіцієнт розпушення відвальної породи у насипу, частки од.; в д ширина дна відробленого кар'єру, м;  - кут нахилу укосів уступу у нижній зоні кар'єру, град; S д , Sп - площа підпірної призми по дну та поверхні, м; S д  5 10 в 2 ctg д cyg2 ; Sп  вс   с ,  - кут укосу борту кар'єра, град.; вс ,  с - ширина і довжина ківшового скрепера, м. Встановлено, що при ширині дна відробленого кар'єру в д  60 м висота упорного шару 3 становить 26 м, а об'єм породи у його контурах V  66,9 тис. м . Наступні шари відвальної західки доцільно відсипати за допомогою екскаваторів або бульдозерів, що більш технологічно та продуктивніше. В умовах кар'єру № 1 засипка виробленого простору у цілому дозволяє вивільнити значну частину рухомого складу і зменшити собівартість відвалювання. Економічна ефективність полягає у відновленні для сільськогосподарського користування понад 1200 га 3 поверхні внутрішнього відвалу шляхом складування 75,4 млн. м порід розкриву до виробленого простору глибиною 300 м. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 Спосіб засипки відробленого глибокого кар'єру, що включає доставку відвальної породи технологічним транспортом до борту кар'єру, розвантаження її до приймального бункера, утвореного у непорушеному масиві верхнього уступу на борту відпрацьованого кар'єру нижче рівня транспортних комунікацій, подальше переміщення породи транспортним засобом поверхнею внутрішнього відвалу з визначеного торця кар'єру з формуванням його відвальними західками, який відрізняється тим, що попередньо на протилежних стійких фронтальних бортах кар'єру улаштовують відповідну привідну й натяжну опори баштового екскаватора, далі в процесі укладання породи в першу відвальну західку ківшовим скрепером баштового екскаватора формують її нижній шар до змикання по дну виробленого простору з нижніми брівками протилежних фронтальних бортів та з одним із торців кар'єру, нарощують далі відвальну західку до денної поверхні, продовжують послідовно одна за одною засипку відповідними відвальними західками з попереднім формуванням і нарощуванням їх висоти до денної поверхні й засипкою між ними та одним із торців кар'єру породою, яку доставляють технологічним транспортом та укладають відвальним устаткуванням, а потім покривають м'якими породами розкриву для виконання наступної рекультивації або нарощують породу відвалом. 3 UA 111289 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4