Спосіб відкритої розробки нагірно-заглибленого родовища залізної руди

Реферат: Спосіб відкритої розробки нагірно-заглибленого родовища залізної руди включає відпрацювання нагірної й глибинної частин кар'єрного поля, складування та транспортування залізної руди й пустих порід. Попередньо кар'єрне поле у плані поділяють на три етапи, перший формують у межах пологої поздовжньої частини родовища нижче рівня панівної земної поверхні до кінцевої глибини залягання й відпрацьовують поперечними західками від граничного торця кар'єрного поля у напрямку до межі із другим етапом зі складуванням покриваючих пустих порід спочатку на прилеглій до граничного торця зовнішній площі, а потім у виробленому просторі до постійного внутрішнього відвалу. Одночасно за другим етапом нагірну частину розробляють послідовними, починаючи зверху, шарами з вершини гори до рівня панівної поверхні родовища із формуванням накопичувального складу руди за граничним контуром кар'єру та тимчасовим складуванням пустих порід до підніжжя гори. За третім етапом протилежну від внутрішнього відвалу поздовжню частину родовища відпрацьовують в напрямку виробленого простору поздовжніми західками зі складуванням пустих порід сумісно із породами першого і другого етапів з панівної поверхні у виробленому просторі, а здобуту руду на відповідних зовнішніх складах кожного із етапів завантажують до вагонів залізничного транспорту й вивозять за межі кар'єру. UA 111921 U (54) СПОСІБ ВІДКРИТОЇ РОЗРОБКИ НАГІРНО-ЗАГЛИБЛЕНОГО РОДОВИЩА ЗАЛІЗНОЇ РУДИ UA 111921 U UA 111921 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки родовищ залізних руд, які залягають у гористій місцевості й занурюються нижче денної поверхні на значну глибину. Відомий спосіб відкритої розробки родовищ корисних копалин, коли виймання руди на робочих горизонтах у кар'єрі ведуть у гористій місцевості й перепускають її до рівня денної поверхні по вертикальним рудоспускам. Їх проходять у підземному масиві біля неробочого борту кар'єру, оснащують накопичувальним бункером у нижній частині, із якої завантажують руду до залізничних вагонів й видають за межі гори по слабконахиленій до горизонту штольні. Пусті породи вивозять із кар'єру до краю гори автосамоскидами й розвантажують під укіс за допомогою бульдозерів (Проблемы разработки Удоканского месторождения меди [текст] / С.Н. Радионов, С.П. Решетняк, Э.Б. Краснопольский и др.; под ред. Н.Н. Мельникова. - Апатиты: изд. Кольского научн. центра АН СССР, - 1990, - 193 с.). Недоліком такого способу є те, що виймально-транспортні роботи у кар'єрі ведуть тільки над земною поверхнею. Параметри розкриття робочих горизонтів нижче земної поверхні й режим відпрацювання глибинної частини родовища ведуть підземним способом. Складування пустих порід у прилеглих до гори зовнішніх відвалах значної висоти порушує велику земельну площу. її рекультивація у лісогосподарському напрямку не проводиться. Крім того, транспортування пустих порід до зовнішніх відвалів значно здорожує розкривні роботи. Найбільш близьким за технологічною суттю та досягнутим результатом є технологія формування внутрішніх відвалів у виробленому просторі відпрацьованих надглибоких кар'єрів на прикладі окремих один від одного нагірних і заглиблених родовищ із крутим заляганням покладів корисних копалин. Розглянута технологія й організація складування пустих порід окремими ярусами висотою від 50 до 140 м. Підкреслюється, що при куті нахилу укосу внутрішніх відвалів 34-36° і складуванні виключно скельних порід розкриву стійка висота внутрішніх відвалів може досягати великої висоти (Дриженко А.Ю. Відкриті гірничі роботи: підручник / А.Ю. Дриженко: М-во освіти і науки України, Нац. гірн. ун-т - Д. НГУ, - 2014. – с. 211218). Недоліком такого способу є те, що протягом першої третини розробки крутого родовища корисної копалини, коли дно кар'єру ще несформоване у кінцевому положенні, пусті породи вивозять за межі розробки й складують до зовнішніх відвалів. Вони займають велику земну площу, не рекультивуються у плановому порядку. Завдяки великій відстані перевезення пустих порід суттєво збільшується вартість їх складування. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу відкритої розробки нагірно-заглибленого родовища залізної руди, у якому шляхом запровадження нових технологічних операцій досягається можливість в одному технологічному процесі одночасно експлуатувати нагірну та заглиблену частини родовища із розміщенням усього об'єму пустих порід безпосередньо у виробленому просторі кар'єрного поля та послідовним відновленням порушених земель і, за рахунок цього, спрощення технології розкривних робіт при підвищенні рівня землезбереження навколишньої території та зменшенні собівартості добування залізної руди. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі відкритої розробки нагірнозаглибленого родовища залізної руди, що включає відпрацювання нагірної й глибинної частини кар'єрного поля, складування та транспортування залізної руди й пустих порід, й відрізняється тим, що попередньо кар'єрне поле у плані поділяють на три етапи, перший формують у межах північної пологої поздовжньої частини родовища нижче рівня панівної земної поверхні до кінцевої глибини залягання й відпрацьовують поперечними західками від граничного торця кар'єрного поля у напрямку до межі із другим етапом зі складуванням покриваючих пустих порід спочатку на прилеглій до граничного торця зовнішній площі, а потім - у виробленому просторі до постійного внутрішнього відвалу; одночасно за другим етапом нагірну частину розробляють послідовними, починаючи зверху, шарами з вершини гори до рівня панівної поверхні родовища із формуванням накопичувального складу руди за граничним контуром кар'єру та тимчасовим складуванням пустих порід до підніжжя гори; за третім етапом протилежну від внутрішнього відвалу поздовжню частину родовища відпрацьовують в напрямку виробленого простору поздовжніми західками зі складуванням пустих порід сумісно із породами першого та другого етапів з панівної поверхні у виробленому просторі, а здобуту руду на відповідних зовнішніх складах кожного із етапів завантажують до вагонів залізничного транспорту й вивозять за межі кар'єру, після чого відсипаний внутрішній відвал рекультивують у лісогосподарському напрямку, а залишкову частину виробленого простору в кар'єрі відводять для заповнення підземними й дощовими водами із можливістю улаштування у ній садкового рибного господарства і так до повного відпрацювання запасів залізної руди. 1 UA 111921 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 На фіг. 1, 2 і 3 показана схема послідовності відпрацювання нагірно-заглибленого родовища, де на плані та поздовжньому і поперечному перерізах позначено: І, II, III - етапи відпрацювання кар'єрного поля; 1 - план кар'єрного поля; 2 - західний фронтальний контур кар'єрного поля; 3 - покривні пусті породи; 4 - тимчасовий зовнішній відвал пустих порід; 5 рівень панівної земної поверхні; 6 - поперечні екскаваторні західки; 7 - перевантажувальні бункери; 8 - залізничні станції; 9 - постійний внутрішній відвал у виробленому просторі; 10 тимчасовий внутрішній відвал другого етапу; 11 - поздовжні екскаваторні західки; 12 остаточний об'єм виробленого простору. Спосіб відкритої розробки нагірно-заглибленого родовища залізної руди може бути реалізований наступним чином. Спочатку кар'єрне поле 1 поділяють на три етапи І, II і III, які відробляють з формуванням фронтального західного неробочого борту 2. На першому етапі у північному торці кар'єрного поля 1 виконують будівництво піонер-кар'єру Іб, пусті поріди 3 з якого вивозять автосамоскидами й складують на панівній поверхні до зовнішнього відвалу 4, що прилягає впритул до його північної границі на рівні земної поверхні 5. Виймання гірничої маси ведуть поперечними екскаваторними західками 6 з використанням одноківшевих екскаваторів у комплексі з великовантажними самоскидами. Відвалування пустих порід й зачищення вибою екскаваторів здійснюють за допомогою бульдозерів. Розробку м'яких покривних порід ведуть скреперами на автомобільному ході. Добуту залізну руду транспортують до перевантажувальних бункерів 7 залізничної станції 8, звідкіля великовантажними залізничними потягами доставляють до морського порту. Подальшу розробку залізної руди продовжують у межах кар'єру етапу І. Пусті породи з нього складають до виробленого простору піонер-кар'єру Іб у постійному внутрішньому відвалі 9 на рівні непорушених земель. Після формування контурів піонер-кар'єру Іб вводять до експлуатації другий нагірний етап II. Розкривні роботи на його площі ведуть бульдозерами зі скиданням пустих порід до підніжжя гори у тимчасовий внутрішній відвал 10. З тимчасового відвалу 10 пусті породи вивозять транспортними засобами до постійного внутрішнього відвалу 9 у відпрацьованій частині першого етапу І. Одночасно із етапом II кар'єрного поля 1 готують до експлуатації етап III. Виймальні роботи починають від фронтальної границі кар'єрного поля 2 поздовжніми західками 11. Пусті породи розкриву 3 транспортують до внутрішнього постійного відвалу 9 і розвантажують уздовж його внутрішньої верхньої брівки. Потім зіштовхують під укіс бульдозером. Залізну руду після дроблення вибуховими роботами навантажують одноківшевими екскаваторами до автосамоскидів, транспортують до бункерів 7 на залізничній станції 8 і далі до пункту призначення. Весь об'єм пустої породи із зовнішнього відвалу 4 переекскавують до внутрішнього відвалу 9. Поверхню його рекультивують у лісогосподарському напрямку. Залишкову частину 12 виробленого простору готують до затоплення підземними й дощовими водами з улаштування садкового рибного господарства. Запропонований спосіб відкритої розробки нагірно-заглибленого родовища залізної руди дозволяє отримати у сукупності значну економію матеріальних і грошових ресурсів. Так, при розробці залізорудного родовища Уелеба, що залягає на території республіки Гвінея (Африка), встановлені запаси руди у нагірній частині родовища на 380 м вище рівня панівної поверхні та нижче неї на 340-350 м. За технічним проектом пусті породи складуватимуть у зовнішньому відвалі. Економічну ефективність заявленого способу порівняно із найближчим аналогом доцільно розраховувати за мінімальними експлуатаційними витратами на складування пустих порід до відвалу. У цьому разі ефективність нової технології Е (млн. дол. США) розраховується за формулою: n   E  V  Ca  Vз  lз   Vв.п.lв.п.  Vз.в.lз.в.   Sз  Сз   1   , 50 55 3 де: Ca - витрати на транспортування 1 м породи автосамоскидом на відстань 1 км; Vз , lз відповідно обсяг та відстань транспортування покривних пустих порід до зовнішнього відвалу, 3 млн. м та км; n - етапи розробки родовища; Vв.п. , lв.п. - відповідно обсяг та відстань транспортування пустих порід до внутрішнього відвалу у північному торці кар'єру за етапами 3 розробки, млн. м та км; Vз.в. , Сз - відповідно площа земної поверхні, що відведена для експлуатації зовнішнього відвалу, та її вартість, га та дол. США/га. Заявлена технологія є унікальною і дозволяє практично одночасно здійснювати розробку родовища значної протяжності на всій його площі. 2 UA 111921 U 5 10 15 За даними заявленого способу запропоновано кар'єрне поле довжиною 8 км поділити на 3 етапи, перший з яких довжиною 4 км починають відпрацьовувати у першу чергу із будівництвом піонер-кар'єру Іб довжиною до 2 км поверхнею, шириною 1 км та глибиною до 90 м. Пусту 3 породу з нього обсягом 7,5 млн. м виймають екскаватором і складують у зовнішній відвал поряд із границею кар'єра, після чого кар'єр І-го етапу вводиться до експлуатації, а його вироблений простір слугує у подальшому об'єктом для розвитку внутрішнього відвалу у цілому. На цей час вводиться до експлуатації нагірна частина родовища й починає функціонувати кар'єр ІІ-го етапу. Породи розкриву з нього також направляють для складування у виробленому просторі кар'єру першої черги Іб. Довжина кар'єру ІІ-го етапу на рівні панівної земної поверхні 2 км. Після розвитку інфраструктури підприємства до експлуатації вводять кар'єр ІІІ-го етапу, з якого пусті породи також транспортують до внутрішнього відвалу. Відповідно до загального режиму виконання розкривних робіт обсяги пустих порід для 3 складування у внутрішньому відвалі по етапам розробки становлять 41; 153,3 та 184 млн. м при відповідній середній відстані перевезення 1; 3 та 5 км. Собівартість 1 ткм автомобільного транспорту становить 0,925 дол. США. Площа зовнішнього відвалу дорівнює Sз=657 га, а витрати на компенсацію порушених земель становлять Сз=199 дол. США за 1 га. На підставі вказаних чинників економічна ефективність реалізації заявленого способу Е, млн. дол. США, становить: E  0,925  385  5  41  1  153,3  3  184  5   7,5  5  657  199 10  0,925  1925  1428 ,4  37,5   1,3  425,87 . 20  Згідно з наведеними даними річна економія за рахунок впровадження нової технології Ер, млн. дол. США/рік, при терміні відпрацювання 55 років може становити: Ep  25 6 E 425,87   7,74 T 55 . Загальна ефективність запропонованого способу буде обґрунтована у процесі виконання проектної документації і суттєво збільшена за рахунок зменшення капітальних вкладень на закупівлю гірничотранспортного обладнання для виконання розкривних робіт зі складуванням пустих порід у виробленому просторі кар'єру, а також налагодження рибного господарства у заповненій водою значній частині відпрацьованого кар'єру. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 Спосіб відкритої розробки нагірно-заглибленого родовища залізної руди, що включає відпрацювання нагірної й глибинної частин кар'єрного поля, складування та транспортування залізної руди й пустих порід, який відрізняється тим, що попередньо кар'єрне поле у плані поділяють на три етапи, перший формують у межах пологої поздовжньої частини родовища нижче рівня панівної земної поверхні до кінцевої глибини залягання й відпрацьовують поперечними західками від граничного торця кар'єрного поля у напрямку до межі із другим етапом зі складуванням покриваючих пустих порід спочатку на прилеглій до граничного торця зовнішній площі, а потім - у виробленому просторі до постійного внутрішнього відвалу; одночасно за другим етапом нагірну частину розробляють послідовними, починаючи зверху, шарами з вершини гори до рівня панівної поверхні родовища із формуванням накопичувального складу руди за граничним контуром кар'єру та тимчасовим складуванням пустих порід до підніжжя гори; за третім етапом протилежну від внутрішнього відвалу поздовжню частину родовища відпрацьовують в напрямку виробленого простору поздовжніми західками зі складуванням пустих порід сумісно із породами першого і другого етапів з панівної поверхні у виробленому просторі, а здобуту руду на відповідних зовнішніх складах кожного із етапів завантажують до вагонів залізничного транспорту й вивозять за межі кар'єру, після чого відсипаний внутрішній відвал рекультивують у лісогосподарському напрямку, а залишкову частину виробленого простору в кар'єрі відводять для заповнення підземними й дощовими водами із можливістю улаштування у ній садкового рибного господарства і так до повного відпрацювання запасів залізної руди. 3 UA 111921 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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