Спосіб відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин

Спосіб відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин, що включає розкрій родовища на етапи відробки карцерного поля, формування початкового кар'єру, відробку порід крутими виїмковими шарами послідовно від верхнього горизонту до нижнього, складання розкриву в приконтурних, а також у внутрішніх відвалах, який відрізняється тим, що при розкрої родовища ви 28946 бленого простору (Патент № 17407 А, МПК6 Е21С41/26. Спосіб відкритої розробки потужних покладів корисних копалин / Симоненко В.І., Дриженко А.Ю., Тельнов В.Г. і ін. Заявл. 04.12.1995. Опубл. 06.05.1997). Недоліки цього способу відкритої розробки потужних покладів корисних копалин отакі. Розкривні породи із робочих горизонтів і приконтурних відвалів переміщуються на внутрішні відвали автосамоскидами або другими видами колісного транспорту. З урахуванням петельної, спіральної або тупикової форм трас на кар'єрах відстань доставки розкриву може бути значною (до 2-2,5 км). Тоді доля транспортних витрат в собівартості добування корисних копалин залишається великою. Крім того, транспортні засоби в завантаженому стані будуть працювати на спуск, тобто в гальмовому режимі. Цей режим роботи, особливо для великовантажних автосамоскидів, призводить до більш скорого зносу рухомого парку, що ще більше здорожує вартість добування корисної копалини. Не менш важливим недоліком є також більш велика стомленість водіїв, які змушені працювати з підвищеною увагою і обережністю при переважному русі завантаженого транспортного засобу на спуск. Останній недолік зв'язаний з надійністю транспортного обслуговування розкривних та відвальних робіт, тобто з надійністю проведення транспортновідвальних робіт. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин, в якому при виїмці гірничої маси на робочому борту формують прибортові відвали на кожній, попередньо відбудованій, робочій площадці нижче лежачої ділянки послідовної відробки по висоті борту і, таким чином, формують внутрішній відвал в виробленому просторі кар'єру з використанням сил гравітації, що забезпечує значне зменшення відстані транспортних перевезень розкривних порід до відвалу і за рахунок цього значно знижуються матеріальні витрати на добування корисних копалин, підвищується надійність проведення розкривно-відвальних робіт, а також знижується порушення екологічного балансу природного середовища в порівнянні з прототипом. Поставлена задача вирішується тим, що в способі відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин, який включає розкрій родовища на етапи відробки кар'єрного поля, формування початкового кар'єру, відробку порід крутими виїмковими шарами послідовно від верхнього горизонту до нижнього, складання розкриву в при контурних, а також у внутрішніх відвалах, при розкрої родовища визначають ділянки послідовної відробки по висоті робочого борту, в процесі формування початкового кар'єру відбудовують на кожній ділянці робочі площадки, а по фронту робочий борт умовно розділяють на флангові блоки, на одному із яких розкривають корисну копалину на всю ширину верхньої ділянки, при відробці кожного крутого виїмкового шару ділянки формують прибортовий відвал на робочій площадці нижче лежачої ділянки шляхом скидання розкривних порід під відкіс з борту для складання їх в подальшому у внутрішній відвал, при цьому розкривні роботи в товщі покривних порід і добування корисної копа лини, відповідно, в флангових блоках верхньої ділянки ведуть поперемінно. Спосіб відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин пояснюється малюнками: на фіг. 1-8, на яких в плані і на розрізах схематично відображено здійснення гірничих робіт на кар'єрі в динаміці: фіг. 1 - виконання гірничих робіт в кар'єрі при виїмці розкривних порід на східному фланговому блоці; фіг. 2 - те ж при виїмці покривних порід на західному фланговому блоці; фіг. 3 поперечний розріз робочого борту по А-А з фіг. 1; фіг. 4 - те ж по Б-Б з фіг. 1; фіг. 5 - поперечний розріз робочого борту по В-В з фіг. 2; фіг. 6 - те ж по Г-Г з фіг. 2; фіг. 7 - поперечний розріз робочого борту при відробці наступного крутого шару на західному фланговому блоці; фіг. 8 - те ж на східному фланговому блоці. На фіг. 1-8 позначено: 1 - вироблений простір початкового кар'єру; 2 - розкривні траншеї кар'єру; 3 - робоча зона кар'єру; 4 - робочий борт; 5, 6 уступи по корисній копалині та по розкриву; 7 - ковзні з'їзди добувних уступів; 8 - дно кар'єру; 9 - внутрішні відвали; 10 - приконтурний відвал; 11, 12, 13 – відповідно, верхня, середня та нижня ділянки послідовної відробки робочого борту; 14 - кут відкосу уступів на ділянці послідовної відробки робочого борту - результуючий кут відкосу ділянки борту; 15, 16, 17 – відповідно, робочі площадки верхньої, середньої і нижньої ділянок послідовної відробки робочого борту; 18-26 - прибортові відвали; 27 - західний фланговий блок фронту робочого борту; 28 - східний фланговий блок фронту робочого борту; 29 - добувні екскаватори; 30 - маршрути перевезення корисної копалини; 31 - розкривні екскаватори; 32 - маршрути перевезення покривних порід; 33 - нижня площадка розкривного уступу; 34 - маршрути переміщення розкриву із прибортових відвалів для скидання під відкіс борту; 35 маршрути переміщення розкриву із прибортових відвалів на внутрішні відвали; 36 - ковзний з'їзд на внутрішніх відвалах; 0, I, II, III, ІV, V, VІ - позначення крутих виїмкових шарів по гірничих породах. Спосіб відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин реалізується таким чином. При будівництві початкового кар'єру 1 були пройдені розкривні траншеї 2 (див. фіг. 1, 2), створена робоча зона 3 з робочим бортом 4 (див. фіг. 3-8). На борту 4 нарізані уступи 5 по корисних копалинах і уступи 6 по розкривних породах, побудовані ковзні з'їзди 7. Вироблений простір кар'єру 1 відтворений до кінцевої глибини, що дозволяє складувати всі розкривні породи на його дні 8 у внутрішньому відвалі 9. Під час будівництва кар'єру 1 всі розкривні породи вивозились до межі кар'єрного поля і складувалися в приконтурному відвалі 10 перед фронтом робочого борту 4. При цьому час існування приконтурного відвалу 10 може досягати 7-10 років і більше, тому його поверхню слід рекультивувати. На стадії розкрою родовища були визначені три ділянки 11, 12, 13 послідовної відробки по висоті робочого борту 4. Ці ділянки далі іменуються таким чином: 11 - верхня ділянка відробки борту; 12 - середня ділянка відробки борту; 13 - нижня ділянка відробки борту. Кожна з вказаних ділянок по висоті сформована із трьох добувних уступів 5 неробочого борту 4 кар'єру 1. На практиці кількість 2 28946 ділянок послідовної відробки робочого борту і число уступів, які складають кожну з ділянок, установлюється аналітичними розрахунками з урахуванням конкретних гірничо-геологічних умов розробки родовища. Ділянки 11-13 послідовної відробки робочого борту 4 формуються при відбудові початкового кар'єру 1. При цьому уступи 5, що складають кожну ділянку, будуються з максимальним стійким кутом відкосу, а площадки на уступах залишаються мінімальної ширини, достатньої для проїзду транспортних засобів. Це дозволяє результуючий кут відкосу борту 14 на кожній з ділянок формувати під максимально можливим безпечним кутом (на практиці не менше 35-42°), що зменшує обсяги виймання розкривних порід в цілому по кар'єру. Кожна з ділянок 11, 12, 13 по своїй висотній межі розділена відповідною робочою площадкою 15, 16, 17. Вказані робочі площадки будуються на стадії формування початкового кар'єру 1. На робочих площадках 15-17 складуються розкривні породи, з яких послідовно формуються прибортові відвали 18-26. Одночасно з формуванням ділянок 11-13 послідовної відробки робочого борту 4 по висоті, він по фронту умовно розділяється на флангові блоки 27 і 28. Вони умовно названі так: 27 - західний фланговий блок; 28 - східний фланговий блок. Розробка добувних уступів 5 на ділянках 11-13 ведеться екскаваторами 29. Транспортування корисних копалин проводиться, наприклад, автосамоскидами, по маршрутах 30, які проходять по робочих площадках ділянок 15-17, транспортним бермам уступів 5, ковзних з'їздах 7 і траншеях 2. На поверхні корисні копалини доставляються на дробильно-збагачувальну фабрику, щебзавод або безпосередньо в склад для відвантаження споживачам. Розкривні породи на уступі 6 та приконтурному відвалі 10 розробляються екскаваторами 31. На фіг. 1-8 відображено один уступ 6 по розкривних покривних породах і один - на відвалі 10. На практиці їх може бути більше як в покривних породах, так і на приконтурному відвалі. Транспортування цих порід проводиться по маршрутах 32 на робочу площадку 33 самого нижнього розкривного уступу 6. Звідси породи скидаються під відкіс 14 борту 4 шляхом розвантаження автосамоскидів біля бровки відкосу 14 верхньої ділянки 11. При відробці крутих виїмкових шарів 0-V одночасно з добуванням корисних копалин будуть відроблятись і породи приконтурних відвалів 18-26. При цьому вони переміщуються під відкіс 14 борту 4 по найкоротших маршрутах 34, а з прибортових відвалів нижньої ділянки 13, по маршрутах 35 через ковзний з'їзд 36 - у внутрішній відвал 9. Технологія виконання гірничих робіт на робочому борту 4 кар'єру 1 полягає ось в чому. Гірничі роботи на всій довжині флангових блоків 27 і 28 ведуться поперемінно по виїмці покривних порід, а також по добуванню корисних копалин з верхньої ділянки 11 на уступах 5. Так, на блоці 28 (див. фіг. 1, 2) виїмка покривних порід в уступі 6 і на приконтурному відвалі 10 проводиться з випередженням аналогічних робіт по блоку 27. Розкривні породи відробляються по всій ширині крутого виїмкового шару V і на всій довжині фронтального блока 28, потім - в протилежному блоці 27. Корисні копалини в крутому шарі V розробляються спочатку також на уступах 5 ділянки 11 східного флангового блока 26 (див. фіг. 2-6). Після цього добувні роботи переводяться на ділянку 11 послідовної розробки борту 4 на протилежний, західний, фланговий блок 27 (див. фіг. 7). Аналогічно раніше, до відробки крутого виїмкового шару V, з подібним випередженням по східному фланговому блокові 28 відроблялись шари 0, І, II, ІІІ, ІV. Так, на малюнку (див. фіг. 1, 3) показана відробка корисної копалини на уступах 5 ділянки 11 західного флангового блока 27, в крутому виїмковому шарі ІV. Одночасно з цим добувні роботи проводяться на середній ділянці 12 в крутому шарові III східного флангового блока 28, а також на уступах 5 нижньої ділянки 13 в крутому шарі І західного виїмкового блока 27. Напередодні виконання гірничих робіт в шарі ІV, при розробці порід в шарах 0, І, ІІ і III вже були сформовані прибортові відвали 21 і 23. Відвал 19 оформився при розкритті ділянки 11 по західному фланговому блокові 27 крутого виїмкового шару ІV. А прибортовий відвал 18, як показано на фіг. 1, 4, формується, коли розкривні роботи ведуться в шарі V на східному фланговому блокові 28. Динаміка переносу цих відвалів на робочі площадки нижніх ділянок послідовної відробки робочого борту 4 та у внутрішній відвал 9, просліджується в такому порядку. Одночасно з добуванням корисної копалини на уступах 5 верхньої ділянки 11 в шарі ІV західного флангового блока 27 (див. фіг. 1, 3, 4) цими ж екскаваторами 29 або другим устаткуванням, поуступно відробляються розкривні породи відвалу 19. Породи розкриву безпосередньо переекскавуються або підвозяться по найкоротшому маршруту 34 до відкосу 14 борту 4 і цього ж відвалу 19 та скидаються вниз на робочу площадку 16 ділянки послідовної відробки борту 12. Тут формується прибортовий відвал 20. При цьому в такому положенні, як показано на фіг. 1, прибортовий відвал 20 буде розташовуватися в межах шару II. Подібним чином відробляються розкривні породи також в відвалі 21, який переноситься на робочу площадку 17 нижньої ділянки 13 і займає місце в межах крутого виїмкового шару І, прибортовий відвал 22. А прибортовий відвал 23, що займав робочу площадку 17 нижньої ділянки 13 в межах шару 0 на західному фланговому блокові 27, переноситься для складання у внутрішній відвал 9 по найкоротшому маршруту 35, який пролягає по ковзному з'їзду 36. Таким чином, поповнюється внутрішній відвал 9 розкривними породами. При цьому значна частина розкривних порід прибортового відвалу 23 буде укладатися в відвал 9 шляхом прямої переекскавації. А через з'їзд 36 перевозяться породи, які розташовані в середній частині (по висоті) відвалу 23. Далі все повторюється в такому ж порядку, але з переміною місця розташування (див. фіг. 2, 5, 6). Покривні породи уступів 6 і приконтурного відвалу 10 відробляються в західному фланговому блокові 27 по всій ширині виїмкового шару V. Вони доставляються на робочу площадку 33 уступу 6, де скидаються під відкіс 14 борту 4 на площадку 15 ділянки 11. Формується прибортовий відвал 24 в межах шару ІV. При відробці добувних уступів 5 ділянки 11 в шарові V на східному флан 3 28946 говому блокові 28 прибортовий відвал 18 переноситься під відкіс борту ділянки 13 на площадку 16 в межі шару III. Тут формується прибортовий відвал 25. На уступах цієї ділянки 13 в західному фланговому блокові 27 ведуться добувні роботи. Тепер прибортовий відвал 20 переноситься на робочу площадку 17 нижньої ділянки 13, оформляється прибортовий відвал 26 в межах крутого виїмкового шару І. А з відробкою корисних копалин на уступах 5 нижньої ділянки 13 в східному фланговому блокові 28 по ширині крутого шару II породи прибортового відвалу 22 складуються у внутрішній відвал 9. Далі, при відробці порід в межах наступного виїмкового шару VІ, організація розкривних і добувних робіт повторюється аналогічно (див. фіг. 7, 8) описаній вище, що відповідає 1, 3, 4. Тут прибортовий відвал 24 в західному фланговому блокові 27 переміститься на середню ділянку в відвал 25, а породи відвалу 26 будуть направлені у внутрішній відвал 9. По східному фланговому блокові 26 на робочій площадці 15 в межах шару V сформується новий прибортовий відвал 24 (див. фіг. 6, позначено по аналогії з попередніми відвалами). Відвал 25 з середньої ділянки 12 перене сеться під відкіс нижньої ділянки 13 в межі шару II, де (по аналогії з попереднім) формується прибортовий відвал 26. Корисні копалини вивозяться на поверхню по таких же з'їздах 7, траншеях 2 і маршрутах 30. При використанні запропонованого способу відкритої розробки на одному із вапнякових кар'єрів України, який має проектну потужність 4,5 млн. т/рік по корисній копалині і до 1,5 млн. м3/рік по розкривних породах, глибиною до 250 м, при розділенні борту по висоті на дві ділянки (65-70 м), в виробленому просторі складається до 12 млн. м3 порід у внутрішньому відвалі. Це дозволяє скоротити на 25-32% рухомий парк автосамоскидів типу БілАЗ-548, що забезпечить економію дизельного палива на 15-17% порівняно з діючим станом підприємства. Очікуване зменшення матеріальних витрат на розкривно-відвальні роботи складе біля 37-42%, що призведе до зниження собівартості готової продукції приблизно на 3-3,6%. Значно зменшується кількість викидів відпрацьованих газів автотранспорту в атмосферу, що покращить екологічний стан району, де розміщений кар'єр. Фіг. 1 4 28946 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 5 28946 Фіг. 7 Фіг. 8 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6