Спосіб розробки уступів розкривних порід при видобутку горизонтального пласта корисної копалини

Реферат: Спосіб розробки розкривних уступів при видобутку горизонтального пласта корисної копалини. В процесі прямого відсипання розкривних порід одночасно розробляють верхній уступ тим же драглайном і відсипають ці породи у відвальну ємність, яку формують з випередженням у напрямку фронту гірничих робіт нижнім черпанням іншим екскаватором-драглайном з подальшим перевантаженням останнім цієї розкривної породи в транспортні засоби. Досягається необхідний рівень виположування поверхні відвалів та підвищення якості відвалоутворення при зниженні витрат, підвищується ефективність розробки розкривних уступів, особливо для подальшої підготовки рекультиваційних робіт. UA 109862 C2 (12) UA 109862 C2 UA 109862 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої галузі промисловості і може бути використаний при розробці пологих родовищ корисних копалин з розробкою уступів збільшеної висоти. Відомий спосіб розробки розкривних уступів, який включає перевалку розкривних порід у відвал за простою безтранспортною схемою [М.Г. Новожилов, B.C. Эскин, Г.Я. Корсунский. Теория и практика бестранспортной системы открытой разработки месторождений. Рис. 2]. Розкривний екскаватор розробляє породи і перевалює їх у вироблений простір кар'єру за межами транспортного майданчика, залишеного для доставки корисної копалини. Після відпрацювання розкривної західки на тій чи іншій ділянці фронту робіт створюється доступ до пласта корисної копалини, що забезпечує процес видобувних робіт (виймання корисної копалини) на цій ділянці. Гранична висота розкривних уступів, яка може бути розроблена за простою безтранспортною системою, визначається лінійними параметрами екскаватора: максимальною висотою та радіусом розвантаження. Недолік - обмежені умови застосування, а саме висота уступу розкривних порід незначної потужності. Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб розробки розкривних уступів при видобуванні горизонтального пласта корисної копалини, що включає поділ масиву розкривних порід на два уступи, з яких нижній уступ розробляють за простою безтранспортною системою екскаватором драглайном, а верхній - по транспортній системі екскаватором типу "пряма мехлопата" з навантаженням розкривної породи в засоби транспорту (автомобільний або конвеєрний), які доставляють породу на відвал і відсипають її в провал між гребенями (укосами) попередньої і відсипуваної відвальних західок. Ці гребені в свою чергу необхідно планувати за допомогою додаткового екскаватора драглайна [Новожилов М.Г. Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин. Ч. 2 Рис. 167]. Недоліки - ускладнена технологія планування поверхні відвалу для гірничотехнічної рекультивації, достатньо висока собівартість розкривних робіт при використанні транспортної системи для розробки верхнього уступу, значний обсяг переекскавації розкриву. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу розробки розкривних уступів, в якому введенням нових технологічних операцій та параметрів досягається можливість управління ними при спрощенні технології у безперервному процесі розробки родовища та подальшої рекультивації, що сприяє досягненню необхідного рівня виположування поверхні відвалів та підвищенню якості відвалоутворення при зниженні витрат, та за рахунок цього, підвищується ефективність розробки розкривних уступів, особливо для подальшої підготовки рекультиваційних робіт. Задача вирішується тим, що у відомому способі розробки розкривних уступів при видобутку горизонтального пласта корисної копалини, що включає поділ розкривного масиву на два уступи, з яких нижній уступ розробляють шляхом прямого відсипання розкривних порід у внутрішній відвал кар'єра екскаватором-драглайном без підсипки пласта, а при розробці верхнього - розкривні породи відвантажують в засоби транспорту (автомобільного або конвеєрного), з доставкою породи на відвал і розвантаження її в провал між гребенями (укосами) попередньої і відсипуваної відвальних заходок, згідно з винаходом, в процесі прямого відсипання розкривних порід одночасно розробляють верхній уступ тим же драглайном і відсипають ці породи у відвальну ємність, яку формують з випередженням у напрямку фронту гірничих робіт нижнім черпанням іншим екскаватором-драглайном з подальшим перевантаженням останнім цієї розкривної породи в транспортні засоби. Присутність нових технологічних ознак, згідно з винаходом, дозволяє досягти безперервного та одночасного процесу розробки розкривного масиву та управляти параметрами, що сприяє підвищенню якості відвалоутворення при зниженні витрат. На кресленні представлена схема розробки уступів розкривних порід при видобутку пластів корисної копалини горизонтального залягання. Розробка розкривних уступів під час видобутку корисної копалини ведеться двома екскаваторами, з яких екскаватор 1, розташований на проміжному майданчику розкривного уступу, що формується ним, переміщує розкривні породи у внутрішній відвал 3, а екскаватор 2, розташований на поверхні внутрішнього відвалу 4, створює додаткову ємність 5 в основі відвалу 6. Екскаватор 1 розташовується на сформованому проміжному майданчику 7, який розділяє розкривний уступ, відпрацьовує верхній і нижній підуступи 8 верхнім і нижнім черпанням і розміщує розкривні породи в додаткову ємність 5 і внутрішній відвал 3. Вибір робочих розмірів екскаватора 1 і його розташування відносно вершини відвальної західки повинні забезпечувати розміщення розкривної західки у відвалі без підсипки. Екскаватор 2 гірську породу, видобуту з додаткової ємності 5, відвантажує в автосамоскиди 9, які доставляють цю породу до місця розвантаження в провал між гребнями попередньої і відсипуваної відвальних заходок 10. Для планування поверхні відвалу на місці 1 UA 109862 C2 5 розвантаження самоскидів використовується бульдозер 11. Екскаватори 1 та 2 по продуктивності повинні вибиратися так, щоб екскаватор 2 забезпечував контроль необхідного випередження додаткової ємності 5 відносно до швидкості посування відвальної західки, яка відсипається екскаватором 1. Як звичайно, в безтранспортних схемах розробки розкривних уступів ширину відвальної західки A o приймають рівною ширині розкривної західки A в . Кут укосу внутрішнього відвалу  о приймається з умови забезпечення його стійкості. Для того щоб розкривний уступ розміщувався в відвальній заходці і додатковій ємності без переекскавації, задають умову: S о  S тр  S в , 10 2 де S о - площа відвальної західки, м ; 2 S тр - площа додаткової ємності, м ; S в - площа розкривної західки верхнього і нижнього підуступів в сумі. 15 У свою чергу, для того щоб розкривні породи з випереджаючої ємності розміщувались в провалі між гребенями попередньої і відсипуваної західок, повинна виконуватися умова S пр  S тр . Зазначені вище параметри при виконанні названих умов розраховуються так. 20 1. Для прийнятої висоти розкривного уступу вибирають екскаватор-драглайн, який може перевалити цей уступ у внутрішній відвал без підсипки пласта корисної копалини. 2. Встановлюють висоту внутрішнього відвалу, яка може бути відсипана вибраним драглайном за виразом: Hо  (R р  в)tg о , м, (1) де R р - радіус черпання драглайна, м; в - відстань від осі руху драглайна до нижньої бровки відвалу;  о - кут укосу внутрішнього відвалу. 25 3. Виходячи з можливої висоти відвалу визначають висоту розкривного уступу, який може бути розміщений у внутрішньому відвалі. Вона дорівнює: Hв.о.  A о (Hо  0,25A о tg о ) , м, (2) A вK р де Hв.о. - висота основного розкривного уступу, м; A о - ширина західки драглайна при відпрацюванні уступу, м; K р - коефіцієнт розпушення розкривної породи. 30 4. Визначають площу провалу між відвальними гребенями попередньої та відсипуваної відвальних західок. З геометричної побудови витікає: Sпр  0,25A о tgо , м . (3) 2 2 5. Розраховують глибину траншейної ємності, для чого приймають S пр  K р S тр , де S тр 35 площа поперечного перерізу траншейної ємності. Згідно з геометричною побудовою: 2 S тр  ( A о  H т ctg т )H т , м , (4) де H т - глибина траншеї в основі внутрішнього відвалу;  т - кут укосу борту траншейної ємності. Підставляючи замість S пр і S тр їх значення за формулами (3) і (4), після перетворення отримуємо квадратне рівняння: 40 ctgтK рH2 т  A оK рHт  0,25A 2 о tgо  0 . (5) З рівняння (5) випливає: A о  A о (1  2 Hт  ctg т tg о ) Kр 2ctg т , м. (6) 2 UA 109862 C2 6. Для отриманого значення глибини траншеї встановлюють можливу додаткову висоту H д.в. розкривного уступу, що розробляється по безтранспортній схемі, для чого прирівнюють: S тр  S д.в чи ( A о  H т ctg т )H т  H д.в A о . (7) Звідки випливає: 5 H д.в  ( A о  H т ctg т ) Hт , м. (8) Aо Згідно з наведеними розрахунками загальна висота розкривного уступу буде дорівнювати: Hв  Hв.о  H д.в , м. (9) 10 15 20 25 Крім того, запропонована технологія виключає витрати на підготовку поверхні відвалів для проведення рекультиваційних робіт. Формування раціональних параметрів поверхні відвалів, а саме виположування поверхні відвалів для подальшої рекультивації, необхідно здійснювати одночасно основним технологічним процесом відвалоутворення, щоб усадка розкривної породи була рівномірна. Тобто затримка в 2-4 роки між процесами пов'язаними з формуванням відвалу та вирівнюванням гребенів, що прийнята в відомих технологіях, є причиною формування площин різних за фізичними властивостями, тому добитись вирівнювання поверхні відвалів, що необхідна для проведення рекультивації, складно. Також, запропонована технологія не передбачає наявності значної кількості автотранспорту для забезпечення необхідної продуктивності розкривних робіт на передовому уступі, тому що транспортування розкривних порід здійснюється на відстань 200…300 м, а в існуючій 2000….2500 м. Розглянемо приклад розробки розкривних уступів за пропонованою авторами безтранспорною схемою з розміщенням розкривних порід у траншейній ємності в умовах марганцевих кар'єрів Орджонікідзевського ГЗК. Встановимо висоту розкривного уступу, який може бути розроблений цим способом. Розрахунок виконаємо в описаному вище порядку. 1. Для переміщення розкриву у відвал застосовується екскаватор драглайн ЕШ-15/90 з радіусом розвантаження породи R р  83 м. Він відпрацьовує західку шириною A о  40 м двома підуступами верхнім і нижнім черпанням. Екскаватор розташовується від нижньої бровки внутрішнього відвалу на відстані в  25 м (фігура 1). 2. Встановлюємо можливу висота внутрішнього відвалу, що відсипається драглайном, при значеннях кута укосу внутрішнього відвалу  о  30  і відстані в  25 м. За виразом (1): 30 Hо  (83  25 )tg30   32 м. 3. Виходячи з можливої висоти основного відвалу, визначаємо висоту розкривного уступу (коефіцієнт розпушення прийнятий рівним K р  1 2 ), котрий може бути розміщений у , внутрішньому відвалі. Відповідно до формули (2): Hв.о.  35 40(32  0,25  40  tg30 )  21,9 м. 40  1 2 , 4. Розраховуємо площу провалу між відвальними гребенями попередньої та відсипуваної відвальних заходок за формулою (3): Sпр  0,25  402  tg30  228 м . 2 5. Визначаємо глибину траншейної ємності за формулою (6) ctg45tg30 ) 12 ,  5,51 м. 2ctg45 40  402 (1  Hт  40 Площа траншейної ємності за формулою (4) дорівнює: 2. S тр  ( 40  5,51  ctg45 )  5,51  190 ,03 м 6. Для отриманого значення глибини траншеї встановлюємо можливу додаткову висоту розкривного уступу, що розробляється за безтранспортною схемою. За формулою (8): Hд.в  ( 40  5,51 1) 5,51  4,75 м. 40 3 UA 109862 C2 5 Таким чином, загальна висота розкривного уступу, яка може бути відпрацьована за пропонованою авторами безтранспортною схемою, згідно з (9): Hв  21,9  4,75  26,65 м. Економічна ефективність цієї системи залежить від висоти уступу, що розробляється з використанням автотранспорту, а також висоти гребенів відвальних заходок, які необхідно зрізати і планувати для подальшої гірничотехнічної рекультивації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 Спосіб розробки розкривних уступів при видобутку горизонтального пласта корисної копалини, що включає поділ розкривного масиву на два уступи, з яких нижній уступ розробляють шляхом прямого відсипання розкривних порід у внутрішній відвал кар'єру екскаватором-драглайном без підсипки пласта, а при розробці верхнього - розкривні породи відвантажують в засоби транспорту (автомобільного або конвеєрного), з доставкою породи на відвал і розвантаження її в провал між гребенями (укосами) попередньої і відсипуваної відвальних заходок, який відрізняється тим, що в процесі прямого відсипання розкривних порід одночасно розробляють верхній уступ тим же драглайном і відсипають ці породи у відвальну ємність, яку формують з випередженням у напрямку фронту гірничих робіт нижнім черпанням іншим екскаваторомдраглайном з подальшим перевантаженням останнім цієї розкривної породи в транспортні засоби. 4 UA 109862 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5