Спосіб відкритої розробки родовищ корисних копалин

1. Спосіб відкритої розробки родовищ корисних копалин, що включає розкривні роботи кількома системами розробки та видобуток і транспортування корисної копалини, який відрізняється тим, що до обладнання потокової транспортної системи, що відпрацьовує передові розкривні уступи і складається з екскаватора безперервної дії, вибійного перевантажувача, системи вибійних, передавальних і відвальних конвеєрів та відвалоутворювача, на постійній чи тимчасовій основі додані одна або кілька виймальних машин, наприклад драглайнів, та відповідна кількість самохідних бункерів-живильників, які при відставанні однієї із або усіх систем розробки розкривних уступів братимуть на себе частину обсягів робіт останніх, додатково довантажуючи конвеєр, основні уступи відпрацьовуються обладнанням безтранспортної системи, що складається з кількох драглайнів, частина з яких розташовується на проміжному горизонті та відпрацьовує уступи пусти х гірських порід, висота яких постійно уточнюється відповідно до стану робіт у сусідніх системах розробки, верхнім та нижнім копанням у штабель, що розміщується у виробленому просторі кар'єру, а інша 2 (19) 1 3 83479 Винахід відноситься до гірничої промисловості, і може бути використаний при відкритій суцільній розробці родовищ корисних копалин з внутрішнім відвалоутворенням. Відомий спосіб відкритої розробки родовищ корисних копалин, що ґрунтується на використанні комбінації транспортних систем розробки і включає транспортну поточну і транспортну циклічну системи розробки розкривних уступів, відсипання пустої гірської маси у вироблений простір кар'єру і транспортну циклічну систему розробки корисної копалини. (/1/, рис.108). По цьому способу нижні розкривні та видобувні уступи відпрацьовуються механічними лопатами, які навантажують гірську масу та корисну копалину на залізничний або автомобільний транспорт. Породи верхніх (передових) уступів відпрацьовуються роторним екскаватором і переміщуються стрічковими конвеєрами по периметру кар'єра на внутрішні відвали, де відсипаються відвалоутворювачем. Така комбінація поточної та циклічної транспортних систем при розробці родовища дозволила використати кожну з них в ти х умовах і на ти х гірських породах, на яких їх переваги будуть забезпечувати найбільшу е фективність ведення робіт. Використання автомобільного транспорту в циклічних системах розробки дозволяє отримати високу гнучкість як розкривних, так і видобувни х систем, що полягає в можливості транспортування пустої гірської маси у відвали, а корисної копалини - до збірного пункту, найбільш короткими шляхами по тимчасовим перемичкам і ковзним з'їздам. Автомобільні дороги при цьому можуть перетинатися в одній площині, утворюючи єдину широко розгалужену транспортну мережу всередині кар'єру. Але в той же час необхідно зауважити, що автомобільний транспорт є найбільш дорогим видом транспорту в експлуатації і вагомо збільшує собівартість розкривних робіт та видобутку корисної копалини. Підтримання у хорошому стані кар'єрних доріг, особливо у перехідні періоди, пов'язане зі значними додатковими витратами. Використання механічних лопат суттєво збільшує кількість робочих горизонтів, а значить і довжину доріг, оскільки висота уступів для основної маси цих машин обмежується величиною 14-16м. При розробці обводнених родовищ переваги механічних лопат у завантаженні транспортних засобів в значній мірі зводяться нанівець, бо їх розміщення на підошві пласта корисної копалини, або на рівнях водоносних горизонтів через низьку несучу спроможність порід та інші труднощі стає неможливим. В цих випадках необхідне таке обладнання для видобутку корисної копалини та ведення розкривних робіт, яке може розміщуватися на поверхні пласта або поза рівнями водоносних горизонтів. Це може бути ланцюговий багатоківшевий ланцюговий екскаватор, одноківшевий гідравлічний екскаватор або ж екскаватор драглайн, кожен з яких може працювати як нижнім так і верхнім копанням і здійснювати завантаження автосамоскидів. Але їх використання в свою чергу веде до скупчення на одному горизонті великої кількості машин, що здійснюють відпрацювання розкривного 4 та видобувного уступів, і в значній мірі ускладнює ведення робіт через пересікання транспортних потоків і збільшення їх напруженості. Крім того кожна з цих машин має свої недоліки. У ланцюгових екскаваторів при роботі на липких породах через їх налипання різко зменшується продуктивність, а при роботі на абразивних породах різко зростають зношення робочого органу і відповідно експлуатаційні витрати, у більшості одноківшевих гідравлічних екскаваторів обмежені лінійні розміри та глибина копання (остання, як правило, не перевищує 14-16м), у екскаваторів драглайнів мають місце складнощі з прицільним завантаженням автосамоскидів. Зменшити скупченість машин на цих горизонтах ведення гірничих робіт, пересікання транспортних потоків та їх напруженість можна, якщо на цих рівнях застосувати схему «екскаватор-кар'єр» та суттєво скоротити або і взагалі відмовитись від використання автомобільного транспорту при видобутку корисної копалини та веденні розкривних робіт. Відмінністю та перевагою схеми «екскаватор-кар'єр» є відсутність розділення кар'єру на відособлені розкривний та видобувний уступи з окремими робочими площадками і почерговим виконанням одним екскаватором обох видів робіт. Використання схеми «екскаватор-кар'єр» дозволяє забезпечити найнижчі собівартості видобутку корисної копалини і перевалки тієї частини пустої гірської маси, що відпрацьовуються нею. Пусті породи, а їх можлива потужність визначається як різниця між потенційною глибиною копання екскаватора і потужністю корисної копалини, розміщуються у відпрацьованому просторі, корисна копалина через бункер-живильник, у випадку використання драглайна (/2/, рис.12), або через міжуступний перевантажувач, у випадку використання ланцюгового екскаватора (/3/, рис.VII-6), завантажується у транспортний засіб, в якості якого у межах кар'єру найбільш економічно доцільне використання конвеєрного транспорту. Але і цей вид транспорту, так само як і залізничний, теж в свою чергу створює додаткові труднощі при відпрацьовуванні розкривних уступів, що розміщуються вище і ще не можуть бути відпрацьовані поточною транспортною системою. Адже тепер транспортування пустої гірської маси у внутрішні відвали можливе лише автомобільним транспортом і лише в обхід конвеєра, по дорогам, що знаходяться на флангах кар'єру, бо розміщення на одному горизонті іншої комбінації двох транспортних систем знову ж таки значно ускладнить і приведе до подорожчання вартості робіт. Отже, при досягненні відчутних переваг у собівартості видобутку корисної копалини та перевалки тієї частини пустої гірської маси, що відпрацьовуються екскаватором по безтранспортній схемі, залишається згадуваний вище недолік, що полягає у використанні дорогого автомобільного транспорту. Застосування, як правило, найбільш ефективної безтранспортної схеми перевалки пустих порід обмежується лише невеликою часткою від їх загальної потужності. З'являється також такий новий недолік як недостатня гнучкість схеми, який полягає в складності перерозподілу обсягів розкривних 5 83479 6 робіт між транспортними циклічною і поточною ки для наступного розміщення конвеєра та пересистемами при відставанні якоїсь із них, наприекскавацію решти штабелю у верхній ярус відвалу клад, у зв'язку з серйозною аварією обладнання, за конвеєр видобувної системи. Якщо ж загальна обмеженою кількістю автосамоскидів, збільшенвисота товщі покривних порід перевищує спільні ням потужності розкривних порід або ускладненможливості обладнання безтранспортної та потоням умов роботи якоїсь із систем. чної транспортної систем, між горизонтами, що Зауважимо також, що при будівництві практивідпрацьовуються ними, вписується обладнання чно всіх кар'єрів застосовуються як правило не транспортно-відвальної системи у складі консольменше чим 3-4 екскаватори драглайни. Після ввеного відвалоутворювача, який розміщується на дення в дію основного екскаваційного і транспортповерхні одного з нижніх ярусів відвалу та оснаного обладнання, ці машини використовуються щується пристроями проміжного розвантаження, неефективно, в обмежених обсягах або взагалі що відсипатимуть додаткові проміжні яруси для залишаються непотрібними. утворення відвалу високої стійкості, і екскаваційної Мета винаходу - підвищення ефективності вемашини безперервної чи циклічної дії, між якими, в дення відкритих гірничих робіт на складних, особзалежності від конкретних умов та застосованого ливо обводнених, родовищах корисних копалин та виду обладнання, можуть додатково розташовувазбільшення загальної потужності порід, що відпратися вибійний або міжуступний перевантажувач чи цьовуються, за рахунок удосконаленого підбору та бункер-живильник, або всі машини одночасно. розміщення мінімальної кількості основного гірни- корисна копалина виймається зі змішаного чо-транспортного обладнання, збільшення гнучковибою почергово з пустою породою, потужність сті систем, виключення неефективних схем роботи шару якої постійно коригується відповідно до стану обладнання, повнішого використання потенціалу робіт у сусідній безтранспортній системі розробки, обладнання, яким здійснювалось будівництво каобладнанням циклічної чи безперервної дії, що р'єру. розміщується на зручному для себе рівні поза Поставлена мета, відповідно способу відкритої впливом водоносних горизонтів або на кількох розробки родовищ корисних копалин, який вклюрівнях одночасно, і через бункери-живильники, у чає розкривні роботи кількома системами розробвипадку використання обладнання циклічної дії, чи ки та видобуток і транспортування корисної копачерез перевантажувачі, у випадку використання лини, досягається тим, що: обладнання безперервної дії, або безпосередньо у - передові розкривні уступи відпрацьовуються приймальні бункери конвеєра, у випадку достатніх обладнанням поточної транспортної системи, що лінійних параметрів обладнання безперервної дії, складається з екскаватора безперервної дії, вибійвивантажується на стрічковий конвеєр, що розтаного перевантажувача, системи вибійних, передашований на поверхні одного з нижніх відвальних вальних і відвальних конвеєрів та відвалоутворюярусів, транспортується до борту кар'єра і вподовж вача, на постійній чи тимчасовій основі додані нього, вже іншим конвеєром, що виконаний рухоодна або кілька виймальних машин, наприклад мим, до місця перевантаження на магістральний драглайнів, та відповідна кількість самохідних бунтранспорт, а при необхідності накопичення чи усекерів-живильників, що можуть приймати гірську реднення її якості, за допомогою міжуступного масу від екскаваційної машини та завантажувати її перевантажувача, відвало утворювача чи штабена конвеєр. Конвеєри транспортної системи та леукладчика, відсипається в акумулюючий склад, відвалоутворювач мають, як правило, резерв пощо розміщується під бортом кар'єру чи на його тужності і пропускної спроможності та більш висоповерхні та періодично переоблаштовується на кий показник надійності у роботі порівняно з екскановому місці по мірі пересування гірничих робіт. ваційної машиною. При відставанні системи Роботою обладнання на змішаному уступі забезрозробки передових уступів, частину обсягів її ропечується також зачистка пласта корисної копалибіт зможуть взяти на себе драглайни, що додаткони без використання бульдозерного обладнання. во довантажуватимуть конвеєр через самохідні При використанні на видобутку корисної копалини бункери. У разі виходу з ладу екскаватора безпезі змішаного уступ у екскаваторів драглайнів досярервної дії конвеєри продовжуватимуть працювагається ще й висока гнучкість і ефективність роботи, хоча і не з повним завантаженням. При відстати систем, оскільки з'являється можливість їх взаванні основних уступів, частин у обсягів робіт по їх ємозаміни з обладнанням безтранспортної відпрацюванню теж зможуть взяти на себе драгсистеми, яке розміщується на сусідніх робочих лайни, що працюватимуть на конвеєр через бунплощадках і має близькі лінійні параметри і продукери-живильники. ктивність. - виключається використання механічних лоНа Фіг.1 представлено схему здійснення спопат з автомобільним транспортом, а основні устусобу на прикладі поточної транспортної та безтрапи відпрацьовуються обладнанням безтранспортнспортної систем розкривних робіт та циклічноної системи, що складається з кількох драглайнів, поточної системи видобутку корисної копалини з частина з яких розташовується на проміжному випадком відставання системи розробки передогоризонті та відпрацьовує уступи пусти х гірських вих уступів, вид у розрізі; на Фіг.2 - те саме, вид порід, висота яких постійно уточнюється відповідзверху; на Фіг.3 - схему здійснення способу у вино до стану робіт у сусідніх системах розробки, падку відставання системи розробки основних верхнім та нижнім копанням у штабель, що розміуступів, вид у розрізі; на Фіг.4 - те саме, вид зверщується у виробленому просторі кар'єру, а інша ху; на Фіг.5 - схему здійснення способу у випадку частина - на одному з нижніх ярусів відвалу, де відставання системи розробки основних уступів здійснює його формування з підготовкою площадпри резерві робочого часу екскаватора безперер 7 83479 8 вної дії, вид у розрізі; на Фіг.6 - те саме, вид зверчи недостатній її продуктивності, драглайн (и) 27 ху; на Фіг.7 - схему здійснення способу на прикладі та відповідна кількість самохідних бункерівпоточної транспортної та безтранспортної систем живильників 28 вводяться до складу транспортнорозкривних робіт та поточної транспортної систего комплексу (Фіг.1, 2). Вони перебиратимуть на ми видобутку корисної копалини, вид у розрізі; на себе частину обсягів робіт екскаватора безперерФіг.8 - те саме, вид зверху; на Фіг.9 - схему здійсвної дії І розміщуватимуться на зручному для себе нення способу у випадку додаткового використангоризонті з необхідного боку від вибійних конвеєрів ня транспортно-відвальної системи, вид у розрізі; та завантажуватимуть їх. При відставанні системи на Фіг.10 - схему відсипання корисної копалини у розробки основних розкривних уступів (Фіг.3, 4), акумулюючий склад під бортом кар'єру, вид у роздраглайн (и) 27, або їх частина, у випадку одночарізі. сного відставання обох систем, відпрацьовують Спосіб здійснюється таким чином. Звільнена нижнім копанням уступ 29, висота якого може довід родючого шару землі, товща покривних порід сягати максимальної глибини копання драглайна і розробляється комбінацією кількох систем визначається розрахунково, виходячи з фактичнотранспортної, безтранспортної і екскаватор-кар'єр го відставання обсягів робіт у кожній із систем. (Фіг.1, 2). Передові уступи 1, 2 в загальному випаІнша частина драглайнів 27, у випадку відставання дку відпрацьовуються екскаватором безперервної обох системи розробки, залишається відпрацьовудії 3 на вибійний (і) конвеєр (и) 4 за два проходи з вати передовий уступ. Коли ж відставання системи двох робочих площадок, одна з яких 5 знаходитьрозробки основних уступів відбувається в умовах ся на одному рівні з конвеєром, а інша 6 - ви ще збереження високої працездатності та утворення його рівня на величину можливої висоти розванрезерву робочого часу екскаватора безперервної таження гірської маси з розвантажувальної консолі дії З, останній перебиратиме на себе частину обекскаватора або допоміжного вибійного перевансягів робіт драглайнів, розміщуючись по інший бік тажувача 7. Завантажена на конвеєр гірська маса від вибійних конвеєрів та відпрацьовуючи частину потрапляє на передавальний (і), далі на відвальуступу 30 нижче рівня розміщення останніх (Фіг.5, ний (і) конвеєр (и) 8 і через відвалоутворювач 9 6). У разі відставання системи розробки корисної відсипається у нижній чи верхній яруси відвалу. На копалини драглайн 17 зменшує товщин у шару пусостанній після планування укладається шар родютої породи 18, що відпрацьовується ним із змішачого ґрунту. ного вибою, до мінімуму і виконує тільки зачистку Основні уступи відпрацьовуються драглайнапласта, а відповідні обсяги роботи переходять до ми, одна частина з яких 10 розташовується на драглайнів безтранспортної системи розробки проміжному горизонті 11 та відпрацьовує уступи покриваючих порід. пустих гірських порід верхнім та нижнім копанням у При використанні на видобутку корисної копаштабель 12, що розміщується у виробленому пролини зі змішаного уступ у екскаваторів драглайнів сторі кар'єру, а інша частина 13 - на одному з ниждосягається ще й висока гнучкість і ефективність ніх ярусів відвалу 14, де здійснює його формуванроботи обох систем, оскільки з'являється можлиня з підготовкою площадки для наступного вість взаємозаміни з обладнанням безтранспортрозміщення конвеєра та переекскавацію решти ної системи, яке розміщується на сусідніх рівнях, штабелю у др угий ярус відвалу 15 за конвеєр для поза впливом водоносних горизонтів і має близькі транспортування корисної копалини. Переміщення лінійні параметри і продуктивність. драглайнів 13 здійснюється зигзагоподібно для Коли ж на видобутку корисної копалини викозабезпечення кращого формування дренажної ристовується екскаватор безперервної дії, наприканави 16 і укосу першого ярусу та збільшення клад роторний 31, як найбільш зручна машина для ємності другого ярусу відвалу. селективної виїмки змішаного уступу, то в залежКорисна копалина відпрацьовується почергово ності від поточних гідрогеологічних умов він розз пустою породою драглайном 17, що розміщуєтьміщується на проміжному рівні 32 чи на підошві ся в даному прикладі на кровлі змішаного уступу пласта копалини (Фіг.7, 8). Пуста порода відсипа(пуста порода + корисна копалина). Пуста порода ється екскаватором у вироблений простір за до18 розміщується ним у виробленому просторі капомогою власної розвантажувальної стріли, а вир'єру у грядах 19, а корисна копалина 20 через добута корисна копалина безпосередньо, у бункер-живильник 21 вивантажується на стрічковипадку достатніх лінійних параметрів розвантавий конвеєр 22, що розташований на поверхні оджувальної стріли екскаватора, або через переванного з нижніх відвальних ярусів, яким і транспортажувач 33, який розташовується на поверхні одтується до борту кар'єра і вподовж нього, вже ного з нижніх відвальних ярусів, вивантажується у іншим конвеєром 23, до місця перевантаження на приймальний бункер 34 стрічкового конвеєра, що і магістральний транспорт, а при необхідності наков цьому варіанті розміщується на поверхні одного пичення чи усереднення її якості за допомогою з нижніх відвальних ярусів, та транспортується до міжуступного перевантажувача, відвалоутворюваборту кар'єра. Після проходу роторного екскаваточа чи штабелеукладчика 24 відсипається в акумура залишена частина корисної копалини 35 відлюючий склад 25, що розміщується під бортом працьовується ним же нижнім копанням, або драгкар'єру 26 чи на його поверхні та періодично перелайном 10, і відсипається на укіс пласта корисної облаштовується на новому місці по мірі пересукопалини, а в разі відсутності необхідності в відвання гірничих робіт (Фіг.10). працюванні роторним екскаватором змішаного У випадку відставання з якихось причин сисвибою - в штабель 36 на поверхні пласта. теми розробки передових уступів, наприклад при Після завершення відпрацювання своїх заховиході з ладу на деякий час екскаваційної машини док самохідне обладнання видобувної та безтран 9 83479 10 спортної систем розробки холостим ходом по свовибійний або міжуступний перевантажувач 41 чи їм або сусіднім транспортним смугам повертається бункер-живильник, або всі машини одночасно до вихідних позицій, звідки після пересування кон(Фіг.9). веєра видобувної системи на нову позицію цикл Таким чином, запропонованим способом відпочинається знову. Екскаватор безперервної дії критої розробки родовищ корисних копалин досяпоточної транспортної системи розробки передогається висока гнучкість розподілу об'ємів гірничих вих розкривних уступів при наявності перевантаробіт між усіма системами розробки, повніше вижувача може врізатися у нову заходку в любому користання потенціалу як основного обладнання, місці і працюватиме на передавальний конвеєр так і того, яким здійснювалось будівництво кар'єру, поки буде здійснюватись пересування вибійних удосконалене розміщення мінімальної кількості конвеєрів. Зупинитись йому доведеться лише на основного гірничо-транспортного обладнання та час нарощування передавального конвеєра та використання найбільш ефективних схем його ропересування відвальних конвеєрів, втім ці роботи боти, заміна дорогого автомобільного транспорту можуть виконуватись паралельно з зупинкою ексбільш дешевими способами переміщення, а також каватора на технічне обслуговування. збільшення загальної потужності покриваючих Якщо ж загальна висота товщі покривних порід порід, що відпрацьовуються, та підвищення в ціперевищує спільні можливості обладнання безтлому ефективності ведення відкритих гірничих ранспортної та поточної транспортної систем, між робіт на складних, особливо обводнених, родовигоризонтами, що відпрацьовуються ними вписуща х. ється обладнання транспортно-відвальної систеВикористані джерела ми, у складі консольного відвалоутворювача 37, 1. Ржевский В.В. Технология и комплексная який розміщується на поверхні одного з нижніх механизация открытых горных работ, Μ., «Недра», ярусів відвалу 14 та оснащується пристроями 1968, 639с. проміжного розвантаження 38, що відсипатимуть 2. Н.В. Мельников, В.И. Ростовцев, В.И. Косыдодаткові проміжні яруси 39 для утворення відварев, Μ.Μ. Чесноков Системы открытой разработки, лу високої стійкості, і екскаваційної машини 40 М, Госгортехиздат, 1961, 375с. безперервної чи циклічної дії, між якими, в залеж3. Ю.М. Беляков, В.М. Владимиров Совершенності від конкретних умов та застосованого виду ствование экскаваторных работ на карьерах, М., обладнання, можуть додатково розташовуватися «Недра», 1974, 303с. 11 83479 12 13 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 83479 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601