Спосіб комбінованої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин

Реферат: Винахід належить до видобування корисних копалин зі крутопадаючих родовищ з великою глибиною поширення при їх розробці відкрито-підземним способом. Вибирають ділянку на лежачому борті або в торці діючого кар'єру. Ділянка має бути нижче схильних до опливання розкривних порід, але вище економічно доцільної глибини кар'єру. На ділянці створюють нішу, з нижньої частини якої проходять підземні вертикальні або похилі гірничі виробки для розкривання й відпрацьовування родовища підземним способом. Глибокі горизонти кар'єру розкривають квершлагами, пройденими з вертикальних або похилих підземних виробок. Їх погашають відповідно до розвитку гірничих робіт у кар'єрі. Винахід сприяє більш стабільному і повному видобутку копалини з родовища завдяки суміщеним у часі відкритій і підземній розробкам. UA 104697 C2 (12) UA 104697 C2 UA 104697 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб комбінованої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин може бути використаний у гірничій промисловості при відкрито-підземній розробці родовищ, що характеризуються невеликою потужністю й великою глибиною поширення. На теперішній час більша частина родовищ, що мають сприятливі гірничотехнічні умови для відпрацьовування відкритим способом, уже освоєна, і в розробку залучаються нові крутопадаючі родовища, що характеризуються невеликою потужністю й великою глибиною поширення. Як правило, для таких родовищ використовується комбінований спосіб розробки. При цьому родовище по глибині ділиться на дві частини. Верхня частина родовища розкривається гірничокапітальними траншеями й розробляється відкритим способом, а нижня частина - підземними гірничими виробками (вертикальними або похилими стволами або спіральними автомобільними з'їздами) і відпрацьовується підземним способом. Розподіл родовища по глибині на кар'єр і рудник проводиться на підставі техніко-економічних розрахунків. При цьому визначається гранична глибина кар'єру, нижче якої застосування відкритого способу розробки через великі глибини й значні обсяги розкривних порід недоцільне. Існують дві групи способів комбінованої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин з використанням підземних гірничих виробок. До першої групи належать відомі способи, у яких глибинна частина родовища розкривається підземними гірничими виробками, пройденими з денної поверхні ([1], Фіг. 8). Переваги цих способів полягають у прохідці підземних гірничих виробок незалежно від розвитку гірничих робіт у кар'єрі й введенні в експлуатацію рудника або шахти паралельно з роботою кар'єру або відразу після закінчення ведення відкритих гірничих робіт без помітного зниження виробничої потужності гірничодобувного підприємства. Недоліки цих способів розкриття полягають: - у підвищеній довжині підземних гірничих виробок і у відповідно значних гірничо-капітальних витратах; - у складності проходки підземних гірничих виробок у пухких відкладеннях розкриву біля поверхні родовища, часто схильних до опливання. Останнє вимагає застосування дорогих способів проходки, наприклад, заморожування порід. До другої групи належать відомі способи, у яких глибинна частина родовища розкривається підземними гірничими виробками, пройденими з виробленого простору кар'єру після погашення там гірничих робіт, у районі дна кар'єру, як, наприклад, вибраний як прототип спосіб ([2], Фіг. 3). Переваги цього способу полягають: - у зменшеній довжині вертикальних або похилих стволів або спіральних автомобільних з'їздів і, відповідно, у зменшенні гірничо-капітальних витрат; - у використанні для доставки корисної копалини на поверхню розкривних виробок транспортних засобів та комунікацій кар'єру; - у проходці підземних гірничих виробок нижче розкривних порід, які схильні до опливання, що не вимагає їхнього заморожування. Недоліки цього способу й подібних йому способів полягають у жорсткій залежності між повним погашенням гірничих робіт у кар'єрі й початком проходки підземних розкривних виробок з виробленого простору кар'єру, у необхідності підтримки чаші кар'єру в стані, придатному для ведення підземних гірничих робіт (здійснення постійного водовідливу, очищення берм безпеки, неможливістю рекультивації й виключення засипання виробленого простору внутрішніми відвалами й т.п.). Особливо ці недоліки проявляються при розробці крутопадаючих родовищ із невеликою потужністю корисної копалини й великою глибиною поширення. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого способу комбінованоїрозробки крутопадаючих родовищ корисних копалин. Поставлена задача вирішується прискореним погашенням тільки частини лежачого робочого борту або торця кар'єру вище відмітки передбачуваного устя ствола на ділянці майбутнього будівництва підземних розкривних гірничих виробок. На відміну від прототипу, будівництво підземних гірничих виробок для розробки глибинної частини родовища здійснюється не зі дна кар'єру після погашення гірничих робіт, а вище економічно доцільної глибини кар'єру на ділянці лежачого борту або в торці діючого кар'єру, на якому проводиться інтенсивний випереджальний розвиток гірничих робіт зі створенням на борті кар'єру ніші, з нижньої частини якої проходять підземні вертикальні або похилі розкривні гірничі виробки для подальшого відпрацьовування родовища підземним способом. Глибокі горизонти кар'єру також додатково розкриваються квершлагами, пройденими з вертикальних або похилих підземних виробок. 1 UA 104697 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований спосіб комбінованої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин пояснюється кресленнями (Фіг. 1-6), на яких прийняті наступні позначення: 1 - границя переходу з відкритого на підземний спосіб видобутку корисної копалини; 2 - поверхнева частина родовища, що відпрацьовують відкритими гірничими роботами; 3 - глибинна частина родовища, що відпрацьовують підземними гірничими роботами; 4 - граничне положення борту кар'єру по лежачому боці покладу корисної копалини; 5 - граничне положення борту кар'єру по висячому боці покладу корисної копалини; 6 - граничне положення ділянки борту кар'єру по лежачому боці покладу перед початком будівництва підземних розкривних виробок для відпрацьовування глибинної частини родовища підземним способом; 7 - робоче положення розкривного борту кар'єру по висячому і лежачому боках покладу; 8 - розкривні породи схильні до опливання (пливуни); 9 - устя підземної розкривної виробки; 10 - вертикальний ствол; 11 - квершлаг; 12 - ніша в неробочому борті; 13 - похилий ствол; 14 - підземний автомобільний спіральний з'їзд; 15 - квершлаг, що погашається. Спосіб комбінованої розробки крутопадаючих родовищ на прикладі варіанта з використанням вертикального ствола в якості головної розкривної виробки при підземному відпрацьовуванні глибинної частини родовища здійснюється наступним чином (Фіг. 1 і 2 - види в розрізі та плані). Техніко-економічними розрахунками в ході розробки проекту освоєння родовища визначається гранична глибина кар'єру (1), що являє собою границю переходу з відкритого (2) на підземний (3) спосіб видобутку корисної копалини. Далі, на підставі розрахунків на стійкість бортів кар'єру в неробочому стані, встановлюються граничні положення бортів кар'єру по лежачому (4) і по висячому (5) бокам покладу корисної копалини. На підставі аналізу гірничотехнічних умов родовища вибирається раціональний варіант розкриття кар'єрного поля внутрішніми й зовнішніми гірничо-капітальними траншеями для відкритого видобутку корисної копалини (2), по якому й здійснюється будівництво кар'єру. З введенням в експлуатацію кар'єру по гірничо-капітальним траншеям здійснюється доставка всієї гірської маси на земну поверхню, по якій розкривні породи направляються на зовнішні відвали, а корисна копалина - на збагачувальну фабрику для подальшої переробки в товарну продукцію. Підготовка до освоєння глибинної частини родовища (3) починається завчасно, до завершення відпрацьовування кар'єру. На підставі аналізу гірничотехнічних умов родовища визначається ділянка будівництва вертикального ствола в плані, а на основі порівняння варіантів визначається висотна відмітка устя ствола. При цьому відмітка устя ствола, повинна бути нижче схильних до опливання пухких відкладень розкривних порід (8) і вище границі (1) переходу на підземний спосіб видобутку. Для будівництва ствола з виробленого простору діючого кар'єру на ділянці майбутнього будівництва проводиться інтенсивний розвиток розкривних і видобувних робіт з погашенням частини робочого розкривного борту (7) до граничного положення (6) вище відмітки устя ствола (9). При цьому на неробочому борту кар'єру створюється ніша необхідних параметрів (12), з основи якої здійснюється проходка вертикального ствола (10). На відмітках підземних концентраційних горизонтів виконується проходка квершлагів (11) для розкриття глибинної частини родовища (3). Потім виконується підготовка підземних горизонтів до виїмки корисної копалини й далі родовище відпрацьовується підземним способом до граничної глибини.Корисна копалина із глибинної частини родовища (3) доставляється по підземних гірничих виробках на площадку устя ствола, де перевантажується в кар'єрні засоби транспорту, якими і переміщується по гірничо-капітальним траншеям на денну поверхню для переробки. Квершлагами (15) ствол (10) з'єднується також і з виробленим простором діючого кар'єру для використання піднімального устаткування ствола при підйомі гірської маси, що надходить із кар'єру. Квершлаги (15) на глибоких горизонтах кар'єру відповідно до розвитку гірничих робіт і переміщення бортів по частинам погашаються. На Фіг. 3 представлений варіант реалізації способу комбінованої розробки крутопадаючих родовищ із використанням похилого ствола (13) у якості головної розкривної виробки при відпрацюванні глибинної частини родовища підземним способом. 2 UA 104697 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 На Фіг. 4 представлений варіант реалізації способу комбінованої розробки крутопадаючих родовищ із використанням підземного автомобільного спірального з'їзду (14) як головної розкривної виробки при відпрацьовуванні глибинної частини родовища підземним способом. При використанні похилого ствола (13) і підземного автомобільного спірального з'їзду (14) зберігаються всі основні закономірності комбінованої розробки родовищ відкрито-підземним способом, що описані для варіанта розкриття з вертикальним стволом як головною розкривною виробкою. Слід зазначити, що у всіх варіантах за рахунок погашення розкривного борту кар'єру вище його граничної глибини вдається завчасно почати будівництво ділянки по видобутку корисної копалини підземним способом. При цьому виробнича потужність на руднику (шахті) освоюється до моменту погашення гірничих робіт у кар'єрі. За рахунок цього гірничодобувне підприємство "кар'єр - рудник (шахта)" забезпечує стабільний видобуток з мінімальними капітальними вкладеннями й експлуатаційними витратами протягом усього періоду експлуатації крутопадаючого родовища. Найбільш доцільно використати цей спосіб при освоєнні крутопадаючих рудних родовищ, наприклад на Васинівському родовищі магнетитових руд у Запорізькій області. Нижче представлене практичне застосування запропонованого способу розкриття. На Фіг. 5 показаний план, а на Фіг. 6 розріз Проміжного рудного тіла Васинівського родовища магнетитових руд. Верхня частина рудного тіла розкрита зовнішньою виїзною траншеєю й відпрацьовується відкритим способом, причому в торці кар'єру на ділянці майбутнього будівництва підземного спірального автомобільного з'їзду здійснене погашення розкривного й видобувного бортів. Нижня частина рудного тіла розкрита підземним спіральним автомобільним з'їздом, пройденим з погашеного борту кар'єру, і відпрацьовується підземним способом. Використання запропонованої схеми розкриття Проміжного тіла Васинівського родовища магнетитових руд дозволяє: - знизити будівельні обсяги й вартість виїзних траншей для розкриття поверхневої частини родовища (яка відпрацьовується відкритим способом) і здійснити швидке і з малими інвестиціями введення в експлуатацію кар'єру; - здійснити проходку спірального автомобільного з'їзду для розкриття глибинної частини родовища, що відпрацьовується підземним способом, нижче розкривних порід, схильних до опливання, обійтися без заморозки порід при проходці, скоротити довжину й вартість підземних розкривних виробок; - сумістити ємності виїзної траншеї й ніші для розміщення порталу автомобільного з'їзду, що дозволяє зменшити загальні обсяги виїмки гірської маси при будівництві підприємства. У цілому запропонований спосіб дозволяє скоротити строки будівництва й капітальні витрати в період освоєння родовища, а також зберегти виробничу потужність підприємства й знизити експлуатаційні витрати при подальшій розробці Васинівського родовища підземним способом. Джерела інформації: 1. Соколов И.В. Обоснование конструкции и параметров подземной геотехнологии при комбинированной разработке рудных месторождений Урала. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук, Екатеринбург - 2012, рис. 8. 2. Рыльникова М.В., Калмыков В.Н., Ивашов Н.А. Вскрытие при комбинированной разработке медно-колчеданных месторождений // Горная Промышленность. - № 2. - 2003, рис. 3. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 1. Спосіб комбінованої розробки крутопадаючих родовищ корисних копалин, що включає розкривання в першу чергу поверхневої частини родовища виїзними гірничо-капітальними траншеями зовнішнього й внутрішнього закладення для доставляння порід розкривання й корисної копалини на поверхню й відпрацьовування копалини кар'єром до економічно доцільної глибини, а в другу чергу - розкривання глибинної частини родовища підземними гірничими виробками для доставляння корисної копалини на поверхню спочатку по підземних виробках, а потім - по виїзних траншеях кар'єру й відпрацьовування копалини рудником (шахтою), який відрізняється тим, що вище економічно доцільної глибини на ділянці лежачого борту або в торці діючого кар'єру проводять інтенсивний випереджальний розвиток гірничих робіт зі створенням на борту кар'єру ніші, з нижньої частини якої проходять підземні вертикальні або похилі розкривні гірничі виробки для подальшої розробки родовища підземним способом. 3 UA 104697 C2 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що глибокі горизонти кар'єру розкривають квершлагами, пройденими з вертикальних або похилих підземних виробок, які погашають частинами відповідно до розвитку гірничих робіт у кар'єрі. 4 UA 104697 C2 5 UA 104697 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 6