Спосіб відкритої розробки потужних покладів корисних копалин

1. Способ открытой разработки мощных залежей полезных ископаемых, включающий раскройку месторождения на этапы отработки карь 36829 на отведенной территории горного отвода карьерного поля перед фронтом работ, а отработку этапов карьера ведут с максимальным приближением борта к формируемым отвалам, что обеспечивает использование в технологии непосредственно вскрышных пород, перенос приконтурных отвалов в выработанное пространство карьера по кратчайшему пути и за счет этого значительно снижаются материальные затраты на добычу полезных ископаемых, а также уменьшается степень нарушения экологического баланса природной среды. Технический результат достигается при реализации существенных признаков за счет специфической технологии поэтапной отработки карьера с возможностью использования всех вскрышных пород для внутреннего отвалообразования в выработанном пространстве. Поставленная задача решается тем, что в способе открытой разработки мощных залежей полезных ископаемых, включающем раскройку месторождения на этапы отработки карьерного поля с выделением границ этапов в глубину и в горизонтальном направлении, формирование первоначального карьера, отработку этапов крутыми слоями последовательно от верхнего горизонта к нижнему отдельной рабочей площадкой, складирование вскрыши во внутренних отвалах согласно изобретению, в процессе отработки первоначального карьера до предельной глубины из вскрышных пород его горизонтов формируют приконтурные отвалы перед фронтом горных работ. Затем отрабатывают следующие этапы, одновременно вскрышные породы приконтурных отвалов и рабочих горизонтов карьера перемещают во внутренний отвал выработанного пространства. Задача решается также тем, что в способе открытой разработки мощность залежей полезных ископаемых на последнем этапе отработки карьерного поля из вскрышных пород формируют отвал карьера путем заполнения всего объема выработанного пространства по его периметру. Способ открытой разработки мощных залежей полезных ископаемых поясняется рисунками на фиг. 19, на которых в плане и на разрезах схематично изображены: строительство первоначального карьера – фиг. 1-3; отработка последующих этапов карьерного поля – фиг. 4, 5; план карьера в отработанном виде – фиг. 6; поперечный разрез по А-А – фи г. 7; разрез по Б-Б – фиг. 8; разрез по В-В – фиг. 9. На фиг. 1-9 обозначено: 1 – предельный контур карьерного поля; 2 – карьер; 3 – вскрывающие выработки карьера; 4 – рабочая площадка с установленным горно-выемочным оборудованием на вскрыше; 5 - рабочая площадка с установленным горно-выемочным оборудованием на добыче полезного ископаемого; 6 – вскрышные рабочие уступы (горизонты); 7 – добычные рабочие уступы (горизонты); 8 – крутой выемочный слой по вскрыше; 9 - крутой выемочный слой по добыче; 10 – результирующий угол откоса борта карьера; 11, 12 – маршруты доставки вскрышных пород на приконтурные отвалы; 13, 14 - приконтурные отвалы; 15 – предельная конечная глубина карьера; 16 – контуры распространения залежей полезного ископаемого на месторождении; 17 – внурений отвал вскрышных пород; 18, 19 – соответственно нижний и верхний ярусы внутреннего отвала; 20, 21 – маршруты доставки вскрышных пород из забоев уступов приконтурных отвалов на ярусы внутреннего отвала; 22 – рекультивированная поверхность верхней площадки внутреннего отвала; 23 – выработанное пространство, остающееся после отработки последнего этапа карьера; 24 – дополнительный ярус внутреннего отвала; 25, 26, 27 – маршруты доставки вскрышных пород на ярусы внутреннего отвала; 28, 29 - маршруты доставки вскрышных пород из дополнительного яруса внутреннего отвала на его рабочие ярусы; 30 рекультивированная поверхность площадки внутреннего отвала после завершения заполнения выработанного пространства карьера; I, II, III – этапы строительства первоначального карьера; IV, V – этапы отработки карьера; VI – этапы доработки карьера. Способ открытой разработки мощных залежей полезных ископаемых реализуется следующим образом. На стадии проектирования карьерное поле 1 раскраивается на этапы строительства, отработки и доработки карьера I-IV (см. фиг. 1) при этом учитывается, что этап строительства содержит два подэтапа: строительство первоначального карьера 2 с целью создания начального фронта работ для выемки вкрышных пород и полезного ископаемого, а также углубка этого карьера до конечной глубины. Строительство первоначального карьера ведется путем проходки вскрывающи х выработок (траншей, полутраншей) 3, создания рабочих площадок по вскрыше 4 и добыче 5 и нарезки вскрышных 6 и добычных уступов 7 (горизонтов). Первоначальны карьер 2 строится, как правило, с одной из торцевых частей карьерного поля 1, имеющей наименьшую мощность покрывающих горных пород. Горные работы ведутся крутыми слоями по вскрыше 8 и полезному ископаемому 9 (см. фиг. 1-4, 7, 8). Каждый из крутых слоев 8, 9 отрабатывается отдельными рабочими площадками 4, 5 последовательно от верхнего к нижнему горизонту (уступу) соответственно 6, 7, такая технология горных работ позволяет формировать борта первоначального карьера 2 под максимально возможным углом откоса 10 по условию их устойчивости массива пород. Полезное ископаемое, добываемое на рабочей площадке 5 уступов 7, по системе вскрывающих выработок 3 доставляется за пределы карьерного поля 1 на переработку или к потребителям. Вскрышные покрывающие породы, вынимаемые на рабочей площадке 4 из уступов 6 и попутные пустые породы уступов 7, по маршрутам 11,12 отвозятся на приконтурные отвалы 13 и 14 (см. фиг. 1, 2). Приконтурные отвалы 13, 14 формируются с примыканием к предельным контурам карьерного поля 1 в направлении перемещения горных работ карьера 2 после строительства его на предельную глубин у 15 и достижения производственной мощности. Например, на схемах фиг. 1-3 приконтурный отвал 13 предназначен для приема вскрыши из первого вскрышного уступа 6, а отвал 14 – из второго аналогичного вскрышного уступа. На отвал 13 породы доставляются по маршруту 11, на отвал 14 – по маршруту 12. возможны и другие схемы размещения приконтурных отвалов 2 36829 на поле 1. После завершения строительства первоначального карьера 2 (на фиг. 1 – нарезки трех добычных уступов 7) производится углубка его до конечной глубины 15 с подвиганием бортов на отдельных участках к предельным кнурам карьерного поля 1 и к приконтурным отвалам 13, 14: на фиг. 1, 2 –это отработка этапов I и II. Далее рассматривается схема отработки залежей полезного ископаемого 16 в направлении этапа III (см. фиг. 3) таким образом, чтобы залежь 16 была вскрыта карьером 2 по всей своей горизонтальной мощности. Затем фронт горных работ карьера 2 перемещается в направлении отработки этапов IV-VI. Однако в практике открытой разработки круто падающих месторождений полезных ископаемых возможны различные другие схемы развития горных работ, по глубине и горизонтальным направлениям, что обуславливается конкретными горногеологическими условиями отработки залежи 16. Отрабатывая этапы IV,V попутные породы уступов 7, вскрышные породы из уступов 6 и приконтурных отвалов 13, 14 направляются в выработанное пространство первоначального карьера 2, где формируется внутренний отвал 17, состоящий из, например, двух высоких ярусов 18,19 (см. фиг. 3). При этом направление маршрутов 20 и 21 выбирается таким образом, чтобы расстояние перевозки вскрыши от уступов 6 и отвалов 13, 14 на площадке ярусов 18,19 было минимальным. На представленной схеме фиг. 3: по маршруту 20 – вскрыша доставляется из ближайшей половины фронта уступов 6, 7 и приконтурного отвала 134 по маршруту 21 – из другой половины уступов 6,7 и отвала 14. Таким образом, в процессе ведения горных работ совместно с покрывающими и вмещающими вскрышными породами отрабатываются и перемещаются во внутренний отвал 17 породы из приконтурных отвалов 13 и 14. Глубина карьера 15 может изменяться, увеличиваться или уменьшаться, в зависимости от геологических особенностей распространения залежи 16 на месторождении. Высота внутреннего отвала 17 рассчитывается таким образом, чтобы карьер после его отработки был заполнен вскрышными породами в полном объеме по всему периметру. Это способствует рациональной рекультивации отработанного карьера, и на поверхности земли останется выемка значительно меньшей глубины, на которой велись горные работы. По мере продвигания внутреннего отвала 17 за фронтом горных работ производится постепенная рекультивация его площадей 22 (см. фиг. 4, 5). Когда приступают к отработке последнего (в рассматриваемой схеме фиг. 1-9 VI) этапа карьерного поля 1 необходимо зарезервировать часть вскрышных пород для полного заполнения остающегося после доработки карьера 2 выработанного пространства 23, для этого на безопасном расстоянии от разгрузочной площадки отвального яруса 19 формируется дополнительный ярус 24, его высота принимается достаточной для размещения всего необходимого объема пород на ближайшем расстоянии от выработанного пространства 23 карьера 2. При этом вскрышные и вмещающие породы доставляются на отвал 17 в ярусы 18, 19, 24 по соответствующим маршрутам 25, 26, 27. Отработав карьер 2 до предельного поля 1, приступают к засыпке выработанного пространства 23 (см. фиг. 5, 9). Транспортирование вскрыши из дополнительного яруса 24 ведут на кратчайшее расстояние по маршрутам 28, 29. постепенно, по мере отработки яруса 24 и заполнения пространства 23, осуществляется рекультивация площадей 22 и 30 внутреннего отвала 17. Отработанный карьер 2 будет рекультивирован полностью по горизонтальным площадкам. На оставшихся наклонных откосах можно организовать посев трав и семян деревьев известными методиками; например, гидропосев или пневмопсев предварительно выложив указанные откосы и покрыв их почвеннорастительным слоем (см. фиг. 6). Изобретение иллюстрируется следующим примером. Псилерахский карьер Балаклавского государственного рудоуправления отрабатывает одноименные месторождения флюсовых известняков. Мощная залежь полезного ископаемого на месторождении распространяется в виде крутопадающего столба – штока на глубину более 250 м от поверхности. Первоначальный карьер построен на глубину 170 м, обеспечивает добычу полезного ископаемого в объеме 4,5 млн. тонн/в год и выемку вскрыши до 700 тыс. м 3/в год. Первоначальный карьер располагается в юго-восточной части карьерного поля своими южным и юго-восточным бортами достигает предельного контура. На западном борту предельного контура карьерного поля частично сформирован и продолжает формироваться приконтурный отвал. Здесь будет складировано более 2,5 млн. м 3 вскрышных пород. Второй приконтурный отвал планируется сформировать вдоль северной границы контура карьерного поля. В данном отвале будет складировано около 3,2 млн. м 3 вкрышных пород. На период достижения бортами карьера приконтурных отвалов горные работы достигнут проектной глубины отработки, в первую очередь в его южной и югозападной частях. Здесь образуется выработанное пространство, в которое будут направляться вскрышные породы из приконтурных отвалов и рабочих горизонтов. Формируется внутренний отвал из 4-5 ярусов высотой по 20 метров. В дальнейшем при отработке северного и восточного бортов карьера внутренний отвал будет расширяться по выработанному пространству в этих направлениях. Для заполнения остающегося выработанного пространства карьера, которое будет сформировано при доработке восточного борта, в северной части выработанного пространства на поверхности внутреннего отвала будет складировано около 1,5 млн. м 3 пород. Затем эти породы будут перемещены в указанное выработанное пространство и завершена рекультивация поверхности внутреннего отвала, площадок и откосов уступов, оставшихся незасыпанными в карьере. Применение способа открытой разработки Псилерахского месторождения флюсовых известняков позволит складировать в выработанном пространстве карьера коло 10 млн. м 3 вкрышных пород, что составляет более 65% объема от общего объема вскрыши отрабатываемой от начала эксплуатации карьера. Это дает возможность ис 3 36829 ключить отчуждение плодордных и пригодных к сельскохозяйственному использованию земель площадью около 20-22 га. Под внешние отвалы, что существенно снижает материальные затраты на добычу полезного ископаемого. Кроме того в карьере снижается количество автотранспортных средств на 10-12%, что обеспечивает экономию дизельного топлива на 8-9%. Ожидаемое снижение материальных затрат на добычу составит около 20-30%. Также уменьшится количество вы бросов отработанных азов автосамосвалами в атмосферу, тем самым улучшается экологическое состояние окружающей природной среды в приморской зоне. Дополнительный эффект народное хозяйство получит от производства сельскохозяйственной продукции на территории неотчуждаемых под отвалы земель. Ориентировочная урожайность винограда высших сортов на аналогичной площади составляет около 15-20 тонн в год. Фиг. 1 4 36829 Фиг. 2 Фиг. 3 5 36829 Фиг. 4 Фиг. 5 6 36829 Фиг. 6 Фиг. 7 Фиг. 8 Фиг. 9 7 36829 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8