СПОСОБ ВЫЕМКИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО ИЗ ЦЕЛИКОВ
METHOD OF MINERALS EXCAVATION FROM PILLARS

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к технологии комбинированной отработки запасов руд, и может быть использовано при выемке открытым способом полезного ископаемого из целиков, оставленных при ведении подземной добычи.
Известен способ отработки целиков, включающий проходку подготовительно-нарезных выработок в почве панели, закладку выработанного пространства закладочным материалом, бурения скважин в целиках с последующим размещением в них зарядов ВВ и их взрыванием, выпуск руды на подготовительные выработки /1/.
Недостатком этого способа является низкая эффективность горных работ, что связано с повышением затрат на производство дополнительных подготовительных выработок и полной закладке выработанного пространства, с одной стороны, а с другой стороны - заниженными объемами добываемой руды.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выемки полезного ископаемого, включающий вскрытие целиков полезного ископаемого с последующим размещением вскрышных пород в призме упора, постановку бортов карьера на предельный контур, извлечение запасов руд из целиков отдельными блоками и последующую пригрузку борта в пределах отработанных блоков вскрышными породами /2/.
Недостатком данного способа является снижение эффективности горных работ вследствие увеличения цикличности производства за счет отработки целиков отдельными блоками.
Кроме того, для последующей пригрузки борта карьера в зоне отработанного блока необходимо вести временное складирование вскрышных пород, что требует дополнительных затрат на организацию перегрузочного пункта. Временной разрыв между выемкой целиков и компенсацией ослабления борта за счет его пригрузки вскрышными породами не позволит увеличить ширину рабочей площадки экскаватора (длину блока) с постановкой ослабленного участка борта на предельный контур с максимально возможным углом наклона. Это приведет к необходимости проведения дополнительных вскрышных работ по выполаживанию борта или к сужению экскаваторной рабочей площадки, что резко снизит эффективность погрузочно-откаточных процессов.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности открытых горных работ по извлечению полезного ископаемого из целиков в приконтурной зоне карьера за счет снижения затрат на перемещение вскрышных пород в призму упора и повышения производительности извлечения полезного ископаемого.
Это достигается тем, что в способе выемки полезного ископаемого из целиков, включающем вскрытие целиков, извлечение полезного ископаемого из них и формирование призмы упора борта карьера из вскрышных пород, вскрышные породы оставляют на вышележащих уступах карьера объемом, достаточным для формирования призмы упора с параметрами, обеспечивающими заданную устойчивость борта карьера, и на расстоянии от призмы упора, позволяющем вести их перемещение с минимальными затратами, а извлечение полезного ископаемого из целиков и формирование призмы упора из вскрышных пород осуществляют одновременно, при этом длина обнажения призмы возможного обрушения равна расстоянию между фронтом добычных работ и границей упорной призмы, которое выбирают из условия, обеспечивающего минимально допустимый запас устойчивости борта карьера.
Одновременное извлечение полезного ископаемого из целиков и формирование призмы упора позволяет повысить производительность извлечения полезного ископаемого за счет совмещения во времени процессов по отсыпке упорной призмы, добычи полезного ископаемого из целиков и поставки борта карьера на предельный контур. Кроме того, снижается время стояния участка борта, расположенного над зоной добычных работ, что позволяет достичь максимально крутого угла откоса борта при его постановке на предельный контур с сохранением необходимой ширины рабочей плащадки.
На фиг.1 изображена технологическая схема выемки полезного ископаемого из целиков в приконтурной зоне карьера, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - график зависимости коэффициента запаса устойчивости борта η от длины обнажения призмы возможного обрушения L.
Способ выемки полезного ископаемого из целиков осуществляют следующим образом. Вначале определяют объем вскрышных пород, необходимых для формирования призмы упора 1 с параметрами, обеспечивающими заданную устойчивость борта карьера в предельном положении 2. Этот объем вскрышных пород оставляют на одном или нескольких вышележащих уступах 3, не доводя их до предельного контура 2, с обеспечением возможности их дальнейшего перемещения с минимальными затратами в призму упора 1. Далее осуществляют погашение подземных пустот 4 и извлечение полезного ископаемого из целиков 5 по известной технологии, например, с использованием буровзрывных работ. После чего осуществляют формирование призмы упора 1 путем перемещения вскрышных пород посредствам, например, колесного погрузчика 6 с одной или нескольких вышележащих уступов 3. Извлечение полезного ископаемого из целиков и формирование призмы упора осуществляют одновременно. При этом длину обнажения призмы возможного обрушения L, равную расстоянию между фронтом добычных работ и границей упорной призмы, выбирают из условия, обеспечивающего минимально допустимый запас устойчивости борта карьера.
Пример реализации способа выемки полезного ископаемого из целиков
Описанный способ осуществлен для условий одного из месторождений цветных металлов, расположенного в Центральном Казахстане и отрабатываемого комбинированным способом.
При отработке участка расширения карьера постановку борта на предельный контур 2 осуществляют в условиях подработки массива горных пород незаложенными одно- и двухъярусными подземными пустотами 4, расположенными в пределах горизонтов 280-320 м. Согласно расчетам устойчивости борта в данных условиях при высоте борта 140-160 м максимально допустимые углы наклона изменяются в пределах 32-37°.
До подхода борта к проектному контуру работы производятся по общепринятой технологии: в пределах горизонтов 280-320 м - двумя 20-метровыми уступами, а горизонтов 320-440 м - 15-метровыми уступами. Пять верхних уступов (гор. 365-440 м) выводятся на предельный контур 2, причем четыре верхних уступа сдваиваются, образуя два 30-метровых уступа с углом откоса 55° и шириной берм безопасности на гор. 380 и 410 м, равной 10-11 м. Два 15-метровых уступа (гор. 335 и 350 м) не доводят до предельного контура и оставляют на них определенный объем вскрышных пород, достаточный для отсыпки призмы упора 1. Вскрышные породы с гор. 350 м перепускаются на гор. 335 м и затем транспортируются до места формирования призмы упора 1.
Добычные работы ведутся по известной технологии, включающей погашение подземных пустот 4 и потолочины с гор. 320 м, безопасная и допустимая мощность которой определяется на основании опыта погашения потолочин на карьерах корпорации «Казхмыс», удаление вскрышных пород, обрушившихся после погашения в выработанное пространство, и выемку запасов руды из оставленных междукамерных целиков 5.
Отсыпку призмы упора шириной по дну карьера, равной 50 м, высотой 55 м, угле откоса 36° производят с гор. 335 м вслед за продвижением фронта добычных работ. Опережение добычных работ отсыпаемой призмы упора по гор. 320 м должно быть не более 55 м. Длина призмы возможного обрушения, равная 55 м, обеспечивает коэффициент запаса устойчивости не менее η=1,05. Что возможно при длительности стояния борта на пределе устойчивости не более двух месяцев и образовании двух широких берм горизонтов 350 и 335 м. На фиг.3 представлена расчетная зависимость изменения коэффициента запаса устойчивости борта карьера η от длины обнажения призмы возможного обрушения L.
При ведении вскрышных работ на гор. 335 и 350 м и отсыпке призмы упора 1 целесообразно использовать мощные пневмоколесные погрузчики 6.
Таким образом, данный способ позволяет достичь повышения эффективности ведения горных работ за счет снижения затрат на дополнительные объемы вскрыши, сокращения расстояния транспортирования вскрышных пород и повышения производительности погрузочно-откаточного оборудования при добыче полезного ископаемого.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР № 1266989, по кл. Е21С 41/22 от 28.06.85.
2. Авторское свидетельство СССР № 636391, по кл. Е21С 41/28 от 01.06.77 (прототип).