СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
MINING OF BEDDED DEPOSITS

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при разработке пластов, пологих или наклонных залежей полезных ископаемых.
Заявляемое изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 110], так как направлено на увеличение ширины панели при последовательном выполнении вскрышных и добычных работ одним драглайном без применения дополнительного оборудования и перевалок полезного ископаемого.
Известен и широко применяется способ разработки толщи пород, когда вскрышные породы разрабатывают и укладывают в выработанное пространство драглайном, а породы, содержащие полезное ископаемое, вынимаются из массива другим горным оборудованием (Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 2. Технология и комплексная механизация. Изд. 4-е, перераб и доп. М., Недра, 1985, 549 с., стр. 212-213).
Признаком аналога, сходным с существенным признаком заявляемого способа, является выемка вскрышных пород и полезного ископаемого драглайном с отсыпкой вскрыши в выработанное пространство.
Недостаток способа заключается в том, что для выемки вскрыши и полезного ископаемого используются различные типы оборудования. Например, при ведении вскрышных работ драглайном в выемке пласта экскаваторно-автомобильным комплексом необходимо проведение дополнительных выработок вскрытия и автомобильных дорог для вывозки полезного ископаемого.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки месторождений, предусматривающий выполнение вскрышных и добычных работ одним драглайном попеременно с отсыпкой вскрыши во внутренний отвал, а полезного ископаемого - в бункер, устанавливаемый на поверхности или в навал. (Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. Изд. 3, доп. (2-у. изд. - 1968 г.), М., Недра, 1974, 424 с., стр. 39-40).
Общими признаками прототипа с заявляемым объектом является попеременная отсыпка одним драглайном вскрыши в выработанное пространство, а полезного ископаемого в бункер или навал на поверхности при работе драглайна заходками.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что недостатком способа при разгрузке полезного ископаемого в навал или приемный бункер без дополнительного оборудования являются ограниченные по ширине продольные заходки - панели. При разгрузке полезного ископаемого в навал ширина панели определяется шириной заходки, которая в свою очередь ограничивается условиями размещения вскрыши в выработанном пространстве. Поскольку навал полезного ископаемого отсыпается из пород панели, то в поперечном сечении ограничен в размере и при его последующей отработке необходимы частые перестановки транспортных коммуникаций или передвижки выемочно-погрузочного оборудования. В случае отсыпки полезного ископаемого драглайном в приемный бункер ограничение размера панели по ширине приводит также к необходимости частых перестановок бункера, перегрузочного и транспортного оборудования. В обоих случаях происходит снижение производительности всего комплекса выемочного, погрузочного и транспортного оборудования.
Отсыпка полезного ископаемого в кузов автосамосвала, т.е. использование для погрузки полезного ископаемого транспортных средств цикличного действия, также не позволяет эффективно вести отработку, так как снижается производительность драглайна из за простоев, связанных с установкой автосамосвала под погрузку и ожиданием транспорта.
Заявленное техническое решение направлено на увеличение ширины панели при последовательном выполнении вскрышных и добычных работ одним драглайном без применения дополнительного оборудования и перевалок полезного ископаемого.
Технический результат заключается в повышении эффективности способа за счет увеличения производительности выемочного и транспортного оборудования.
Технический результат достигается тем, что в известном способе разработки, включающем отработку толщи пород драглайном панелями - заходками, в соответствии с заявляемым изобретением заходки в панели и отвалы вскрыши в выработанном пространстве располагают поперек по отношению к направлению формирования навалов полезного ископаемого и по длине разделяют на три участка, сначала отрабатывают крайние участки заходки, прилегающие к ее торцевым границам, при этом полезное ископаемое перемещают за пределы контура разрабатываемой панели, а вскрышные породы отсыпают в выработанное пространство между продольными границами.
В случае попеременной выемки полезного ископаемого и вскрыши драглайном каждую заходку по длине отрабатывают частями в установленном порядке, а внутренний отвал вскрышных пород в выработанное пространство отсыпают последовательно от одной продольной границы панели к другой противоположной.
Разворот заходки по отношению к направлению формирования навала полезного ископаемого и соотвественно изменение направления отработки заходки в панели позволяют создать выработанное пространство в торцевой, а не продольной части панели, и не ограничивать внутренними отвалами панель по ширине.
Отработка заходки по длине частями в установленном порядке позволяет увеличить ее длину при соблюдении условия отсыпки полезного ископаемого за пределы продольной стороны панели.
Одновременное проведение указанных выше операций при реализации способа позволяет увеличить ширину панели, отрабатываемой драглайном при отсыпке пород, содержащих полезное ископаемое, за границу панели без перевалок и применения дополнительного оборудования.
Сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ отличается от прототипа, т.е. соответствует требованиям, предъявляемым к изобретению по критерию «новизна».
Из уровня техники неизвестны признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного способа, однако выявлены признаки, сходные с отличительными признаками.
Известно, что увеличение ширины панели и уменьшение числа передвижек транспортных коммуникаций вдоль фронта работ уступа возможно путем установки промежуточных бункеров - питателей с консольными конвейерами и отдельных конвейерных перегружателей. Их применение позволяет отрабатывать панели одной или несколькими нормальными или широкими заходками, сквозными поперечными заходками или тупиковыми продольными широкими (Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., Недра, 1978, 541 с., стр. 215-216).
Применение дополнительного оборудования, позволяющего увеличить ширину панели, приводит к созданию схемы комплексной механизации с жесткими связями всего оборудования в технологической цепочке, которое должно периодически перемещаться при отработке одной панели, что приводит к увеличению непроизводительных простоев. Также снижаются коэффициент готовности комплекса к работе и использования оборудования во времени смены, происходит колебание и снижение производительности комплекса в целом. Несмотря на применение дополнительного оборудования, производительность технологической схемы определяется не количеством оборудования, а производительностью головной машины, т.е. драглайна. Таким образом в этом случае требуется увеличение затрат на оборудование без роста производительности, а в целом это приведет к снижению удельной эффективности.
Известно разделение фронта работ по длине на два крыла (блока) и отработка вскрышных пород заходками одним драглайном от середины фронта работ, т.е. в пределах заходки в разных направлениях (Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Изд. 2, переаб. и доп. - М.: Недра, 1975. - 574 с., стр. 217-219). Известный признак не предусматривает увеличение ширины панели и используется для исключения зависимости работы вскрышного и добычного экскаватора при отработке вскрышных и добычных работ разным горнотранспортным оборудованием, т.е разделение фронта работ по длине используется для создания возможности ее отработки несколькими экскаваторами. В заявленном техническом решении фронт работ не делится по длине на части, а осуществляется разделение заходки по длине и ее отработка от торцевых границ к центру, что направлено на создание возможности отсыпки полезного ископаемого за пределы панели.
Таким образом, из техники не известно влияние сходных с отличительными признаками на достигаемый технический результат, заключающийся в увеличении ширины панели при совмещении вскрышных и добычных работ драглайном с отсыпкой полезного ископаемого за пределы панели и при необходимости в одну точку.
Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 показана схема расположения панелей 1, направление отсыпки навала полезного ископаемого и деление панели на заходки 2;
- на фиг. 2 показана схема отработки заходки в панели и размещение навала полезного ископаемого;
- на фиг. 3 представлен поперечный разрез по линии А-А в месте размещения отвала пионерной вскрыши;
- на фиг. 4 представлен поперечный разрез по линии А-А в месте размещения отвала вскрыши от отработки центральной части заходки.
Элементы, позиции и участки на чертежах обозначаются следующими цифрами и буквенными обозначениями:
1 - Панель разработки месторождения;
2 - Заходка;
3 - Продольная граница панели (контур);
4 - Продольная противоположная 3-й граница панели;
5 - Навал полезного ископаемого;
6 - 1-я точка стояния экскаватора драглайна;
7 - Дуга окружности перемещения экскаватора драглайна;
8 - Центр окружности перемещения экскаватора драглайна;
9 - Пионерная часть вскрышного отвала;
10 - 2-я точка стояния экскаватора драглайна;
11 - Вторая часть отвала вскрышной породы;
а, b, с, d и d, с, i, f - угловые точки контуров панелей 1;
(q-r-o-p) - первая часть заходки 2, примыкающая к контуру 3 панели 1;
(p-o-s-t) - вторая часть заходки 2 располагается между первой частью (q-r-o-p) и третьей частью (t-s-w-z) заходки 2;
(t-s-w-z) - третья часть заходки 2 примыкает к противоположной границе 4 панели 1;
Rp - радиус разгрузки экскаватора драглайна;
Rч - радиус черпанья экскаватора драглайна;
А - ширина экскаваторной заходки;
Ну - мощность вскрышного уступа;
hп.и. - мощность полезного ископаемого;
ау - угол откоса вскрышного уступа;
b - угол откоса добычного уступа;
ао - угол откоса отвала вскрышной породы;
Но - высота отвала вскрышной породы.
Способ разработки пластовых месторождений осуществляется следующим образом. По протяженности месторождения, фиг. 1, намечают панели 1, в которых наносятся контуры заходок 2.
Рассмотрена отработка заходки с двух точек стояния экскаватора.
Отработка панели 1 с угловыми точками а, b, с, d, фиг. 1, осуществляется следующим образом.
Драглайн, фиг. 2, размещают внутри контура заходки 2, которая делится по длине на три части. Первая часть (q-r-o-p) заходки 2 примыкает к контуру 3 панели 1, вторая часть (p-o-s-t) находится внутри между первой и третьей (t-s-w-z) и примыкает к противоположной границе 4 панели 1. Драглайн при экскавации и отсыпке полезного ископаемого в навал 5 находится во второй части (p-o-s-t) заходки в точке 6, которая лежит на дуге окружности 7, центр 8 которой является точкой разгрузки ковша драглайна в навал 5. Вскрышные породы из (q-r-o-p) и (t-s-w-z) частей заходки 2 размещаются в выработанное пространство, создавая пионерную часть 9 внутреннего отвала, а полезное ископаемое отсыпают в точку 8. Для увеличения высоты и снижения объемов работ при последующей рекультивации возможна подсыпка бортов выемки породами вскрыши. Далее драглайн перемещают за границу панели в точку 10, также находящуюся на дуге окружности 7. В процессе перемещения отрабатывается центральная часть заходки (p-o-s-t), при этом пустые породы отсыпают также во внутренний отвал 11, формируя тем самым окончательно отвал вскрыши. Полезное ископаемое из центральной части (p-o-s-t) заходки 2 аналогично отсыпается в точку 8 и тем самым окончательно создается навал породы 5, который вмещает весь объем полезного ископаемого из заходки 2. Далее драглайн аналогично отрабатывает следующие заходки, а созданные навалы полезного ископаемого, после того как они окажутся за радиусом действия драглайна, отгружают другим оборудованием или перерабатывают на месте.
При разработке широких протяженных месторождений, когда намечается более двух панелей, навалы полезного ископаемого из внутренних панелей возможно размещать внутри контура месторождения на поверхности вскрышных отвалов, которые в месте создания навалов полезного ископаемого планируют.