СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
METHOD FOR OPEN PIT MINING OF MINERAL DEPOSITS

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке угольных месторождений.
Известен способ отработки месторождений открытым способом, согласно которому сначала осуществляют строительство карьера первой очереди на полную глубину отработки залежи, при этом вскрышные породы размещают во внешний отвал. Затем при последующей отработке карьерное поле делят на забойную и отвальную части, а вскрышу укладывают во внутренний отвал (Томаков П.И. Исследование транспортной системы разработки открытым способом свит крутых угольных пластов Кузбасса с размещением вскрыши в выработанном пространстве [Текст]: Автореферат дис., представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук / М-во высш. и сред. спец. образования РСФСР. Моск. ин-т радиоэлектроники и горной электромеханики. - Москва: [б. и.], 1963).
Известный способ позволяет отработать месторождение на полную глубину на всей его протяженности, обеспечивает снижение землеемкости и сокращение дальности транспортирования за счет складирования вскрышных пород в выработанном пространстве.
Недостатком известного способа является то, что отработку карьерного поля осуществляют этапами со складированием вскрышных пород каждого последующего этапа в выработанное пространство предыдущего. При этом отработка месторождения выполняется неритмично. Этот недостаток обусловлен тем, что после строительства карьера первой очереди согласно известному способу последующую отработку месторождения выполняют этапами, при этом каждый этап отрабатывают как отдельный карьер с той разницей, что складирование породы осуществляют в выработанное пространство, образовавшееся после отработки предыдущего этапа. То есть при отработке каждого этапа величина рабочей зоны увеличивается по мере углубления горных работ. Это обстоятельство определяет неравномерность объема вынимаемой вскрыши во времени, что негативно сказывается на технико-экономических показателях разреза - возникает необходимость циклично консервировать, а затем вновь вводить в эксплуатацию оборудование, увольнять и вновь нанимать персонал.
Технический результат заявляемого изобретения - обеспечение ритмичности ведения горных работ, равномерности нагрузки на персонал и оборудование при отработке месторождения.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающем строительство карьера первой очереди на полную глубину отработки залежи, размещение вскрышных пород из карьера первой очереди во внешний отвал, разделение карьерного поля на забойную и отвальную части, размещение вскрышных пород при последующей отработке месторождения во внутренний отвал, согласно изобретению забойную часть карьерного поля отрабатывают наклонными рабочими уступами, отвальную часть карьерного поля формируют наклонными отвальными ярусами, при этом наклон рабочих уступов и наклон отвальных ярусов выполняют во встречных направлениях, а грузотранспортную связь между одноименными рабочими уступами и отвальными ярусами осуществляют по горизонтальным транспортным бермам, выполненным в направлении простирания месторождения по краям карьерного поля.
Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показано положение и направление развития горных работ при реализации заявляемого способа, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (разрез по самой глубокой точке); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (середина фронта горных работ); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 (разрез по горизонтальной транспортной берме); на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1 (сечение отвального фронта работ); на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1 (сечение фронта работ в зоне сочленения вскрышной и отвальной зон); на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 1 (сечение вскрышного фронта работ).
Способ осуществляют следующим образом. Сначала выполняют строительство карьера первой очереди на полную глубину отработки месторождения. При этом вскрышные породы складируют во внешний отвал 1. Строительство карьера первой очереди выполняют по любой из известных и доступных технологий при соблюдении условий, заключающихся в том, что карьер первой очереди выполняют на полную глубину отработки залежи и вскрышные породы складируют во внешний отвал 1. Достижение конечной глубины при строительстве карьера первой очереди является необходимым, так как за счет этого обеспечивается полнота отработки месторождения по глубине. Складирование вскрышных пород из карьера первой очереди во внешний отвал 1 является значимым в силу того, что таким образом создается первоначальная емкость для последующего размещения внутреннего отвала. Определение физических параметров карьера первой очереди не является значимым в рамках описания заявляемого изобретения, значимым является только достижение конечной глубины отработки залежи и размещение вскрышных пород во внешний отвал 1, при этом указанные признаки относятся к общим признакам и напрямую не влияют на достижение заявленного технического результата.
Затем в забойной части карьерного поля рабочий борт отрабатывают наклонными рабочими уступами 2, как показано на фиг. 1, фиг. 6 и фиг. 7. Согласно заявляемому изобретению фронт горных работ развивают вкрест простирания угольного пласта, при этом наклонные рабочие уступы 2 нарезают под наклоном таким образом, чтобы начало и конец рабочего уступа 2 располагались на смежных горизонтах. Это обеспечивает грузотранспортную связь между смежными горизонтами. При этом отпадает необходимость сооружения и постоянного переноса скользящих съездов.
В то же время в отвальной части карьерного поля под наклоном формируют отвальные ярусы 3, как показано на фиг. 1 и фиг. 5. Отвальные ярусы 3 аналогично наклонным рабочим уступам 2 выполнены под наклоном с тем отличием, что наклон наклонных рабочих уступов 2 и отвальных ярусов 3 выполняют во встречных направлениях.
При этом для создания грузотранспортной связи по простиранию карьерного поля между одноименными горизонтами отстраивают горизонтальные транспортные бермы 4, как показано на фиг. 1 и фиг. 4. Это позволяет минимизировать расстояние транспортирования вскрыши из забойной в отвальную зону, так как транспортирование осуществляется по кратчайшему пути.
Общая совокупность отличительных признаков, таких как отработка забойной части наклонными рабочими уступами 2; формирование отвальной части наклонными отвальными ярусами 3; выполнение наклона наклонных рабочих уступов 2 и наклона отвальных ярусов 3 во встречном направлении; осуществление грузотранспортной связи между одноименными рабочими уступами 2 и отвальными ярусами 3 по транспортным бермам; выполнение горизонтальных транспортных берм 4 в направлении простирания месторождения по краям карьерного поля - обеспечивает достижение заявляемого технического результата ввиду следующего.
Описанные признаки позволяют поддерживать рабочее пространство карьера неизменным на протяжении всего срока отработки месторождения. Подвигание забойной и отвальной зон карьера происходит синхронно, так как порода из забойной части укладывается в отвальную часть на одноименном горизонте. Отсутствует деление карьерного поля на этапы, отсутствуют колебания объемов вскрыши и добычи во времени с момента завершения строительства карьера первой очереди до начала погашения горных работ и рекультивации карьерной выработки. Выполнение рабочих уступов 2 и отвальных ярусов 3 под наклоном позволяет отказаться от скользящих съездов и негативных эффектов, сопровождающих их перенос, таких как консервирование части фронта горных работ и отвлечение основного выемочно-погрузочного и горнотранспортного оборудования на выполнение вспомогательных работ. Выполнение наклонных рабочих уступов 2 и отвальных ярусов 3 под наклоном исключает колебания объемов вскрыши и добычи во времени. Все это позволяет обеспечить ритмичность ведения горных работ, под которой понимается равномерность выемки объема вскрышных пород, а также объем добытого угля в каждый промежуток времени. Также заявляемый способ обеспечивает равномерность нагрузки на персонал и технику.
Заявляемый способ был испытан в условиях разреза «Краснобродский», разрабатывающего свиту пластов угля крутого падения.
На участке «Южный» длиной 4,2 километра и шириной 1,3 километра с глубиной отработки 180 метров в забойной части рабочие уступы отрабатывались под наклоном, при этом в отвальной части отвальные ярусы отсыпались также под наклоном. Наклон рабочих уступов и отвальных ярусов 3 был выполнен во встречном направлении. Грузотранспортная связь между смежными горизонтами осуществлялась по горизонтальным транспортным бермам по краям карьерного поля. Всего в работу согласно заявляемому способу было вовлечено 12 горизонтов.
До перехода на работу согласно заявляемому способу на участке «Южный» разреза «Краснобродский» колебания в границах одного календарного года между минимальными и максимальными месячными объемами вскрышных работ составляли 47,8%, добычных работ 24,1%. Имели место перемежающиеся периоды простоя и авральной работы персонала и карьерной техники.
По итогам первого года работы было обеспечено уменьшение колебаний между минимальными и максимальными месячными объемами вскрышных работ до 6,3%, добычных работ до 4,7%. По итогам второго года работы согласно заявляемому способу колебания между минимальными и максимальными месячными объемами вскрышных работ были снижены до 3,2%, добычных работ до 1,5%, работа приобрела равномерный характер, что свидетельствует о том, что заявляемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых обеспечивает ритмичность ведения горных работ, равномерность нагрузки на персонал и оборудование при отработке месторождения.