СПОСОБ БЕСТРАНСПОРТНОЙ ПРОХОДКИ РАЗРЕЗНОЙ ТРАНШЕИ
METHOD FOR DIRECT DEVELOPMENT OF WORKING TRENCH

Заявляемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях.
Заявляемое изобретение относится к приоритетным направлениям развития науки и технологии «Технология экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых», поскольку решает одну из проблем, связанную с механизацией и экологической безопасностью открытых горных работ [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].
Проблема повышения эффективности способа бестранспортной проходки разрезной траншеи заключается в следующем.
Известен способ проходки разрезной траншеи по авторскому свидетельству СССР №912932, Е21С 41/00, опубликовано 15.03.1982. Бюллетень №10. Известный способ включает проходку разрезной траншеи драглайнами с укладкой пород вскрыши на нерабочий борт карьера. При этом способ предусматривает проведение опережающей отрезной траншеи с наклоном в сторону массива дном, которую заполняют породой вскрыши, извлеченной при проведении разрезной траншеи.
Общими признаками известного способа проходки разрезной траншеи с заявляемым изобретением являются:
- проведение разрезной траншеи продольными вскрышными заходками, представляющими опережающую отрезную и разрезную траншеи;
- складирование пород вскрыши на нерабочий борт карьера.
Недостатками известного способа проходки разрезной траншеи являются:
- увеличенный объем вскрышных работ за счет создания наклона дна опережающей траншеи в сторону массива;
- увеличенные потери полезного ископаемого, оставляемого под отвалом пород вскрыши опережающей отрезной траншеи, формируемым из извлекаемых пород вскрыши при проведении разрезной траншеи;
- снижение добычи полезного ископаемого в результате значительного сокращения длины добычного фронта из-за существенного уменьшения расстояния между драглайнами;
- снижение добычи полезного ископаемого в результате простоев драглайнов из-за зависимой друг от друга их работы.
За прототип принят способ проходки разрезной траншеи с переэкскавацией пород вскрыши драглайнами [Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 2. Технология и комплексная механизация. М., Недра. 1985, стр.217, рис.6.13], как наиболее близкий по технической сущности и выполняемым функциям. Разрезная траншея проходится продольными вскрышными заходками с переэкскавацией и складированием пород вскрыши во внешний отвал, размещаемый на верхней площадке нерабочего борта карьера ярусами. Породы вскрыши отсыпают во внешний отвал драглайнами по фронту, который формируют вдоль верхней бровки нерабочего борта карьера. При этом заходки отрабатывают в направлении от рабочего борта карьера к нерабочему.
Общими признаками известного способа проходки разрезной траншеи с переэкскавацией пород вскрыши драглайнами с заявляемым изобретением являются:
- проходка разрезной траншеи продольными вскрышными заходками;
- складирование пород вскрыши во внешний отвал, размещаемый на верхней площадке нерабочего борта карьера;
- размещение пород вскрыши во внешнем отвале ярусами;
- формирование внешнего отвала по фронту работ.
Недостатком известного способа проходки разрезной траншеи с переэкскавацией пород вскрыши драглайнами являются значительные по величине объемы переэскавации при перемещении пород вскрыши. При этом породы вскрыши перемещают участками, расположенными последовательно друг за другом. Общее направление перемещения пород вскрыши участками не совпадает с направлением, по которому расстояние перемещения пород вскрыши является кратчайшим, и превышает это кратчайшее расстояние, дополнительно увеличивая объемы переэкскавации пород вскрыши. На каждом участке (кроме первого участка) перемещается свой объем пород вскрыши, являющийся объемом переэкскавации. Суммарный перемещаемый объем пород вскрыши всех участков (кроме первого) является объемом переэкскавации пород вскрыши продольной вскрышной заходки. Поэтому, чем больше таких участков, тем больше объемы переэкскавации пород вскрыши. Увеличение объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши сопровождается увеличением затрат на зарплату, расходов материалов и электроэнергии, запыленности при разгрузке пород вскрыши при росте числа участков.
Причиной увеличенных объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши с использованием известного способа проходки разрезной траншеи является отсутствие технических решений, направленных на уменьшение объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши.
Таким образом, проблема повышения эффективности способа бестранспортной проходки разрезной траншеи заключается в уменьшении объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности способа бестранспортной проходки разрезной траншеи путем уменьшения объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности способа бестранспортной проходки разрезной траншеи путем уменьшения объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши.
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в способе бестранспортной проходки разрезной траншеи, включающем ведение вскрышных работ продольными вскрышными заходками с укладкой пород вскрыши во внешний отвал, размещаемый на верхней площадке нерабочего борта карьера, и складирование пород вскрыши во внешний отвал ярусами по фронту отсыпки, согласно изобретению, складирование пород вскрыши ведут в поперечном направлении к продольной вскрышной заходке.
Складирование пород вскрыши в поперечном направлении к продольной вскрышной заходке позволяет сформировать фронт отсыпки под прямым углом по отношению к верхней бровке нерабочего борта карьера и совместить фронт отсыпки с направлением перемещения пород вскрыши из забоя продольной вскрышной заходки с местом их отсыпки.
Эти позволяет сократить количество участков при перемещении пород вскрыши в результате складирования этих пород до одного, то есть производить отсыпку вскрышных пород только один раз. При этом породы вскрыши перемещают в направлении, совпадающем с направлением кратчайшего расстояния от забоя до места отсыпки пород вскрыши. Это уменьшает объемы переэкскавации пород вскрыши, то есть достигается технический результат.
Способ осуществляется с применением экскавационно - транспортирующего комплекса по патенту РФ на изобретение №2456454, кл. Е21С 42/00, E02F 3/54, опубликовано 20.07.2012. Бюл. №20. Это доказывает соответствие заявляемого способа условию патентоспособности «промышленная применимость».
Отличие от прототипа доказывает соответствие заявляемого способа условию патентоспособности «новизна». Из уровня техники неизвестно проведение отсыпки вскрышных пород в поперечном направлении к продольной вскрышной заходке разрезной траншеи в случае бестранспортной ее проходки, что доказывает соответствие заявляемого способа условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, которые показаны на фиг.1, 2, 3, 4, 5.
На фиг.1 показано складирование пород вскрыши в первый ярус внешнего отвала при проходке первой продольной вскрышной заходки разрезной траншеи (поперечное сечение).
На фиг.2 представлена проходка первой продольной вскрышной заходки разрезной траншеи при складировании пород вскрыши в первый ярус внешнего отвала (план).
На фиг.3 - отсыпка пород вскрыши на откос отвального уступа наклонными слоями (продольное сечение в направлении проходки продольной вскрышной заходки разрезной траншеи).
На фиг.4 - складирование пород вскрыши во второй ярус внешнего отвала при проходке второй продольной вскрышной заходки разрезной траншеи (поперечном сечение).
На фиг.5 - проходка второй продольной вскрышной заходки разрезной траншеи при складировании пород вскрыши во второй ярус внешнего отвала (план).
Позиции способа бестранспортной проходки разрезной траншеи обозначены следующими цифрами:
1 - вскрышная ходовая неповоротная платформа;
2 - мачта вскрышной ходовой неповоротной платфорфмы;
3 - отвальная ходовая неповоротная платформа;
4 - мачта отвальной ходовой неповоротной платформы;
5 - промежуточная ходовая неповоротная платформа;
6 - мачта промежуточной ходовой неповоротной платформы;
7 - система канатов;
8 - двухсторонний ковш с днищем V-образной формы;
9 - разрезная траншея;
10 - первая продольная вскрышная заходка;
11 - вторая продольная вскрышная заходка;
12 - рабочий борт карьера;
13 - нерабочий борт карьера;
14 - внешний отвал пород вскрыши;
15 - первый ярус внешнего отвала пород вскрыши;
16 - второй ярус внешнего отвала пород вскрыши;
17 - уступ отвальных пород;
18 - откос уступа отвальных пород;
19 - наклонный слой отвальных пород;
20 - фронт отсыпки пород вскрыши во внешний отвал.
На фиг.1 пунктирными линиями показаны - вторая продольная вскрышная заходка 11 и рабочий борт карьера 12. На фиг.2 точками показан план расположения буровых скважин взрываемого блока.
Экскавационно-транспортирующий комплекс предназначен для экскавации пород вскрыши в эксплуатационной траншеи и перемещения их во внешний отвал (фиг.1, 2, 4, 5). Состоит из трех ходовых неповоротных платформ - вскрышной 1, отвальной 3 и промежуточной 5. Каждая ходовая неповоротная платформа 1, 3, 5 оборудована одной мачтой 2, 4, 6, соответственно. Мачты 2, 4, 6 соединены между собой системой канатов 7, к которой прикреплен двухсторонний ковш с днищем V-образной формы 8. Ковш 8 черпает породы вскрыши в забоях продольных вскрышных заходок 10, 11, перемещает их посредством системы канатов 7 во внешний отвал 14 и складирует в ярусы 15, 16 и т.д. на откос уступа отвальных пород 18 наклонными слоями 19.
Способ бестранспортной проходки разрезной траншеи осуществляется следующим образом. В соответствии с параметрами разрезной траншеи 9 отстраивается поперечный профиль внешнего отвала 14, который по высоте разделяется на ярусы 15, 16 и т.д. Количество ярусов и их высоту принимают в зависимости от высоты разгрузки двухстороннего ковша с днищем V-образной формы 8. Разрезную траншею 9 разделяют на продольные вскрышные заходки 10, 11 и т.д. а их количество принимается равным количеству ярусов внешнего отвала 14 пород вскрыши (15, 16 и т.д.). Объем вскрышных пород в каждой продольной вскрышной заходке принимается равным объему отвальных пород в соответствующем ярусе с учетом коэффициента разрыхления.
Первая продольная вскрышная заходка 10 проходится следующим образом (фиг.1. 2, 3).
Вскрышная ходовая неповоротная платформа 1 размещается на верхней площадке рабочего борта 12 карьера и передвигается вдоль его верхней бровки. Отвальная ходовая неповоротная платформа 3 размещается на нижней площадке отсыпаемого первого яруса 15 внешнего отвала 14 пород вскрыши со стороны внешней границы внешнего отвала 14 пород вскрыши (относительно разрезной траншеи) и передвигается вдоль этой границы. Промежуточная ходовая неповоротная платформа 5 размещается на нижней площадке отсыпаемого первого яруса 15 со стороны внутренней границы внешнего отвала 14 пород вскрыши (относительно разрезной траншеи) и передвигается вдоль этой границы.
Вскрышные породы первой продольной вскрышной заходки 10, проходимой вдоль верхней бровки нерабочего борта 13 карьера, размещают в первом ярусе 15 внешнего отвала 14 пород вскрыши, отсыпаемом на верхней площадке нерабочего борта 13 карьера. Фронт отсыпки 20 пород вскрыши во внешний отвал формируют прямолинейным и располагают под прямым углом к верхней бровке нерабочего борта 13 карьера.
Ковш 8 экскавационно-транспортирующего комплекса черпает породы вскрыши в первой продольной вскрышной заходке 10, перемещает и разгружает их вдоль прямолинейного фронта 20 отсыпки вскрышных пород в первом ярусе 15 внешнего отвала пород вскрыши 14. При этом фронт отсыпки вскрышных пород 20 совмещают с направлением перемещения пород вскрыши из забоя первой продольной вскрышной заходки 10 к месту их складирования во внешний отвал 14 на откос уступа 18 отвальных пород. Отсыпку пород вскрыши на откос уступа 18 отвальных пород ведут наклонными слоями 19 (фиг.3). (На фиг.3. позиции 1, 2, 3. 4, 5, 6, 9, 10, 11. 12, 13, 14. 16 не видны, а позиции 1, 2, 3, 4 5, 6 показаны на фиг.1, 2, 4. 5, 6, а позиции 9, 10, 11, 12, 13. 16 показаны на фиг.4, 5). Прямолинейность фронта отсыпки пород вскрыши 20 под прямым углом к верхней бровки нерабочего борта уступа 11 формируется в результате перемещения ковша 8 по прямой линии.
Вскрышные породы отсыпают по фронту 20 в направлении от верхней бровки нерабочего борта 13 карьера к внешней границе внешнего отвала 14 пород вскрыши. При черпании ковшом 8 пород вскрыши в забое первой продольной вскрышной заходки 10 остается порода, расположенная между дорожками прохода ковша 8. Высота породного гребня не превышает (0,2-0,3) высоты боковой стенки ковша 8. Эту породу перемещают к дорожке прохода ковша 8 бульдозером. Толщину слоя отвальных пород 19 принимают равной ширине ковша 8 и формируют при передвижке экскавационно-транспортирующего комплекса. В результате черпание пород вскрыши в первой продольной вскрышной заходке 10, их транспортирование и отсыпка в первый ярус внешнего отвала 15 выполняются вдоль прямолинейного фронта работ. При этом переэкскавация вскрышных пород исключается.
После проходки первой продольной вскрышной заходки 10 и формирования первого яруса 15 внешнего отвала пород вскрыши 14, экскавационно-транспортирующий комплекс возвращается обратным (холостым) ходом в исходное положение для проходки второй продольной вскрышной заходки 11 (фиг.3, 4, 5). Вскрышную ходовую неповоротную платформу 1 смещают в направлении от верхней бровки рабочего борта карьера 12 в сторону массива на ширину второй продольной вскрышной заходки 11 и перемещают вдоль верхней бровки рабочего борта карьера 12 в направлении отработки второй продольной вскрышной заходки 11, совпадающим с направлением проходки первой продольной вскрышной заходки 10. Отвальную ходовую неповоротную платформу 3 размещают на нижней площадке отсыпаемого второго яруса 16 со стороны внешней границы внешнего отвала 14 пород вскрыши (относительно разрезной траншеи) и перемещают вдоль этой границы. Промежуточную ходовую неповоротную платформу 5 размещают на нижней площадке отсыпаемого второго яруса 16 со стороны внутренней границы внешнего отвала 14 пород вскрыши (относительно разрезной траншеи) и перемещают вдоль этой границы.
Процессы проходки второй продольной вскрышной заходки 11 с укладкой пород вскрыши во второй ярус 16 внешнего отвала 14 повторяются аналогично процессам проходки первой продольной вскрышной заходки 10 с укладкой вскрышных пород в первый ярус 15 внешнего отвала 14. При количестве продольных вскрышных заходок в разрезной траншеи более двух технология их проходки аналогична изложенной.
Таким образом, способ бестранспортной проходки разрезной траншеи по заявляемому изобретению повышает его эффективность путем уменьшения объемов переэкскавации при перемещении пород вскрыши. При этом снижается запыленность окружающей среды, уменьшается расход материалов и электроэнергии. В результате достигается технический результат.