СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ С СОЗДАНИЕМ ОТВАЛА БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ И ВЫСОТЫ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
METHOD OF OPEN MINING OF MINERAL DEPOSITS WITH FORMING OF DUMP WITH LARGE VOLUME AND HEIGHT IN DIFFICULT CONDITIONS

Известен способ разработки месторождения глубоким карьером с созданием отвалов большой емкости за пределом карьерного поля применением автомобильного и железнодорожного транспорта [1].
Недостатком способа являются значительные расстояния до мест размещения отвалов и, как следствие, большие затраты на разработку месторождения полезных ископаемых.
Известен способ отвалообразования большой емкости при разработке нагорного месторождения применением в основном автомобильного транспорта [2].
Преимуществом способа является то, что применяется автомобильный транспорт с высотой подъема 400-600 м до площадок отвалов, расположенных на расстоянии 2-4 км от границ карьера, что вызывает значительные затраты на транспорт породы на отвальные площадки.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки месторождения глубоким карьером с применением циклично-поточной технологии (ЦПТ) [3].
Недостатком способа является то, что необходимо строительство предотвала в границах карьера I-й очереди при создании ЦПТ и последующего его переноса за контуры карьера на конец отработки.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности разработки месторождения при строительстве высокого отвала большой емкости при снижении затрат на перемещение вскрыши и обеспечение безопасности отвалообразования.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе открытой разработки месторождений полезных ископаемых с созданием отвала большой емкости и высоты, включающий разделение карьерного пространства по зонам, по высоте и периметру карьера, нарезку уступов и горизонтов, на которых ведутся вскрышные и добычные работы с вывозкой пород автомобильным, а иногда и железнодорожным транспортом в отвалы и через рудоспуски на перегрузочные пункты, причем отвалы отстраивают небольшой высоты в основном с применением средств цикличного действия, отличающийся тем, что параметры карьера устанавливают не только с учетом ценности руды и спроса, а с учетом комплексного использования сырья длительно во времени, добываемого в карьере, что увеличивает глубину карьера до предельной и работы ведут с минимальными текущими коэффициентами вскрыши, создают выпуклую форму рабочего борта, постепенно вписываясь в дифференцированный по крутизне борт на конечном контуре, отстраиваемый с учетом минимального нарушения стенок откосов и борта по специальной технологии с минимальным расходом взрывчатых веществ (ВВ) с вывозкой и отсыпкой породы в основной отвал, располагаемый вблизи зоны ведения вскрышных работ за контуром крутонаклонного борта карьера I-й очереди, используют первоначально временные отвалы с самотранспортированием пород за границы карьера и с частичной их переэкскавацией, обеспечивают минимальное плечо откатки пород и руды с использованием дробильно-перегрузочных пунктов и конвейеров от наклонных на верхних горизонтах до крутонаклонных и вертикальных при доработке карьера, причем с углублением горных работ вскрышную зону делят на два участка и перемещают породу комбинированным транспортом с двух сторон в строящийся отвал параллельно откосу борта с учетом деформации его отдельных участков, а отсыпку породы на отвале после дробления осуществляют средствами поточного транспорта, например, применением передвижной консоли, обеспечивают минимальное плечо откатки породы и руды, минимальные затраты на разработку горной массы на первом и последующих этапах (очередей), и производят отсыпку первых двух ярусов отвала по комбинированной технологии ЦПТ с применением автотранспорта или погрузчиков (при переэкскавации пород), что обеспечивает стабильность и устойчивость отвального фронта по разработанной технологии отвалообразования, на заключительном этапе отсыпают третий, при необходимости и четвертый ярус отвала в соответствии с расчетной его емкостью и высотой и предельной глубиной карьера.
Преимущество предлагаемого способа разработки месторождения с созданием отвала большой высоты и емкости заключается в том, что первоначально размещение пород вскрыши производится на площадках вблизи и внутри окончательного контура карьера с учетом смещения части отвалов за контуры конечных границ карьера (временные отвалы) с частичной переэкскавацией и созданием основного многоярусного отвала непосредственно у конечного контура, причем при его отсыпке используют насыпь в присклоновой зоне с отсыпкой предотвала для ЦПТ с использованием склонов. При применении ЦПТ на вскрыше и руде (рудоспуск) обеспечивается минимальное расстояние плеча перевозки горной массы из всех зон разработки месторождения, а предлагаемая технология отсыпки породы с учетом горно-геологических и климатических факторов обеспечивает безопасность производства работ.
На чертежах Фиг. 1-4 приведены основные фрагменты разработки месторождения при отсыпке высокого отвала большой емкости.
Фиг. 1. Схема разработки рудного тела карьером сверху-вниз (в разрезе):
1 - рудное тело; 2 - откос борта по проекту; 3 - предлагаемый откос борта; 4 - породы вторичной вскрыши; 5 - рабочий борт.
Фиг. 2. Схема расположения отвала вблизи карьера (в разрезе): 2 - откос борта по проекту; 3 - откос борта (предлагаемый); 6 - предотвал откос отвала по проекту, временный отвал; 7 - откос отвала (предлагаемый).
Фиг. 3. Схема расположения отвалов относительно контура карьера (план):
8 - контур карьера; 9, 10, 11 - дополнительные отвалы; 12 - конвейерный отвал, 13 - контуры строящегося отвала 7; 14, 15 - рудоспуски; 16 - дробильно-передвижной узел; 17 - конвейерная линия.
Фиг. 4. Схема расположения дробильного комплекса (ЦПТ) при разработке и транспортировании вторичной вскрыши скальных пород в отвал:
16 - дробильно-передвижной узел (передвижной); 17 - конвейерная линия; 18 - консоль при разгрузке пород под откос; 19 - откос отвала.
Пример реализации конкретного способа
Способ может быть реализован на действующем Коашвинском карьере апатито-нефелиновых руд Восточного рудника и строящемся карьере рудника Центральный ОАО «Апатит», готовящегося к отработке бокового рудного тела «Восточный Расвумчорр».
На первом этапе параметры карьера устанавливают не только с учетом ценности руды и спроса, а с учетом комплексного использования сырья длительно во времени, добываемого в карьере, что увеличивает глубину карьера до предельной и работы ведут с минимальными текущими коэффициентами вскрыши, создают выпуклую форму рабочего борта 5, постепенно вписываясь в дифференцированный по крутизне борт 3 на конечном контуре, отстраиваемый с учетом минимального нарушения стенок откосов и борта по специальной технологии с минимальным расходом взрывчатых веществ (ВВ) с вывозкой и отсыпкой породы в основной отвал 7, располагаемый вблизи зоны ведения вскрышных работ за контуром крутонаклонного борта карьера I-й очереди 3.
3
Для этого в границах карьера 8 I-й очереди (этапа) со сторон лежачего бока залежи 1 проводят вскрывающие траншеи и осуществляют нарезку уступов по вскрыше и руде с увеличивающейся крутизной рабочего борта 5. Работы ведут в направлении конечного борта 3 карьера, отстраиваемого с увеличивающейся крутизной соответственно повышающейся прочности пород массивов (снижающейся трещиноватостью с глубиной). Породу вскрыши вывозят в предотвал 6 в границах I-II этапов разработки рудного тела 1, дополнительные отвалы 9, 10, 11 или насыпь для транспортирования породы циклично-поточной технологией (ЦПТ), используют первоначально временные отвалы с самотранспортированием пород за границы карьера и с частичной их переэкскавацией, обеспечивают минимальное плечо откатки пород и руды с использованием дробильно-перегрузочных пунктов и конвейеров от наклонных на верхних горизонтах до крутонаклонных и вертикальных при доработке карьера. При увеличении плеча откатки породы и руды до 4-5 км устраивают дробильно-перегрузочные пункты 16 и разделяют вскрышную зону на два участка и отстраивают I и II ярусы отвала 7 с контурами 12, 13 параллельно откосу борта 3 отсыпкой пород с двух сторон с учетом возможной деформации участков отвала с минимальным плечом откатки и применением консоли 18, а по руде это достигается строительством рудоспусков 14, 15, проходимых, в том числе, поперек рудного тела. Минимизацию затрат достигают тем, что применяют передвижные дробильные системы 16 с максимальной производительностью на основе конусных дробилок (по породе) или щековых при малой производительности по руде, а также погрузчиков при малом плече откатки породы или руды (например, 0,4-0,8 км с емкостью ковша Е=12-16 м) особенно при переэкскавации пород (вторичной вскрыши) 4.
С углублением горных работ слабонаклонные конвейеры 17 (с углом α=15-16°) заменяют на наклонные (30-40°), а при отработке глубоких зон отстраивают участки борта 3 с крутизной 60-70° и используют крутонаклонные конвейеры (КНК), при доработке карьера применяют вертикальные конвейеры, для чего используют дробилки (конусные) среднего дробления таким образом, чтобы высота доставки оставшейся части руды составляла для сборочного автотранспорта около 200 м, по породе достраивают III-й ярус отвала 7, а при необходимости IV-й ярус с минимальным плечом откатки пород. Объемы отвалов могут составить 250-400 млн.м пород при добыче свыше 200 млн.т руды. Таким образом карьер может быть отработан до предельной глубины с минимальными затратами народно-хозяйственных средств.
Источник информации
1. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. М.: Недра, 1980.
2. Рыжков А.Н., Окунович А.В. Вторая жизнь Плато Расвумчорр. М.: Горный журнал. - №7. - 2009. С.46-51.
3. Патент РФ №2310077. Способ формирования высокого ярусного отвала. Опубл. 10.11.2007. Бюл. №31 (прототип).