Разработка специальных технологических схем для повторной эксплуатации крутопадающих месторождений открытым способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 622.271.4

Разработка специальных технологических схем для повторной эксплуатации крутопадающих месторождений открытым способом

И.В. Ботанцев

Северный» ГОК «Укрмеханобр» ОАО «Мариупольский металлургический

комбинат им. Иллича», Кривой Рог, Украина

Для вирішення проблеми вилучення «втраченої» корисної копалини з крутопадаючих родовищ, експлуатація яких раніше здійснювалася підземним способом, розроблені спеціальні технологічні схеми, що забезпечують залучення їх до повторної відробки відкритим способом для безпечного видобутку мінеральної сировини.

Для решения проблемы извлечения «потерянного» полезного ископаемого из крутопадающих месторождений, эксплуатация которых ранее осуществлялась подземным способом, разработаны специальные технологические схемы, обеспечивающие вовлечение их в повторную отработку открытым способом для безопасной добычи минерального сырья.

For the decision of problem of extraction of «lost» useful iskopaemogo from krutopadayuschikh deposits exploitation of which was before carried out by an underground method, the special technological charts, providing involving them in the repeated working off the opened method for the safe booty of mineral raw material, are developed.

Разработка крутопадающих месторождений подземным способом характеризуется значительными потерями минерального сырья, достигающими - 40-50% от их общих запасов. Особенности таких технологий предопределяют в отработанном массиве наличие подземных горных выработок и пустот, образовавшихся в результате выемки полезного ископаемого и, как следствие, неустойчивых или обрушенных массивов горных пород. ископаемое крутопадающий месторождение

В этой связи доработка таких месторождений открытым способом с целью извлечения оставшегося в недрах минерального сырья, считавшееся ранее безвозвратно потерянным, представляет собой довольно сложную проблему. Реализация этой цели существующими технологиями открытой разработки месторождений весьма затруднительна, так как в неустойчивом породном массиве под воздействием различных процессов горного производства происходит сдвижение горных пород, вызывающее образование воронок обрушения. Эти негативные процессы, происходящие в рабочей зоне карьера, а еще хуже в месте расположения выездных коммуникаций, обеспечивающих грузотранспортные связи, могут серьезно отразиться на работе карьера. Длительность остановки карьера зависит от объема работ по устранению аварийной ситуации.

В этой связи, для извлечения «потерянного» полезного ископаемого из вышеуказанных месторождений, необходима разработка новых технологических схем, которые должны обеспечить бесперебойную работу карьера даже в случае возникновения ава-рийной обстановки.

Проведенные исследования показывают, что одним из наиболее приемлемых технологических приемов для осуществления извлечения «потерянного» полезного ископаемого, является доработка таких месторождений наклонными слоями.

Сущность разработанной технологиче-ской схемы, предназначенной для разработки крутопадающих месторождений с неустойчивым состоянием массива горных пород, представленной на рисунке 1, заключа-ется в следующем.

Формирование наклонных выемочных слоев для отработки карьерного поля осуществляется в период его вскрытия. Для этого в одном из торцов карьерного поля осуществляют одновременную нарезку с поверхности несколько наклонных вскрывающих выработок, угол наклона которых равен руководящему углу наклона транспортных ком-муникаций.

Эти вскрывающие выработки располагаются последовательно друг за другом по простиранию пласта полезного ископаемого и имеют трапециевидную форму в плане. Верхним основанием выработок является горизонтальная мощность пласта полезного ископаемого, а нижнее увеличено относительно верхнего на величину удвоенной ширины транспортной бермы.

Длина вскрывающих выработок, каждая из которых нарезает выемочный слой, зависит от его высоты и угла его наклона к горизонту. Определяется по формуле:

, м;

где - высота нарезаемого слоя, м; - руководящий угол наклона выемочного слоя, ‰. Для обеспечения безопасной эксплуатации месторождения с нарушенной устойчивостью породного массива горную массу, заключенную в контурах карьерного поля, отрабатывают наклонными выемочными слоями, которые сочетают в себе функции выемочных слоев и транспортных коммуникаций. При этом рабочая зона карьера формируется поперечными добычными блоками, которые являются верхним основанием наклонных вскрывающих выработок и диа-гональными блоками, образующиеся при разносе боковых сторон этих выработок.

Рисунок 1 - Технологическая схема отработки карьерного поля наклонными слоями с односторонним развитием фронта горных работ

В период основного срока службы карьера вскрытие и подготовка наклонных выемочных слоев к их отработке осуществляется не в самой нижней части карьера, как это общепринято при существующих способах отработки крутопадающих месторождений, а в самой верхней части карьерного поля, расположенной в противоположном тор-це. В этом случае нарезка нового наклонного слоя осуществляется путем проходки двух горизонтальных съездов и разрезной траншеей с организацией сквозного движения транспортных средств.

При таком формировании рабочей зоны карьера достигается необходимая рассредоточенность горного оборудования (расстояние между поперечными экскаваторными блоками составляет 350-400 м). Кроме того, так как карьерное поле отрабатывается на-клонными слоями, то: во-первых, поперечный блок по наклонной плоскости постепенно приближается к возможным пустотам, образованным подземными работами, вследствие чего сдвижение горных пород может произойти не по всей площади выемочного слоя, а только в его самой нижней точке. В этом случае объем разведочного бурения с установкой датчиков наблюдения за состоянием горного массива резко снижается.

Во-вторых, в связи с тем, что угол на-клона выемочных слоев равен руководящему углу наклона транспортных коммуникаций, то устраняется необходимость не только дублирования, но и проведения их вооб-ще, так как по сути вся площадь на-клонных слоев является транспортными коммуникациями. В этом случае сдвижение горных пород и, как следствие, образование воронок обрушения не вызывает полной остановки производственных процессов в карьере. Следующим положительным моментом совмещения функциональности вы-емочного слоя с транспортными коммуникациями является обеспечение снижения дальности транспортирования в рабочей зоне карьера, так как транспортное средство из экскаваторного забоя к пункту разгрузки перемещается по кратчайшему пути.

Технологическая схема, представленная на рисунок 1, применяется в случае, если подземные выработки (пустоты) расположены в одном из торцов карьерного поля. В случае центрального расположения подземных выработок и возможных пустот предусматривается применение технологической схемы отработки карьерного поля наклонными слоями с двухсторонним развитием фронта горных работ (рисунок 2).

Рисунок 2 - Технологическая схема отработки карьерного поля наклонными слоями с двухсторонним развитием фронта горных работ

Эта технологическая схема отличается от выше рассмотренной центральным вскрытием карьерного поля и организацией встречного подвигания фронта горных работ со взаимной отработкой наклонных выемочных слоев.

Немаловажным достоинством этой тех-нологической схемы является то, что в случае возникновения аварийной обстановки (сдвижение горных пород, повлекшее образование воронок обрушения в любой части карьерного поля, рисунок 3) производственная деятельность карьера не будет полностью заблокирована. В этом случае произ-водство горных работ будет оставлено только в той части рабочей зоны карьера, где произошло образование воронок обрушения для проведения комплекса мероприятий по ликвидации аварийной ситуации.

Рисунок 3 - Образование воронок обрушения при отработке карьерного поля наклонными слоями

В случае возможного интенсивного процесса сдвижения горных пород, вызывающего образование значительных воронок обрушения (обрушенное состояние массива горных пород), карьерное поле разбивается на два крыла. Вскрытие карьерного поля осуществляется путем нарезки наклонных слоев от центра карьерного поля в направлении его торцов (рисунок 4).

Рисунок 4 - Вскрытие карьерного поля наклонными выработками при разбитии его на два крыла

Отработка месторождения осуществляется при двухстороннем развитии фронта горных работ от центра карьерного поля в направлении его торцов. В этом случае имеется возможность как одновременной, так и попеременной отработки крыльев карьерного поля. Такое формирование рабочей зоны обеспечивает непрерывность процесса производства горных работ, даже если в одном из крыльев карьерного поля произошло ин-тенсивное обрушение горных пород и осуществляется комплекс мероприятий по устранению образовавшихся воронок обрушения.

Рисунок 5 - Технологическая схема отработки карьерного поля наклонными слоями с внутренним отвалообразованием

Если же в результате значительного по объемам сдвижения горных пород, как правило, может происходить в торце карьерного поля и осуществлять открытую доработку в этом месте будет нецелесообразно, то воз-никает возможность осуществления частичного внутреннего отвалообразования, используя при этом наклонные слои как контрфорс (рисунок 5).

В этом случае для развития внутреннего отвала, при поярусной его отсыпке, в рабочей зоне карьера предусматривается формирование горизонтальных транспортных берм по бортам карьера, отметки которых соответствуют отметкам ярусов отвала.

Следующим достоинством разработан-ной технологической схемы является то, что вскрытие и подготовка наклонных слоев к отработке осуществляется двумя горизонтальными полутраншеями и поперечной разрезной траншеей с организацией сквозного движения транспортных средств. При этом они располагаются в самом безопасном месте - на самой верхней отметке наклонных слоев, обеспечивая их отработку сверху вниз. Нельзя не отметить тот положитель-ный фактор, что при формировании рабочей зоны карьера наклонными слоями, конечные контуры карьерного поля также будут сформированы уступами в сочетании с наклонными транспортными и предохранительными бермами, что по сравнению с тра-диционным способом обеспечит снижение объема вмещающих пород в этих кон-турах до 10-15% при одинаковой предельной глубине разработки месторождения. Таким образом, разработанные технологические схемы для повторной отработки крутопадающих месторождений, решают поставленные перед ними задачи. Кроме того, они являются ярким примером того, как можно существенно увеличить мине-ральную сырьевую базу, вовлекая в разра-ботку подработанные подземными рабо-тами участки месторождений, минераль-ное сырье, на которых оно ранее считалось безвозвратно потерянным.

Размещено на Allbest.ru