RU2187646C2

RU2187646C2 - Method of opencast mining of beded mineral deposits

Info

Publication number: RU2187646C2
Application number: RU2000109335A
Authority: RU
Inventors: А.А. Буханков; М.И. Звонарев
Original assignee: Буханков Александр Александрович; Звонарев Михаил Иванович
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: mining; applicable in mining of mineral steeply dipping beds. SUBSTANCE: method includes mineral drilling and blasting; extraction of mineral by layers along the strike of bed through the entire thickness. In this case, one flank of opencast is formed by contact of mineral lying wall, and opposite opencast flank is formed by barren rocks at angle to horizontal plane permissible by conditions of stability. Muck is removed by transportless method using equipment with supportless movement of load-containing members. Equipment is moved along the bed strike, over edge of bench formed in enclosing rocks as extraction of layer advances. Drilling and blasting operations are carried out with equipment based on mineral surface with its evacuation to bench edge during blasting operations. Formed in worked out space is filling mass whose surface faces mineral and is made inclined at angle corresponding to angle of repose. At least, two districts along mineral bed strike are located for stoping operations. Opencast flanks are reinforced, for instance, by bolting and/or grouting. Formed on bench edge, at least, along opencast flanks located along mineral bed strike is protective guard, for instance, rock barrier is filled. EFFECT: provided extraction of mineral resources below design boundary of opencast with minimization of volumes of removed enclosing rocks. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке крутопадающих пластов полезного ископаемого открытым способом, предпочтительно при доработке запасов ниже проектной границы карьера (отработке подкарьерных запасов открытыми горными работами), особенно в случаях, когда запасы полезного ископаемого представлены свитой пластов сравнительно небольшой мощности. The invention relates to the field of mining and can be used in the development of steeply dipping mineral deposits in an open way, preferably in the development of reserves below the design boundary of a quarry (mining of open pit reserves in open pit mining), especially in cases where the mineral reserves are represented by a retinue of relatively low power strata .

Известен способ открытой разработки пласта полезного ископаемого, включающий бестранспортную схему уборки покрывающих слоев вмещающих пород посредством оборудования, размещаемого на бровке уступа, и транспортную схему извлечения полезного ископаемого с формированием бортов карьера (см. Ю.П. Астафьев, Г. С. Сулима и др. Горное дело. - М.: Недра, 1973, с.346, рис. 183). There is a method of open development of a mineral layer, including a transport-free scheme for cleaning the covering layers of the enclosing rocks by means of equipment placed on the edge of the ledge, and a transport scheme for extracting minerals with the formation of quarry sides (see Yu.P. Astafiev, G.S. Sulima, etc. Mining. - M.: Nedra, 1973, p. 346, Fig. 183).

Недостаток этого способа - невозможность его использования при отработке крутопадающих пластов полезного ископаемого. The disadvantage of this method is the impossibility of its use in the development of steeply falling layers of minerals.

Известен также способ открытой разработки пласта полезного ископаемого, включающий буровзрывную отбойку и уборку отбитой горной массы с формированием бортов карьера (см. Ю.П. Астафьев, Г.С. Сулима и др. Горное дело. - М.: Недра, 1973, с. 356, рис.188). There is also known a method of open-pit mining of a mineral layer, including drilling and blasting and cleaning broken rock mass with the formation of the sides of the quarry (see Yu.P. Astafiev, G.S. Sulima and other Mining. - M .: Nedra, 1973, p. .356, fig. 188).

Недостаток этого способа - необходимость извлечения значительных объемов вмещающих пород, особенно если необходимо отработать запасы ниже проектной границы карьера. The disadvantage of this method is the need to extract significant volumes of enclosing rocks, especially if it is necessary to work out reserves below the design boundary of the quarry.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в обеспечении возможности отработки запасов ниже проектной границы карьера при минимизации объемов извлечения вмещающих пород. The task to which the claimed solution is directed is expressed in providing the possibility of mining reserves below the design boundary of the quarry while minimizing the volume of extraction of the host rocks.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении необходимости формирования дорог для передвижения транспортных средств, груженных полезным ископаемым, кроме того, в самом неблагоприятном случае, объем присекаемых пустых пород при отработке подкарьерных запасов открытыми горными работами будет соизмерим с извлекаемыми объемами полезного ископаемого. The technical result achieved in solving the problem is expressed in the elimination of the need to form roads for the movement of vehicles loaded with minerals, in addition, in the most unfavorable case, the volume of cut-off waste in the mining of open-pit reserves by open cast mining will be commensurate with the recoverable volumes of mineral .

Для решения поставленной задачи предлагается способ открытой разработки пласта полезного ископаемого, включающий буровзрывную отбойку и уборку отбитой горной массы с формированием бортов карьера, отличающийся тем, что выемку полезного ископаемого ведут слоями по простиранию пласта на всю его горизонтальную мощность, при этом один борт карьера формируют по контакту лежачего бока пласта полезного ископаемого, а противоположный борт карьера формируют по пустым породам, под углом к горизонтальной плоскости, максимально допустимым по условию устойчивости, причем уборку отбитой горной массы ведут по бестранспортной схеме посредством оборудования с безопорным перемещением грузовмещающих элементов, при этом оборудование перемещают по простиранию пласта, по бровке уступа, формируемого во вмещающих породах по мере выемки слоя, причем работы по буровзрывной отбойке полезного ископаемого ведут при базировании оборудования на поверхности полезного ископаемого, с эвакуацией его на бровку уступа на период взрывных работ. Кроме того, в выработанном пространстве формируют закладочный массив, поверхности которого, обращенной к полезному ископаемому, придают наклон, соответствующий углу естественного откоса. Кроме того, по простиранию пласта полезного ископаемого располагают не менее двух участков ведения очистных работ. Кроме того, борта карьера упрочняют, например, их анкерованием и/или тампонированием. Кроме того, на бровке уступа, по крайней мере вдоль бортов карьера, расположенных по простиранию, формируют защитное ограждение, например отсыпают породный вал. To solve this problem, we propose a method of open development of a mineral layer, including drilling and blasting and cleaning broken rock with the formation of the sides of the quarry, characterized in that the extraction of minerals is carried out in layers along the strike of the formation for its entire horizontal power, with one side of the quarry forming the contact of the lying side of the mineral layer, and the opposite side of the quarry is formed by empty rocks, at an angle to the horizontal plane, the maximum permissible stability, and the cleaning of the rock mass is carried out according to the transport-free scheme using equipment with unsupported movement of the load-bearing elements, the equipment is moved along the strike of the bed, along the edge of the ledge formed in the host rocks as the layer is excavated, and drilling and blasting operations of minerals are carried out at based equipment on the surface of the mineral, with its evacuation to the edge of the ledge for the period of blasting. In addition, a filling array is formed in the worked-out space, the surfaces of which facing the mineral give a slope corresponding to the angle of repose. In addition, at least two sections of the treatment work are located along the strike of the mineral layer. In addition, the sides of the quarry are reinforced, for example, by anchoring and / or plugging them. In addition, a protective fence is formed on the edge of the ledge, at least along the sides of the quarry located along the strike, for example, a rock shaft is sprinkled.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна". A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи. The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признаки ". . .выемку полезного ископаемого ведут слоями по простиранию пласта на всю его горизонтальную мощность, при этом один борт карьера формируют по контакту лежачего бока пласта полезного ископаемого, а противоположный борт карьера формируют по пустым породам, под углом к горизонтальной плоскости, максимально допустимым по условию устойчивости..." обеспечивают минимизацию присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого. Signs "... The extraction of minerals is carried out in layers along the strike of the formation to its entire horizontal power, while one side of the quarry is formed by the contact of the lying side of the layer of the mineral, and the opposite side of the quarry is formed by empty rocks, at an angle to the horizontal plane, the maximum permissible according to the condition of stability ... "provide minimization of cuttings of waste rocks during the extraction of minerals.

Признаки "...уборку отбитой горной массы ведут по бестранспортной схеме посредством оборудования с безопорным перемещением грузовмещающих элементов, при этом оборудование перемещают по простиранию пласта, по бровке уступа, формируемого во вмещающих породах по мере выемки слоя..." исключают необходимость устройства специальных трасс для передвижения транспорта, вывозящего отбитую горную массу, и тем самым также обеспечивают минимизацию присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого. The signs "... the cleaning of the rock mass is carried out according to the transportless scheme using equipment with unsupported movement of the load-bearing elements, while the equipment is moved along the strike of the bed, along the edge of the ledge formed in the host rocks as the layer is excavated ..." eliminate the need for special routes for the movement of vehicles transporting the recaptured rock mass, and thereby also ensure the minimization of cuttings of waste rocks during the extraction of minerals.

Признаки "...работы по буровзрывной отбойке полезного ископаемого ведут при базировании оборудования на поверхности полезного ископаемого с эвакуацией его на бровку уступа на период взрывных работ..." обеспечивают возможность осуществления отбойки горной массы при исключении необходимости устройства специальных трасс для передвижения бурового и зарядного оборудования. The signs "... drilling and blasting operations of minerals are carried out when the equipment is based on the surface of the minerals and evacuated to the edge of the ledge for the period of blasting ..." provide the possibility of breaking the rock mass, eliminating the need for special routes for moving the drilling and charging equipment.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают "самоконцентрацию" объемов отбитой горной массы на сравнительно ограниченной площади, что повышает эффективность работ по ее уборке. The signs of the second claim provide for "self-concentration" of volumes of broken rock mass over a relatively limited area, which increases the efficiency of its cleaning.

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают возможность концентрации очистных работ, что при прочих равных условиях позволяет обеспечить повышение устойчивости бортов карьера и снизить объемы присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого. The signs of the third paragraph of the claims provide the possibility of concentration of sewage treatment, which, ceteris paribus, allows to increase the stability of the sides of the quarry and reduce the volume of cutoff of waste rocks during the extraction of minerals.

Признаки четвертого пункта формулы изобретения обеспечивают возможность повышения устойчивости бортов карьера и позволяют снизить объемы присечки пустых пород при выемке полезного ископаемого. The signs of the fourth claim provide the opportunity to increase the stability of the sides of the quarry and reduce the volume of cutoff of waste rocks during the extraction of minerals.

Признаки пятого пункта формулы изобретения обеспечивают повышение безопасности для работы транспортных средств, работающих на уступе. The features of the fifth claim provide improved safety for the operation of vehicles working on a ledge.

На фиг.1 показан вертикальный разрез по простиранию пласта полезного ископаемого; на фиг.2 показан вертикальный разрез поперек пласта полезного ископаемого. Figure 1 shows a vertical section along the strike of a mineral layer; figure 2 shows a vertical section across the layer of minerals.

На чертежах показаны: пласт полезного ископаемого 1, нижняя граница подкарьерных запасов 2, рабочие уступы 3, взрывные скважины 4, грейфер 5, размещенный на опорном устройстве 6, бровка 7 уступа 8, породный вал 9, отбитая горная масса 10, пустая порода 11, защитное перекрытие 12, скиповой подъемник 13, автомобиль 14, дно 15 карьера, укрепляющая анкерная крепь 16. The drawings show: a mineral layer 1, the lower boundary of the quarry reserves 2, working ledges 3, blasting holes 4, a grab 5 placed on the supporting device 6, edge 7 of the ledge 8, rock shaft 9, broken rock mass 10, waste 11, protective cover 12, skip hoist 13, car 14, bottom 15 of the quarry, reinforcing anchor support 16.

Заявленный способ применяют при доработке запасов руды, залегающих ниже проектной отметки дна карьера на глубину порядка 30 м по крутопадающим залежам средней мощности 5-25 м, и размерах залежи по простиранию до 1000 м в следующих условиях:
- когда при отработке карьерных запасов произошел прирост запасов, полученный за счет дополнительной доразведки параметров месторождения в ходе очистных работ;
- в ходе вынужденной отработки запасов, предусмотренных к отработке подземным способом, когда открытые горные работы уже вышли на проектную глубину, при отставании строительства подземного рудника (при переходе с открытых горных работ на подземные);
- при открытой отработке запасов, предусмотренных проектом, с целью уменьшения объемов вскрышных пород, размеров карьерного поля;
- для исключения дополнительного разноса бортов карьера при изменении устойчивости бортов и доработке оставшихся запасов.The claimed method is used to refine ore reserves that lie below the design level of the pit bottom to a depth of about 30 m along steep-dipping deposits of average thickness 5-25 m, and the size of the deposit along strike to 1000 m under the following conditions:
- when during the development of career reserves there was an increase in reserves obtained due to additional additional exploration of the parameters of the field during the treatment works;
- during the forced mining of reserves intended for underground mining, when open-cast mining has already reached its design depth, when the construction of an underground mine lags (during the transition from open-cast mining to underground);
- with the open development of reserves provided for by the project, with the aim of reducing the volume of overburden, the size of the quarry field;
- to exclude additional separation of the sides of the quarry when changing the stability of the sides and finalizing the remaining reserves.

Заявленный способ реализуется следующим образом. The claimed method is implemented as follows.

При добыче руды используют уже имеющиеся выработки дна 15 карьера. Уборку отбитой горной массы 10 и ее погрузку в карьерные автосамосвалы 14 осуществляют посредством грейферного погрузчика 5 емкостью от 2 м³, размещенного на опорном устройстве 6 (например, козловом или автомобильном кране с грузоподъемностью 10-20 т) или посредством экскаваторов соответствующих параметров.When mining ore, existing workings of the bottom 15 of the quarry are used. The cleared rock mass 10 is cleaned and loaded into mining dump trucks 14 by means of a clamshell loader 5 with a capacity of 2 m ³ or more placed on a supporting device 6 (for example, a gantry or truck crane with a lifting capacity of 10-20 t) or by excavators of the corresponding parameters.

Отбойку полезного ископаемого 1 ведут с разделением на рабочие уступы 3 высотой от 3 до 5. Для чего последние обуривают веерами или рядами взрывных скважин 4 диаметром 50-75 мм. При буровых работах используют буровые станки типа КВУ - 60, 80. При этом отбойку руды ведут одновременно по всей глубине доработки (до уровня нижней границы подкарьерных запасов 2) по всем уступам сразу. Mineral 1 is broken off with separation into working ledges 3 from 3 to 5 high. For this, the latter are drilled with fans or rows of blasting holes 4 with a diameter of 50-75 mm. When drilling, drill rigs of the type KVU - 60, 80 are used. At the same time, ore is blasted simultaneously along the entire depth of refinement (up to the level of the lower boundary of the quarry reserves 2) for all benches at once.

С целью обеспечения концентрации отбитой горной массы 10 вслед за подвиганием забоя производят заполнение очистного пространства пустой породой 11 (вскрышными породами или хвостами предварительной концентрации и(или) сортировки), таким образом, чтобы отбитая горная масса 10 располагалась между двумя наклонными плоскостями, образованными рудным массивом (45-50^o) и откосом пустых пород, формирующимся под углом естественного откоса. Погрузку отбитой горной массы 10 производят из очистного пространства с минимальным обнажением вмещающих пород. При большой глубине работ и мощности пласта полезного ископаемого на лежачем борту карьера размещают скиповой подъемник 13 со скипами емкостью, большей емкости грейфера, обеспечивающей уменьшение цикла "черпание - подъем" в работе грейфера 5.In order to ensure the concentration of the broken rock mass 10, following the movement of the face, the treatment area is filled with empty rock 11 (overburden or tailings of preliminary concentration and (or) sorting), so that the broken rock mass 10 is located between two inclined planes formed by the ore mass (45-50 ^o ) and slope of waste rocks, forming at an angle of repose. Loading beaten rock mass 10 is produced from the treatment space with minimal exposure of the enclosing rocks. With a large depth of work and the thickness of the mineral layer on the lying side of the quarry, a skip hoist 13 is placed with skips with a capacity larger than the grapple capacity, which reduces the scooping-hoisting cycle in grab 5.

Вокруг очистного пространства по дну карьера 15 насыпают предохранительный породный вал 9 высотой порядка 1,5 м для предупреждения падения людей и механизмов. Around the treatment space along the bottom of the quarry 15, a safety rock shaft 9 is poured with a height of about 1.5 m to prevent people and mechanisms from falling.

Передвижение людей с уступа на уступ осуществляют с помощью лестниц. Тяжеловесное оборудование перемещают посредством спускоподъемных устройств кранов (на чертежах не показаны), в том числе и навешиваемых на опорном устройстве 6 грейфера 5. Оборку заколов в верхней части очистного пространства, вне зоны досягаемости ручной оборки с поверхности уступов, производят скалывающим снарядом, прицепленным взамен грейферного погрузчика. The movement of people from ledge to ledge is carried out using stairs. Heavy equipment is moved by means of crane hoisting devices (not shown in the drawings), including a grab 5 mounted on the supporting device 6. The pins are trimmed in the upper part of the treatment space, outside the reach of the manual frill from the surface of the ledges, with a shearing projectile attached in place of the clamshell loader.

Для предохранения рабочих от травмирования мелкими кусками обрушившейся породы при бурении и заряжании скважин 4 над рабочей зоной размещают защитное перекрытие 12, выполненное в виде наклонной предохранительной сетки. To protect workers from being injured by small pieces of collapsed rock during drilling and charging wells 4 above the working area, a protective overlap 12 is made in the form of an inclined safety net.

В условиях, где устойчивость вмещающих пород не позволяет допустить нахождение людей в рабочей зоне очистного пространства, глубину отработки ограничивают возможностями бурового оборудования при бурении скважин диаметром 50-80 мм. In conditions where the stability of the host rocks does not allow people to be in the working area of the treatment space, the depth of mining is limited by the capabilities of the drilling equipment when drilling wells with a diameter of 50-80 mm.

Увеличение диаметра скважин выше 80 м нежелательно по условиям крупности дробления руды при взрывных работах и вместимостью грейферного погрузчика при погрузке негабаритных кусков. An increase in the diameter of the wells above 80 m is undesirable according to the size of ore crushing during blasting and the capacity of the clamshell loader when loading oversized pieces.

После достижения горными работами нижней границы подкарьерных запасов 2 и тем самым формирования всех рабочих уступов последующий порядок работ заключается в следующем. После оборки бортов от заколов проводят работы по укреплению бортов, например, посредством их анкерования. Затем на рабочие уступы 3 опускают буровую технику, размещают над уступами защитное перекрытие 12, подвешивая его на канатах лебедок (на чертежах не показаны), размещенных на бровке 7 уступа 8, и начинают обуривание рабочих уступов 3 скважинами 4. По окончании буровых работ, защитное перекрытие 12 убирают, буровую технику эвакуируют на бровку 7 уступа 8, скважины 4 заряжают взрывчатым веществом и производят взрывную отбойку полезного ископаемого. Отбитую горную массу убирают посредством грейферов 5, при этом по мере уборки куски отбитого полезного ископаемого, попавшие на поверхность отвала пустых пород 11, стекают на дно выработанного пространства. После окончания уборки отбитой горной массы все повторяется. After mining operations have reached the lower boundary of sub-quarry reserves 2 and thereby the formation of all working ledges, the subsequent work procedure is as follows. After the frill of the sides from pins, work is carried out to strengthen the sides, for example, by anchoring them. Then, the drilling equipment is lowered onto the working ledges 3, a protective covering 12 is placed above the ledges, hanging it on the ropes of the winches (not shown in the drawings) placed on the edge 7 of the ledge 8, and the drilling of the ledges 3 with holes 4 is started. At the end of the drilling work, the protective the overlap 12 is removed, the drilling equipment is evacuated to the edge 7 of the ledge 8, the wells 4 are charged with explosives and explosive breaking of the mineral is carried out. The broken rock mass is removed by means of grabs 5, while pieces of the broken mineral deposit falling onto the surface of the waste rock dump 11 drain to the bottom of the worked out space as they are harvested. After harvesting the broken rock mass, everything is repeated.

Claims

1. A method of open-pit mining of a steeply dipping mineral layer, including drilling and blasting and cleaning broken rock with the formation of the sides of the quarry, characterized in that the excavation of minerals is carried out in layers along the strike of the formation for its entire horizontal power, while one side of the quarry is formed at the contact of the lying the sides of the stratum of the mineral, and the opposite side of the quarry is formed along empty rocks at an angle to the horizontal plane, the maximum permissible by the condition of stability, and The rock of the rock mass is driven according to the transport-free scheme by means of equipment with supportless movement of the load-bearing elements, while the equipment is moved along the strike of the bed, along the edge of the ledge formed in the host rocks as the layer is excavated, and drilling and blasting operations of the mineral are carried out when the equipment is based on the surface mineral with evacuation to the edge of the ledge for the period of blasting.

2. The method according to claim 1, characterized in that a filling array is formed in the mined space, the surfaces of which facing the mineral give a slope corresponding to the angle of repose.

3. The method according to claim 1, characterized in that at least two sections of the treatment work are located along the strike of the mineral layer.

4. The method according to claim 1, characterized in that the sides of the quarry are reinforced, for example, by anchoring and / or plugging them.

5. The method according to claim 1, characterized in that on the edge of the ledge, at least along the sides of the quarry, located along the strike, form a protective fence, for example, dump the rock shaft.