Природоохранные технологические схемы открытой разработки месторождений крупногабаритными блоками Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»



ШШШШШтШШ: шШ

Б.Н. ЗАРОВНЯЕВ АА.ЛАРИОНОВ ЙЖКОРЯКИН Якутский государственный университет

Природоохранные технологические схемы открытой разработки месторождений крупногабаритными блоками

Разработанная технология вскрышных работ (патент РФ N1677317) с внутренним отвалообразованием предусматривает предварительную проходку разрезной траншеи и образование первичного пространства с дальнейшим заполнением его крупногабаритными блоками и извлечением продуктивного пласта узким забоем. Фронт горных работ может располагаться вдоль или поперек длинной оси карьерно-гополя.

Вскрытие месторождения при этом осуществляется капитальными траншеями внешнегозаложения на одном или двух флангах (рис. 1, а, б), а также с использованием центральной траншеи, расширяемой в последующем разрезными траншеями (рис. 1, в).

Рис. 1аВзрианты схем вскрытия месторождений: а - вскрытие не одном фланге:

Глубина капитальных траншей определяется как сумма мощностей вскрыши и продуктивного пласта. Первоначальную траншею проходят на глубину мощности вскрыши, а затем расширяют в сторону разрезной траншеи с последующей ее проходкой. Углы откосов бортов определяют с учетом физико-механических свойств пород вскрыши и продуктивного пласта.

Технология проведения траншей обычная по бестранспортной или транспортной

6 3

Рис. 168арианты схем вскрытия месторождений:

6 - вскрытие с двух флангов;

схемам. Порядок их проведения следующий: сначала проводят вскрывающие капитальные траншеи 1, после вскрытия продуктивного пласта и обеспечения технологического пространства проходят разрезную траншею 2. Опережающий забой 3 является продолжением вскрывающей капитальной траншеи 1 и предназначен для обеспечения технологического пространства добычных работ. При этом вскрышные и добычные работы могут начинаться сразу по достижении технологической ширины разрезной траншеи по дну, обеспечивающей становление крупногабаритного бло-

З^ЧМТГГТГТ г и > і н > ЙІ ей ’ і ■ 1 ■ 1 ' [ 1 1 1 1 Ч М-1^

8^^ _ 3

Рис. 1в Варианты схем вскрытия месторождений: в - центральное вскрытие.

1' внешние капитальные траншеи; 2 - разрезная траншея; 3 - опережающий забой; А - внутренний отвал из крупногабаритных блоков; 5 - вскрышной уступ; 6 - добычной уступ.

ка, а добычные работы могут начинаться сразу после вскрытия пласта. Это позволяет вести параллельно вскрытие месторождения вскрышные и добычные работы, что значительно сокращает сроки освоения месторождения.

Параметры внешних траншей, опережающего забоя принимаются по условиям размещения выемочного оборудования и транспортных средств. Ширина разрезной траншеи по дну определяется из условия становления переворачиваемого крупногабаритного блока, т.е. В А, где А - ширина заходки, равная ширине переворачиваемого крупногабаритного блока.

Результаты выполненных исследований [1, 2] позволили создать технологически е схемы ведения открытых горных работ крупногабаритными блоками, которые позволяют повысить экономическую эффективность с минимальным нарушением земельных площадей и сокращением затрат на их рекультивацию. При этом используется выработанное пространства при размещении отвалов из крупногабаритных блоков. Поэтому перспективность предлагаемой технологии ведения горных работ определяют сокращение затрат на ведение вскрышных работ, рекультивацию нарушенных земель.

Исследованиями ВНИИ-1, Иргиредмет и др. [3,4,5,6] установлено, что основными источниками загрязнения природной среды являются техногенные образования-отвалы вскрышных пород.

Таким образом, основным принципом технологических схем ведения горных работ является системное использование выработанного пространства для размещения техногенных образований; процессы образования выработанного пространства и ее погашения крупногабаритными блоками, отвалами пустых пород с одновременной рекультивацией. Это позволяет получить экологически чистую технологию на основе размещения максимального объема вскрышных и пустых пород в выработанном пространстве за счет увеличения емкости отвала путем уменьшения общего коэффициента разрыхления К, благодаря от-валообразования крупногабаритными блоками. Для этого необходимо разработать

новую систему производства вскрышных, добычных и рекультивационных работ.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что при разработке месторождения с различной мощностью вскрыши использовать показатель остаточной вскрыши для расчета зполнения объема выработанного пространства. С учетом этого разработаны следующие технологические схемы ведения вскрышных работ:

• монолитными блоками перемещают всю вскрышу, когда отношение мощности вскрыши к продуктивному пласту равно 2:1 (рис. 2, а);

• монолитными блоками перемещают часть вскрыши с селективной выемкой продуктивного пласта, когда мощность вскрыши больше, чем мощность продуктивного пласта и более раз (рис. 2, б).

В первом случае карьерное поле разрабатывают начиная с первой заходки. После вскрытия и проходки разрезной траншеи формируют и переворачивают блоки первой заходки, а затем и последующие, при этом пустые породы подсечного слоя размещают в выработанное пространство под блоками, а породы верхней треугольной призмы размещают над блоками в отвале, тем самым верхний растительный слой равномерно распределяется над отвалом, одновременно осуществляя рекультивацию внутреннего отвала из крупногабаритных блоков.

Рис. 2. Технологические схемы ведения вскрышных работ: а - монолитными блоками перемещается вся вскрыша;

Рис. 2. Технологические схемы ведения вскрышных работ: б - монолитными блоками перемещается часть вскрыши.

При этом продуктивный пласт разрабатывается добычным уступом 5 (рис. 1), следующим за вскрышным забоем 6. Продуктивный пласт может разрабатываться с буровзрывным рыхлением и вывозом средствами автотранспорта по вскрывающей траншее для этого транспортную траншею с подвиганием фронта работ наращивают.

В случае, когда отношение мщностей вскрыши и продуктивного пласта Л/Лф 2, имеют место бестранспортная и транспортная схемы вскрыши, возможно с селективной выемкой. Здесь, часть оставшейся вскрыши 1 перемещают средствами транспорта на отвал 2, образованный крупногабаритными блоками 3. В результате получается комбинированный отвал из крупногабаритных блоков и пород, остаточной вскрыши. Объем пород отвала при этом определяется из объемов крупногабаритных блоков и объемов остаточной вскрыши, пород подсечной выработки и верхней треугольной призмы с учетом коэффициента разрыхления Кр

У^УХб^+(Кс+У+У0В)^ (1)

где Укб — объем перемещаемого крупногабаритного блока, м3;

N — количество блоков в отвале;

Упс — объем пород подсечной выра-

ботки, мз;

V —объем пород верхней треугольной призмы, м3;

У0Л — объем пород остаточной вскрыши, м3

Вместимость отвала определяется как сумма объемов вскрыши и продуктивного пласта

у = у + у

' отв век лл’

Уве к — объем вскрыши;

Упл — объем продуктивного пласта.

Условием размещения пород вскрыши в выработанное пространство является

у им > у Отв отв -

Добычной комплекс оборудования в зависимости от мощности вскрышных пород, ширины заходки и длины фронта работ может быть представлен:

• мехлопатами с емкостью ковша 2-5 мз в комплексе с автосамосвалами;

• погрузочно-доставочными машинами в комплексе с автосамосвалами.

Предпочтение отдается мобильным погрузочным машинам.

Предлагаются три технологические схемы расстановки вскрышного и добычного комплексов по фронту работ.

Схема 1 предусматривает развитие фронта вскрышных и добычных работ с одного фланга. Работы начинаются с наращивания опережающего забоя вскрывающей траншеи для обеспечения дополнительной свободной поверхностью с торца крупногабаритного блока и служащим одновременно для разворота автосамосвала и погрузочной машины. Затем, переворачиванием первых блоков обеспечивается фронт добычных работ, которая также развивается с капитальной вскрывающей траншеи, причем погрузка может быть с буровзрывным рыхлением или без него. Погрузка в средства транспорта осуществляется мобильной логрузмашиной Челноковым заездом с разворотом задним ходом на 90° на месте сопряжения траншеи и почвы добычного уступа. Автосамосвал разворачивается на том же месте на 180°. Заезд буровой техники осуществляется по съезду, с вскрывающей траншеи.

В случае, когда мощность вскрыши превышает мощность продуктивного пласта более 2-х раз имеет место остаточная вскрыша на продуктивном пласте, которую целесообразно удалить раздельно. Здесь может быть использована селективная выемка с применением бульдозера-рыхлителя для рыхления и выталкивания остаточной вскрыши на забой добычного уступа с последующей погрузкой в средства транспорта и вывозом в отвал.

Преимущество фланговой схемы организации работ заключаются в сокращении объемов вскрывающей выработки.

Недостатки - с увеличением длины фронта работ возрастает расстояние доставки полезного ископаемого и путь пере-

гона буровой техники на добычном уступе во время взрывов.

Схемы II, когда фронт вскрышных и добычных работ развивается с двух флангов на встречу друг к другу. Здесь технологические схемы забоев вскрышных и добычных работ, схемы взаиморасположения погрузочных и транспортных средств аналогичны с фланговой.

Преимущества - сокращение расстояния доставки на добычном уступе, более интенсивное развитие фронта работ. Недостаток - сравнительно большие объемы вскрывающих выработок.

Схемы III предусматривает центральное вскрытие карьерного поля и расположение опережающего забоя траншеи по центру. При этом фронт вскрышных и добычных работ развивается от центра к флангам. Схемы взаиморасположения по-грузочно-доставочного оборудования и транспортных средств аналогичны предыдущим.

Преимущества - сравнительно небольшие объемы вскрывающих выработок, сокращение расстояния доставки и перегона буровой теники на добычном уступе.

Недостатки - чрезмерная загруженность транспортной траншеи.

Таким образом, создан способ открытой разработки, включающий технологические схемы вскрытия, развития фронта вскрышных и добычных работ с максимальным использованием выработанного пространства для размещения отвалов вскрышных пород и хвостов обогащения системно создаваемого и погашаемого выработанного пространства. Установлена возможность развития фронта горных работ с одного фланга, с двух флангов к центру и от центра к флангам. Из них наиболее эффективной является развитие фронта горных работ от центра к флангам. Обоснованы параметры элементов забоя вскрышных и добычных работ:

• ширина заходок добычного и вскрышного уступов равны;

• ширина рабочей площадки добычного уступа равна половине высоты вскрышного уступа;

• ширина переворачиваемого блока составляет до 2/3 высоты вскрышного уступа;

• в случае, когда отношение мощностей вскрыши к продуктивному пласту более 2-х, добычной уступ включает часть вскрыши, что обуславливает селективную выемку, мощность которой целесообразно оценить показателем остаточной вскрыши.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент РФ 1677317. Способ внутреннего отвал образования. Авторы Заровняев Б.Н, Добровольский Г.Н., Павловце.в С.Н. и др., заявлено 24.04.89. Опубл. 15.09.91, бюлл. N 34, 133 с.

2. Заровняев Б.Н., Ларионов А.А. Кинематические характеристики перемещения крупногабаритных блоков. - В кн.: Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов. Тез. ДОл. Второй научно-техн. конфер. т. 1. М.: МГТУ, 1995, с. 585-590.

3. Замощ М.Н., Михайлов А.Б., Папернов И.М. и др. Нарушенные земли Магаданской области: опыт освоения. - Колыма, N 5, 1990, с. 36-38.

4. Савенко Р.Г. Обоснование и создание землесберегающей технологии открытой разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений. Авто реф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. - М., 1991 .-38 с.

5. Емельянов В.И. Открытая разработка россыпных месторождений. - М.: Недра, 1985,175 с.

6. Власов А.С., Емельянов В.И., Толпегин Ю.Г. и др. К вопросу повторной разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений. - В кн.: Разработка вечномерзлых россыпных и рудных месторождений полезных ископаемы*. Магадан. ВНИИ-1,1979, с. 13-21.

© Б.Н.Заровняев, А.А.Ларионов, И.И.Корякин