Внутреннее отвалообразование в условиях формирования рабочей зоны глубоких карьеров диагональными блоками

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВНУТРЕННЕЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ ФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ ДИАГОНАЛЬНЫМИ БЛОКАМИ

П.И. Копач, Л.В. Якубенко

Институт проблем природопользования и экологии НАН Украины, Днепропетровск

Розглянуті особливості відпрацювання крутопадающих родовищ корисних копалин відкритим способом, які характеризуються постійним погіршенням економічних показників кар'єру, збільшенням негативної дії на оточуючє середовище. Приведені розроблені авторами нові технологічні схеми відпрацювання цих родовищ з різними способами формування робочих зон кар'єрів, що забезпечують інтенсивне формування виробленого простору для внутрішнього відвалоутворення.

крутопадающий месторождение карьер отвалообразование

Рассмотрены особенности отработки крутопадающих месторождений полезных ископаемых открытым способом, которые характеризуются постоянным ухудшением экономических показателей карьера, увеличением отрицательного воздействия на окружающую среду. Приведены разработанные авторами новые технологические схемы отработки этих месторождений с различными способами формирования рабочих зон карьеров, обеспечивающих интенсивное формирование выработанного пространства для внутреннего отвалообразования.

The features of working of krutopadayushih deposits of minerals off are considered by the opened method, which are characterized by the permanent worsening of economic indicators of quarry, by the increase of negative influence on surrounding an environment. Developed by authors new technological charts of working of these deposits off with different ways of forming of working areas of quarries providing the intensive forming of the produced space for internal formation of dumps are resulted.

Введение. Обострение противоречия между создаваемыми человечеством технологиями и природной средой проявляются при функционировании горнодобывающих предприятий. При производстве открытых горных работ активно изменяются веками сложившиеся геохимические циклы, преобразуются или изменяются ландшафты, гидрогеологические или поверхностные водные системы, биологические сообщества и многое другое.

В этой связи развитие техники и технологий должны стать не только средством получения продукции, ни и средством гармонизации отношений человека и природы. Одним из первых действенных шагов, сделанных для достижения этой цели, стала разработка технологии открытой отработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием. При реализации данной технологии решаются кроме собственно горнодобывающей задачи, задачи ресурсосбережения и охраны окружающей среды.

Для правильного восприятия данной технологии в связи с выше изложенным, необходимо уточнить, что в этом случае речь идет не о гармонизации природопользовательских отношений в пределах горного отвода, где происходит разрушение всех компонентов литосферы и где, собственно, осуществляются горнодобывающие технологические процессы, а о таком подходе к выполнению этих процессов в результате чего стало возможным существенное уменьшение техногенного воздействия на территории за пределами земельного отвода предприятия.

Технологическая схема поэтапной разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием. Эффективность отработки крутопадающих месторождений зависит от выбора способа вскрытия, системы разработки и отвалообразования. Каждому виду системы разработки соответствует определенный способ формирования рабочей зоны карьера, направление развития фронта горных работ, календарное распределение вмещающих пород, а также образование выработанного пространства, используемого для внутреннего отвалообразования.

Сущность данной технологической схемы, в первой ее модификации, заключалась в том, что крутопадающее месторождение полезных ископаемых, разделяется на ряд горизонтальных этапов, эксплуатация каждого из них начинается со строительства пионерного карьера первого этапа в торце карьерного поля, вскрышные породы из которого перемещают во внешний отвал, а полезное ископаемое - потребителю. После завершения строительства пионерного карьера фронт горных работ перемещается к противоположному торцу карьерного поля. Вскрышные породы в этот период укладывают в выработанное пространство. При подходе горных работ к границе карьерного поля прекращается внутреннее отвалообразование и начинается строительство пионерного карьера второго этапа, вскрышные породы которого укладывают во внешний отвал. Отработка второго этапа характерна развитием горных работ в противоположном направлении, при этом ранее отсыпанные вскрышные породы внутреннего отвала первого этапа переэкскавируют и совместно с породами от разбортовки карьера укладывают в выработанное пространство. Далее цикл работ повторяется [1]. В результате применения этой технологической схемы для отработки карьерного поля существенно уменьшаются объемы транспортирования и размещения вскрышных пород за пределами контуров карьера, что влечет за собой уменьшение отчуждения земель под внешние отвалы, экономию электроэнергии и дизельного топлива, снижение выбросов загрязняющих веществ.

Технологическая схема разработки крутопадающих месторождений с формированием рабочей зоны карьера диагональными блоками. Дальнейшие исследования направлены на устранение недостатков, присущих вышеизложенной технологической схеме: многократная переэкскавация с транспортированием и отвалообразованием пород каждого этапа, а это дополнительные энергетические и материальные затраты, неретмичность добычных работ, все еще значительный объем внешнего отвалообразования, связанный с поочередным строительством пионерных карьеров в противоположных торцах карьерного поля, позволили разработать новые технологические схемы отработки карьерного поля и строительства пионерного карьера.

Предлагаемая технология производства горных работ предусматривает вскрытие торцевой части карьерного поля и его отработку с формированием рабочей зоны карьера диагональными блоками (демпферный участок стабилизации текущих объемов добычи полезных ископаемых) и одновременное строительство пионерного карьера. Участок карьерного поля в месте строительства пионерного карьера разделяется на этапы таким образом, чтобы высота этапов по полезному ископаемому и вмещающим породам была одинакова. Кроме того, формирование каждого прибортового этапа по вскрыше предусматривает их разбивку на ярусы, высота которых равна высоте этапа по полезному ископаемому и наличие между ними горизонтальных площадок такой ширины, которые бы обееспечили вовлечение в одновременную отработку диагональными блоками нескольких вскрышных ярусов по высоте [3]. Результирующие углы откосов вскрышных ярусов принимаются равными результирующему углу откоса борта карьера в отработанном виде. Очередность и количество одновременно отрабатываемых вскрышных ярусов в контурах пионерного карьера определяется календарным планом производства добычных работ. Для стабилизации производственной мощности карьере по добычным работам в этот период задействуется демпферный участок, рабочая зона которого сформирована диагональными блоками [2]. Вмещающие породы, извлекаемые в период строительства пионерного карьера, укладывают во внешний отвал. С момента начала развития горных работ в направлении противоположного торца карьерного поля начинается период внутреннего отвалообразования.

Так как скорость подвигания фронта отвальных работ в 3 раза меньше скорости подвигания рабочего борта карьера, то возникает возможность совместного вовлечения в производственный процесс демпферного участка и рабочего борта карьера, что обеспечивает эффективное управление режимом горных работ.

С целью значительно сокращения времени строительства пионерного карьера в ИППЭ НАНУ разработан новый способ вскрытия рабочих горизонтов. Как показали исследования, совокупность нового способа вскрытия рабочих горизонтов и формирование рабочей зоны карьера диагональными блоками обеспечивает достижение высоких годовых темпов развития горных работ в вертикальном и горизонтальном направлениях : в вертикальном - вскрытие и введение в эксплуатацию 6 горизонтов (90 м/ год), горизонтальном - подвигание диагонального фронта горных работ составляет 500-650 м/год. Не основе установленных взаимосвязей между параметрами карьерного поля, рабочей зоны, этапов, ярусов и т.д. разработана математическая модель, которая не только их оптимизирует, но и в конечном итоге определяет годовые объемы производства вскрышных и добычных работ всего срока службы карьера.

Так например, при длине карьерного поля L=4000м; ширине B=1300м; глубине H=500м время строительства пионерного карьера (L'=1800м, B'=1300м, Н'=500м) составляет 10,6 года, средняя скорость углубки - 47,6 м/год (темпы углубки ограничивались производственной мощностью по руде), объем складирования вмещающих пород во внешний отвал - 32,7%.

Кроме того разработан комплекс мероприятий по улучшению естественной вентиляции рабочей зоны карьера, увеличению приемной способности и устойчивости внутреннего отвала.

Выводы. Сравнивая технологические схемы отработки карьерных полей, рабочая зона которых сформирована поперечными и диагональными блоками следует отметить, что в первом варианте объем вскрышных пород, укладываемый во внешний отвал выше, многократная переэкскавация вмещающих пород приводит к искусственному увеличению текущего коэффициент вскрыши, что ухудшает экономические показатели работы карьера.

Таким образом, технологические решения, предусматривающие строительство пионерного карьера и формирование рабочей зоны карьера диагональными блоками позволяют уменьшить на 70% отчуждения земельных площадей под размещение внешних отвалов, осуществить внутреннее отвалообразование без переэкскавации, транспортирования и отвалообразования вскрышных пород, снизить энергетические затраты, обеспечить снижение выбросов загрязняющих веществ.

Перечень ссылок

1. Шапарь А.Г., Лашко В.Т., Романенко А.В., Киковка В.Е. Открытая разработка крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием. - Киев: Наукова думка, 1992. - 112 с.

2. А. с. 1033741 СССР, Способ открытой разработки крутопадающих месторождений /Дриженко А.Ю., Хватов Ю.А., Якубенко Л.В. - Опубл. 1983. Бюл.№29

3. А.с. 1679032 СССР, Способ расконсервации временно нерабочих бортов карьеров/ Шапарь А.Г., Солодовник А.М., Якубенко Л.В., Саакян А.Г. - Опубл. 1991.

Размещено на Allbest.ru