Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием
Для вирішення проблеми забезпечення максимального збереження земельних ресурсів у процесі експлуатації крутопадаючих родовищ корисних копалини відкритим способом, розроблені технологічні рішення, які дозволяють значно знизити площі гірничого відведення (усунувши необхідність зовнішнього відвалоутво...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем природокористування та екології НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14523 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием / А.Г. Шапарь, Л.В. Якубенко // Екологія і природокористування. — 2009. — Вип. 12. — С. 102-108. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859661875428458496 |
|---|---|
| author | Шапарь, А.Г. Якубенко, Л.В. |
| author_facet | Шапарь, А.Г. Якубенко, Л.В. |
| citation_txt | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием / А.Г. Шапарь, Л.В. Якубенко // Екологія і природокористування. — 2009. — Вип. 12. — С. 102-108. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Для вирішення проблеми забезпечення максимального збереження земельних ресурсів у процесі експлуатації крутопадаючих родовищ корисних копалини відкритим способом, розроблені технологічні рішення, які дозволяють значно знизити площі гірничого
відведення (усунувши необхідність зовнішнього відвалоутворення) і скоротити об'єми
виробництва рекультиваційних робіт.
Для решения проблемы обеспечения максимальной сохранности земельных ресурсов
в процессе эксплуатации крутопадающих месторождений полезных ископаемых открытым способом, разработаны технологические решения позволяющие значительно снизить площади горного отвода (устранив необходимость внешнего отвалообразования) и
сократить объемы производства рекультивационных работ.
For the decision of problem of providing of maximal safety of green resources in the process
of exploitation of sharp-falling mineral deposits by the opened method, technological decisions
allowing to reduce the areas of the mountain taking considerably (removing the necessity
of forming of external dumps) and shorten the volumes of recultivation works are developed.
|
| first_indexed | 2025-11-30T10:12:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
102
ЧАСТИНА 3. ЕКОЛОГО-ОРІЄНТОВАНІ ТА РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧІ
ТЕХНОЛОГІЇ, ПОВОДЖЕННЯ З ВІДХОДАМИ
УДК 622.271.4
А.Г. Шапарь, Л.В. Якубенко
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩИХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ВНУТРЕННИМ
ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕМ
Институт проблем природопользования и экологии НАН Украины, Днепропетровск
Для вирішення проблеми забезпечення максимального збереження земельних ресур-
сів у процесі експлуатації крутопадаючих родовищ корисних копалини відкритим спосо-
бом, розроблені технологічні рішення, які дозволяють значно знизити площі гірничого
відведення (усунувши необхідність зовнішнього відвалоутворення) і скоротити об'єми
виробництва рекультиваційних робіт.
Для решения проблемы обеспечения максимальной сохранности земельных ресурсов
в процессе эксплуатации крутопадающих месторождений полезных ископаемых откры-
тым способом, разработаны технологические решения позволяющие значительно сни-
зить площади горного отвода (устранив необходимость внешнего отвалообразования) и
сократить объемы производства рекультивационных работ.
В настоящее время эксплуатация глубо-
ких карьеров характеризуется значительны-
ми объемами внешнего отвалообразования,
что приводит не только к дополнительному
отчуждению плодородных земель для
строительства и эксплуатации внешних от-
валов, но и к вложению непроизводитель-
ных затрат, необходимых для рекультивации
этих отвалов и выработанного карьерного
пространства, образующегося после завер-
шения отработки месторождения.
Научные и практические разработки по-
следних лет, обеспечивающие снижение
объемов внешних отвалов и, как следствие,
уменьшение площади отчуждения земли
путем использования технологических схем
с внутренним отвалообразованием, решают
эту проблему частично.
Поэтому важным направлением в области
обеспечения сохранности земельных ресур-
сов и снижения дополнительных непроизво-
дительных затрат на производство рекуль-
тивационных работ, является разработка но-
вых технологических решений ведения от-
крытых горных работ, обеспечивающих
полное устранение необходимости отчужде-
ния плодородных земель для внешнего от-
валообразования вне контура карьерного
поля.
© Шапарь А.Г., Якубенко Л.В., 2009
Эффективность эксплуатации крутопа-
дающих месторождений зависит от выбора
способа вскрытия, системы разработки и
отвалообразования. При этом, каждому виду
системы разработки соответствует опреде-
ленный способ формирования рабочей зоны
карьера, направление развития фронта гор-
ных работ, календарного распределения из-
влечения вмещающих пород, образование
выработанного пространства, которое в оп-
ределенных условиях можно использовать
для внутреннего отвалообразования.
Сущность существующих технологиче-
ских схем, отрабатывающих крутопадающие
месторождения и предусматривающих внут-
реннее отвалообразование, заключается в
том, что карьерное поле разделяется на не-
сколько этапов, эксплуатация каждого из
них начинается со строительства пионерно-
го карьера первого этапа, вскрышные поро-
ды из которого перемещаются в постоянный
внешний отвал, а полезное ископаемое – по-
требителю. После завершения строительства
пионерного карьера, фронт горных работ
перемещается к противоположному торцу
карьерного поля. В этот период эксплуата-
ции карьера вскрышные породы укладыва-
ются во временный отвал, располагающийся
в выработанном пространстве. При подходе
фронта горных работ к противоположному
торцу карьерного поля прекращается внут-
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
103
реннее отвалообразование и начинается
строительство пионерного карьера второго
этапа отработки карьерного поля, вскрыш-
ные породы которого укладываются в по-
стоянный внешний отвал. Отработка второ-
го этапа освоения месторождения характе-
ризуется развитием фронта горных работ в
противоположном направлении, при этом
ранее отсыпанные вскрышные породы внут-
реннего отвала первого этапа переэкскави-
руются и совместно с породами от разбор-
товки карьера укладываются в выработанное
пространство второго этапа. Далее цикл ра-
бот повторяется [1].
Таким образом при поэтапной отработке
карьерного поля, для обеспечения функцио-
нирования существующих технологических
схем, по сути, необходимо строительство
двух пионерных карьеров, на всю глубину
карьерного поля и расположенных в его про-
тивоположных торцах, вскрышные породы из
которых укладываются в постоянный внеш-
ний отвал, объем которого достигает 55-65 %
общего объема вмещающих пород карьерно-
го поля. Кроме того, вскрышные породы уже
уложенные во внутренний отвал, вновь под-
лежат экскавации, перемещению и складиро-
ванию при отработке каждого последующего
этапа, что снижает экономические показатели
работы горного предприятия.
Следует отметить, что поэтапная разра-
ботка карьерного поля – вынужденная мера,
так как формирование рабочей зоны карьера
осуществляется на основе рабочих площадок
нормативной ширины, что приводит к низ-
ким значениям результирующего угла откоса
рабочего борта и, при больших глубинах
карьера, к многократному увеличению объе-
ма внешнего отвалообразования.
По этой же причине совершенно нецеле-
сообразна одноэтапная отработка карьерного
поля со строительством пионерного карьера в
одном из его торцов. Кроме того, при суще-
ствующих способах вскрытия и подготовки
рабочих горизонтов к отработке время строи-
тельства пионерного карьера составит более
30 лет, на протяжении которого основной
объем горной массы карьерного поля уже
будет отработан, а вскрышные породы уло-
жены во внешний отвал.
В связи с отсутствием эффективных тех-
нологических способов для решения пробле-
мы обеспечения сохранности земельных ре-
сурсов путем полного устранения необходи-
мости отчуждения земель для строительства
и эксплуатации постоянных внешних отвалов
с одной стороны, а с другой – осуществления
в период основного срока службы карьера
постоянного внутреннего отвалообразования,
позволяющее по мере подвигания фронта
горных работ засыпать отрабатываемую
часть месторождения до отметок земной по-
верхности, необходимо:
1) разработать способ вскрытия и подго-
товки рабочих горизонтов к отработке, обла-
дающий высокими темпами углубки;
2) разработать способ формирования ра-
бочей зоны пионерного карьера, обладающий
высокой скоростью подвигания фронта гор-
ных работ;
3) разработать технологическую схему
строительства пионерного карьера, которая
сможет обеспечить:
- значительное сокращение сроков его
строительства;
- стабильные объемы добычи полезного
ископаемого, соответствующие производст-
венной мощности основного карьера;
- минимальный объем извлечения вме-
щающих пород в период его строительства;
4) разработать способ формирования ра-
бочей зоны основного карьера и технологи-
ческую схему отработки карьерного поля,
предусматривающую укладку вскрышных
пород в постоянный внутренний отвал.
С целью интенсификации темпов строи-
тельства пионерного карьера разработан но-
вый способ вскрытия и подготовки рабочих
горизонтов к отработке. Проблема резкого
увеличения темпов углубки карьера решается
на основе совмещения процессов вскрытия и
подготовки рабочих горизонтов к отработке.
Для этого вскрытие и подготовка горизон-
та к отработке осуществляется одновремен-
ным проведением нескольких наклонных
траншей серповидной формы в плане. При-
контурная часть каждой серповидной на-
клонной траншеи проходится по окружности
с равным удалением друг от друга. При дос-
тижении отметки, равной половине высоты
уступа, изменяется направление проходки
траншей в сторону центра окружности внеш-
него контура вскрывающих выработок, ради-
ус которого зависит от количества наклонных
траншей и определяется по формуле:
π⋅
⋅⋅=
pi
hn
R
500 , м
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
104
где n – количество наклонных траншей, шт.;
h – высота уступа, м; iр – руководящий уклон
траншей, ‰; π – число равное 3,14.
Проходка радиальной части этих траншей
осуществляется в направлении центра ок-
ружности внешнего контура вскрывающих
выработок, в котором они сходятся, одновре-
менно образуя для каждого экскаватора ак-
тивный фронт горных работ, формирующий-
ся при разносе правой стороны радиальной
части своей наклонной траншеи и подрезке
левой стороны радиальной части смежной
наклонной траншеи, формируя правосторон-
ний фронт горных работ экскаватора. При
разносе левой стороны радиальной части
своей наклонной траншеи и подрезке правой
стороны радиальной части смежной наклон-
ной траншеи формируется левосторонний
фронт горных работ экскаватора.
Рабочая зона каждого из экскаваторов, за-
вершивших строительство наклонных тран-
шей, располагается с правой или левой сто-
роны оси траншей и оконтурена двумя смеж-
ными траншеями и периметром окружности
внешнего контура вскрывающих выработок.
Построенные таким образом наклонные
траншеи дают возможность организовать
сквозную схему транспортирования в любом
направлении, увеличивая производитель-
ность горнотранспортного оборудования (ри-
сунок 1).
Такая схема транспортирования позволяет
порожнему транспортному средству подъе-
хать к любому экскаваторному забою с лю-
бой стороны, не создавая очередей и просто-
ев горно-транспортного оборудования, а за-
груженному – выехать к месту назначения по
кратчайшему пути.
Как показали проведенные исследования,
разработанный способ вскрытия и подготов-
ки рабочих горизонтов к отработке обеспечи-
вает снижение сроков строительства пионер-
ного карьера в 4-6 раз, при этом скорость его
углубки достигает 90-105 м/год.
Кроме того, для обеспечения строительст-
ва карьера с такими темпами углубки рабочая
зона пионерного карьера должна быть сфор-
мирована диагональными блоками (рисунок
2), т.к. только такое ее формирование обеспе-
чивает необходимую скорость подвигания
фронта горных работ для подготовки ниже-
лежащих горизонтов к вскрытию.
Таким образом, устранив из-
вестные недостатки, присущие
существующим способам строи-
тельства пионерного карьера,
решение проблемы минимиза-
ции отчуждения плодородных
земель для производственной
деятельности горнодобываю-
щих предприятий осуществля-
ется следующим образом.
Вскрытие крутопадающего
месторождения и его подготов-
ку к эксплуатации осуществля-
ют путём строительства пио-
нерного карьера на всю глубину
карьерного поля, что обеспечи-
вает создание ёмкости для бу-
дущего внутреннего отвалооб-
разование, при этом вскрышные
породы укладывают в два вре-
менных внешних отвала в кон-
туре карьерного поля по по-
верхности со стороны висячего
и лежачего боков залежи вдоль
её простирания. Суммарный
объём этих отвалов определяет-
ся по формуле:
Рисунок 1 - Вскрытие и подготовка рабочих
горизонтов к отработке
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
105
( )[ ]gcвcвp LCctgHNctgHNkV +⋅+⋅⋅⋅⋅= 6,005,122 ββ , м3;
где Nв – количество одновременно разраба-
тываемых слоёв, шт.; Нс – высота отрабаты-
ваемого слоя, м; С – суммарная ширина го-
ризонтальных площадок между слоями, м;
Lg – длина дна пионерного карьера, м; β –
угол погашения бортов карьера, град.; kр –
коэффициент разрыхления вскрышных по-
род.
Рисунок 2 - Формирование рабочей зоны пионерного карьера диагональными блоками
В период строительства пионерного
карьера на одном из его торцов формиру-
ется рабочая зона основного карьера.
Для стабилизации объёмов производ-
ства вскрышных работ (одно из необхо-
димых условий осуществления внутрен-
него отвалообразования) рабочая зона
карьера формируется следующим обра-
зом. Первоначально высота рабочего бор-
та карьера разбивается на ряд горизон-
тальных слоёв, каждый из которых состо-
ит из нескольких уступов, разделённых
между собой по высоте последовательно
чередующимися транспортными и предо-
хранительными бермами. Для одновре-
менной отработки вышеуказанных слоёв
между ними предусматривается наличие
горизонтальных площадок, ширина кото-
рых равна годовому подвиганию фронта
горных работ.
С момента окончания строительства
пионерного карьера и начала развития
горных работ в направлении противопо-
ложного торца карьерного поля начинает-
ся период основного срока службы карье-
ра с внутренним отвалообразованием. В
этот период одновременно отрабатывают-
ся не только все горизонтальные слои, но
и временные внешние отвалы, сформиро-
ванные при строительстве пионерного
карьера в контурах карьерного поля с ук-
ладкой вскрышных пород в постоянный
внутренний отвал.
Отработку каждого горизонтального слоя
ведут двумя этапами. На первом этапе, при
отработке первой половины годового объёма
извлечения горной массы формируют диаго-
нальные блоки посредством обуривания,
взрывания и отработки первоначальных бло-
ков треугольной формы, основанием которых
является часть протяжённости горизонта
длиной
αctg
B
F ⋅=
2
, м;
где В – ширина горизонтальной площадки
между смежными слоями, равная величине
годового подвигания фронта горных работ,
м; α – угол ориентирования диагональных
блоков, град.
После отработки первоначальных блоков
обуривают, взрывают и отрабатывают блоки
в виде параллелограмма (диагональные бло-
ки), ориентированных относительно отраба-
тываемой стороны горизонта под углом α.
При перемещении диагональных блоков
каждого горизонта от торцов карьера к его
центру (прямой ход) отрабатывается полови-
на ширины горизонтальной площадки В,
обеспечивая на подошве вскрытого горизонта
формирование площадки, необходимой для
вскрытия и отработки нижележащего гори-
зонта.
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
106
Рисунок 3 - Отработка горизонтальных слоев диагональными блоками
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
107
При достижении длины площадки равной
F1 ( αsin1 рШFF += , м; где Шр – нор-
мативная ширина рабочей площадки, м) на
ней обуривается, взрывается и отрабатыва-
ется треугольный блок с последующим
формированием диагонального блока, кото-
рый при подвигании нарезает транспортную
берму вышележащего горизонта. Цикл работ
по отработке нижележащих горизонтов по-
вторяется в выше рассмотренной последова-
тельности.
В месте встречи и взаимной отработки
диагональных блоков верхнего горизонта
(для врезки и отработки второй половины
ширины горизонтальной площадки для
обеспечения обратного хода диагональных
блоков – второй этап отработки слоя) обу-
ривается и взрывается блок треугольной
формы с углами при основании, равными α.
Развал взорванных пород размещается на
рабочей площадке трапециевидной формы
нижележащего горизонта.
При перемещении диагональных блоков
от центра рабочего борта к его торцам (об-
ратный ход) отрабатывается вторая полови-
на ширины горизонтальной площадки. Гру-
зотранспортная связь между экскаваторны-
ми забоями и пунктами доставки горной
массы осуществляется по ранее нарезанным
транспортным бермам, погашаемым по мере
подвигания диагональных блоков к торцам
горизонтальных слоёв. Этим самым рабочий
борт каждого горизонтального слоя приво-
дится в начальное положение, при котором
результирующий угол откоса этих слоёв со-
ответствует углу погашения борта карьера.
В дальнейшем цикл работ по отработке
карьерного поля повторяется (рисунки 3, 4).
Рисунок 4 - Технологическая схема и разрезы отработки крутопадающего месторождения
с внутренним отвалообразованием
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2009, Випуск 12
108
Кроме того, для стабилизации объёмов
производства добычных работ в рабочей зоне
карьера предусматривается наличие демпфер-
ного участка, расположенного в пределах
верхнего горизонтального слоя на вскрытом и
подготовленном к разработке добычном гори-
зонте. Этот демпферный участок имеет в пла-
не вид треугольника, основанием которого
является горизонтальная мощность пласта по-
лезного ископаемого, а стороны – диагональ-
ные блоки, обеспечивающие высокую ско-
рость подвигания по простиранию рудного
тела и способные компенсировать неритмич-
ность производства добычных работ карьера.
Таким образом, разработанные технологи-
ческие решения радикально решают проблему
минимизации площади горного отвода и объ-
емов производства рекультивационных работ,
а также необходимых средств на их выполне-
ние.
A.G. Shapar, L.V. Yakubenko
PERFECTION OF TECHNOLOGY OF
DEVELOPMENT OF SHARP-FALLING DEPOSITS
WITH INLYING EDUCATION OF DAMP
Institute of Problems on Nature Management and Ecology National Academy of Sciences
of Ukraine,Dnipropetrovsk
For the decision of problem of providing of maximal safety of green resources in the proc-
ess of exploitation of sharp-falling mineral deposits by the opened method, technological deci-
sions allowing to reduce the areas of the mountain taking considerably (removing the necessity
of forming of external dumps) and shorten the volumes of recultivation works are developed.
Надійшла до редколегії 13 серпня 2009 р.
Рекомендовано членом редколегії канд.техн.наук П.І. Копачем
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-14523 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0010 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T10:12:06Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут проблем природокористування та екології НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шапарь, А.Г. Якубенко, Л.В. 2010-12-24T13:10:41Z 2010-12-24T13:10:41Z 2009 Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием / А.Г. Шапарь, Л.В. Якубенко // Екологія і природокористування. — 2009. — Вип. 12. — С. 102-108. — рос. XXXX-0010 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14523 622.271.4 Для вирішення проблеми забезпечення максимального збереження земельних ресурсів у процесі експлуатації крутопадаючих родовищ корисних копалини відкритим способом, розроблені технологічні рішення, які дозволяють значно знизити площі гірничого відведення (усунувши необхідність зовнішнього відвалоутворення) і скоротити об'єми виробництва рекультиваційних робіт. Для решения проблемы обеспечения максимальной сохранности земельных ресурсов в процессе эксплуатации крутопадающих месторождений полезных ископаемых открытым способом, разработаны технологические решения позволяющие значительно снизить площади горного отвода (устранив необходимость внешнего отвалообразования) и сократить объемы производства рекультивационных работ. For the decision of problem of providing of maximal safety of green resources in the process of exploitation of sharp-falling mineral deposits by the opened method, technological decisions allowing to reduce the areas of the mountain taking considerably (removing the necessity of forming of external dumps) and shorten the volumes of recultivation works are developed. ru Інститут проблем природокористування та екології НАН України Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием Perfection of technology of development of sharp-falling deposits with inlying education of damp Article published earlier |
| spellingShingle | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием Шапарь, А.Г. Якубенко, Л.В. Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами |
| title | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
| title_alt | Perfection of technology of development of sharp-falling deposits with inlying education of damp |
| title_full | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
| title_fullStr | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
| title_full_unstemmed | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
| title_short | Совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
| title_sort | совершенствование технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
| topic | Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами |
| topic_facet | Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14523 |
| work_keys_str_mv | AT šaparʹag soveršenstvovanietehnologiirazrabotkikrutopadaûŝihmestoroždeniisvnutrennimotvaloobrazovaniem AT âkubenkolv soveršenstvovanietehnologiirazrabotkikrutopadaûŝihmestoroždeniisvnutrennimotvaloobrazovaniem AT šaparʹag perfectionoftechnologyofdevelopmentofsharpfallingdepositswithinlyingeducationofdamp AT âkubenkolv perfectionoftechnologyofdevelopmentofsharpfallingdepositswithinlyingeducationofdamp |