Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче руд, твердых горючих полезных ископаемых, драгоценных камней, строительных горных пород и некоторых других твердых полезных ископаемых. Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых осуществляется посредством единого технологического комплекса, включающего постадийную дифференциацию массива горных пород по ключевым критериям, рыхление горных пород взрыванием горизонтальных скважин под мобильным щитом с сохранением исходной геолого-морфологической структуры массива добычного блока, последовательную селективную экскаваторную отработку взорванных блоков и раздельную первичную переработку добытого полезного ископаемого. Целью изобретения является повышение эффективности разработки месторождений твердых полезных ископаемых (с использованием рыхления горных пород взрыванием) путем снижения капитальных и эксплуатационных затрат и сроков создания горно-обогатительных предприятий, повышения полноты извлечения полезных ископаемых из недр и полезных компонентов из добытого минерального сырья.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче руд, твердых горючих полезных ископаемых, драгоценных камней, строительных горных пород и некоторых других твердых полезных ископаемых.

Известен и широко применяется в горной промышленности способ разработки месторождения твердых полезных ископаемых со взрыванием горных пород вертикальными и слабонаклонным (к вертикали) скважинами среднего и большого диаметра (160-320 мм), редковертикальными и наклонными шпурами диаметром до 70 мм. При этом на карьерах и разрезах используются различные методы отбойки горных пород [1] и методы взрывания скважных зарядов [2]. Основной метод отбойки - валовое (совместное) взрывание полезного ископаемого и вмещающих его пород на обнаженную поверхность откоса уступа и реже - на неубранную ранее взорванную горную массу, редко применяют раздельную их отбойку и весьма редко - комбинированную. Как правило, применяется короткозамедленное взрывание скважинных зарядов.

Недостатком данного способа разработки месторождений, основанного на использовании указанных методов отбойки горных пород и взрывания скважных зарядов ВВ, являются крупнокусковая горная масса с выходом негабарита, значительные количественные и качественные потери полезного ископаемого, необходимость иметь широкие рабочие площадки в карьерах и главное - обязательность транспортирования добытого полезного ископаемого на стационарные или полустационарные обогатительные комплексы.

По технической сущности наиболее близким к заявляемому является способ разработки, взятый в качестве прототипа, который включает проходку контурных (наклонных или вертикальных) и горизонтальных скважин или шпуров небольшого диаметра, их заряжание и взрывание горных пород слоями (сверху вниз с увеличением мощности каждого слоя) под обжимающим уступ щитом, смонтированном на мобильном буровом агрегате [3] , обеспечивающем сохранение (после взрыва) первоначальной структуры массива уступа и мелкокусковой взорванной горной массы и равномерное дробление горных пород в пределах всего взрываемого блока.

Недостатком данного способа является ограниченность его функций, связанных с раздельной выемкой полезных ископаемых, недифференцированное дробление горных пород в пределах взрываемых скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых (с использованием рыхления горных пород взрыванием) путем снижения капитальных и эксплуатационных затрат и сроков создания горно-обогатительных предприятий, повышения полноты извлечения полезных ископаемых из недр и полезных компонентов из добытого минерального сырья.

Достигается поставленная цель тем, что в способе разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающем сопровождающую эксплуатационную разведку, рыхление горных пород взрыванием, селективную отработку взорванных добычных блоков и раздельную переработку добытого полезного ископаемого, согласно изобретению производят в едином технологическом комплексе глубокую постадийную дифференциацию по качеству полезного ископаемого, природных (естественных) и взорванных массивов горных пород, извлекаемой и перерабатываемой горной массы, выделяя при этом с природно обогащенным, кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и пустой породой эксплуатационные, добычные и экскаваторные блоки, выемочные элементы и отдельные порции горной массы; поинтервальное опробование горизонтальных (или слабонаклонных к горизонту) взрывных скважин (небольшого или малого диаметра) и на его основе размещение усиленных зарядов ВВ в зонах природно-обогащенного полезного ископаемого, сниженной мощности зарядов - в зонах кондиционного, меньшей мощности зарядов - в зонах временно некондиционного и относительно малой мощности зарядов ВВ или с оставлением воздушных промежутков - в зонах некондиционного полезного ископаемого и пустой породы, обеспечивая тем самым эффективное избирательное дробление их; объемное короткозамедленное взрывание (между рядами скважин, скважинами в ряду и внутри скважин) зарядов ВВ под мобильным укрытием; глубокую селективную экскаваторную отработку взорванного блока с извлечением минеральной массы по типам и сортам: обогащенной (штуфной), которая в качестве концентрата (или концентратов) направляется на конечную переработку или выделяется как готовая минеральная продукция, кондиционной, которая в зоне добычного забоя непосредственно перерабатывается в мобильных обогатительных агрегатах, временно некондиционной, размещаемой во временных складах, некондиционной, направляемой в обособленные отвалы, и породной, размещаемой в отвалах вскрышных пород; раздельное (по химическим и физико-техническим типам и сортам) обогащение добытой кондиционной минеральной массы.

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых осуществляется следующим образом: массив горных пород разрабатываемого месторождения в пределах каждого его участка (или зоны) на основе уточненной в процессе сопровождающей эксплуатационной разведки горно-геологической информации последовательно расчленяется (постадийно дифференцируется) на геолого-экономические блоки по принципу - балансовое полезное ископаемое, забалансовое полезное ископаемое и вмещаемые или вмещающие их породы; геолого-экономические блоки разделяются на крупные эксплуатационные, выделяемые по критерию кондиционности полезного ископаемого - кондиционное, временно некондиционное и некондиционное полезное ископаемое (в массиве) и порода; эксплуатационные блоки на основе данных сопровождающей эксплуатационной разведки и опробования разделяются на добычные, исходя из совокупности следующих основных факторов - технолого-экономического качества полезного ископаемого, физико-технических и технологических свойств горных пород (буримость, взрываемость, экскавируемость и т.д.), горно-технических условий их отработки.

В свою очередь, в пределах добычных блоков, подразделяемых на блоки с кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым (или на блоки с различными полезными ископаемыми, например на блоки рудных и строительных горных пород), выделяют экскаваторные блоки по качеству полезного ископаемого и наличию крупных породных включений в пределах добычного блока.

Далее, во взорванном добычном блоке, в пределах уточненных контуров каждого из экскаваторных блоков выделяют выемочные элементы, исходя из совокупности определяющих признаков - технолого-экономического качества, физических свойств и кусковатости слагающей его взорванной горной массы, которые технически возможно и экономически целесообразно отрабатывать селективно с использованием соответствующей экскаваторной техники (экскаваторов, фронтальных погрузчиков, фрезерных машин и т.д.).

Добычные блоки обуревают горизонтальными или слабонаклонными (к горизонту) скважинами небольшого, малого (или различного) диаметра (70-150 мм), которые используются в качестве средств эксплуатационной разведки (с поинтервальным опробованием) и взрывного рыхления горных пород.

Заряжание эксплуатационных скважин осуществляют поинтервально: в зонах природно-обогащенного полезного ископаемого - относительно усиленными зарядами ВВ (в условиях добычи алмазов и других драгоценных камней - щадящими зарядами), в зонах кондиционного - зарядами ВВ меньшей мощности, в зонах временно некондиционного - зарядами еще меньшей мощности и в зонах некондиционного полезного ископаемого и пустых пород, в зависимости от длины интервала скважин - зарядами ВВ малой мощности или без размещения ВВ.

Взрывание скважин осуществляют под щитом, обжимающим добычный блок с поверхности и со стороны откоса уступа, слоями сверху вниз [3], используя объемное короткозамедленное инициирование и обеспечивая надежное сохранение первоначальной геолого-морфологической структуры добычного блока.

Перед непосредственной отработкой взорванного блока уточняют контуры экскаваторных блоков и выемочных элементов в них на основе оценки степени деформации массива блока взрывом и полученной при этом дополнительной горно-геологической информации.

Отработка взорванного добычного блока осуществляется отдельными экскаваторными блоками - собственно породными (если таковые выделяются) и блоками с кондиционными, временно некондиционными и некондиционными полезными ископаемыми.

В свою очередь при отработке продуктивных экскаваторных блоков (с полезными ископаемыми), с разбивкой их на выемочные элементы, селективно извлекают из взорванного массива несколько сортов горной массы: природно обогащенную, которая как концентрат направляется на конечную переработку или на реализацию в качестве готовой продукции, кондиционную, перерабатываемую раздельно (по типам и сортам) на месте ее добычи с помощью мобильных обогатительных агрегатов, временно некондиционную, направляемую во временные склады (расположенные в карьере или за его пределами), некондиционную, размещаемую в специальных отвалах, и породную.

Источники информации 1. Секисов Г.В. Рациональнее использование недр при открытой разработке рудных месторождений. Фрунзе: Илим, 1976.

2. Справочник взрывника. М.: Недра, 1988.

3. Патент РФ 2009318, 15.03.1994.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающий сопровождающую эксплуатационную разведку, рыхление горных пород взрыванием, селективную отработку взорванных добычных блоков и раздельную переработку добытого полезного ископаемого, отличающийся тем, что производят, в едином технологическом комплексе, глубокую постадийную дифференциацию по качеству полезного ископаемого природных и взорванных массивов горных пород, извлекаемой и перерабатываемой горной массы, выделяя при этом с природно обогащенным, кондиционным, временно некондиционным и некондиционным полезным ископаемым и пустой породой эксплуатационные, добычные и экскаваторные блоки, выемочные элементы и отдельные порции горной массы; поинтервальное опробование горизонтальных или слабонаклонных к горизонту взрывных скважин небольшого или малого диаметра и на его основе размещение усиленных зарядов ВВ в зонах природно-обогащенного полезного ископаемого, сниженной мощности зарядов - в зонах кондиционного, меньшей мощности зарядов - в зонах временно некондиционного и относительно малой мощности зарядов ВВ или с оставлением воздушных промежутков - в зонах некондиционного полезного ископаемого и пустой породы, обеспечивая тем самым эффективное избирательное дробление их; объемное короткозамедленное взрывание между рядами скважин, скважинами в ряду и внутри скважин зарядов ВВ под мобильным укрытием; глубокую селективную экскаваторную отработку взорванного блока с извлечением минеральной массы по типам и сортам: обогащенной - штуфной, которая в качестве концентрата или концентратов направляется на конечную переработку или выделяется как готовая минеральная продукция, кондиционной, которая в зоне добычного забоя непосредственно перерабатывается в мобильных обогатительных агрегатах, временно некондиционной, размещаемой во временных складах, некондиционной, направляемой в обособленные отвалы, и породной, размещаемой в отвалах вскрышных пород; раздельное по химическим и физико-техническим типам и сортам обогащение добытой кондиционной минеральной массы.