Способ изоляции подземных горных работ при открытоподземной разработке

Способ изоляции подземных горных работ при открытоподземной разработке

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности, к способам изоляции подземных горных работ при открытоподземной разработке, преимущественно в зонах с распространением многолетней мерзлоты. Способ изоляции подземных горных работ при открытоподземной разработке включает ведение вскрышных и добычных работ открытым способом, проведение вскрывающих, подготовительных и очистных горных выработок при ведении подземных работ, на верхней площадке последнего уступа за границей открытых горных работ формируют наклонную искусственную плоскость скольжения, на которой настилают водонепроницаемую пленку, монтируют над пленкой сеть растепляющих элементов, создают слой льда мощностью не менее 0,5 м, засыпают лед породами вскрыши с первоначальной мощностью не менее глубины максимального сезонного протаивания в данном регионе, а после остановки открытых горных работ производят растепление слоя льда для создания смазки и извлекают одновременно все удерживающие элементы, чем провоцируют оползневое перемещение вскрышных пород в выработанное пространство карьера. Способ позволяет осуществить надежную изоляцию между открытыми и подземными горными работами, заполнить пустое пространство между бортом карьера и внутренним отвалом и уменьшить нарушенные земельные площади. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам изоляции подземных работ при открытоподземной разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ комбинированной разработки месторождений, включающий проведение вскрышных и добычных работ открытыми горными работами, проведение подготовительных выработок и производство очистной выемки на подземном участке с последующей отработкой охранных целиков между открытыми и подземными горными работами [1], прототип.

Недостатками известного способа являются: - отсутствие надежной изоляции между открытыми и подземными горными работами, что не исключает прорыва воды в подземные горные выработки; - после окончания открытых горных работ остается глубокое незаполненное пространство между бортом карьера и внутренним отвалом.

Задачей изобретения являлось решение вопроса заполнения пустыми породами образовавшегося пространства между бортом карьера и внутренним отвалом.

Поставленная задача решается тем, что на верхней площадке последнего уступа за границей открытых работ формируют наклонную искусственную плоскость скольжения, устанавливают в нижней части наклонной плоскости вдоль верхней бровки уступа удерживающие элементы, а на поверхность наклонной плоскости настилают водонепроницаемую пленку, монтируют над пленкой сеть растепляющих элементов, вокруг которых создают в зимнее время слой пористого льда-фирна мощностью не менее 0,5 м с помощью дождевальной установки посредством распыления воды через среду холодного атмосферного воздуха, засыпают слой льда породами вскрыши, первоначальную мощность которых принимают не менее глубины максимального сезонного протаивания в данном регионе, а после полного заполнения породами вскрыши расчетной емкости искусственной плоскости и остановки открытых горных работ, производят растепление слоя льда растепляющими элементами для создания смазки на всей площади искусственной плоскости скольжения, извлекают одновременно все удерживающие элементы, чем провоцируют оползневое перемещение вскрышных пород в выработанное пространство между бортом карьера и откосом внутреннего отвала.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как то, что на верхней площадке последнего уступа за границей открытых работ формируют наклонную искусственную плоскость, дает возможность разместить временно за границей открытых горных работ породы вскрыши в начальный период работы карьера.

Существенный признак о том, что в нижней части плоскости вдоль верхней бровки уступа устанавливают удерживающие элементы, обеспечивает удержание накопленных на наклонной плоскости объемов вскрышных пород от их сползания.

Существенный признак о том, что на поверхности наклонной плоскости настилают водонепроницаемую пленку, позволяет создать при растеплении слоя льда надежную смазку, основным компонентом которой является вода.

Признак о том, что над пленкой монтируют сеть растепляющих элементов, гарантирует растепление слоя льда при их включении в работу в требуемое время.

Существенный признак о том, что вокруг растепляющих элементов создают в зимнее время слой пористого льда-фирна посредством распыления воды через среду холодного атмосферного воздуха, обеспечивает наличие и сохранение под объемами вскрышных пород замороженного смазочного материала - воды.

Признак о том, что мощность льда принимают не менее 0,5 м, обеспечивает при растеплении достаточное количество воды для создания оползневого явления.

Признак о том, что слой льда засыпают породами вскрыши, первоначальную мощность которых принимают не менее глубины максимального сезонного протаивания в данном регионе, необходим для того, чтобы сохранить слой льда на протяжении всего времени, которое потребуется для отработки участка месторождения открытыми горными работами.

Существенный признак о растеплении слоя льда растепляющими элементами после остановки открытых горных работ обеспечивает получение воды и создание смазочного слоя.

Признак о том, что одновременно извлекают все удерживающие элементы, чем провоцируют оползневое перемещение вскрышных пород, создает возможность переместить все за складированные на наклонной плоскости скольжения вскрышные породы начального периода горных работ в границы участка открытых горных работ и разместить их под действием собственного веса в пространстве между бортом карьера и откосом внутреннего отвала.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показан в плане участок открытых горных работ после отработки полезного ископаемого в его границах, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Условные обозначения, принятые на чертежах: 1 - граница открытых горных работ; 2 - наклонная искусственная плоскость скольжения; 3 - внутренний отвал; 4 - породы вскрыши; 5 - растепляющие элементы; 6 - ледяной слой; 7 - верхняя бровка уступа; 8 - удерживающие элементы; 9 - выработанное пространство; 10 - борт карьера.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом открытых горных работ определяют границу открытых горных работ 1, за которой формируют наклонную искусственную плоскость скольжения 2, которую выполняют наклонной в сторону будущего внутреннего отвала 3. При этом величину тангенса угла наклона плоскости принимают равной или большей коэффициента трения пород вскрыши 4 по плоскости скольжения 2 с учетом смазки или вида трения.

Это следует из неравенства: F_тр<F_{, т. е. сила трения (Fтp) должна быть равна или меньше силы сцепления (Fсц).}

Так как: F_тр = PcosK_тр, F_сц = Psin, tg>K_тр, где Р - сила тяжести пород вскрыши 4; - угол наклона искусственной плоскости скольжения 2; К_тр - коэффициент трения пород вскрыши 4 по поверхности плоскости скольжения 2 с учетом смазки.

Если смазка не применяется, то перемещение пород 4 не произойдет.

На поверхность плоскости скольжения 2 настилают водонепроницаемую пленку, например, из полиэтилена. Затем над пленкой монтируют сеть растепляющих элементов 5. Это может быть сеть из греющего кабеля, если по нему пропускать электроэнергию или перфорированные трубы с отверстиями, направленными вдоль плоскости ледяного слоя 6, создаваемого из пористого льда-фирна в зимнее время с помощью дождевальной установки посредством распыления воды через среду холодного атмосферного воздуха. При подаче в перфорированные трубы пара осуществляют растепление ледяного слоя 6, при этом вода начинает играть роль смазки. Мощность ледяного слоя принимают не менее 0,5 м.

Кроме того, в нижней части наклонной плоскости скольжения 2 вдоль верхней бровки будущего уступа 7 устанавливают удерживающие элементы 8. Они могут быть выполнены из деревянных столбов и перегородки из бревен.

После указанных подготовительных работ начинают вести вскрышные работы на карьере, а породами вскрыши 4 производят засыпку ледяного слоя 6. Эти работы ведут также в холодное время года. Сначала весь ледяной слой 6 покрывают породами вскрыши, при этом мощность породного слоя принимают не менее глубины максимального сезонного протаивания в данном регионе. При последующих вскрышных работах объем пород вскрыши 4 доводят до величин, достаточных для заполнения выработанного пространства 9, расположенного между бортом карьера 10 и отвалом 3.

Когда же на участке открытых горных работ будут прекращены все работы, производят растепление ледяного слоя 6 с помощью растепляющих элементов 5, чем создают слой смазки под породами вскрыши 4. Одновременным извлечением всех удерживающих элементов 8, например взрывом, провоцируют оползневое перемещение пород вскрыши 4 в выработанное пространство 9, чем достигается полнота заполнения внутреннего отвала 3 и уменьшаются объемы для работ по рекультивации нарушенных площадей.

Преимуществами предлагаемого способа являются: - надежная изоляция между открытыми и подземными горными работами; - заполнение пустого пространства между бортом карьера и внутренним отвалом; - уменьшение нарушенных земельных площадей.

Источники информации 1. Патент РФ 2117155, Е 21 С 41/00, 1998 г.

Формула изобретения

Способ изоляции подземных горных работ при открытоподземной разработке, включающий ведение вскрышных и добычных работ открытыми горными работами, проведение вскрывающих, подготовительных и очистных горных выработок при ведении подземных горных работ, отличающийся тем, что на верхней площадке последнего уступа за границей открытых горных работ формируют наклонную искусственную плоскость скольжения, устанавливают в нижней части наклонной плоскости вдоль верхней бровки уступа удерживающие элементы, на поверхности наклонной плоскости настилают водонепроницаемую пленку, монтируют над пленкой сеть растепляющих элементов, вокруг которых создают в зимнее время слой пористого льда-фирна мощностью не менее 0,5 м с помощью дождевальной установки посредством распыления воды через среду холодного атмосферного воздуха, засыпают слой льда породами вскрыши, первоначальную мощность которых принимают не менее глубины максимального сезонного протаивания в данном регионе, а после полного заполнения породами вскрыши расчетной емкости искусственной плоскости и остановки открытых горных работ производят растопление слоя льда растепляющими элементами для создания смазки на всей площади искусственной плоскости скольжения, извлекают одновременно все удерживающие элементы, чем провоцируют оползневое перемещение вскрышных пород в выработанное пространство между бортом карьера и откосом внутреннего отвала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2