Способ открытой разработки сложных полезных ископаемых

Способ открытой разработки сложных полезных ископаемых

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Известен способ выемки полезных ископаемых из бортов карьеров, включающий формирование выработки в целике пород, погашение бортов с предохранительными и транспортными бермами, нарезку съезда по целику на расчетном по высоте борту выработки, от съезда на борту карьера до дна выработки, и погашение остальных бортов выработки без транспортных берм, отработку пород и полезных ископаемых в расчетных границах и их транспортирование [1].

Недостатком способа является его непредназначенность для уменьшения себестоимости и объемов вскрышных работ по проходке капитального съезда в карьер от земной поверхности до высотной отметки линии примыкания к нему дна выработки в борту, исключающая возможность обеспечения экономической целесообразности выемки из недр локальных полезных ископаемых, дистанцированных от основных отрабатываемых залежей ПИ.

Наиболее близким к изобретению является способ выемки полезных ископаемых из бортов карьеров, включающий отработку пород этапами по глубине, погашение бортов с предохранительными бермами, формирование выработки в целике пород, нарезку съезда расчетной длины по целику от расчетной высотной отметки, формирование промежуточного дна, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство, формирование дна полутраншеи по ширине в целике и разрушенных перемещенных породах, проходку траншеи до дна выработки с послойной отработкой пород и полезных ископаемых в ее контурах и их транспортирование [2].

Недостатком способа является недостижимость экономической целесообразности выемки из недр ответвлений и локальных ПИ, затраты на отработку, транспортирование и переработку которых превышают их ценность, а обеспечению компенсации этого превышения препятствуют:

1.1. необеспечение уменьшения длины капитального съезда, нарезаемого в целике пород от земной поверхности до высотной отметки примыкания к нему дна локальной выработки (ЛВ), определяющей объем вскрышных работ по проходке съезда и объем дополнительных работ, связанных с формированием его наклонной поверхности;

1.2. непредназначенность для экономии вскрыши вне ЛВ в бортах карьера посредством:

1.2.1. увеличения результирующих углов наклона бортов без превышения нормативных величин коэффициентов их устойчивости, например, 1,2÷1,5;

1.2.2. изменения контуров конструктивных уступов над капитальным съездом в карьер;

1.3. необеспечение размещения вскрышных пород в ЛВ и уменьшения расстояния их транспортирования;

1.4. необеспечение увеличения доли слабых пород в общем объеме вскрыши в карьере.

Задача изобретения - повышение полноты выемки полезных ископаемых из недр посредством уменьшения затрат на вскрышные работы.

Задача решается тем, что в способе открытой разработки сложных полезных ископаемых, включающем отработку пород этапами по глубине, погашение бортов с предохранительными бермами, формирование выработки в целике пород, нарезку съезда расчетной длины по целику от расчетной высотной отметки, формирование промежуточного дна, отсыпку вскрышных пород в выработанное пространство, формирование дна полутраншеи по ширине в целике и в разрушенных перемещенных породах, проходку траншеи до дна выработки с послойной отработкой пород и полезных ископаемых в ее контурах и их транспортирование, после предварительного определения границ локальной выемки из недр полезных ископаемых, капитальный съезд в карьер начинают нарезать с земной поверхности в контуре проектного борта карьера, с обеспечением нормативной величины коэффициентов его устойчивости, на горизонтальном расстоянии от линии примыкания дна выработки к съезду в карьере, определяемом зависимостью

где L_c - длина горизонтальной проекции съезда на нерабочем борту карьера и выработанном пространстве вынутого из недр локального полезного ископаемого, м;

D и С_o - высотные отметки линий примыкания капитального съезда соответственно к земной поверхности и к проектному съезду в карьере, м;

К₁ - коэффициент, определяемый по выражению

где l - горизонтальное расстояние от линии примыкания дна локальной выработки к съезду в карьере до поверхности откоса на ее уровне в торце выработки в вертикальной плоскости оси насыпного звена предлагаемого съезда, м;

Ш - ширина поворотной площадки в торце выработки в вертикальной плоскости оси насыпного звена съезда, м;

ω - угол наклона к горизонту линии, соединяющей точку примыкания поворотной площадки к откосу торца локальной выработки с точкой его откоса на горизонте линии примыкания дна выработки к съезду в карьере в вертикальной плоскости оси насыпной ветви съезда, град;

i_o - уклон насыпного звена съезда между линиями примыкания к проектному съезду в карьере и к поворотной площадке в торце локальной выработки, ‰;

i₁ - уклон предлагаемого съезда от земной поверхности до поворотной площадки в торце локальной выработки, ‰;

l_п - длина поворотной площадки по оси съезда в торце выработки, м;

и его ветвь в целике нерабочего борта формируют длиной, определяемой в горизонтальной проекции зависимостью

где l_ц - длина проекции на горизонтальную плоскость ветви съезда между линиями его пересечения земной поверхности и вертикальной плоскости поперечного сечения локальной выработки, разграничивающей ветви съезда, формируемые без отсыпки разрушенных пород и с их отсыпкой в выработанное пространство, м;

l_о - горизонтальное расстояние от разграничительной вертикальной плоскости поперечного сечения локальной выработки до линии примыкания ее дна к проектному съезду в карьере (м), определяемое по выражению

где К₂ и K₁ - угловые коэффициенты

К₂=ctgβ-ctgα,

К₃=ctgβ+ctgδ,

где β, α, δ - углы соответственно естественного откоса разрушенных пород и засыпаемых ими в звеньях съезда откосов локальной выработки, град;

Ш_о и Ш_с - ширина, соответственно, локальной выработки на уровне высотной отметки линии примыкания ее дна к съезду в карьере и поверхности насыпного звена съезда в разграничительной вертикальной плоскости поперечного сечения выработки, м;

Z и Ш_п - соответственно ширина бермы безопасности и площадки на уровне примыкания дна выработки к проектному съезду, м;

ρ - угол между горизонтальными проекциями оси насыпного звена съезда и нормали к оси проектного съезда на участке примыкания, град;

и после этого посредством использования временных съездов в карьере завершают выемку из недр локальных полезных ископаемых, а затем в выработанном пространстве, с использованием разрушенных пород и примыканием к ветви на нерабочем борту и к проектному съезду в карьере формируют ветвь съезда с длиной горизонтальной проекции ее оси, определяемой зависимостью

l_н=2K₁-l_o+l_п,

где l_н - длина горизонтальной проекции ветви съезда, формируемой с использованием разрушенных пород, м;

а ее звенья от ветви на нерабочем борту карьера до поворотной площадки в торце выработки и от нее до проектного съезда в карьере формируют длиной горизонтальных проекций, определяемых соответственно выражениями

l₁=K₁-l_o и l₂=K₁,

где l₁ и l₂ - длина горизонтальной проекции звена съезда от поворотной площадки до линии примыкания соответственно к ветви в целике пород и к проектному съезду в карьере, м;

при этом локальную выработку выполняют в границах, определяемых по выражению

где К_с - коэффициент вскрыши в контурах локальной выработки, м³/т;

Q_п и Q_ЛВ - количество полезных ископаемых, вынимаемых из недр в контурах соответственно карьера по проекту и локальной выработки, т;

Ц_п и Ц_ЛВ - суммарная стоимость полезных компонентов, извлекаемых из 1 т полезных ископаемых соответственно проектного карьера и локальной выработки, руб./т;

Kg - коэффициент учета фактических общехозяйственных расходов;

С_п и С_ЛВ - себестоимость собственно добычи, транспортирования и переработки полезных ископаемых соответственно проектного карьера и локальной выработки, руб./т;

Э - сумма экономии затрат в карьере по заявляемому способу, руб.;

V и С_в - соответственно объем и себестоимость вскрыши в проектных контурах карьера, м³ и руб./м³.

Предлагаемый способ отличается от известного [2] вышеизложенной последовательностью операций, направлением горных работ и характеризующими способ параметрами, представленными в виде математических выражений. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях [1 и 2] и др. и обеспечивают получение положительного эффекта - решения поставленной задачи. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений [1 и 2] и др.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она неочевидна и характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критерию: «новизна» и «изобретательскому уровню».

На фиг.1 изображены контуры карьера на конец отработки основных запасов ПИ по проекту и контуры локальных ПИ за пределами карьера, вид в плане; на фиг.2 - контуры карьера и примыкающей к нему выработки; на фиг.3 - предлагаемый съезд в контурах карьера и выработки; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3 - схема для вывода зависимостей длины съезда, его ветвей и звеньев в горизонтальной проекции; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3 - схема для вывода зависимостей длины ветвей и звеньев съезда в горизонтальной проекции; на фиг.6 - контуры карьера на конец отработки основных и локальных ПИ по заявляемому способу; на фиг.7 - разрезы В-В и Г-Г на фиг.3 и 6.

Способ осуществляют следующим образом. Локальные ПИ 1 (фиг.1), залегающие за пределами проектных контуров карьера 2, не подлежащие выемке из недр в силу невозможности обеспечения ее экономической целесообразности известными способами открытой разработки месторождений ПИ, по предлагаемому способу отрабатывают нижеследующим.

Предварительно определяют соответствующие нормативной величине коэффициента устойчивости бортов, например 1,3, контуры 3 ЛВ, которые потребуется отстроить в случае выемки ПИ 1 из недр в процессе отработки карьера 2 (фиг.2).

После этого с земной поверхности, от линии «ab» (фиг.2 и 3) в контуре проектного борта 4 начинают нарезать капитальный съезд в карьер 2 в направлении потенциальной ЛВ с обеспечением нормативных значений коэффициентов устойчивости проектного борта 4 (например, 1,3-1,5) и с им соответствующим изменением проектных контуров конструктивных уступов бортов 4 и 5 над участком проектного съезда 6, между линиями «a'b'» и «ot» (фиг.2, 3, 6 и 7). Предлагаемый съезд начинают нарезать на горизонтальном расстоянии по его оси от линии «et» примыкания дна ЛВ к проектному съезду 6 в карьере 2 с учетом перспективы размещения на борту 7 и внутри ЛВ его потенциальных ветвей: ветви 8 в целике пород на борту 4 карьера 2 и на борту 7 ЛВ между линиями «ab и «df»(фиг.3 и 6) и ветви 9, формируемой с использованием разрушенных пород в ЛВ от линии «df» до линии «et», состоящей из элементов: звена 10 между линиями «df» и «gm», поворотной площадки 11 между линиями «gm» и «rs» в торце ЛВ и звена 12 между линиями «rs» и «et», - которое выразится:

где L_c - длина горизонтальной проекции предлагаемого съезда на нерабочем борту карьера и в выработанном пространстве вынутого из недр локального ПИ, м;

l_ц - длина проекции на горизонтальную плоскость ветви 8 съезда между линиями «ab» и «df» ее примыкания к земной поверхности и к вертикальной плоскости поперечного сечения ЛВ «Б-Б», разграничивающей ветви 8 и 9 предлагаемого съезда, м;

где D и С - высотные отметки линий примыкания «ab» и «df» предлагаемого съезда соответственно к земной поверхности и к вертикальной плоскости «Б-Б», м;

где С_о - высотная отметка линии «et» примыкания предлагаемого капитального съезда к проектному съезду 6 в карьере, м;

i_о - уклон насыпного звена 12 предлагаемого съезда между линиями примыкания «et» и «rs» соответственно к проектному съезду 6 и к поворотной площадке 11 в торце ЛВ, ‰;

i₁ - уклон предлагаемого съезда от земной поверхности до поворотной площадки 11 между линиями «ab» и «gm», ‰;

L - горизонтальное расстояние от точки «р» линии «et» примыкания дна ЛВ к съезду 6 в карьере 2 до точки «u» откоса борта в торце ЛВ на уровне поворотной площадки 11 в вертикальной плоскости оси насыпного звена 12 предлагаемого съезда согласно фиг.3 и 4, м;

где l - горизонтальное расстояние между точками пересечения «р» и «n» линии «et» примыкания дна ЛВ к съезду 6 в карьере 2 и на ее уровне поверхности откоса в торце ЛВ вертикальной плоскостью по оси насыпного звена 12 предлагаемого съезда согласно фиг.4, м;

Ш - ширина поворотной площадки 11 в торце выработки в вертикальной плоскости оси насыпного звена 12 съезда, м;

ω - угол наклона к горизонту линии «un», соединяющей точку «u» примыкания поворотной площадки 11 к откосу торца ЛВ с точкой «n» его откоса на горизонте линии примыкания «et» дна ЛВ к съезду 6 в карьере 2 в вертикальной плоскости оси насыпного звена 12 съезда, град;

l₁ - длина проекции на горизонтальную плоскость звена 10 съезда между линиями «df» и «gm», м;

i_п и l_п - соответственно уклон поворотной площадки и ее длина между линиями «mg» и «rs» по оси съезда в торце выработки, ‰, м;

l_н - длина горизонтальной проекции ветви 9 предлагаемого съезда, формируемой с использованием разрушенных пород между линиями «df», «gm», «rs» и «et», м;

Из (1)-(5) получим:

где K₁- коэффициент, определяемый по выражению

т.е. предлагаемый капитальный съезд начинают нарезать с земной поверхности в контуре проектного борта 4 карьера 2 от линии «ab», расположенной на горизонтальном расстоянии по оси съезда от линии «et» примыкания дна ЛВ к проектному съезду 6 в карьере 2, определяемом зависимостью (6).

Например, для условий i_o=0,0994, i₁=0,082 и согласно фиг.3 и 4 D=534 м. С_o=482 м, l=772 м, Ш=21 м, ctgω=0,6266, l_n=50 м, по выражению (7) получим ; K₁=161,2 м и по зависимости (6) получим:

Зависимость (6) соответствует всей области существования способа открытой разработке сложных ПИ и является необходимым условием выполнения предлагаемого способа по нижеследующему:

Зависимость (6) определяет местоположение на земной поверхности линии «ab» - исходного пункта нарезки предлагаемого съезда, обусловленное конкретными горно-геологическими условиями: контурами и параметрами ЛВ и примыкания ее дна к карьеру, определяемыми прочностными характеристиками и элементами залегания ПИ и пустых пород, а также допустимыми параметрами предлагаемого съезда, определяемыми применяемыми горно-транспортной техникой и установленными нормативами ее эксплуатации и безопасности работ, - что необходимо для ведения горных работ по предлагаемому способу и их оптимизации в карьере и ЛВ.

Увеличение длины съезда относительно определяемой зависимостью (6) влечет его неоправданное уположение и дополнительные объемы работ по его формированию, снижающие эффективность способа и возможности выемки локальных ПИ из недр вплоть до исключения ее экономической целесообразности.

Уменьшение длины съезда относительно определяемой зависимостью (6) исключает выполнение установленных нормативных уклонов съезда, длин горизонтальных площадок и интервалов их размещения на съезде.

Таким образом, несоблюдение зависимости (6) препятствует решению поставленной в способе задачи и соответственно выполнению заявляемого способа.

Согласно фиг.3, 4 и 5 условие обеспечения необходимой ширины съезда в звене 12 между линиями «rs» и «et» выразится

где Ш_о - ширина ЛВ на уровне высотной отметки линии «et» примыкания ее дна к съезду 6 в разграничительной вертикальной плоскости поперечного сечения «Б-Б» выработки, м;

l_о - горизонтальное расстояние от разграничительной вертикальной плоскости «Б-Б» поперечного сечения ЛВ до линии «et» примыкания ее дна к проектному съезду 6 в карьере 2, м;

α, δ и β - соответственно углы откосов ЛВ под поверхностями звеньев 10 и 12 съезда и естественного откоса пород, град;

Ш_c - ширина поверхности насыпного звена 12 в плоскости поперечного сечения «Б-Б» ЛВ, м;

Из (3), (4), (5), (7) и (8) получим:

где К₂ и К₃ - угловые коэффициенты

Например, для вышеприведенных условий, согласно (10)

К₂=1,6887-0,2857; К₂=1,403

и согласно (11)

К₃=0,375+1,6887; К₃=2,0637;

Зависимость (9) является необходимым условием выполнения заявляемого способа, определяющим на борту 7 ЛВ границу «Б-Б» использования разрушенных пород при формировании звена 10 без уменьшения необходимой ширины звена 12 и входящим в нижеследующие необходимые зависимости (15), (16) и (18). При этом минимально допустимая величина «l_o» по условиям обеспечения безопасности работ ограничена необходимостью оставления площадки, шириной не менее ширины бермы безопасности на участке примыкания дна ЛВ к съезду 6, между нижней бровкой насыпного от точки «f» откоса и верхней бровкой нижележащего откоса уступа карьера 2 (на фиг.не показано). Согласно фиг.3 ширина засыпаемой части съезда 6 за пределами линии «et» выразится:

где Ш_з - ширина допустимой засыпки съезда, равная горизонтальному расстоянию между линией «et» и нижней бровкой насыпного откоса, м;

Ш_п - ширина площадки на уровне примыкания дна ЛВ к проектному съезду 6, м;

Z - ширина бермы безопасности, м.

Заложение насыпного откоса высотой, равной разности С и С_о выражается:

где З_о - заложение насыпного откоса, м.

Из (3), (4), (7), (12) и (13), учитывая отклонение оси «pu» насыпной ветви от нормали к оси съезда 6, получим условие формирования бермы безопасности на участке примыкания насыпного откоса к съезду 6 карьера 2:

где ρ - угол между горизонтальными проекциями оси насыпного звена 12 съезда и нормали к оси проектного съезда 6 примыкания по линии «et», град.

Например, при Ш_п=16 м, Z=8 м и р=7°, для вышеприведенных условий, согласно (14)

l_o≥43,70-8,06 l_o≥35,64 (м).

Выражение (14) является необходимым условием выполнения заявляемого способа, поскольку посредством его соблюдения в случае формирования насыпного откоса в окрестности участка примыкания дна ЛВ к съезду 6 не допускается засыпка породами части съезда 6 по ширине и не засыпанная его часть служит бермой безопасности.

При «l_о» меньше рассчитанной по выражению (14), берма безопасности сужается и может быть пересыпана разрушенными породами с образованием из них и откоса в целике единого откоса, небезопасного для горных работ на нижележащих горизонтах.

Сравнение результатов расчета по (9) и (14) показывает:

62,548 м=l_o>35,64 м,

т.е. необходимая ширина звена 12 съезда и безопасность работ обеспечиваются.

Ветвь 8 предлагаемого съезда между линиями «ab» и «df» (см. фиг.3) на нерабочем борту 4 карьера 2 формируют длиной, определяемой в горизонтальной проекции зависимостью, которую получим из (2), (3), (4) и (7):

Например, для вышеприведенных условий по зависимости (15) получим:

Зависимость (15) является необходимым условием выполнения заявляемого способа, обеспечивающим наилучшие экономические показатели отработки карьера и ЛВ и соответственно полноту выемки ПИ из недр и определяющим возможность функционирования предлагаемого съезда. Так, в условиях фиксированного зависимостью (6) положения линии «ab» пересечения земной поверхности предлагаемым съездом, выполняемым по нормативным показателям его уклона и ширины, увеличение длины ветви 8 относительно определяемой зависимостью (15) перемещает линию «df» (сечение «Б-Б») в сторону торца ЛВ и предопределяет отработку дополнительных объемов вскрышных пород за пределами контуров 3 ЛВ от земной поверхности до поверхности съезда.

Уменьшение длины ветви 8 относительно определяемой зависимостью (15), помимо превышения допустимого уклона съезда, перемещает линию «df» в сторону карьера 2 и уменьшает «l_о» относительно определяемой зависимостью (9) величины с увеличением высотной отметки точки «f» и с уменьшением отметки поверхности звена 12 в перемещенном сечении «Б-Б», т.е. увеличивает высоту и заложение насыпного откоса и тем самым уменьшает ширину поверхности звена 12 до недопустимой, исключающей возможность функционирования съезда и выполнения заявляемого способа.

В процессе формирования ветви 8 съезда, в карьере 2 и в контурах 3 ЛВ производят горные работы с транспортированием пород и ПИ 1 по временным съездам с рабочих площадок технологических уступов и по участкам ветви 8 предлагаемого съезда, по мере их формирования. В ходе горных работ борта 4 и 5 карьера 2 погашают с предохранительными бермами без нарезки участка проектного съезда 6 между линиями «a'b'» и «tо» и с изменением проектных контуров конструктивных уступов при соблюдении нормативных значений коэффициентов устойчивости бортов и уступов согласно фиг.3, 6 и 7.

Также, с соблюдением нормативных показателей устойчивости, формированием ветви 8 на борту 7 ЛВ корректируют его предварительные контуры 3. Завершением нарезки в массиве пород звена 8 съезда и формированием промежуточного дна - поверхности оставшегося в контурах ЛВ массива пород и ПИ заканчивают выполнение первого этапа работ в ней.

После этого на втором этапе работ завершают выемку из недр локальных ПИ 1. При этом с примыканием по линии «et» к проектному съезду 6 проходят траншею до дна ЛВ, послойно отрабатывая породы и ПИ 1 в ее контурах и транспортируя их на земную поверхность с использованием временных съездов в карьере 2 между горизонтами линии «et», ветви 8 и поверхности карьера 2.

Затем, в выработанном пространстве ЛВ, с использованием разрушенных пород и временных съездов в карьере 2, с примыканием к ветви 8 на нерабочем борту 4 карьера 2 и борту 7 ЛВ в точке «f» и к проектному съезду 6 по линии «et», при пересечении ее осью звена 12 в точке «p» (см. фиг.3 и 4), формируют ветвь 9 предлагаемого съезда с длиной горизонтальной проекции ее оси, которую получим из (1), (5), (6) и (15):

Например, для рассматриваемых вышеприведенных условий

l_н=2×161,2-62,548+50; l_н=309,852 м.

Зависимость (16) является необходимым условием выполнения заявляемого способа, с одной стороны, обеспечивающим функционирование съезда в условиях фиксированных зависимостями (6) и (15) его параметров (соответственно обеспечивающим и возможность их реализации) и, с другой стороны - определяющим параметры звеньев 10, 11 и 12, составляющих ветвь 9.

Так, увеличение длины ветви 9 (невозможное при сохранении параметров составляющих ее звеньев 10 и 12) и поворотной площадки 11 (см. фиг.3) относительно определяемой зависимостью (16) влечет несовмещение высотных отметок предлагаемого и проектного съездов на линии «et» (см. фиг.3), их примыкание с образованием «ступеньки», что предопределяет либо переформирование предлагаемого съезда с дополнительными затратами, либо недостижение проектного дна (например, с отметкой 362 м на фиг.1-3 и 6) карьера 2 с соответствующей потерей части основного ПИ в недрах, либо расширение проектных контуров карьера 2 по всей его высоте (например, в отметках 534-362 м) с дополнительным объемом вскрышных работ во избежание названных потерь ПИ. Уменьшение длины ветви 9 относительно определяемой зависимостью (16) влечет превышение допустимых уклонов звеньев 10 и 12 съезда, или одного из них, а уменьшение «l_н» за счет поворотной площадки 11 исключает возможность обеспечения ее нормативных параметров.

Звено 10 между ветвью 8 и поворотной площадкой 11 в торце выработки формируют как наклонное дно полутраншеи между линиями «df» и «gm» в целике и в разрушенных перемещенных породах по его ширине. Звено 10 формируют длиной в горизонтальной проекции, полученной следующим образом. Согласно фиг.4

из (4), (7) и (16) получим

Например, для вышеприведенных условий

l₁=161,2-62,548; l₁=98,652 м.

Зависимость (18) является необходимым условием выполнения заявляемого способа, поскольку в ситуации, определяемой зависимостями (6) и (15), удлинение и укорочение звена 10 относительно определяемой зависимостью (18) величины соответственно понижает и повышает высотные отметки площадки 11 и переразмещает ее с наличием недопустимого уклона участков крутого поворота съезда с соответствующим укорочением и удлинением звена 12. Поэтому безопасность горно-транспортных работ (согласно фиг.3 и 4) обеспечивается длиной звена 10, определяемой зависимостью (18).

Звено 12 между поворотной площадкой 11 и съездом 6 в карьере 2 формируют длиной в горизонтальной проекции, полученной нижеследующим:

Согласно фиг.4

где l₂ - длина горизонтальной проекции насыпного звена 12 съезда между поворотной площадкой 11 в торце ЛВ и проектным съездом 6 в карьере 2,м;

из (7) и (19) получим выражение

Рассчитанная выше по зависимости (7) величина K₁=161,2 м, поэтому в рассматриваемых условиях l₂=161,2 м.

Выражение (20) является необходимым условием выполнения способа, т.к. в условиях величин, определяемых зависимостями (6), (15) и (18), уменьшение длины звена 12 относительно полученной «l₂» по выражению (20) в любом случае сопряжено с превышением допустимых уклонов насыпного звена, не соответствующим требованиям безопасности и, кроме того, при неизменном положении и параметрах поворотной площадки 11, влечет уменьшение высотной отметки его поверхности и соответственно - увеличение высоты и заложения насыпного откоса звена 10 в сечении «Б-Б», что уменьшает ширину звена 12 до недопустимой, исключающей возможность передвижения по нему горно-транспортного оборудования, а также уменьшает объем разрушенных пород, размещаемых в звене 12. Увеличение длины звена 12 относительно определяемой (20) влечет несовмещение его на линии «et» с проектным съездом 6 в силу превышения отметок звена 12 над отметками съезда 6 с последствиями, изложенными в комментариях по зависимости (16).

Соответствие нормативным требованиям съезда, состоящего из различных по структуре и технологии формирования ветвей и звеньев, определяемых аналитическими зависимостями и математическими выражениями (6), (9), (14), (15), (16), (18) и (20), - в целом обеспечивается совокупностью этих зависимостей и выражений. Горные работы в карьере 2 и в ЛВ оптимизирует именно совокупность параметров, определяемых перечисленными зависимостями и выражениями, а их несоблюдение может исключить безопасность работ, а также технологические и экономические возможности реализации заявляемого способа. В силу изложенного, зависимости (6), (9), (14), (15), (16), (18) и (20) являются необходимыми условиями выполнения заявляемого способа.

При этом локальную выработку выполняют в границах, определяемых по выражению, полученному следующим образом:

Условие безубыточной выемки ПИ из недр имеет вид:

где П - прибыль, руб.;

Т- суммарная величина стоимости товарной продукции, руб.;

Согласно фиг.2 и 3,

Q_п и Q_ЛB - количество ПИ, вынимаемых из недр в контурах соответственно карьера по проекту и ЛВ, т;

Ц_п и Ц_ЛВ - суммарная стоимость полезных компонентов, извлекаемых из 1 т ПИ соответственно проектного карьера и ЛВ, руб./т;

3 - суммарная величина затрат на производство товарной продукции, руб.;

С_п и С_ЛВ - себестоимость собственно (без учета вскрышных работ) добычи, транспортирования и переработки ПИ соответственно проектного карьера и ЛВ, руб./т;

V и V_ЛВ - объем вскрыши в контурах соответственно карьера и ЛВ, м³;

C_в - себестоимость вскрышных работ, руб./м³;

Э - суммарная величина экономии затрат уменьшением объема вскрыши, длины проходки съезда в целике пород, расстояния транспортирования пустых пород и увеличением доли слабых пород в общем объеме вскрыши в карьере и ЛВ по заявляемому способу, руб.;

К_о - коэффициент учета фактических общехозяйственных расходов.

Из (20-23) получим:

делением выражения (24) на Q_ЛВ, учитывая, что

где Кс - допустимый коэффициент вскрыши в контурах ЛВ по заявляемому способу, м³/т; получим:

Например, для соответствующих фиг.3-6 условий

Q_п=42×10⁵ т; V=14×10⁶ м³; Q_ЛВ=191203 т; V_ЛВ=669212 м³;

С_в=70 руб./м³; С_п=342 руб./т; С_ЛВ=358 руб./т; Ц_п=638 руб./т;

Ц_ЛВ=530 руб./т; Э=29716120 руб.; К_о=1,1. по выражению (27) получим:

Выражение (27) является необходимым условием выполнения заявляемого способа, поскольку превышение полученной по нему величины К_с исключает экономическую целесообразность выемки локальных ПИ из недр, т.к. К_с является пределом допустимых соотношений объемов вскрыши и количества ПИ в контурах ЛВ, обеспечивающих безубыточность работ. В рассмотренной конкретной ситуации предельными границами безубыточной выемки из недр по заявляемому способу локальных ПИ в количестве 191203 т являются контуры ЛВ, в которых согласно (26) и (27) объем вскрыши составляет 1364233,4 м³, т.к. 7,135×191203=1364233,4 м³. Согласно фиг.3 и 6, в контурах ЛВ объем вскрыши составляет 669212 м³, что на 695021,4 м³ меньше предельно допустимого объема 1364233,4 м³ и это показывает прибыльность отработки локальных ПИ; при этом отношение объема вскрыши к количеству ПИ (669212: 191203=3,5 м³/т) составляет 3,5 м³/т - величину, меньшую К_с=7,135 м³/т, что соответствует критерию (27). Очевидно, с другой стороны, что в отсутствие критерия (27) экономические границы выполнения ЛВ неизвестны, поэтому в недрах могут быть оставлены локальные ПИ в силу недоказанности или невыявления экономической целесообразности их выемки.

Преимущества и технический эффект от предлагаемого способа заключаются в следующем:

1. В уменьшении объемов вскрышных работ в проектных контурах карьера 2 посредством:

1.1. изменения направления работ по формированию съезда и уменьшения длины нарезаемого в массиве пород его участка за счет:

1.1.1. нарезки предлагаемой ветви 8 от линии «ab» до линии «df» согласно фиг.3 по западному борту карьера в направлении с севера на юг вместо предусмотренной проектом проходки съезда на участке северного борта в направлении с востока на запад в зоне линий «a'b'»-«ab»;

1.1.2. исключения участка проектного съезда на северном и западном борту в зоне линий «a'b'» и «ot» и замены его ветвью 8 (см. фиг.3 и 6);

1.2. изменения расположения съезда по высоте бортов:

1.2.1. смещением линии пересечения капитального съезда с земной поверхностью из проектного положения «a'b'» в предлагаемое положение «аb» с уменьшением длины горизонтальной проекции его нарезки по предлагаемому способу (согласно фиг.3) при прочих равных параметрах изменяют высотные отметки его поверхности: согласно фиг.3, 6 и 7 его поверхность по проекту (на фиг.7 обозначена штриховой линией) находится на разрезе «В-В» на высотной отметке 504 м, на разрезе «Г-Г» - 494,5 м, а по предлагаемому способу на разрезе «В-В» отсутствует, на разрезе «Г-Г» характеризуется отметкой 523 м. Соответственно увеличиваются результирующие углы наклона конструктивных бортов от «λ»=49,5÷52° по проекту, до «λ_с»=52÷53,3° - по предлагаемому способу без превышения значений результирующих углов наклона бортов «η»=53,5÷54°, соответствующих нормативной величине их коэффициентов устойчивости - 1,4. Это вносит вклад в решение общеизвестной задачи сближения значений результирующих углов конструктивного и устойчивого борта (см. фиг.7) и уменьшения объемов вскрыши между их контурами, вынужденно отрабатываемых по технико-технологическим причинам несовмещения этих контуров;

1.2.2. описанным увеличением высотных отметок предлагаемого съезда относительно проектного, явствующим на разрезах «В-В» и «Г-Г» фиг.7, изменяют контуры конструктивных уступов (их положение, высоту, угол откоса) над поверхностью проектного съезда. Площади 13, ограниченные штриховыми линиями проектных контуров и сплошными линиями контуров по предлагаемому способу являются площадями сечения сэкономленной на бортах карьера вскрыши. Например, согласно фиг.3, 6 и 7, объем сэкономленной в контурах карьера 2 (см. фиг.1) вскрыши себестоимостью 70 руб./м³ за счет изложенного в настоящем п.1 составляет 235712 м³, экономия затрат - 16499840 руб. (235712×70=16499840 руб.).

2. В уменьшении себестоимости вскрыши в проектных контурах карьера:

2.1. уменьшением длины проектного съезда от 700 м (в горизонтальной проекции) на участке линий «a'b'-ot» до 341,5 м на участке «ab-df» (см. фиг.3 и 6) из общего объема вскрыши в карьере 2 исключаются смежные с поверхностью съезда длиной 358,5 м в горизонтальной проекции объемы повышенной себестоимости, непосредственно обеспечивающие формирование поверхности съезда в массиве пород. Удорожание этих объемов в 1,2 и 1,4 раза относительно вскрыши за их пределами предопределено усложнением и увеличением объема буровзрывных, выемочно-погрузочных, транспортных и планировочных (например, бульдозерных) работ в стесненных условиях проходки траншей и полутраншей (в зависимости от наличия и расположения рабочих уступов в карьере) и формирования их наклонного дна, являющегося основанием поверхности съезда.

Например, исключением описанного участка съезда исключается 31548 м³ удороженной в 1,3 раза вскрыши, производимой при непосредственном выполнении в целике пород наклонного дна полутраншеи, длиной в горизонтальной проекции 358,5 м. За счет этого экономятся затраты в сумме 2870868 руб. (31548×70×1,3=2870868 руб.), что при объеме вскрыши 14×10⁶ м³ в карьере 2 (см. фиг.1) уменьшает ее себестоимость на 0,205 руб./м³

2.2. уменьшением затрат на транспортирование вскрышных пород посредством использования части их объема на формирование ветви 9 съезда и яруса отвала с высотной отметкой поверхности 500 м в контурах ЛВ (см. фиг.2, 3 и 6) при транспортировании на расстояние в десятки и сотни метров вместо, например, 2-5 км при транспортировании во внешние отвалы по проекту.

Например, с