RU2139429C1

RU2139429C1 - Method for opencast mining of flat and sloping deposits of minerals

Info

Publication number: RU2139429C1
Application number: RU98114968/03A
Authority: RU
Inventors: М.В. Курлен; М.В. Курленя; С.Г. Молотилов; Х.Б. Ткач
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method relates to mining of stratified deposits. According to method, each horizon of quarry field is opened by approach trench which is driven at angle to seam strike line. Transportation route is constructed on operating side of quarry created along approach trenches. Idle side of quarry is formed at angle to line of seam strike by working on operating side. At initial stages of deposit mining operations, created is quarry of triangular configuration in plan by working on operating side and building it up until crossing with idle side. Length of quarry at outlet of seams is determined according to design relations. Application of aforesaid method allows for reducing period of quarry construction and for cutting capital expenses for putting quarry in operation. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 12 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке пологих и наклонных месторождений. The present invention relates to mining and can be used in the open development of gentle and inclined deposits.

Известен способ (авторское свидетельство СССР N 985291, Кл. E 21 C 41/00, БИ N 43, 1982 г.) открытой разработки горизонтальных и пологих месторождений полезных ископаемых, при котором въездные траншеи проходят с противоположных сторон к центру месторождения. Разрезную траншею проходят дугообразными заходками, начиная из центра месторождения, с двух сторон въездной траншеи. Затем, после увеличения длины фронта горных работ в заходке до оптимальной величины для применяемого горно-вскрышного оборудования, проводят дополнительную пару радиальных въездных траншей, перпендикулярно указанному фронту, и отрабатывают заходки между ними - и т.д. до отработки всего месторождения. При этом вскрышку от проходки въездных траншей отрабатывают с удалением ее на внешние отвалы. Вскрышные породы из заходок размещают во внутренних отвалах. Въездные траншеи по мере подвигания горных работ погашают. A known method (USSR author's certificate N 985291, CL. E 21 C 41/00, BI N 43, 1982) of open development of horizontal and flat mineral deposits, in which the entry trenches pass from opposite sides to the center of the field. The cutting trench passes through arcuate approaches, starting from the center of the deposit, on both sides of the entry trench. Then, after increasing the length of the front of mining operations in the entry to the optimal value for the used mining and stripping equipment, an additional pair of radial entry trenches is perpendicular to the specified front, and the entries between them are worked out, etc. before mining the entire field. In this case, the overburden from driving the entry trenches is worked out with its removal to external dumps. Overburden from casts is placed in internal dumps. Entrance trenches are repaid as mining moves.

Рассматриваемый способ открытой разработки горизонтальных и пологих месторождений предопределяет большие объемы горно-капитальных работ, поскольку капитальную въездную траншею проходят по всему месторождению, а впоследствии возникает необходимость проведения дополнительных капитальных траншей. Другим недостатком описываемого способа является высокий текущий коэффициент вскрыши в первые годы эксплуатации, намного превышающий средний коэффициент по месторождению, поскольку добычу полезного ископаемого ведут на участках с наибольшей глубиной его залегания. Проведение капитальной въездной траншеи по всему месторождению до конечной глубины карьера увеличивает срок ввода в эксплуатацию месторождения, а отработка его от центра дугообразными заходками приводит в первые годы (когда еще не создано выработанное пространство) к большим расстояниям транспортирования горной массы. The considered method of open development of horizontal and gently sloping deposits predetermines large volumes of mining and capital work, since a capital inlet trench passes through the entire field, and subsequently there is a need for additional capital trenches. Another disadvantage of the described method is the high current stripping ratio in the first years of operation, far exceeding the average coefficient for the field, since mining is carried out in areas with the greatest depth. Carrying out a major entry trench throughout the deposit to the final depth of the quarry increases the term of commissioning of the deposit, and mining it from the center by arcuate approaches leads in the first years (when the mined-out space has not yet been created) to large transportation distances of the rock mass.

Известен также способ открытой разработки наклонных залежей полезного ископаемого по авт. свид. N 1323715, кл. E 21 C 41/00, БИ N 26, 1987 г., при котором карьерное поле вскрывают въездной и разрезной траншеями, причем разрезную траншею проходят под углом 45 - 60^o к линии простирания залежи. Укладку вскрышных пород от проходки указанных траншей осуществляют на нерабочий борт карьера. Вскрышные и добычные уступы отрабатывают экскаваторами от висячего бока залежи к лежачему с опережением отработки уступов по висячему боку залежи. При этом отгрузку вскрыши осуществляют колесным транспортом во внутренний отвал. Со стороны лежачего бока создают упорную призму, удерживающую этот бок карьера. По мере отработки залежи въездную траншею целесообразно погашать, а неиспользуемую ее часть заполнять отвалами.There is also a method of open pit mining of inclined mineral deposits by ed. testimonial. N 1323715, cl. E 21 C 41/00, BI N 26, 1987, in which the quarry field is opened by the entry and split trenches, and the split trench pass at an angle of 45 - 60 ^o to the line of the deposit. Laying of overburden from the sinking of these trenches is carried out on a non-working side of the quarry. Overburden and mining ledges are worked out by excavators from the hanging side of the deposit to the lying one, ahead of mining the ledges on the hanging side of the deposit. In this case, the overburden is shipped by wheeled transport to the internal dump. From the side of the lying side create a stubborn prism that holds this side of the quarry. It is advisable to repay the entrance trench as the mining of the deposit, and fill the unused part with dumps.

Недостатками рассматриваемого способа являются: большой объем горно-капитальных работ, поскольку капитальную траншею проходят на всю длину карьера, и значительные сроки ввода месторождения в эксплуатацию. Проходка разрезной траншеи под углом к линии простирания залежи от ее висячего бока к лежачему приводит к увеличению коэффициента вскрыши. Поскольку транспортировка вскрышных пород во внешний отвал происходит в одном направлении, то в первые годы эксплуатации карьера будут большие расстояния транспортирования вскрышных пород. Перечисленные выше недостатки снижают эффективность разработки месторождения. The disadvantages of the considered method are: a large amount of mining and capital work, since the capital trench runs along the entire length of the quarry, and the significant time it takes to commission the field. The passage of the split trench at an angle to the strike line of the deposit from its hanging side to the lying side increases the overburden coefficient. Since the transportation of overburden to the external dump occurs in one direction, in the first years of operation of the quarry there will be large distances for the transportation of overburden. The above disadvantages reduce the efficiency of field development.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки пологих и наклонных месторождений полезных ископаемых по патенту РФ N 2011827, кл. E 21 C 41/26, БИ N 8, 1994 г. Сущность его заключается в следующем: вскрытие первого и последующих горизонтов осуществляют пройденной под руководящим уклоном въездной траншеей, переходящей в разрезную траншею. Въездную траншею проходят под углом к линии простирания, определяемым из выражения

где i_р - руководящий уклон, соответствующий выбранному виду транспорта, %;
α - угол падения пласта полезного ископаемого, град.The closest in technical essence and the achieved result is a method of open development of gentle and inclined mineral deposits according to the patent of the Russian Federation N 2011827, cl. E 21 C 41/26, BI N 8, 1994. Its essence is as follows: the opening of the first and subsequent horizons is carried out by an entry trench passed under a guiding slope, passing into a split trench. The entry trench passes at an angle to the strike line, determined from the expression

where i _p is the steering bias corresponding to the selected mode of transport,%;
α is the angle of incidence of the mineral layer, deg.

Разрезную траншею проходят параллельно линии простирания пласта и ее длину определяют из выражения

где N - количество горизонтов при конечной глубине карьера;
H_у - высота уступа, м;
b_г.п. - длина горизонтальной площадки трассы, м.The cutting trench runs parallel to the strike line of the formation and its length is determined from the expression

where N is the number of horizons at a finite pit depth;
H _y - the height of the ledge, m;
b _g.p. - the length of the horizontal track area, m

Параллельно въездной и разрезной траншеям формируют фронт горных работ. С другой стороны разрезной траншеи создают стационарную трассу на нерабочем борту, который формируют также под углом к линии простирания путем сокращения фронта горных работ по простиранию пласта. По мере отработки (подвигания) фронта горных работ в направлении, перпендикулярном въездной и разрезной траншеям, въездную траншею нового горизонта проходят вновь, а на вышележащих горизонтах въездные траншеи, преобразованные в полутраншеи, отрабатывают как скользящие съезды. Parallel to the entry and cutting trenches form the front of mining. On the other hand, a split trench creates a stationary route on the idle side, which is also formed at an angle to the strike line by reducing the front of mining operations along the strike of the formation. In process of mining (moving) the front of mining in the direction perpendicular to the entrance and split trenches, the entry trench of the new horizon passes again, and on the overlying horizons, the entry trenches converted into semi-trenches work out as sliding exits.

Главным недостатком известного способа открытой разработки пологих и наклонных месторождений является сравнительно большая длина L_k карьера на первых этапах его отработки (начальная длина), равная половине той длины, которую он будет иметь при достижении конечной глубину разработки. Это приводит к значительным объемам горно-капитальных работ и увеличению срока ввода месторождения в эксплуатацию, а также к большим (причем уже в первые годы отработки карьера): объемам горных работ, расстояниям транспортирования горной массы, длинам транспортных коммуникаций, площадям земель, изымаемых под карьер и внешние отвалы. Кроме того, не самыми лучшими являются геометрическая форма карьерной выемки и порядок горных работ, во многом определяющие удельные технико-эксплуатационные параметры карьера.The main disadvantage of the known method of open-pit mining of shallow and inclined deposits is the relatively large length L _{k of the} quarry at the first stages of its development (initial length), equal to half that length that it will have when reaching the final depth of development. This leads to significant volumes of mining and capital work and an increase in the term of putting the field into operation, as well as to large (moreover, in the first years of mining): volumes of mining, distances of transportation of rock mass, lengths of transport communications, areas of land seized under the quarry and external dumps. In addition, the geometrical form of the quarry excavation and the mining procedure, which largely determine the specific technical and operational parameters of the quarry, are not the best.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является сокращение сроков строительства карьера и снижение капитальных вложений за счет уменьшения размеров карьера на первых этапах его отработки, а также улучшение технико-эксплуатационных параметров карьера за счет придания ему наивыгодной формы в плане и применения более рационального порядка развития горных работ. The technical problem solved by the invention is to reduce the construction time of the quarry and reduce capital investment by reducing the size of the quarry in the first stages of its development, as well as improving the technical and operational parameters of the quarry by giving it the most favorable shape in terms of and using a more rational order of development of the mining works.

Это достигается за счет того, что в способе открытой разработки пологих и наклонных месторождений полезных ископаемых, включающем вскрытие каждого горизонта карьерного поля въездной траншеей, пройденной под углом к линии простирания пласта (ЛПП) полезного ископаемого, создание вдоль въездных траншей рабочего борта карьера с устройством на нем транспортной трассы, формирование нерабочего борта под углом к ЛПП полезного ископаемого путем отработки рабочего борта, согласно изобретению, на первых этапах эксплуатации месторождения создают карьер треугольной конфигурации в плане путем отработки рабочего борта и наращивания его до пересечения с нерабочим бортом, при этом длину карьера на выходе пластов определяют из выражения:
l_к= l_ф(sinρ_pctgρ_н+cosρ_p) при l_ф≥ l_min,
где l_ф - принятая длина фронта горных работ по пласту полезного ископаемого, м;
где l_min - минимальная по горно-техническим возможностям длина фронта горных работ по пласту полезного ископаемого, м;
ρ_p - угол в плоскости пласта между линией его простирания (ЛПП) и рабочим бортом карьера, град;
ρ_н - угол в плоскости пласта между ЛПП и нерабочим бортом, являющимся подпорной стенкой для внутреннего отвала, с устройством на борту транспортных берм, град.This is achieved due to the fact that in the method of open-pit mining of shallow and inclined mineral deposits, including the opening of each horizon of the quarry field with an entrance trench, passed at an angle to the strike line of the mineral (BOB) of the mineral, creation of a quarry along the entrance trenches with the device on transport route, the formation of a non-working side at an angle to the mineral resource base by mining the working side, according to the invention, at the first stages of field operation I create t quarry of a triangular configuration in plan by working off the working board and building it up to the intersection with the idle side, while the length of the quarry at the outlet of the layers is determined from the expression:
l _k = l _f (sinρ _p ctgρ _n + cosρ _p ) for l _f ≥ l _min ,
where l _f - the accepted length of the front of mining operations on the layer of minerals, m;
where l _min - the minimum in terms of mining and technical capabilities, the length of the front of mining operations in the mineral layer, m;
ρ _p is the angle in the plane of the reservoir between the line of its strike (BOB) and the working side of the quarry, deg;
ρ _n - the angle in the plane of the reservoir between the BOB and the non-working side, which is the retaining wall for the internal blade, with the device on board transport berms, deg.

При длине L_k, определяемой из вышеуказанного выражения (в случае l_ф = l_min), карьер на начало его отработки будет иметь минимальные размеры в плане. Это позволяет в относительно короткие сроки ввести его в строй и на первых этапах эксплуатации уменьшить объемы горных работ, расстояния транспортирования горной массы, длины транспортных коммуникаций, площади земель, используемых под горные работы. Придание карьеру в начале эксплуатации наиболее выгодной треугольной конфигурации в плане позволяет уже на первых этапах его отработки улучшить практически все основные технико-эксплуатационные параметры, а именно снизить (в расчете на 1 тонну извлекаемых запасов полезного ископаемого): текущие объемы вскрыши, грузоперевозок, дорожного строительства и площадь изымаемых земель под горные работы.With a length L _k determined from the above expression (in the case l _f = l _min ), the quarry at the beginning of its development will have minimum dimensions in terms of. This allows you to put it into operation in a relatively short time and at the first stages of operation to reduce the volume of mining, the distance of transportation of the rock mass, the length of transport communications, the area of land used for mining. Giving a career at the beginning of operation the most advantageous triangular configuration in terms of plan allows to improve almost all the main technical and operational parameters at the first stages of its development, namely, to reduce (per 1 ton of recoverable mineral reserves): current volumes of overburden, freight, road construction and the area of seized land for mining.

Целесообразно рабочий борт карьера на каждом горизонте формировать под одним и тем же углом ρ_p к ЛПП из условия устройства на нем прямого съезда в карьер, при этом угол ρ_p определяют из выражения:

где H_у - высота уступа, м;
Q_р - угол между ЛПП и осью въездной траншеи в плане, пройденной под уклоном i ≤ i_p, град;
i_p - руководящий уклон, соответствующий выбранному виду транспорта, %;
B_пл - длина горизонтальной площадки трассы, м;
α - угол падения верхнего пласта продуктивной толщи в пределах горизонта, град.It is advisable to form the working board of the quarry on each horizon at the same angle ρ _p to the BOB from the condition of direct exit to the quarry on it, and the angle ρ _p is determined from the expression:

where H _y - the height of the ledge, m;
Q _p - the angle between the BOB and the axis of the entrance trench in the plan, passed under the slope i ≤ i _p , deg;
i _p is the steering slope corresponding to the selected mode of transport,%;
B _PL - the length of the horizontal platform, m;
α is the angle of incidence of the upper layer of the productive sequence within the horizon, deg.

Такое выполнение рабочего борта позволяет, используя всю его длину, сооружать на нем прямой съезд в карьер. Это сокращает расстояние транспортирования вскрыши по уступам рабочей зоны карьера от забоев до трассы. Кроме того, положение рабочего борта под углом ρ_p (диагонально) к ЛПП позволяет не только на пологопадающих, но и на наклонных месторождениях отрабатывать продуктивную толщину наклонными слоями по транспортной системе разработки, а при слабонаклонном падении пластов полезного ископаемого возможно применение на междупластьях и высокоэффективной бестранспортной технологии.This embodiment of the working side allows, using its entire length, to build on it a direct exit to the quarry. This reduces the distance of transportation of overburden on the ledges of the working area of the quarry from the bottom to the track. In addition, the position of the working side at an angle ρ _p (diagonally) to the LPP allows not only in shallow, but also on inclined deposits to work out the productive thickness in inclined layers along the development transport system, and with a slightly inclined fall of mineral layers, it is possible to use on inter-layers and highly efficient non-transport technology.

Целесообразно при этом отработку (подвигание) рабочего борта осуществлять под углом (90^°-ρ_p) к ЛПП, при этом сохраняя треугольную конфигурацию карьера в плане путем наращивания с каждым горизонтом длины рабочего борта под углом ρ_p на величину Δ L, которую определяют из выражения:

Такой порядок развития горных работ позволяет выдерживать треугольную конфигурацию (треугольную или близкую к ней форму) карьера в плане вплоть до достижения рабочим бортом карьера его технической границы (первый период эксплуатации месторождения), что, вследствие более выгодной формы карьера, обеспечивает лучшие технико-эксплуатационные параметры в течение всего первого периода отработки месторождения.In this case, it is advisable to refine (move) the working board at an angle (90 ^° -ρ _p ) to the runway, while maintaining the triangular configuration of the quarry in plan by increasing the length of the working board at an angle ρ _p with each horizon by Δ L, which is determined from expressions:

Such an order of development of mining operations makes it possible to maintain a triangular configuration (triangular or close to it) in the open pit plan until the working side of the open pit reaches its technical boundary (first period of field operation), which, due to a more favorable open pit shape, provides the best technical and operational parameters during the entire first period of development of the field.

Целесообразно также после достижения конечной глубины карьера отработку его рабочего борта осуществлять в направлении ЛПП при сохранении положения рабочего борта карьера под углом ρ_p (второй период эксплуатации месторождения).It is also advisable, after reaching the final depth of the quarry, to work out its working side in the direction of the LPP while maintaining the position of the working side of the quarry at an angle ρ _p (second period of field operation).

Переход на поперечную систему разработки при развитии горных работ в направлении ЛПП, вследствие одинаковой глубины карьера и полного внутреннего отвалообразования, приводит к стабилизации технико-эксплуатационных параметров во втором периоде отработки месторождения. При этом сохранение в данном периоде положения рабочего борта карьера под углом ρ_p к ЛПП позволяет (в отличие от известной в технической литературе поперечной системы разработки (см. , например): Барабанов В.Ф., Томаков П.И., Дергачев И.И. Разработка крутых и наклонных пластов открытым способом с размещением пустых пород в выработанном пространстве //Уголь. - 1959 - N 12, с. 9 - 10) без каких-либо дополнительных затрат, связанных с разворотом рабочего борта, перейти на новое направление развития горных работ. Остается также возможность отработки продуктивной толщи наклонными слоями по транспортной и бестранспортной технологиям. Кроме того, при диагональном расположении рабочего борта, вследствие большей его длины, уменьшается нагрузка на 1 км фронта горных работ, а следовательно, появляется возможность интенсифицировать отработку месторождения.The transition to the transverse development system during the development of mining operations in the direction of the LPP, due to the same pit depth and complete internal dumping, stabilizes the technical and operational parameters in the second period of field development. Moreover, maintaining in this period the position of the working side of the quarry at an angle ρ _p to the BOB allows (unlike the transverse development system known in the technical literature (see, for example): Barabanov V.F., Tomakov P.I., Dergachev I. I. The development of steep and inclined formations in an open way with the placement of waste rock in the worked-out space // Coal. - 1959 - N 12, p. 9 - 10) without any additional costs associated with the turn of the working board, go to a new direction of development mining operations. There is also the possibility of working out the productive stratum with inclined layers using transport and non-transport technologies. In addition, with the diagonal arrangement of the working side, due to its longer length, the load per 1 km of the mining front decreases, and therefore, it becomes possible to intensify the development of the field.

Сущность предлагаемого способа открытой разработки пологих и наклонных месторождений полезных ископаемых иллюстрируется примерами конкретной реализации и чертежами. The essence of the proposed method for the open development of gentle and inclined mineral deposits is illustrated by examples of specific implementation and drawings.

На фиг. 1 изображен карьер на первых этапах отработки треугольной конфигурации в плане. Пунктирными линиями показано развитие горных работ при опускании дна карьера на нижележащий горизонт (этап n = 3). In FIG. 1 shows a quarry in the first stages of working out a triangular configuration in plan. Dashed lines show the development of mining operations when lowering the bottom of the quarry to the underlying horizon (stage n = 3).

На фиг. 2 - положение горных работ на момент достижения рабочим бортом технической границы карьера по поверхности (этап n = 13). Пунктирными линиями показаны последующие этапы развития горных работ: n = 14 - рабочий борт достигает технической границы карьера понизу (конечная глубина карьера) n = 15, 16 ... - происходит развитие горных работ по направлению ЛПП при глубине карьера, равной H_k.In FIG. 2 - the position of the mining operations at the time the working board reached the technical boundary of the quarry on the surface (stage n = 13). The dashed lines show the subsequent stages of development of mining operations: n = 14 - the working board reaches the technical boundary of the quarry down (the final depth of the quarry) n = 15, 16 ... - mining is developing in the direction of the mine with the depth of the quarry equal to H _k .

На фиг. 3 - упрощенное изображение фиг. 2. In FIG. 3 is a simplified view of FIG. 2.

На фиг. 4 - 6 - сравнительные положения горных работ (М1 : 25000) на характерных этапах отработки карьера по предлагаемому способу и прототипу (изображены пунктирными линиями); фиг. 4 (n = 3) - на конец первого этапа после создания карьера треугольной конфигурации в плане; фиг. 5 (n = 7) - на конец этапа, в котором объемы вскрываемых запасов полезного ископаемого в рассматриваемых способах равны; фиг. 6 (n = 12) - на начало этапа n = 13, в котором общие объемы горной массы карьеров в обоих способах разработки становятся равными между собой. In FIG. 4 - 6 - comparative position of the mining operations (M1: 25000) at the characteristic stages of mining the quarry according to the proposed method and prototype (shown in dashed lines); FIG. 4 (n = 3) - at the end of the first stage after creating a quarry of a triangular configuration in plan; FIG. 5 (n = 7) - at the end of the stage in which the volumes of discovered mineral reserves in the methods under consideration are equal; FIG. 6 (n = 12) - at the beginning of stage n = 13, in which the total rock mass of the quarries in both development methods become equal to each other.

На фиг. 7 - 12 представлены зависимости основных технико-эксплуатационных параметров карьера (V_n ^кв, V_n ^кд, V_n ^тв, V_n ^тд, K_n ^тв, K_n ^кв, L_n ^ов, Δ P_n, S_n ^к, Δ S_n ^к, Δ L_nk ^ф, Δ L_n ^пп) от его глубины (числа этапов) при применении предлагаемого способа и прототипа (пунктирные кривые).In FIG. Figures 7–12 show the dependences of the main technical and operational parameters of the quarry (V _n ^q , V _n ^cd , V _n ^tv , V _n ^td , K _n ^tv , K _n ^q , L _n ^s , Δ P _n , S _n ^k , Δ S _n ^to , Δ L _nk ^f , Δ L _n ^pp ) from its depth (number of steps) when applying the proposed method and prototype (dashed curves).

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Каждый горизонт вскрывают наклонной въездной траншеей 1 (фиг. 1), пройденной под углом Q_p к ЛПП. Вдоль въездных траншей 1 создают рабочий борт 2 с устройством на нем транспортной трассы 3. Нерабочий борт 4 формируют также под углом ρ_н к ЛПП путем подвигания рабочего борта 2 карьера, отрабатывая его и наращивая до пересечения с нерабочим бортом 4, и уже на первых этапах образуют карьер треугольной конфигурации в плане (фиг. 1). При этом его длину на выходах пластов определяют из выражения
L_к= l_ф(sinρ_pctgρ_н+cosρ_p) при l_ф≥ l_min,
где l_ф - принятая длина фронта горных работ по пласту полезного ископаемого, ее длину целесообразно принимать равной l_min;
l_min - минимальная по горно-техническим возможностям длина фронта горных работ по пласту полезного ископаемого, м;
ρ_p - угол в плоскости пласта между ЛПП и рабочим бортом карьера, град;
ρ_н - угол в плоскости пласта между ЛПП и нерабочим бортом, являющимся подпорной стенкой для внутреннего отвала, с устройством на борту транспортных берм, град.The proposed method is as follows. Each horizon is opened with an inclined entrance trench 1 (Fig. 1), passed at an angle Q _p to the BOB. A working board 2 is created along the entry trenches 1 with a transport route 3 installed on it. A non-working side 4 is also formed at an angle ρ _n to the runway by moving the working side 2 of the quarry, working it out and building it up to the intersection with the non-working side 4, and already at the first stages form a quarry of a triangular configuration in plan (Fig. 1). Moreover, its length at the exits of the layers is determined from the expression
L _k = l _f (sinρ _p ctgρ _n + cosρ _p ) for l _f ≥ l _min ,
where l _f - the accepted length of the front of mining operations on the layer of minerals, it is advisable to take its length equal to l _min ;
l _min - the minimum in terms of mining and technical capabilities, the length of the front of mining operations in the mineral layer, m;
ρ _p is the angle in the plane of the reservoir between the BOB and the working side of the quarry, deg;
ρ _n - the angle in the plane of the reservoir between the BOB and the non-working side, which is the retaining wall for the internal blade, with the device on board transport berms, deg.

Рабочий борт 2 на каждом горизонте целесообразно формировать под одними тем же углом ρ_p к ЛПП из условия устройства на нем прямого съезда в карьер по всей его длине. При этом угол ρ_p определяют из выражения

где H_у - высота уступа, м;
Q_р - угол между ЛПП и осью въездной траншеи в плане, пройденной под уклоном i ≤ i_p, град;
i_p - руководящий уклон, соответствующий выбранному виду транспорта, %;
B_пл - длина горизонтальной площадки трассы, м;
α - угол падения верхнего пласта продуктивной толщи в пределах горизонта, град.The working board 2 on each horizon, it is advisable to form at the same angle ρ _p to the BOB from the condition of the device on it direct access to the quarry along its entire length. The angle ρ _p is determined from the expression

После создания карьера треугольной конфигурации в плане подвигание его работы борта 2 на последующих этапах (этап отражает развитие горных работ при понижении их на один горизонт) целесообразно осуществлять под углом (90^°-ρ_p) к ЛПП, отрабатывая его до пересечения с нерабочим бортом 4. При этом целесообразно сохранить треугольную конфигурацию карьера в плане путем наращивания с каждым горизонтом длины рабочего борта 2 под углом на величину Δ L, которую определяют из выражения

Такой порядок развития горных работ целесообразно сохранять вплоть до достижения рабочим бортом 2 карьера его технической границы 5 по поверхности (фиг. 2). По мере вышеуказанного подвигания рабочего борта 2 карьера при опускании горных работ на один горизонт въездную траншею 1 нового горизонта проходят вновь, а на вышележащих горизонтах въездные траншеи 1, преобразованные в полутраншеи, отрабатывают как скользящие съезды. При этом вскрышные породы выше этих съездов отрабатывают горизонтальными уступами с вывозкой породы во внутренний и внешний отвалы (на фиг. 1 - 6 не показаны), а продуктивную толщу 6 - наклонными слоями либо также горизонтальными уступами (при крутонаклонном падении пластов полезного ископаемого).After creating a quarry of a triangular configuration in terms of moving its side 2 work in the subsequent stages (the stage reflects the development of mining operations by lowering them by one horizon), it is advisable to carry out at an angle (90 ^° -ρ _p ) to the BOB, working it out to the intersection with the idle side 4 . In this case, it is advisable to maintain the triangular configuration of the quarry in plan by increasing with each horizon the length of the working side 2 at an angle by a value Δ L, which is determined from the expression

It is advisable to maintain such a procedure for the development of mining operations until the working board 2 reaches the pit of its technical boundary 5 on the surface (Fig. 2). In process of the aforementioned advancement of the working side, the 2 quarries when lowering the mining operations onto one horizon, the entrance trench 1 of the new horizon passes again, and on the overlying horizons the entrance trenches 1 converted into half trenches are worked out as sliding exits. In this case, overburden rocks above these ramps are worked out with horizontal ledges with the removal of rock to the internal and external dumps (not shown in Figs. 1-6), and the productive stratum 6 with inclined layers or also horizontal ledges (with steeply inclined fall of mineral strata).

После достижения карьером конечной глубины на этапе n = 14 (технической границы 7 по низу карьера, фиг. 2) дальнейшую отработку его рабочего борта целесообразно осуществлять в направлении ЛПП при сохранении диагонального расположения рабочего борта 2 карьера под углом к ЛПП (фиг. 2, n = 15, 16 .. .). After the pit reaches the final depth at stage n = 14 (technical border 7 at the bottom of the pit, Fig. 2), it is advisable to further develop its working board in the direction of the BOB while maintaining the diagonal arrangement of the working side 2 of the pit at an angle to the BOB (Fig. 2, n = 15, 16 ...).

Эффективность предлагаемого способа открытой разработки пологих и наклонных месторождений рассмотрена в сравнении с прототипом для условий, приближенных к Нерюнгринскому месторождению угля (АО "Якутуголь"). The effectiveness of the proposed method for the open development of shallow and inclined deposits is considered in comparison with the prototype for conditions close to the Neryungrinsky coal deposit (JSC "Yakutugol").

Приведенные на фиг. 4 - 6 позиции со штрихом (2', 3'...) относятся к прототипу, а без штриха - к предлагаемому способу разработки. При этом одинаковые номера позиций со штрихом и без штриха несут одну ту же смысловую нагрузку. L'_к и L_к обозначены длины карьера на выходе пластов соответственно у прототипа и предлагаемого способа, а L - длина разрезной траншеи по низу карьера у прототипа на этапе n = 1. Стрелками указаны направления подвигания рабочего борта карьера. Как видно из этих чертежей, карьеры рассматриваемых способов разработки по форме, по размерам и по порядку развития горных работ значительно отличаются друг от друга на первых этапах и становятся одинаковыми при достижении рабочим бортом карьера технической границы по поверхности.Referring to FIG. 4-6 positions with a stroke (2 ', 3' ...) relate to the prototype, and without a stroke, to the proposed development method. In this case, the same position numbers with a stroke and without a stroke carry the same semantic load. L ' _k and L _k are the lengths of the quarry at the outlet of the formations of the prototype and the proposed method, respectively, and L is the length of the trench along the bottom of the quarry of the prototype at step n = 1. The arrows indicate the direction of movement of the working side of the quarry. As can be seen from these drawings, the quarries of the development methods under consideration in form, size and order of development of mining operations significantly differ from each other at the first stages and become the same when the working board reaches the technical boundary on the surface.

Анализ зависимостей на фиг. 7 - 12 свидетельствует о значительных преимуществах предлагаемого способа разработки: меньшие размеры карьера в 6,25 - 9,97 раза на первых этапах эксплуатации в предлагаемом способе разработки определяют меньший объем горно-капитальных работ в период строительства карьера, а, следовательно, и меньшие размеры первоначальных капиталовложений. The dependency analysis in FIG. 7 - 12 indicates the significant advantages of the proposed development method: smaller quarry sizes of 6.25 - 9.97 times in the first stages of operation in the proposed development method determine a smaller amount of mining and capital work during the construction of the quarry, and, therefore, smaller dimensions initial investment.

Объемы вскрыши и объемы извлекаемых запасов V_n ^кд по карьеру в целом (нарастающим итогом) на начальных этапах (n = 1 - 3) в предлагаемом способе (здесь и ниже сплошная линия) меньше, чем в прототипе, (штриховая линия) соответственно: V_n ^кв - в 5,42 - 13,75 раза, а V_n ^кд - в 4,33 - 13,00 раза. В дальнейшем эти соотношения сокращаются и на этапе n = 12 V_n ^кв становятся меньше всего лишь в 1,12 раза, а V_n ^кд - в 1,08 раза (фиг. 7, кривые 1, 2 и 3, 4). Это происходит вследствие отработки большого карьера (карьера в контурах первого периода) малыми карьерами (этапами) с меньшими размерами в плане. При этом, несмотря на меньшие объемы извлекаемых V_n ^кд запасов в предлагаемом способе разработки, коэффициенты вскрыши в целом по карьеру в данном случае ниже, чем в прототипе, соответственно на этапах n = 1 - 3 и n = 12, в 1,1 - 1,25 и 1,03 раза (фиг. 9, кривые 1, 2). Это объясняется более выгодной (с позиции соотношения объемов вскрыши и полезного ископаемого) формой карьера в плане при данном способе разработки.The volumes of stripping and the volumes of recoverable reserves V _n ^cd over the career as a whole (cumulative) at the initial stages (n = 1 - 3) in the proposed method (here and below the solid line) are less than in the prototype (dashed line), respectively: V _n ^q - by 5.42 - 13.75 times, and V _n ^cd - by 4.33 - 13.00 times. In the future, these ratios are reduced and at the stage n = 12 V _n ^kv become only 1.12 times less, and V _n ^cd - 1.08 times (Fig. 7, curves 1, 2 and 3, 4). This is due to the development of a large quarry (career in the contours of the first period) by small quarries (stages) with smaller dimensions in plan. Moreover, despite the smaller volumes of recoverable V _n ^cd reserves in the proposed development method, the overburden coefficients for the whole career in this case are lower than in the prototype, respectively, at stages n = 1 - 3 and n = 12, in 1.1 - 1.25 and 1.03 times (Fig. 9, curves 1, 2). This is due to the more advantageous (from the position of the ratio of stripping and mineral volumes) quarry form in terms of this development method.

Текущие объемы вскрыши V_n ^тв до этапа n = 8 в прототипе выше в 1,20 - 13,75 раза. На этапе n = 9 они становятся равными для обоих вариантов разработки, а на этапах n = 10 - 12 V_n ^тв выше уже в предлагаемом способе в 1,19 - 1,83 раза (фиг. 8, кривые 1, 2). При этом текущие объемы извлекаемых запасов V_n ^тд до этапа n = 6 в прототипе больше в 1,22 - 13,00 раза, на этапе n = 7 в обоих вариантах разработки они равны, а на этапах n = 8 - 12 V_n ^тд больше в предлагаемом способе в 1,15 - 1,92 раза (фиг. 8, кривые 3, 4). При таком распределении объемов V_n ^тв и V_n ^тд по этапам разработки месторождения текущие коэффициенты вскрыши K_n ^тв, характеризующие режим горных работ, на всех этапах ниже в предлагаемом способе: на этапах n = 1 - 6 в 1,06 - 1,57 раза, а на этапах n = 7 - 12 в 1,11 - 1,43 раза (фиг. 9, кривые 3, 4). Этот эффект в данном способе достигается за счет применения диагонального порядка развития горных работ, обеспечивающего сохранение более выгодной треугольной конфигурации карьера в плане в течение всего первого порядка эксплуатации.The current volumes of overburden V _n ^tv to stage n = 8 in the prototype is 1.20 - 13.75 times higher. At stage n = 9, they become equal for both development options, and at stages n = 10 - 12 V _n ^{tv is} higher already in the proposed method 1.19 - 1.83 times (Fig. 8, curves 1, 2). At the same time, the current volumes of recoverable reserves V _n ^td up to stage n = 6 in the prototype are 1.22–13.00 times higher, at stage n = 7 in both development options they are equal, and at stages n = 8–12 V _n ^td more in the proposed method in 1.15 - 1.92 times (Fig. 8, curves 3, 4). With this distribution of volumes of V _n ^tv and V _n ^td according to the stages of field development, the current overburden coefficients K _n ^tv characterizing the mining regime are at all stages lower in the proposed method: at stages n = 1 - 6 to 1.06 - 1.57 times, and at stages n = 7-12, 1.11-1.43 times (Fig. 9, curves 3, 4). This effect in this method is achieved through the use of a diagonal order of development of mining operations, which ensures the preservation of a more advantageous triangular configuration of the quarry in plan throughout the entire first order of operation.

В обоих вариантах разработки предусматривается как внутреннее, так и внешнее отвалообразование. Внутренний отвал в рассматриваемых условиях (наклонное падение пластов полезного ископаемого) располагается у нерабочего борта 4, который является для него подпорной стенкой. Во внутренний отвал складируется 30,8% общего объема вскрыши за период работы на этапах n = 1 - 14. При этом доля вскрыши, транспортируемой во внутренний отвал, в предлагаемом способе изменяется от 45 - 90% на начальных этапах (n = 1 - 3) до 28,9 - 29,9% на этапах n = 10 - 12. В прототипе эта доля изменяется от 6 - 8% на этапах n = 1 - 3 до 20,9 - 25,8% на этапах n = 10 - 12. В результате средневзвешенное расстояние транспортирования L_n ^св в предлагаемом способе ниже, чем у прототипа, в 1,70 - 1,86 раза на первых этапах n = 1 - 3 и на этапах n = 10 - 12 - в 1,04 - 1,26 раза (фиг. 10, кривые 1, 2). Этот эффект достигается за счет устройства прямого съезда в карьер непосредственно на рабочем борту, меньшей его длины и большей доли вскрыши, транспортируемой во внутренний отвал, до которого плечо откатки меньше.In both development options, both internal and external dumping is provided. The internal dump under the conditions under consideration (inclined dip of mineral strata) is located at the idle side 4, which is a retaining wall for it. 30.8% of the total overburden volume for the period of operation at stages n = 1 - 14 is stored in the internal dump. In this case, the share of overburden transported to the internal dump in the proposed method varies from 45 - 90% at the initial stages (n = 1 - 3 ) to 28.9 - 29.9% at stages n = 10 - 12. In the prototype, this proportion varies from 6 - 8% at stages n = 1 - 3 to 20.9 - 25.8% at stages n = 10 - 12. As a result, the average transportation distance L _n ^St in the proposed method is lower than that of the prototype, 1.70 - 1.86 times in the first stages n = 1 - 3 and in stages n = 10 - 12 - 1.04 - 1.26 times (Fig. 10, curves 1, 2). This effect is achieved due to the device of direct access to the quarry directly on the working board, its shorter length and greater proportion of overburden transported to the internal dump, to which the shoulder is less than hauled.

Удельная работа карьерного транспорта (удельные грузоперевозки Δ P_n, зависящая и от объема вскрыши, и от расстояния транспортирования, в предлагаемом способе разработки ниже в 1,73 - 2,68 раза на первых этапах n = 1 - 3, а в конце рассматриваемого периода (n = 10 - 2) - в 1,1 - 1,42 раза (фиг. 10, кривые 3, 4).The specific work of open pit transport (specific cargo transportation Δ P _n , which depends on both the volume of overburden and the transportation distance, in the proposed development method is 1.73 - 2.68 times lower at the first stages, n = 1 - 3, and at the end of the period under review (n = 10 - 2) - 1.1 - 1.42 times (Fig. 10, curves 3, 4).

Площадь земель S_n ^к, изымаемых под карьер и внешние отвалы, в предлагаемом способе меньше, чем в прототипе, в 4,65 - 9,97 раза на этапах n = 1 - 3 и в 1,08 - 1,07 раза на этапах n = 10 - 12 (фиг. 11, кривые 1, 2). Однако землеемкость Δ S_n ^к в целом по карьеру вследствие меньшей добычи полезного ископаемого ниже всего лишь в 1,02 - 1,26 раза в интервале этапов n = 3 - 10 (см. фиг. 11, кривые 3, 4).The area of land S _n ^to , taken for quarry and external dumps, in the proposed method is less than in the prototype, 4.65 - 9.97 times at stages n = 1 - 3 and 1.08 - 1.07 times at stages n = 10 - 12 (Fig. 11, curves 1, 2). However, the land intensity Δ S _n ^k for the whole career due to lower mining is only 1.02 - 1.26 times lower in the interval of steps n = 3 - 10 (see Fig. 11, curves 3, 4).

Объем строительства Δ L_n ^пп временных дорог при эксплуатации карьера в расчете на 1 млн. т добычи, всецело зависящий от текущих объемов горной массы, в предлагаемом способе меньше в 1,57 - 1,63 раза на начальных этапах n = 1 - 3 и в 1,05 - 1,25 раза на этапах n = 10 - 12 (фиг. 12, кривые 1, 2).The volume of construction Δ L _n ^pp temporary roads during the operation of the quarry per 1 million tons of production, completely dependent on the current volume of the rock mass, in the proposed method is less by 1.57 - 1.63 times in the initial stages n = 1 - 3 and 1.05 - 1.25 times in steps n = 10 - 12 (Fig. 12, curves 1, 2).

Длина Δ L_n ^ф фронта горных работ в расчете на 1 млн.т добычи полезного ископаемого на первых этапах (n = 1 - 3) в предлагаемом способе меньше в 1,66 - 2,07 раза. С увеличением глубины карьера преимущество по этому параметру в предлагаемом способе увеличивается в связи с постоянным нарастанием объемов вскрываемых запасов (фиг. 12, кривые 3, 4).The length Δ L _n ^{f of the} front of mining in the calculation of 1 million tons of mineral extraction at the first stages (n = 1 - 3) in the proposed method is 1.66 - 2.07 times less. With increasing depth of the quarry, the advantage in this parameter in the proposed method increases due to the constant increase in the volumes of discovered reserves (Fig. 12, curves 3, 4).

Таким образом, практически по всем основным технико-эксплуатационным параметрам предлагаемый способ открытой разработки пологих и наклонных месторождений полезного ископаемого в первом периоде эксплуатации имеет существенное преимущество перед прототипом. И еще больший эффект достигается в сравнении с отработкой его по традиционной продольной углубочной системе разработки. Thus, in almost all the main technical and operational parameters, the proposed method for the open development of shallow and inclined mineral deposits in the first period of operation has a significant advantage over the prototype. And an even greater effect is achieved in comparison with working it out according to the traditional longitudinal deep development system.

Claims

1. A method for open-pit mining of shallow and inclined mineral deposits, including opening each horizon of a quarry field with an entry trench, passed at an angle to the strike line of the mineral layer, creating a quarry along the entrance trenches with a transport route on it, and forming an idle side at an angle to the line of the strike of the mineral layer by working off the working board, characterized in that at the first stages of field exploitation create a quarry treugol oh configuration in plan by working off the working side before crossing to the off-board, while the output length career layers is determined from the expression
l _k = l _f (sinρ _p ctgρ _n + cosρ _p ) for l _f ≥ l _min ,
where l _f - the accepted length of the front of mining operations on the layer of minerals, m;
l _min - the minimum in terms of mining and technical capabilities, the length of the front of mining operations in the mineral layer, m;
ρ _p is the angle in the plane of the reservoir between the line of its strike (BOB) and the working side of the quarry, deg;
ρ _n - the angle in the plane of the reservoir between the BOB and the non-working side, which is the retaining wall for the internal blade, with the device on board transport berms, deg.

2. The method according to claim 1, characterized in that the working board of the quarry at each horizon is formed at the same angle ρ _p to the line of the strike of the formation from the condition of the device direct access to the quarry, the angle ρ _p is determined from the expression

where N _y - the height of the ledge, m;
Q _p - the angle between the strike line of the formation and the axis of the entry trench in the plan, passed under a slope, I≤I _p , deg,
I _p - steering slope corresponding to the selected mode of transport,%;
B _PL - the length of the horizontal platform, m;
α is the angle of incidence of the upper layer of the productive sequence within the horizon, deg.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the working board is worked out at an angle (90 ^° -ρ _p ) to the strike line of the formation, while maintaining the triangular configuration of the quarry in plan by increasing the length of the working board at an angle with each horizon ρ _p by the value ΔL, which is determined from the expression

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that after reaching the final depth of the quarry, the working board is worked out in the direction of the strike line of the formation while maintaining the position of the working board of the quarry at an angle ρ _p ..