RU2208163C1

RU2208163C1 - Method of formation of opencast nonmining flank in argillaceous rocks

Info

Publication number: RU2208163C1
Application number: RU2001131502/03A
Authority: RU
Inventors: В.И. Зобнин; В.Г. Лукичев; Е.А. Чижов
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-07-10

Abstract

FIELD: mining industry; applicable in mineral opencast mining. SUBSTANCE: method includes layer excavation of rocks by benches, alternate bringing of working benches up to design contour of opencast and haulage of overburden rocks to external dumps. In rock excavation, the crest of the first bench is combined with crest of opencast design contour. Slopes of the first and subsequent benches are left at working angles. Left between benches of adjacent levels are safety berms of such sizes that margin of stability of opencast flame in argillaceous rocks with resulting slope angle of inclination meets the requirements of its short-time stability. Filled on berm located on boundary of hard rocks and argillaceous rocks, and on berms remaining between benches of adjacent levels is internal dump of hard rocks in one or several tiers with such volume that margin of opencast plank slope stability with said internal dump will correspond to requirements for prolonged stability of opencast flank slopes. Filling of internal dump may be started with filling of hard rocks on berms of safety bank. EFFECT: reduced expenditures for formation of opencast nonmining flank in loose and argillaceous rocks and reduced probability of development of deformations in argillaceous rocks with their intensive waterflooding. 2 cl, 4 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых. The invention relates to the mining industry and can be used in open pit mining.

Известен способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку приконтурной полосы послойно уступами с разделением каждого уступа на подуступы, поочередное доведение каждого подуступа до проектного контура, эаоткоску подуступов на проектном контуре до проектного угла наклона в соответствии с требованиями длительной устойчивости откосов бортов карьеров. При этом, чтобы заоткосить откос уступа под углом 30^o, применяя, например, экскаватор ЭКГ-5, высоту уступа принимают не более 3 м, а вскрышу глинистых пород транспортируют во внешние отвалы [1].There is a method of forming a non-working side of a quarry in clayey rocks, including working out the marginal strip in layers with ledges with dividing each ledge into sub-steps, sequentially bringing each sub-step to the design contour, and echoing the sub-steps in the project contour to the design inclination angle in accordance with the requirements of long-term stability of slopes of the quarry sides. Moreover, in order to tilt the escarpment slope at an angle of 30 ^o , using, for example, an ECG-5 excavator, the height of the escarpment is taken no more than 3 m, and overburden of clay rocks is transported to external dumps [1].

Недостатками способа являются его трудоемкость, малая производительность, большие затраты на выполнение работ. The disadvantages of the method are its complexity, low productivity, high costs of work.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку карьера послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура, транспортирование вскрыши во внешние отвалы. При этом применяют, например, экскаватор типа драглайн. Прототип [2]. The closest in technical essence is the method of forming a non-working side of a quarry in clayey rocks, including working out the quarry layer by layer with ledges, sequentially bringing the working ledges to the design contour, and transporting the overburden to external dumps. In this case, for example, a dragline excavator is used. The prototype [2].

Недостатками прототипа являются его большая трудоемкость на выполнение работ по выполаживанию борта под углом 30-35^o, низкая производительность драглайна, большие затраты на его приобретение и содержание, способ не решает вопросы сдваивания или страивания уступов в проектном контуре и не предусматривает формирование нерабочего борта карьера уступами с крутыми углами откосов.The disadvantages of the prototype are its high complexity for performing work on flattening the side at an angle of 30-35 ^o , low dragline productivity, high costs for its acquisition and maintenance, the method does not solve the problems of doubling or alignment of ledges in the design circuit and does not provide for the formation of an idle side of the quarry with ledges with steep slope angles.

Общим недостатком как в первом, так и во втором приведенных способах является то, что вероятность возникновения деформации борта, несмотря на заоткоску, остается высокой, особенно при обводнении глинистых пород. A common drawback in both the first and second methods is that the likelihood of side deformation, despite the abnormality, remains high, especially when watering clay rocks.

Заявляемое изобретение позволит достичь технический результат, выраженный в снижении трудоемкости при формировании нерабочего борта карьера и повышении устойчивости откосов в рыхлых породах. The claimed invention will achieve a technical result, expressed in reducing the complexity in the formation of the inoperative side of the quarry and increasing the stability of slopes in loose rocks.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающем отработку карьера послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура, транспортирование вскрыши во внешние отвалы, при отработке пород первый уступ его верхней бровкой совмещают с верхней проектной бровкой карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород, и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами, причем запас устойчивости откоса борта с упомянутым внутренним отвалом принимают в соответствии с требованиями длительной устойчивости откосов бортов карьеров; отсыпку внутреннего отвала начинают с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of forming an idle side of a quarry in clayey rocks, including working out the quarry layer by layer with ledges, sequentially bringing the working ledges to the design contour, transporting the overburden to external dumps, when mining the rocks, the first ledge is combined with its upper edge along the upper projected edge the quarry, the slopes of the first and subsequent ledges are left at working angles, and safety bores of such magnitude are left between the ledges of adjacent horizons that the margin the stability of the quarry side in clay rocks met the requirements for its short-term stability, on the berm located on the boundary of rock and clay rocks, and on the berm remaining between the ledges of adjacent horizons, dump the internal dump of rock with one or several tiers, and the margin of stability of the slope of the side with the mentioned internal the dump is taken in accordance with the requirements of long-term stability of slopes of the quarry sides; the dumping of the internal dump begins with dumping on the berm of the safety shaft from rock.

Новыми признаками в предлагаемом способе являются:
- углы откосов отдельных уступов при постановке их в предельный контур сохраняют значение рабочих, т.е. 60-70^o;
- исключается технологическая операция по выполаживанию углов откосов до 25-35^o;
- принятый угол для борта карьера в глинистых породах при кратковременной устойчивости регулируется бермами между уступами на смежных горизонтах, а не выполаживанием откосов уступов;
- введена новая технологическая операция при формировании борта - отсыпка внутреннего отвала скальных пород.New features in the proposed method are:
- the slope angles of individual ledges when setting them in a limiting contour retain the value of workers, i.e. 60-70 ^o ;
- excludes the technological operation to flatten the slope angles up to 25-35 ^o ;
- the accepted angle for the side of the quarry in clayey rocks with short-term stability is regulated by berm between the ledges on adjacent horizons, and not by flattening the slopes of the ledges;
- a new technological operation was introduced during the formation of the bead - dumping of the internal dump of rock.

Преимуществами предложенного способа являются:
- сокращение затрат на формирование нерабочего борта карьера в рыхлых и глинистых породах;
- уменьшение вероятности возникновения деформаций в глинистых породах при их интенсивном обводнении.The advantages of the proposed method are:
- reduction of costs for the formation of a non-working side of a quarry in loose and clay rocks;
- a decrease in the likelihood of deformations in clayey rocks during intensive watering.

Предлагаемый способ отличается от прототипа вышеизложенной последовательностью операций. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений. The proposed method differs from the prototype in the foregoing sequence of operations. The features set forth in this combination are absent in the known solutions and provide a positive effect. The proposed method has properties that do not coincide with the properties of the distinguishing features of known solutions.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она не очевидна, характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям "новизна" и "изобретательский уровень". An analysis of the known solutions showed that the essence of the proposed solution is not disclosed in them, it is not obvious, it is characterized by a new set of features, which allows us to consider it relevant to the criteria of "novelty" and "inventive step".

На фиг. 1 изображен план участка борта карьера; на фиг.2 и 3 изображены разрезы борта карьера соответственно с рабочими и нерабочими уступами; на фиг. 4 изображен разрез борта карьера с нерабочими уступами и внутренним отвалом скальных пород. In FIG. 1 shows a plan of a section of a pit side; in Fig.2 and 3 depict sections of the side of the quarry, respectively, with working and non-working ledges; in FIG. 4 shows a section of the pit side with non-working ledges and an internal dump of rock.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Первый уступ 1 верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура борта карьера 2 (фиг.1, 3), откос которого расположен под углом γ, а откосы уступов 3 оставляют под рабочими углами α, между уступами смежных горизонтов оставляют бермы 4 такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса β соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берме, расположенной на границе скальных и глинистых пород, отсыпают предохранительный вал 5 из скальных пород, затем на эту же берму и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород 6 (фиг.4) под углом откоса отвала μ одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с внутренним отвалом соответствовал требованиям к долговременной устойчивости. Параметры берм и углов наклона борта карьера при кратковременной и длительной устойчивости определяют известными методами [3]. The first ledge 1 with the upper edge is combined with the upper edge of the project contour of the side of the quarry 2 (Figs. 1, 3), the slope of which is located at an angle γ, and the slopes of the ledges 3 are left at working angles α, between the ledges of adjacent horizons leave berm 4 of such a size that the margin of stability of the quarry side in clay rocks with a resulting slope angle β corresponded to the requirements for its short-term stability, on the berm located at the boundary of rock and clay rocks, the safety shaft 5 is poured from the rock, then on the same berm and on the berm remaining between the ledges of adjacent horizons, the internal dump of rock 6 (Fig. 4) is poured at an angle of slope of the blade μ with one or several tiers of such a volume that the margin of slope of the side of the quarry with the internal dump meets the requirements for long-term stability. The parameters of the berm and the angles of inclination of the pit side for short-term and long-term stability are determined by known methods [3].

Пример конкретного выполнения способа. An example of a specific implementation of the method.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения применительно к уральским медно-рудным карьерам приведен пример, где приняты следующие исходные данные:
Высота глинистой толщи борта, м - 36
Высота рабочего уступа, м - 12
Угол откоса рабочего уступа α, град - 60
Угол откоса борта карьера в рыхлых породах при длительной устойчивости γ, град - 30
Угол откоса борта карьера в рыхлых породах при кратковременной устойчивости β, град - 40
Угол откоса внутреннего отвала μ, град - 35
Расстояние транспортирования вскрыши, км;
- во внешние отвалы - 4
- во внутренние отвалы - 1
Стоимость одного тонно-километра, руб. - 1,8
Плотность пород, т/м³: глинистых - 1,8
скальных - 2,7
Объем дополнительной вскрыши, м³ - 372
Коэффициент разрыхления - 1,3
Объем внутреннего отвала, м³ - 650
Стоимость экскавации 1 м³ глинистых пород, руб. - 5
Первый уступ под рабочим углом откоса 60^o верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура борта карьера, бермы между уступами смежных горизонтов выбирают таким образом, чтобы результирующий угол β составлял 40^o, что соответствует кратковременной устойчивости борта карьера в глинистых породах.In order to fully disclose the technical nature and advantages of the invention in relation to the Ural copper ore quarries, an example is given where the following initial data are taken:
The clay thickness of the side, m - 36
The height of the working ledge, m - 12
Slope angle of the working ledge α, deg - 60
The slope angle of the quarry side in loose rocks with long-term stability γ, deg - 30
The slope angle of the quarry side in loose rocks with short-term stability β, deg - 40
Slope angle of the internal dump μ, deg - 35
Overburden transportation distance, km;
- to external dumps - 4
- to internal dumps - 1
The cost of one ton-kilometer, rubles. - 1.8
Density of rocks, t / m ³ : clay - 1.8
rocky - 2.7
The volume of additional overburden, m ³ - 372
Loosening ratio - 1.3
The volume of the internal dump, m ³ - 650
Excavation cost of 1 m ³ clay rocks, rub. - 5
The first ledge at a working slope angle of 60 ^{° with the} upper edge is combined with the upper edge of the project contour of the pit side, the berm between the ledges of adjacent horizons is chosen so that the resulting angle β is 40 ^° , which corresponds to the short-term stability of the pit side in clayey rocks.

На образовавшуюся берму на границе глинистых и скальных пород отсыпают предохранительный вал 5 из скальных пород, затем на эту же берму и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород 6 (фиг.4) под углом откоса отвала μ одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с внутренним отвалом соответствовал требованиям к долговременной устойчивости. Параметры берм и углов наклона борта карьера при кратковременной и длительной устойчивости определяют известными методами [3]. A safety shaft 5 of rock is poured onto the formed berm at the boundary of clay and rock, then an inner dump of rock 6 is poured onto the same berm and onto the berm remaining between the ledges of adjacent horizons 6 (Fig. 4) at an angle of slope of the blade μ with one or several tiers such a volume that the margin of slope stability of the pit side with an internal dump meets the requirements for long-term stability. The parameters of the berm and the angles of inclination of the pit side for short-term and long-term stability are determined by known methods [3].

Оценку устойчивости глинистого борта карьера проводили для высоты откоса 24 м известными методами [3]. Полученные значения коэффициента запаса устойчивости приведены в таблице. Evaluation of the stability of the clay side of the quarry was carried out for a slope of 24 m by known methods [3]. The obtained values of the safety factor are shown in the table.

Экономические расчеты ведутся на 1 м по простиранию борта. Затраты на экскавацию дополнительной вскрыши глинистых пород
372•5=1860 руб.Economic calculations are carried out at 1 m along the strike. The cost of excavating additional overburden of clay rocks
372 • 5 = 1860 rub.

Затраты на транспортирование дополнительной вскрыши во внешние отвалы
4•372•1,8•1,7=4553 руб.Costs of transporting additional overburden to external dumps
4 • 372 • 1.8 • 1.7 = 4553 rubles.

Затраты на транспортирование скальной вскрыши во внутренние отвалы
1,0•650•2,8•1,8:1,3=2520 руб.Costs of transporting overburden rock to internal dumps
1.0 • 650 • 2.8 • 1.8: 1.3 = 2520 rubles.

Всего затрат на формирование нерабочего борта карьера заявляемым способом
1860+4553+2520=8933 руб.The total cost of the formation of the non-working side of the quarry of the claimed method
1860 + 4553 + 2520 = 8933 rub.

Затраты на транспортирование скальной вскрыши во внешние отвалы (по прототипу)
4,0•650•2,8•1,8:1,3=10080 руб.The cost of transportation of rock overburden to external dumps (prototype)
4.0 • 650 • 2.8 • 1.8: 1.3 = 10,080 rubles.

Экономия затрат при использовании заявляемого способа по сравнению с прототипом
10080-8933=1147 руб.Cost savings when using the proposed method in comparison with the prototype
10080-8933 = 1147 rub.

Экономия затрат на формирование нерабочего борта карьера протяженностью 1 км и высотой 24 м составит
1147•1000=1147000 руб.The cost savings for the formation of a non-working side of a quarry with a length of 1 km and a height of 24 m will be
1147 • 1000 = 1147000 rub.

Дополнительный эффект от внедрения предлагаемого способа состоит в уменьшении вероятности деформирования борта карьера в глинистых породах при его интенсивном обводнении. An additional effect of the introduction of the proposed method is to reduce the likelihood of deformation of the side of the quarry in clayey rocks with intensive watering.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности. Его внедрение технически возможно и экономически целесообразно. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Thus, the above information indicates that the claimed method can be used in the mining industry. Its implementation is technically possible and economically feasible. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Источники информации
1. Ильин А.И., Будков В.П., Кузнецов В.Ф. Опыт управления устойчивостью откосов на карьере Качарского ГОКа. Сборник научных трудов Института горного дела МЧМ СССР. Устойчивость и технология формирования бортов и отвалов на глубоких карьерах. Свердловск, 1987, 83, с.27-33.Sources of information
1. Ilyin A.I., Budkov V.P., Kuznetsov V.F. Experience in managing the stability of slopes in the quarry of the Kacharsky GOK. The collection of scientific works of the Institute of Mining of the USSR MCHM. Stability and technology of formation of boards and dumps in deep quarries. Sverdlovsk, 1987, 83, p. 27-33.

2. Киргинцев В.А., Паршаков А.Т., Иржанов A.Ш. Использование мобильного оборудования при заоткоске уступов в рыхлых и скальных породах. Сборник научных трудов института "Унипромедь" - Совершенствование технологии добычи руд цветных металлов открытым способом и методов их обогащения. Свердловск, 1981, с.35-46. 2. Kirgintsev V.A., Parshakov A.T., Irzhanov A.Sh. Use of mobile equipment when ejecting ledges in loose and rocky formations. The collection of scientific works of the Unipromed Institute - Improving the technology of open-pit mining of non-ferrous metals and methods for their enrichment. Sverdlovsk, 1981, p. 35-46.

3. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. ВНИМИ, С.-Петербург, 1998 г. 3. Rules for ensuring the stability of slopes in coal mines. VNIMI, St. Petersburg, 1998

Claims

1. The method of forming a non-working side of a quarry in clayey rocks, including working out the rocks in layers with ledges, sequentially bringing the working ledges to the project contour of the quarry, transporting the overburden to external dumps, characterized in that when mining the rocks the first ledge is combined with the upper edge of the project contour the quarry, the slopes of the first and subsequent ledges are left at working angles, and between the ledges of adjacent horizons, safety burs are left so large that the safety margin is the quarry mouth in clay rocks with the resulting slope angle corresponded to the requirements for its short-term stability, on the berm located on the boundary of rock and clay rocks and on the berm remaining between the ledges of adjacent horizons, fill the internal dump of rock with one or several tiers of such a volume that the stability margin the slope of the quarry side with the mentioned internal dump corresponded to the requirements for the long-term stability of the slopes of the quarry sides.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dumping of the internal blade begin with dumping on the berm of the safety shaft from the rock.