RU2278264C1

RU2278264C1 - Open-cast mine development method

Info

Publication number: RU2278264C1
Application number: RU2005113709/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Основин (RU); Евгений Владимирович Основин
Original assignee: Евгений Владимирович Основин
Priority date: 2005-05-05
Filing date: 2005-05-05
Publication date: 2006-06-20

Abstract

FIELD: ground excavation and pit and open-cast mine formation to erect hydraulic structures, large objects and deposit development.

SUBSTANCE: method involves marking open-cast mine contour; excavating ground in layers along with stepwise cutting of each layer; forming spiral transport ledge in open-cast mine slope and removing ground, wherein each layer at layer perimeter is provided with trench; simultaneously forming permanent spiral transport ledge in outer trench slope; installing continuous-type ground excavation rig in trench; cutting ground of each layer along spiral line in direction from layer periphery to center thereof; removing cut ground by length-adjustable vertical and horizontal conveyers, wherein horizontal conveyer lengths are decreased in each layer as diameter of layer to be cut increases and vertical conveyer length is increased as open-cast mine depth increases. Spiral transport ledges of all layers form common continuous inclined spiral line.

EFFECT: increased simplicity and reduced time of open-cast mine development, reduced costs of ground excavation and disposal, provision of continuous work cycle.

5 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки грунта, формирования карьеров, больших котлованов для гидротехнических сооружений или для строительства крупных объектов, может быть использовано при разработке месторождений.The invention relates to the field of soil development, the formation of quarries, large pits for hydraulic structures or for the construction of large facilities, can be used in the development of deposits.

Известен способ разработки лунного грунта, предусматривающий забор грунта челночными продольными проходами грунтозаборного устройства и непрерывное метание грунта к месту его переработки (см. патент RU №2055206, Кл. Е 21 С 51/00, 1993 г.). Данный способ достаточно прост при разработке только верхних горизонтов грунта, при углублении карьера или котлована возникает необходимость в формировании укрепленного транспортного полотна для спуска и подъема землеройной техники, а также дополнительных приспособлений для транспортировки выбранного грунта.A known method for the development of lunar soil, involving soil sampling by shuttle longitudinal passages of the soil sampling device and continuous throwing of soil to the place of processing (see patent RU No. 2055206, CL. E 21 C 51/00, 1993). This method is quite simple when developing only the upper horizons of the soil, when deepening the quarry or pit, there is a need to form a reinforced transport bed for lowering and lifting earthmoving equipment, as well as additional devices for transporting the selected soil.

Известен способ разработки карьеров, включающий выемку грунта уступами и укрепление откосов уступами с помощью армирующих штанг, размещаемых в специально пробуренных скважинах (см. А.С. SU №727743, Кл. Е 02 D 3/12, 1978 г.). В этом изобретении решается задача укрепления откосов и повышения безопасности работ. Этот способ эффективен только в том случае, когда котлован не надо разрабатывать, а есть естественные откосы у карьера. Для формирования большого и глубокого котлована этот способ неэффективен, т.к. не решает проблему бесперебойной работы по выемке грунта при заглублении землеройной техники.A known method of quarrying, including excavation with ledges and reinforcing slopes with ledges using reinforcing rods placed in specially drilled wells (see AS SU No. 727743, Cl. E 02 D 3/12, 1978). This invention solves the problem of strengthening slopes and improving the safety of work. This method is effective only if the pit does not need to be developed, but there are natural slopes at the quarry. To form a large and deep foundation pit, this method is inefficient, because does not solve the problem of uninterrupted excavation work while deepening earthmoving equipment.

Известен способ разработки верхних горизонтов полезных ископаемых, включающий выработку месторождения пластами с предварительным формированием въездной траншеи, разработкой пласта в стороны до границ карьера, созданием рабочих уступов на откосе карьера и их дальнейшим укреплением (см. патент RU №2091583, Кл. Е 21 С 41/16, 1993 г.). Это способ поэтапной, но прерывистой разработки карьера, т.к. выемка грунта каждого пласта осуществляется в стороны от центральной траншеи до границ карьера. В этом случае нужно использовать или два агрегата, одновременно работающих в разные стороны, или перебрасывать один агрегат с одной стороны карьера на другую после разработки одной половины пласта. На это тратится дополнительное время, снижается производительность разработки и его эффективность.There is a method of developing the upper horizons of minerals, including the development of deposits with pre-formation of the entry trench, development of the formation to the sides to the borders of the quarry, the creation of working ledges on the slope of the quarry and their further strengthening (see patent RU No. 2091583, Cl. E 21 C 41 / 16, 1993). This is a phased but intermittent career development method, as excavation of each layer is carried out in the direction from the central trench to the borders of the quarry. In this case, it is necessary to use either two units operating simultaneously in different directions, or transfer one unit from one side of the quarry to the other after the development of one half of the formation. Additional time is spent on this, the development productivity and its effectiveness are reduced.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ поэтапной отработки глубоких карьеров, включающий нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта (см. патент RU №2060390, Е 21 С 41/26, 1992 г.). В известном техническом решении после предварительной разметки будущего карьера сначала выбирают его центральную часть с формированием спиралеобразного транспортного уступа для эвакуации грунта из карьера по откосу этой центральной части. Затем разрушают одну сторону откоса вместе с транспортной артерией и разрабатывают этот боковой сегмент, при этом на новом откосе образуют транспортные уступы и соединяют их с неразрушенными уступами на противоположной боковой стороне центрального котлована. На этом этапе спиралеобразность транспортного уступа нарушается, путь автомобилей удлиняется и усложняется. После чего разрушают транспортные уступы на противоположной стороне и разрабатывают этот боковой сегмент карьера, образуя новые транспортные уступы и соединяя их с ранее сформированными уступами. На этом этапе образуется целостная транспортная спираль. Этот достаточно сложный способ разработки карьеров предусматривает энергоемкий и неэффективный способ эвакуации грунта автомобилями.The closest technical solution to the claimed invention is a method of phased mining of deep pits, including drawing a marking of the contour of the quarry, layer-by-layer excavation with phased mining of each layer, the formation of a spiral-shaped transport ledge on its slope and evacuation of soil (see patent RU No. 2060390, Е 21 С 41/26, 1992). In the known technical solution, after preliminary marking of the future quarry, its central part is first selected with the formation of a spiral-shaped transport ledge for evacuating soil from the quarry along the slope of this central part. Then they destroy one side of the slope together with the transport artery and develop this lateral segment, while on the new slope they form transport ledges and connect them with intact ledges on the opposite side of the central foundation pit. At this stage, the spiraling of the transport ledge is broken, the path of the cars lengthens and becomes more complicated. Then they destroy the transport ledges on the opposite side and develop this side segment of the quarry, forming new transport ledges and connecting them with the previously formed ledges. At this stage, an integral transport spiral is formed. This rather complicated way to develop quarries involves an energy-intensive and inefficient way to evacuate the soil with cars.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи упрощения и ускорения процесса разработки карьера, удешевления способа выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывности технологического цикла.The present invention is aimed at solving the technical problem of simplifying and accelerating the process of developing a quarry, reducing the cost of the method of excavating and evacuating it from the quarry, and ensuring the continuity of the technological cycle.

Поставленная задача достигается тем, что в периферийном способе разработки карьера, включающем нанесение разметки контура карьера, послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование наклонного спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта, для осуществления способа используют агрегат непрерывного действия по выемке и эвакуации грунта, причем предварительно в каждом слое по его периферии выполняют траншею на глубину разрабатываемого слоя и формируют с одновременным его укреплением постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ на внешнем откосе траншеи, затем по образованному уступу транспортируют агрегат непрерывного действия по разработке и эвакуации грунта и устанавливают на дно траншеи, а его рабочий орган располагают перед внутренним откосом траншеи, а грунт каждого слоя вынимают при непрерывном движении агрегата от периферии слоя по спирали с постоянным шагом к его центру до полной разработки слоя, при этом эвакуацию грунта осуществляют непрерывно посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения уменьшают в каждом слое по мере уменьшенияя диаметра разрабатываемого слоя, а протяженность транспортера вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют постоянную единую непрерывную спираль.The problem is achieved in that in the peripheral method of developing a quarry, including drawing a marking of the contour of the quarry, layer-by-layer excavation with stage-by-stage mining of each layer, the formation of an inclined spiral-shaped transport ledge on its slope and evacuation of soil, a continuous excavation and evacuation unit is used to implement the method soil, and previously in each layer along its periphery, a trench is made to the depth of the developed layer and is formed with its simultaneous strengthening thawed inclined deepening spiral-shaped transport ledge on the external slope of the trench, then a continuous aggregate for the development and evacuation of soil is transported along the formed ledge and installed on the bottom of the trench, and its working body is placed in front of the internal slope of the trench, and the soil of each layer is removed with the unit moving continuously from the periphery of the layer in a spiral with a constant step to its center until the layer is fully developed, while the evacuation of the soil is carried out continuously by means of vertical conveyors horizontal and horizontal displacement, made with the possibility of changing their length, and the length of the horizontal displacement conveyors is reduced in each layer as the diameter of the layer being developed decreases, and the length of the vertical displacement conveyor increases as the pit deepens, while the inclined spiral-shaped transport ledges of all layers form a constant single continuous spiral.

На фиг.1 схематично изображено направление движения агрегата по разработке карьера.Figure 1 schematically shows the direction of movement of the unit for the development of the quarry.

На фиг.2 - вид на карьер сверху после завершения выемки грунта из первого слоя.Figure 2 is a top view of the quarry after completion of excavation from the first layer.

На фиг.3 - карьер в разрезе после его полной разработки, вид А-А на фиг.2.Figure 3 - quarry in the context after its full development, view aa in figure 2.

На фиг.4 - пример использования агрегата для разработки грунта и транспортера горизонтального перемещения.Figure 4 is an example of the use of the unit for the development of soil and conveyor horizontal movement.

На фиг.5 - пример использования транспортера вертикального перемещения.Figure 5 is an example of the use of the conveyor vertical movement.

Способ разработки карьера включает нанесение разметки контура карьера вначале на картах местности, а потом на месте будущего карьера. Предварительные расчеты учитывают количество слоев грунта, которые предстоит разрабатывать. Глубина каждого слоя соответствует высоте разработки грунта рабочими органами агрегата для забора грунта. Затем по периферии 1 карьера выполняют траншею 2 на глубину первого слоя 3 и формируют постоянный наклонный заглубляющийся спиралеобразный транспортный уступ 4 на внешнем откосе 5 траншеи 2, транспортируют агрегат (не показан) непрерывного действия по разработке и эвакуации грунта и устанавливают на дно траншеи 2, а его рабочий орган 6 располагают перед внутренним откосом 7 траншеи 2. Разработку грунта ведут по откосу 7 по спирали 8, приближаясь к центру карьера до полной разработки слоя. Эвакуацию грунта осуществляют непрерывно посредством транспортеров вертикального и горизонтального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности, причем протяженность транспортеров горизонтального перемещения грунта увеличивают в каждом слое по мере увеличения диаметра разрабатываемого слоя, а протяженность транспортеров вертикального перемещения грунта увеличивают по мере углубления карьера, при этом наклонные заглубляющиеся спиралеобразные транспортные уступы всех слоев образуют непрерывную постоянную единую спираль.A method of developing a quarry includes drawing a marking of the contour of the quarry first on the maps of the area, and then on the site of the future quarry. Preliminary calculations take into account the number of soil layers to be developed. The depth of each layer corresponds to the height of the development of the soil by the working bodies of the unit for soil collection. Then, along the periphery 1 of the quarry, trench 2 is made to the depth of the first layer 3 and a constant inclined deepening spiral-shaped transport ledge 4 is formed on the external slope 5 of trench 2, a unit (not shown) for continuous development and evacuation of soil is transported, and it is installed on the bottom of trench 2, and its working body 6 is placed in front of the internal slope 7 of the trench 2. The development of the soil is carried out along the slope 7 in a spiral 8, approaching the center of the quarry until the layer is completely developed. Evacuation of the soil is carried out continuously by means of vertical and horizontal conveyors, configured to change their length, and the length of the conveyors of horizontal soil movement increases in each layer as the diameter of the layer being developed increases, and the length of the conveyors of vertical soil movement increases as the pit deepens, while the inclined the deepening spiral-shaped transport ledges of all layers form a continuous constant single spiral.

После полной разработки грунта в первом слое 3 приступают к разработке следующего слоя. Откос 5 транспортного уступа 4 имеет больший угол α¹ а к линии горизонта 9, чем угол α² откоса 10 карьера, но не превышает расчетного, исключающего сползание грунта в карьер. Откос 5 и транспортный уступ 4 обязательно укрепляются, исходя из расчетного срока эксплуатации транспортного уступа 4. Угол β заглубления наклонной заглубляющейся спирали уступа 4 к линии горизонта 9 выбирается из расчета возможностей техники, которая будет транспортироваться. После того, как полностью разработан первый слой 3, в образованном карьере на дне 11 первого слоя 3 по его периферии выполняется новая траншея и формируется продолжение транспортного уступа 4, а затем весь процесс по разработке и эвакуации грунта повторяется по спиралеобразной траектории от периферии слоя к центру карьера. При этом в каждом последующем слое транспортный уступ 4 является непрерывным продолжением предыдущего. Такой способ выемки грунта дает возможность не прерывать технологический процесс до полной разработки слоя, а в каждом последующем слое технологический процесс повторяется с минимальными затратами на переоборудование и перестановку техники, пока не будет выбран весь грунт до дна 12 карьера.After the full development of the soil in the first layer 3 begin to develop the next layer. The slope 5 of the transport ledge 4 has a larger angle α ¹ and to the horizon line 9 than the angle α ^{2 of the} slope 10 of the quarry, but does not exceed the calculated one, which excludes the sliding of soil into the quarry. Slope 5 and transport ledge 4 must be strengthened based on the estimated life of the transport ledge 4. The angle β of the deepening of the inclined deepening spiral of the ledge 4 to the horizon line 9 is selected from the calculation of the capabilities of the equipment that will be transported. After the first layer 3 is fully developed, in the formed open pit, on the bottom 11 of the first layer 3, a new trench is carried out along its periphery and a continuation of the transport ledge 4 is formed, and then the whole process of developing and evacuating the soil is repeated along a spiral-like path from the periphery of the layer to the center career. Moreover, in each subsequent layer, the transport step 4 is a continuous continuation of the previous one. This method of excavation makes it possible not to interrupt the technological process until the layer is completely developed, and in each subsequent layer the technological process is repeated with minimal expenses for re-equipment and rearrangement of equipment until all the soil is selected to the bottom 12 of the quarry.

Для обеспечения непрерывности технологического процесса необходима непрерывная эвакуация грунта из карьера. На фиг.4 и 5 показан пример осуществления способа с помощью агрегата непрерывного действия и транспортеров горизонтального и вертикального перемещения, выполненных с возможностью изменения их протяженности. Агрегат работает следующим образом. При заборе грунта ковшами 13 рабочего органа 6 агрегата, закрепленными на бесконечной цепи 14, приводимой в действие зубчатым колесом 15, снятый грунт ковшами 13 по лотку 16 подается на транспортер 17 горизонтального перемещения, выполненный с возможностью изменения его протяженности. Рабочий орган 6 непрерывно перемещается вместе с агрегатом по спирали 8, занимая все время рабочее положение по отношению к откосу 7. Транспортер 17 с приводом от валика 18 перемещает грунт к границам карьера. Рабочая ветвь транспортера 17 поддерживается роликами 19, а нерабочая - роликами 20. По мере разработки каждого слоя по спирали 8 расстояние до центра карьера от его периферии 1, куда транспортируется грунт, увеличивается, поэтому протяженность транспортеров 17 горизонтального перемещения увеличивают в каждом слое по мере увеличения расстояния от откоса 7 до периферии 1. Достигается это перестановкой роликов 20 по высоте и по горизонтали, а роликов 19 только по горизонтали. Вначале процесса ролики 19 располагают на минимальном расстоянии друг от друга, а ролики 20 располагают так, чтобы нерабочая ветвь двигалась змейкой между роликами 20, что существенно сокращает протяженность транспортера 17. По мере увеличения расстояния до периферии 1 протяженность транспортера 17 увеличивают, увеличивая расстояние между роликами 19 и роликами 20, при этом ролики 20 по высоте сближаются друг с другом. С боков от лотка 16 расположен шнек 21, предназначенный для сбора просыпанного мимо транспортера 17 грунта.To ensure the continuity of the process, continuous evacuation of soil from the quarry is necessary. Figures 4 and 5 show an example implementation of the method using a continuous unit and conveyors of horizontal and vertical movement, made with the possibility of changing their length. The unit operates as follows. When soil is collected by buckets 13 of the working body 6 of the unit, mounted on an endless chain 14, driven by a gear wheel 15, the ground removed by buckets 13 is fed through a tray 16 to the horizontal conveyor 17, made with the possibility of changing its length. The working body 6 continuously moves along with the unit in a spiral 8, occupying the entire working position in relation to the slope 7. A conveyor 17 driven by a roller 18 moves the soil to the boundaries of the quarry. The working branch of the conveyor 17 is supported by the rollers 19, and the non-working branch by the rollers 20. As each layer is developed in a spiral 8, the distance to the center of the quarry from its periphery 1 where the soil is transported increases, so the length of the horizontal conveyors 17 increases in each layer as they increase the distance from the slope 7 to the periphery 1. This is achieved by rearranging the rollers 20 vertically and horizontally, and the rollers 19 only horizontally. At the beginning of the process, the rollers 19 are placed at a minimum distance from each other, and the rollers 20 are positioned so that the idle branch is moved by a snake between the rollers 20, which significantly reduces the length of the conveyor 17. As the distance to the periphery 1 increases, the length of the conveyor 17 increases, increasing the distance between the rollers 19 and the rollers 20, while the rollers 20 in height approach each other. On the sides of the tray 16 there is a screw 21, designed to collect soil spilled past the conveyor 17.

После того, как весь слой грунта вынут, транспортер 17 демонтируют, а затем перемещают вниз вместе с агрегатом по разработке грунта во вновь сформированную траншею по периферии следующего слоя и монтируют его на дне 11. Легкоразборная конструкция транспортера 17 дает возможность произвести его демонтаж и монтаж очень быстро.After the entire soil layer is removed, the conveyor 17 is dismantled, and then moved down together with the soil development unit into the newly formed trench along the periphery of the next layer and mounted on the bottom 11. The easy-to-disassemble conveyor structure 17 makes it possible to dismantle and assemble it very quickly.

Вертикальное перемещение грунта осуществляют с помощью составного транспортера 22, выполненного с возможностью изменения его протяженности. Метатель 23 направляет грунт на поверхность захватывающего устройства 24, которое подает его к захватывающим ковшам 25 первой ленты 26 составного транспортера 22. Протяженность транспортера 20 вертикального перемещения увеличивают по мере углубления карьера. Количество лент 26 зависит от количества выбранных слоев грунта. После того, как предыдущий слой грунта в карьере выбран, к транспортеру 22 добавляется дополнительная лента 26. Транспортер 22 обеспечивает непрерывную вертикальную эвакуацию грунта из карьера.Vertical movement of the soil is carried out using a composite conveyor 22, configured to change its length. The thrower 23 directs the soil to the surface of the pickup device 24, which feeds it to the pickup buckets 25 of the first belt 26 of the composite conveyor 22. The length of the vertical conveyor 20 increases as the pit deepens. The number of tapes 26 depends on the number of selected soil layers. After the previous soil layer in the quarry is selected, an additional belt 26 is added to the conveyor 22. The conveyor 22 provides continuous vertical evacuation of soil from the quarry.

Таким образом, заявленное изобретение решает задачу упрощения и ускорения процесса разработки карьера, удешевления способа разработки, выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывност технологического цикла.Thus, the claimed invention solves the problem of simplifying and accelerating the process of developing a quarry, reducing the cost of the development method, excavating and evacuating it from the quarry, and ensuring the continuity of the technological cycle.

Claims

A method for developing a quarry, including marking the contour of the quarry, layer-by-layer excavation with stage-by-stage mining of each layer, forming an inclined spiral-shaped ledge on its slope and evacuating the soil, characterized in that the unit is used for the implementation of the method of continuous excavation and evacuation of soil, and previously in each layer along its periphery, a trench is made to the depth of the layer being developed and, with its simultaneous strengthening, a constant inclined deepening with an ralike-shaped transport ledge on the outer slope of the trench, then a continuous aggregate for the development and evacuation of soil is transported along the formed ledge and installed on the bottom of the trench, and its working body is placed in front of the internal slope of the trench, and the soil of each layer is removed with continuous movement of the aggregate from the periphery of the layer along spirals to its center until the layer is fully developed, while the evacuation of the soil is carried out continuously by conveyors of vertical and horizontal movements made with possibility of changing their length, the length of the conveyor horizontal movement in each layer increases with increasing diameter of the developed layer, and the conveyor length of vertical movement increases with the deepening of the quarry, the inclined ledges deepens spiral transport all layers form a continuous single continuous spiral.