Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НАКЛОННЫХ РУДНЫХ ТЕЛ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к подземной добыче руд и может быть использовано при разработке ценных руд наклонных (20-40°) средней мощности (5-20 м) рудных тел.

Известен способ разработки наклонных рудных тел средней мощности [1], включающий разделение рудного тела по высоте на подэтажи с оставлением между ними ленточных подэтажных целиков (ПЭЦ), разделение каждого подэтажа по простиранию рудного тела на очистные камеры и междукамерные целики (МКЦ), проведение на подэтажном горизонте в породах лежачего бока доставочного и траншейного штреков, погрузочных ортов между ними, двухстадийную отработку камер, ориентированных по падению рудного тела, на первой стадии выемку запасов нижней части камеры по простиранию рудного тела с одновременным оформлением в породах лежачего бока выпускной траншеи, на второй стадии выемку основных запасов верхней части камеры с подвиганием очистного забоя по восстанию рудного тела путем послойной их отбойки наклонными веерами скважин, пробуренных из погрузочных ортов, доставки руды силой взрыва к выпускной траншее и выпуск отбитой руды из траншеи через погрузочные орты с помощью самоходных погрузодоставочных машин (ПДМ).

Способ характеризуется высокими потерями руды в неизлекаемых целиках (ПЭЦ и МКЦ) (при ширине камер 10-15 м и целиков 3-5 м до 30% от погашаемых балансовых запасов камеры [2]).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ отработки наклонных рудных тел средней мощности камерной системой разработки с последующим обрушением целиков (см. рис. 24) [3], включающий разделение рудного тела по высоте на подэтажи, проведение на горизонте выпуска и доставки траншейного и доставочного штрека, погрузочных заездов и на буровом горизонте рудного и полевого штрека для обуривания, соответственно, запасов камеры и МКЦ, отработку подэтажей блоками, состоящими из очистной камеры и МКЦ, ориентированными по простиранию рудного тела, двухстадийную выемку запасов блока, на первой стадии выемку запасов камеры с площадным выпуском руды из открытого пространства с помощью самоходных ПДМ, на второй - массовое обрушение МКЦ на выработанное пространство камеры путем разбуривания МКЦ из полевого штрека бурового горизонта, заряжания и взрывания зарядов ВВ веерных скважин и выпуск запасов МКЦ под обрушенными породами через погрузочные заезды с помощью ПДМ.

Способ имеет следующие недостатки:

1. При выемке камерных запасов между погрузочными заездами образуются «гребни» отбитой руды. Для рудных тел средней мощности (5-20 м) относительная величина таких потерь является высокой. С уменьшением мощности рудного тела относительные потери отбитой руды в «гребнях» между погрузочными заездами пропорционально возрастают.

2. Известно, что при выпуске руды под обрушенными породами полнота выпуска руды определяется объемом фигуры выпуска над выпускными отверстиями, который в свою очередь зависит от высоты отбиваемого слоя выпускаемой руды. Вследствие этого при отработке МКЦ значительная часть отбитой руды остается на лежачем боку и теряется. Практика показывает, что выемка запасов целиков под обрушенными породами связана с большими потерями (до 50-60%) и высоким разубоживанием (20-30%).

3. Очевидно, что чем больше объем очистной камеры и меньше объем МКЦ, извлекаемого под обрушенными породами, тем лучше показатели извлечения по блоку (камера+МКЦ). С ухудшением горно-геологических и горнотехнических условий ширину камеры уменьшают, а МКЦ увеличивают для обеспечения безопасной отработки блока (камера+МКЦ), что ведет к уменьшению доли запасов камеры и увеличению доли запасов МКЦ в общем объеме блока и к ухудшению показателей извлечения руды по блоку.

Цель предлагаемого изобретения - снижение потерь отбитой ценной руды при выемке камеры и целика при отработке наклонных рудных тел средней мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки наклонных рудных тел средней мощности, включающем разделение рудного тела на подэтажи, проведение в лежачем боку на подэтажном горизонте выпуска траншейного и доставочного штреков, погрузочных заездов между ними, отработку подэтажей очистыми блоками, двухстадийную выемку запасов блоков, состоящих из очистной камеры и МКЦ и располагаемых по простиранию рудного тела, на первой стадии выемку камерных запасов с площадным выпуском руды из погрузочных заездов ПДМ, оставление временного МКЦ и на второй стадии - массовое обрушение МКЦ и площадной выпуск руды под обрушенными породами из тех же погрузочных заездов, после проведения траншейного штрека и обуривания камерных запасов в траншейном штреке между погрузочными заездами формируют навалы из породы (породные «гребни»), затем на сформированные породные «гребни» отбивают запасы камеры, выемку камеры осуществляют увеличенной ширины за счет оформления податливого МКЦ трапециевидной формы путем уменьшения ширины верхней части прямоугольного МКЦ, после массовой отбойки МКЦ на отработанную камеру производят комбинированный выпуск руды под обрушенными породами - площадной выпуск и торцовый довыпуск руды, оставшейся руды на лежачем боку на месте МКЦ, при этом торцовый выпуск осуществляют из доставочного штрека путем послойного погашения породного целика-«козырька».

Формирование навалов из пустой породы (породных «гребней») в траншейном штреке между погрузочными заездами практически исключает образование «гребней» из отбитой руды, что существенно уменьшает потери руды в днище камеры при выпуске камерных запасов.

Выемку камеры осуществляют увеличенной ширины за счет оформления податливого МКЦ трапециевидной формы путем уменьшения ширины верхней части прямоугольного МКЦ, что позволяет увеличить запасы камеры и уменьшить МКЦ, а значит улучшить показатели извлечения руды по блоку. Применение нетрадиционной трапециевидной формы МКЦ позволяет уменьшить его объем (за счет уменьшения ширины верхнего основания целика) по сравнению с традиционной прямоугольной формой целика почти в 2 раза, обеспечивает ему податливость и за счет этого снижение напряжений в конструктивных элементах системы разработки (в кровле камеры и в самом МКЦ), что способствует существенному увеличению ширины очистной камеры. При этом МКЦ выполняет роль ограждающего, не допускающего проникновения обрушенной породы из выработанного пространства вышележащей камеры в очистное пространство отрабатываемой камеры. Использование податливого МКЦ трапециевидной формы повышает безопасность ведения горных работ и снижает уровень потерь руды по блоку.

Комбинированный выпуск обрушенной руды МКЦ, включающий площадной выпуск руды, отброшенной взрывом к выпускным выработкам траншейного днища камеры, и торцовый довыпуск руды, оставшейся на лежачем боку, на месте МКЦ, из доставочного штрека путем послойного погашения породного целика-«козырька», что обеспечивает значительное снижение потерь руды при выемке запасов МКЦ под обрушенными породами.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами.

Фиг. 1 - сечение вкрест простирания рудного тела - схема подготовки блока и разбуривания камеры;

Фиг. 2 - вертикальный разрез А-А на фиг. 1 по простиранию рудного тела - схема отбойки и выпуска руды из камеры;

Фиг. 3 - сечение вкрест простирания рудного тела - выпуск руды из камеры и разбуривание запасов МКЦ;

Фиг. 4 - горизонтальный разрез Б-Б на фиг. 3 - схема расположения погрузочных заездов для площадного выпуска и сформированных между ними породных «гребней»;

Фиг. 5 - сечение вкрест простирания рудного тела - площадной выпуск руды МКЦ, отброшенной взрывом к выработкам днища камеры;

Фиг. 6 - сечение вкрест простирания рудного тела - торцовый довыпуск отбитой руды МКЦ, оставшейся на лежачем боку, на месте МКЦ;

Фиг. 7 - вертикальный разрез В-В на фиг. 6 по простиранию рудного тела - схема послойного торцового довыпуска руды МКЦ из доставочного штрека, где:

1 наклонное рудное тело;

2 очистная камера;

3 трапециевидный МКЦ;

4 заезд на подэтаж;

5 наклонный съезд;

6 доставочный штрек;

7 вентиляционно-ходовой восстающий (ВХВ);

8 траншейный штрек;

9 погрузочный заезд;

10 веер взрывных скважин в камере;

11 породный «гребень»;

12 отбитая руда в камере;

13 рудный «гребень»;

14 веер скважин МКЦ;

15 ширина верхней части (малое основание) трапециевидного МКЦ;

16 граница условного прямоугольного целика;

17 отбитая руда МКЦ;

18 обрушенная порода висячего бока;

19 оставшаяся отбитая руда МКЦ на лежачем боку под обрушенными породами;

20 породный целик-«козырек» над доставочным штреком;

21 веера скважин для отбойки породного целика-«козырька».

Способ осуществляется следующим образом.

Наклонное рудное тело 1 (фиг. 1) средней мощности в пределах этажа по высоте разбивают на подэтажи. Запасы подэтажей отрабатывают блоками, состоящими из очистной камеры 2 и МКЦ 3 с расположением их по простиранию рудного тела.

Подготовка к выемке камерных запасов включает проведение подготовительно-нарезных работ (ПНР), обуривание запасов камеры и формирование в траншейном штреке породных «гребней» между погрузочными заездами для предотвращения образования рудных «гребней».

ПНР включают проведение в лежачем боку заезда 4 (фиг. 1) на подэтаж из наклонного съезда 5, доставочного штрека 6, ВХВ 7, траншейного штрека 8, погрузочных заездов 9, отрезных орта и восстающего для оформления отрезной щели в камере.

После проведения траншейного штрека 8 (фиг. 2) и обуривания камерных запасов веерами скважин 10 в траншейном штреке между погрузочными заездами 9 по длине рудоприемного днища камеры 2 формируют породные навалы 11, ограниченные по длине двумя откосами (породные «гребни»). Породные «гребни» 11 формируют из пустой породы от проходки выработок в блоке путем отсыпки и планирования ее с устройством откосов при помощи самоходной ПДМ. После формирования породных «гребней» 11 в траншейном штреке 8 приступают к выемке запасов очистной камеры 2. Наличие породных «гребней» 11 в траншейном днище камеры 2 существенно уменьшает потери отбитой руды между погрузочными заездами 9 при выпуске руды 12 из камеры 2. При этом образуются рудные «гребни» 13 минимальных размеров, расположенные на откосах породных «гребней» 11.

Выемку запасов блока производят в две стадии: на первой стадии отрабатывают очистную камеру 2 (фиг. 3), на второй - осуществляют массовое обрушение МКЦ 3 на выработанное пространство камеры веерами скважин 14 с последующим комбинированным выпуском отбитой руды под обрушенными породами.

С целью увеличения ширины камеры 2 (фиг. 3) применяют МКЦ трапециевидной формы 3 с малым верхним основанием 15, который в силу своей податливости обеспечивает снижение напряжений в кровле камеры 2 и самом МКЦ 3, и эффективное управление горным давлением при выемке камеры увеличенной ширины. Использование МКЦ трапециевидной формы уменьшает его объем относительно традиционной прямоугольной формы целика 16 почти в 2 раза.

Таким образом, выемку камеры 2 (фиг. 3) осуществляют увеличенной ширины за счет формирования податливого МКЦ трапециевидной формы 3 путем уменьшения ширины верхней части прямоугольного МКЦ 16. В результате увеличения ширины камеры 2 и уменьшения ширины верхней части прямоугольного МКЦ 16 объем камерных запасов возрастает, а объем запасов трапециевидного МКЦ 3, отрабатываемых под обрушенными породами, уменьшается, что обеспечивает повышение полноты выемки руды в целом по блоку.

Выемку камерных запасов начинают после формирования породных «гребней» 11 (фиг. 2). Оформляется МКЦ 3 по мере выемки запасов камеры 2 и в процессе послойной отбойки руды взрыванием зарядов восходящих вееров скважин 10, пробуренных из траншейного штрека 8. При этом отбитая руда 12 размещается на откосах породных «гребней»11. Отбитую руду 12 (фиг. 4) выпускают из камеры через погрузочные заезды 9 с помощью ПДМ. Наличие породных «гребней» 11 (фиг. 2) в приемном днище камеры 2 не допускает образование между погрузочными заездами 9 рудных «гребней» 13 большого объема, что позволяет значительно уменьшить потери отбитой руды в днище камеры. При выпуске камерных запасов из погрузочной поверхности откосов породных «гребней» 11 образуются рудные «гребни» 13 незначительных размеров.

После окончания выпуска руды из камеры осуществляют массовое обрушение МКЦ и комбинированный выпуск отбитой руды 17 (фиг. 5) под обрушенными породами висячего бока 18. После массовой отбойки МКЦ происходит обрушение пород висячего бока 18 и заполнение выработанного пространства пустой породой. Массовую отбойку МКЦ на выработанное пространство камеры производят в один прием взрыванием восходящих веерных скважин 14 (фиг. 3), пробуренных из доставочного штрека 6 через породы лежачего бока. При этом заряжают и взрывают только верхнюю часть веерных скважин 14, расположенных в рудном массиве, а нижняя часть (породная) используется для взрывания породного целика-«козырька»20 (фиг. 5). Силой взрыва часть отбитой руды 17 отбрасывается в траншею камеры, другая часть остается на лежачем боку.

Для повышения полноты выемки запасов МКЦ под обрушенными породами 18 (фиг. 5) применяют комбинированный способ выпуска руды - площадной и торцовый с использованием ПДМ. В первую очередь выпускают руду 17 из погрузочных заездов 9. Во вторую очередь осуществляют послойный довыпуск оставшейся отбитой руды 19 (Фиг. 6) над породным целиком-«козырьком» 20 из торца доставочного штрека 6 (Фиг. 7) путем послойного взрывания «козырька» 20 веерами скважин 21. При этом первоначально выпускают отбитую породу, а затем - руду. Применение послойного торцового довыпуска руды для дополнительного извлечения отбитой руды, оставшейся на лежачем боку, повышает полноту выемки запасов МКЦ. Использование доставочного штрека 6 отработанной и погашенной камеры для выполнения работ по бурению, довыпуску и доставке руды МКЦ позволяет отказаться от необходимости проведения дополнительного бурового горизонта и вести выемку запасов блока на одном подэтажном горизонте.

Таким образом, формирование в траншейном штреке породных «гребней» между погрузочными заездами, увеличение ширины камеры за счет применения податливого МКЦ трапециевидной формы и комбинированный выпуск запасов трапециевидного МКЦ обеспечивает снижение потерь ценной руды при выемке камеры и целика при отработке наклонных рудных тел средней мощности.

Источники информации

1. Патент CN №103590831, МПК Е21С 41/16 (2006.01). Способ разработки наклонных рудных тел средней мощности / Заявитель (патентообладатель): UNIVBEIJINGSCIENCE&TECH), изобретатель: WANGYIMING; HUKAIJIAN; WUAIXIANG; HUANGMINGQING; WANGHONGJIANG; HANBIN; YINSHENGHUA; AICHUNMING; ZHOUSHENGPING; MADANJIANG (+8), дата приоритета: 2013.11.22, дата публикации: 2014.02.19.

2. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений / Учебное пособие для вузов, 3-е изд. - М.: Недра, 1984. - 504 с.

3. Скорняков Ю.Г. Системы разработки и комплексы самоходных машин при подземной добыче руд. - М.: Недра, 1978.- 232 с.