способ подготовки днища блоков

Формула изобретения

Способ подготовки днища блоков воронками, включающий проходку выработок доставки, дучек с заходками и приемными окнами, расположенных в шахматном порядке, бурение скважин вокруг дучек по кольцевым окружностям, заряжание и взрывание их короткозамедленным способом с образованием воронок выпуска, отличающийся тем, что воронке выпуска придают форму полуусеченного конуса с вертикальной стенкой со стороны доставочной выработки, при этом воронки выпуска нижележащего горизонта по отношению к вышележащему располагают со смещением на величину А, определяемую по формуле

А = К_сВ_д,

где А - величина смещения воронок выпуска нижележащего горизонта по отношению к вышележащему, м;

К_с - коэффициент смещения, обеспечивающий изменение скоростей потоков руды в вертикальной плоскости блока, принимается в зависимости от конструкции системы отработки блока и находится в пределах 0,4 - 0,6;

В_д - расстояние между дучками в ряду и между рядами в блоке, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано горнорудными предприятиями при подземной добыче полезных ископаемых с применением буровзрывных работ.

Известен способ подготовки днища блока, включающий проходку выработок днища блока, образование рудоприемных выработок, бурение, заряжание и взрывание встречно-направленных вееров скважин, образование подсечного пространства треугольной формы с углом при вершине, направленным в глубь отбиваемого массива, равным углу внутреннего трения пород, путем бурения вееров скважин из смежных выработок днища (см., например, а.с. N 976071, СССР, кл. E 21 C 41/06).

Недостатком данного способа является снижение устойчивости выработок выпуска и доставки, обусловленное взрыванием близко расположенных зарядов ВВ с веерным расположением скважин для образования траншеи непосредственно над выработками, а также ликвидацией взрывным способом образующих зависаний руды при выпуске и, как следствие, не обеспечивается безопасность горных работ.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки днища блока, включающий проходку выработки доставки, дучек с заходками и приемными окнами, расположенных в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, обусловленном прочностью рудного массива между дучками, бурение скважин вокруг дучек по кольцевым окружностям и взрывание их коротко замедленным способом с образованием воронки выпуска (см., например, а.с. N 386139, СССР кл. E 21 C 41/06).

Недостатком способа являются частые зависания руды в наклонных дучках при ее выпуске без увеличения прочности днища блока, а следовательно, и выработок выпуска и доставки.

При этом ликвидация зависаний на высоте 3-4 м от почвы горизонта доставки является трудоемкой и небезопасной операцией, требует дополнительного расхода ВВ.

Единый технический результат предлагаемого изобретения - снижение расхода ВВ на ликвидацию зависаний, повышение устойчивости выработок выпуска и доставки, а также безопасности горных работ.

Указанный единый технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем проходку выработок доставки, дучек с заходками и приемными окнами, расположенных в шахматном порядке, бурение скважин вокруг дучек по кольцевым окружностям, заряжание и взрывание их короткозамедленным способом с образованием воронки выпуска, последней со стороны доставочной выработки придают форму вертикальной плоскости.

При этом воронки выпуска блока нижележащего горизонта располагают со смещением относительно воронок блока вышележащего горизонта на величину, определяемую по формуле

A = 0,4 - 0,6 B_в, м, (1)

где A - величина смещения воронок выпуска нижележащего горизонта по отношению к вышележащему, м;

В_в - расстояние между рядами воронок выпуска в блоке и между блоками.

Образование выпускной воронки в форме половины усеченного конуса с вертикальной стенкой со стороны доставочной выработки обеспечивает снижение зависаний крупнокусковой руды.

При выпуске же руды из блока с выпускными воронками в форме полного усеченного конуса или приемными окнами в основании траншеи (существующие способы подготовки днища) крупные куски руды, скользя по наклонным плоскостям воронки или траншеи, встречаясь в нижней части выпускной выработки, создают заторы чаще всего на высоте до 1/3 высоты днища блока, которые ликвидируются на длинных шестах с помощью ВВ.

Выполнение воронки выпуска со стороны доставочной выработки в виде вертикальной стенки снижает коэффициент трения кусков руды, прилегающих к этой стенке, до минимального значения, а сила, движущая их, принимает максимальное значение и определяется по формуле (см. фиг. 3)

F_дв = F₁ - F₂, кг, (2)

где F₁ - составляющая силы тяжести куска породы, направленная параллельно плоскости, кг. Определяется по формуле

F₁= mqsin, кг (3),

где F₂ - сила трения кусков породы о наклонную плоскость, которая определяется по формуле.

F₂= mqкcos, кг, (4)

где m - масса налегающих горных пород, сосредоточенная в одном куске, кг;

q - ускорение свободного падения тела, равное 9,81 м/с²;

к - коэффициент трения скольжения налегающих пород о плоскость при выпуске;

- угол, образованный между плоскостями воронки выпуска и горизонтальной плоскостью, град.

Изменяется от 55 до 90^o соответственно при наклонной и вертикальной плоскостях воронки выпуска.

Подставляя значения F₁ и F₂ в формулу 2, получим

F_дв= mq(sin-кcos), кг (5)

При = 90, что соответствует условию истечения породы по вертикальной плоскости воронки выпуска, движущая сила F_дв согласно формуле (5) составит

F_дв = m q sin 90^o - m q k cos 90^o = m q 1 - m q k 0 = m q

т.е. движущая сила становится максимальной и соответствует силе тяжести.

Очевидно, что при этих условиях истечения, количество зависаний руды (породы) в воронках выпуска будет минимальным, а общий расход ВВ на их ликвидацию уменьшится.

При этом повышается сохранность выработок выпуска и безопасность работ. Отсутствие зарядов скважин непосредственно над выработками доставки обеспечивает более продолжительный срок их эксплуатации без дополнительных затрат на поддержание и крепление за счет снижения воздействия зарядов ВВ на эти выработки при образовании воронок в форме полуусеченного конуса с вертикальной стенкой со стороны доставочной выработки.

Учитывая, что на гребнях между воронками выпуска остается невыпущенная руда, которая после массового обрушения блока перепускается на нижележащий горизонт, воронки выпуска на этом горизонте смещают относительно вышележащего на величину, равную 0,4-0,6 В_д, где В_д - расстояние между выпускными дучками в блоке. При этих условиях основной поток руды приходится на гребни оставшейся руды между воронками вышележащего горизонта, что в свою очередь снижает потери и засорение ее при выпуске на нижележащий горизонт после массового обрушения.

Предлагаемый способ подготовки днища блока воронками по сравнению с прототипом (а.с. N 386139) отличается следующими причинами:

- образование выпускной воронки в форме половины усеченного конуса с вертикальной стенкой со стороны доставочной выработки;

- воронки выпуска нижележащего горизонта смещают относительно вышележащего на величину 0,4-0,6 расстояний между выпускными дучками в блоке.

Сущность предлагаемого способа подготовки днища блока поясняются чертежами. На фиг. 1 показан поперечный разрез блоков N 0, 1 и 2, находящихся соответственно в стадии отработки, добычи и подготовки с расположением выпускных воронок, дучек в шахматном порядке с образованием воронок в форме половины усеченного конуса с вертикальной стенкой со стороны откаточных ортов. На фиг. 2 - план расположения выпускных дучек, воронок в блоках, находящихся в стадиях, описанных выше. На фиг. 3 - схема действия сил на кусок породы при выпуске ее из воронки блока.

Указанный способ осуществляется следующим образом.

Из откаточных ортов 1 проходят доставочные выработки 2 для установки механизмов доставки руды (например, ВДПУ), из которых проходят дучки 3 на подсечной горизонт, располагая их в шахматном порядке (см. фиг. 2). Затем осуществляют бурение и взрывание скважин для разворота дучек в воронки 4. При этом скважины со стороны доставочной выработки 2 и откаточного орта 1 располагают веерообразно в вертикальной плоскости, параллельной откаточному орту 1 и перпендикулярной доставочной выработке 2.

Для уменьшения потерь и разубоживания руды после массового обрушения блока за счет изменения скоростей потоков руды в вертикальной плоскости воронки выпуска 4 нижележащего горизонта по отношению к вышележащему располагают со смещением на расстояние A, определяемое по формуле

A = 0,4-0,6В_д, м, (6)

где A - величина смещения воронок выпуска нижележащего горизонта по отношению к вышележащему, м;

В_д - расстояние между дучками в ряду и между рядами блока, м.

Принимается из условия прочности рудного массива в днище блока, 0,4-0,6 - коэффициент смещения, обеспечивающий изменение скоростей потоков руды в вертикальной плоскости блока. В данном случае обеспечивает увеличение потока руды, оставшейся на гребнях между воронками вышележащего горизонта.

Предлагаемый способ подготовки днища блока воронками по сравнению с прототипом (а.с. N 386139) позволяет:

1. Снизить удельный расход ВВ на вторичное дробление за счет уменьшения количества зависаний в воронках при выпуске руды из блока.

2. Сохранить устойчивость выработок выпуска и доставки на весь период отработки блока без дополнительных затрат на их поддержание.

3. Снизить потери и засорение руды при массовом обрушении блоков за счет смещения воронок выпуска нижележащего горизонта по отношению к вышележащему.

4. Обеспечить безопасность труда рабочих при производстве вторичного дробления руды на горизонте выпуска за счет снижения или полного устранения зависаний в воронках выпуска.