способ разработки мощных рудных месторождений

Формула изобретения

Способ разработки мощных рудных месторождений, включающий образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду, отличающийся тем, что вертикальные компенсационные камеры выполняют ступенчатой формы путем взрывания концов нисходящих параллельных скважин снизу вверх, причем высота каждого уступа равна длине заряда в скважинах и определяется по формуле



где S - расстояние между выпускными отверстиями, м;

d - диаметр выпускного отверстия, м;

- угол выпуска руды, град. ,

а угол выпуска руды определяется по формуле



где К_рн - коэффициент разрыхления руды в нижней части блока, дол. ед. ;

[_сж] - предел прочности руды на сжатие, МПа;

q - удельный расход ВВ на дробление руды при отбойке, кг/т,

при этом уступы в камере располагают симметрично относительно оси камеры с опережением их в нижней части блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано горно-рудными предприятиями при подземной разработке мощных рудных месторождений с массовым обрушением налегающих пород.

Известен способ разработки рудных тел, включающий образование компенсационных камер с массовым обрушением на них целиков зарядами скважин, при котором камерам придают прямоугольную форму на всю высоту этажа (см., например, а.с. 232176, СССР, кл. Е 21 С 41/06).

Недостатком данного способа является высокая плотность отбитой массовым взрывом рудной массы над выпускными воронками, что затрудняет выпуск руды в начальный период и препятствует активному образованию фигур выпуска с максимальными параметрами.

При этом фигуры выпуска приобретают трубообразную форму, при которой показатели извлечения резко снижаются, увеличивая потери и разубоживание руды.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки мощных и средней мощности рудных месторождений, включающий образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду концентрированными зарядами ВВ (см. а.с. 496365, СССР, кл. Е 21 С 41/06).

Недостатком данного способа является то, что работа зарядов ВВ в нижней части массива блока происходит в тяжелых условиях из-за отсутствия достаточного коэффициента компенсации, как следствие, переуплотнение отбитой руды, затрудняющей выпуск ее после массового обрушения.

Единый технический результат предлагаемого изобретения - улучшение показателей извлечения руды за счет исключения ее переуплотнения и обеспечения безопасности работ в процессе подготовки блока к массовому обрушению за счет сохранения устойчивости обрушаемого рудного массива в верхней части отрабатываемого блока.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду, компенсационные камеры выполняют ступенчатой формы путем взрывания концов нисходящих параллельных скважин снизу вверх, причем высота каждого уступа равна длине заряда в скважинах и определяется по формуле



где S - расстояние между выпускными отверстиями, м;

d - диаметр выпускного отверстия, м;

- угол выпуска руды, град.,

а угол выпуска руды определяется по формуле:



где К_р - коэффициент разрыхления руды в нижней части блока, определяемый условиями выпуска, дол. ед.;

[_сж] - предел прочности на сжатие руды, МПа;

q - удельный расход ВВ на дробление руды при отбойке, кг/т,

при этом уступы в камере располагают симметрично относительно оси камеры с опережением их в нижней части блока.

Учитывая, что в нижней части блока имеет место переуплотнение отбитой руды с увеличенным выходом негабарита за счет отклонений скважин от заданного направления, а ее выпуск затруднен в начальной стадии после массового обрушения, объем компенсации в основании камеры, выполняемый по предлагаемому техническому решению, обеспечивает коэффициент разрыхления в 1,3-2,0 раза больший, чем в верхней части массива. При этих условиях облегчается работа зарядов ВВ в нижней части массива и обеспечивается равномерный выпуск руды из блока по всей его площади с максимальными параметрами фигур выпуска.

Предложенное техническое решение отличается от известного а.с. 496365 следующими отличительными признаками:

компенсационное пространство выполняют ступенчатой формы с увеличением объема в нижней части отбиваемого рудного массива;

объем нижнего уступа компенсационного пространства обеспечивает коэффициент разрыхления отбиваемой части рудного массива в этом районе в пределах 1,3-2,0 раза выше, чем в верхней его части;

высота уступа равна длине заряда в нисходящих скважинах и определяется по формуле:



где S - расстояние между выпускными отверстиями, м;

d - диаметр выпускного отверстия, м;

- угол выпуска руды, град.;

определяется по формуле



где К_p - коэффициент разрыхления руды в нижней части блока, определяемый условиями выпуска, дол. ед.;

[_сж] - предел прочности руды на сжатие, МПа;

q - удельный расход ВВ на дробление при отбойке, кг/т.

Таким образом, каждый из отличительных признаков изобретения обеспечивает более полное и качественное извлечение запасов руды, отбитой массовым взрывом зарядами скважин на полную высоту этажа, особенно в начальный период, приближая эллипсоид выпуска над каждым рядом воронок к максимальным параметрам, что в конечном итоге снижает потери и разубоживание руды на весь срок отработки блока.

Сущность предлагаемого способа разработки мощных рудных месторождений поясняется чертежами фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

На фиг. 1 показан продольный разрез добычного блока с трехступенчатой (камера 1) и двухступенчатой (камера 2) формой компенсационного пространства; фиг.2 - план расположения компенсационных камер и нисходящих параллельных скважин для размещения в них зарядов ВВ для образования ступенчатой формы компенсационного пространства и массового обрушения блока на зажимающую среду и компенсацию; фиг.3 - поперечный разрез добычного блока.

Указанный способ осуществляется следующим образом.

Из буровых выработок 1 путем взрывания концов нисходящих параллельных скважин 2 образуют компенсационные камеры 1 и 2 соответственно трех- и двухступенчатой формы с высотой уступа, равной h₁, h₂ и h₃.

При этом объемы первых ступеней в нижней части камер 1 и 2 должны удовлетворять условию:



где К_рн - коэффициент разрыхления отбитой руды в нижней части камеры, дол. ед.;

V₁ - объем компенсации в нижней части камер, м³;

определяется по формуле

V₁=h₁B_кнl₁,(4)

где h₁ и l₁ - соответственно высота и длина уступа в нижней части камеры, м;

В_кн - ширина компенсационной камеры в нижней ее части, м; V_пз - объем подвижки на зажимающую среду со стороны компенсационных камер, м³;

определяется по формуле

V_пз=(1,5-2,0)l_блh₁,(5)

где l_бл - часть длины блока, приходящаяся на соответствующую компенсационную камеру, м;

V_м - объем отбиваемой части массива массовым взрывом, приходящийся на нижнюю часть камеры, м³,

определяется по формуле

V_м=h₁(l_блB_бл-l₁B_кн),(6)

где B_бл - ширина добычного блока, м.

Неиспользованные скважины 3 в процессе образования ступенчатых камер 1 и 2 взрываются в месте с массовым обрушением блока в первую очередь по отношению к зарядам 4, расположенные в выработке 5, которые взрываются также с массовым обрушением блока короткозамедленным способом на всю высоту этажа с отбойкой на зажимающую среду 6 и образованное компенсационное пространство ступенчатой формы 7.

Предлагаемый способ разработки мощных рудных месторождений по сравнению с прототипом (а.с. 496365) позволяет:

1. Обеспечить равномерный и интенсивный выпуск руды в начальной стадии после массового обрушения блока.

2. Снизить потери и разубоживание руды, отбитой массовым взрывом, на весь период отработки блока.

3. Устранить самообрушение компенсационных камер в районе бурового горизонта и потолочины в условиях высокого горного давления.

4. Сохранить устойчивость рудного массива до его обрушения зарядами скважин.

5. Улучшить дробление руды при образовании компенсационных камер за счет встречного соударения движущихся масс.

6. Обеспечить безопасность труда рабочих при подготовке блока к отработке и проведении массового взрыва по его обрушению.