способ разработки мощных крутопадающих рудных тел

Формула изобретения

1. Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел, включающий проведение подготовительных и нарезных выработок, подэтажную отработку рудного тела сверху вниз камерами ромбовидной формы при отработке камеры по высоте по стадиям и выпуск руды, отличающийся тем, что верхнюю часть камеры отрабатывают с комбайновой отбойкой руды, заходкой треугольной формы с оформлением кровли камеры в виде свода естественного равновесия с прихватом закладки и одновременным извлечением рудной мелочи, оставшейся на почве вышележащего подэтажного орта, нижележащий слой до нижней границы смежных заложенных камер отбивают с применением мелкошпуровой отбойки нисходящими шпурами, нижнюю половину камеры, прилегающую к рудному массиву, отбивают секциями, взрыванием вееров скважин, пробуренных из нижележащего буродоставочного орта, а окончательный выпуск отбитой руды производят после полной отбойки запасов камеры с применением самоходных погрузочно-доставочных машин с дистанционным управлением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбитая руда второго нижележащего слоя образует рудную подушку над не отбитой частью камеры, которая служит для предотвращения разлета кусков и снижения сейсмических и динамических нагрузок на закладочный массив при скважинной отбойке нижней половины камеры, прилегающей к рудному массиву.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после взрыва каждой секции нижней половины камеры, прилегающей к рудному массиву, производят частичный торцевой выпуск руды в буродоставочный орт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений, представленных мощными крутопадающими рудными телами с неустойчивыми вмещающими породами, с последующей закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

Известен способ разработки нисходящими слоями с закладкой (Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. Учебное пособие для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1984, 504 с.) предназначенный для выемки неустойчивых ценных руд и при необходимости поддержания земной поверхности. Отрабатывают слой заходками, которые проходят из ортов (штреков), нарезанных по границам блока. Высота первого слоя 3-3,5 м, следующих слоев от 3-3,5 до 7-8 м. Ширина заходок от 3,5-4 до 8-10 м, в зависимости от устойчивости закладочного массива. Наклон заходок 3-100 - должен превышать угол растекания закладочной смеси. Длина заходок - до 50-70 м при доставке руды пневматическими ПДМ и до 90 м при использовании дизельных ПДМ. Высота этажа 50-60 м. Заходки проводят с подъемом, а закладывают с противоположной стороны, т.е. под уклон, что обеспечивает заполнение их смесью под кровлю. Отбивают руду шпурами. На бурении и доставке руды используют преимущественно самоходное оборудование. Закладочную смесь подают по скважинам, пробуренным с вентиляционно-закладочного горизонта через закладочный массив.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность за счет невысокой производительности отбойки, а то, что отработка ведется тупиковым забоем, усложняет проветривание забоя и организацию работ, снижает безопасность очистных работ.

Также известен способ разработки (Рыльникова М.В., Айнбиндер И.И., Крамсков Н.П., Письменный А.В. Решение геотехнологических задач на отдельных этапах освоения кимберлитовых месторождений Якутии. Горный журнал, 2011, № 1. С.55-58.) нисходящими слоями с закладкой камерно-целиковой системой, при котором очистные заходки делятся по высоте на два слоя, отрабатываемые последовательно с применением комбайновой выемки. Рудное тело по вертикали разделяют на секции высотой 27 м., каждая из которых включает 6 слоев высотой 4-4,75 м. Очистные заходки могут быть увеличены до 8-12 м и ширины до 6-8 м.

Недостатком технологии является низкая производительность очистного забоя, ограниченная производительностью комбайна, сложность подготовительно-нарезных работ.

Известен способ разработки мощных крутопадающих рудных тел (авторское свидетельство SU № 1580008, E21C 41/22, 1990). Способ осуществляется следующим образом: проходят доставочные, восстающие и выпускные выработки, осуществляют бурение и взрывание скважин, формируют выработки днища. Выемку руды осуществляют слоями вкрест простирания рудного тела. Отработку рудного тела производят сверху вниз блоками многогранной формы со смещением их по горизонтали на половину ширины блока, а по вертикали - на одну треть высоты блока. Каждый блок отрабатывают камерой ромбовидной формы с наклоном всех ромбовидных стенок к горизонтальной плоскости под углом сдвижения твердеющей смеси. При формировании днища осуществляют предварительное щелеобразование по периметру выпускных выработок взрыванием гирлянд зарядов в веерах скважин, отбойку руды в камерах осуществляют короткозамедленным взрыванием снизу вверх. После выпуска руды выработанное пространство заполняют твердеющей смесью. При этом в верхней части камер одновременно с подачей смеси подают пустые породы. Верхнюю часть блоков формируют между смежными заложенными блоками, а нижнюю часть - в рудном массиве. Отбитую руду выпускают и доставляют по транспортным выработкам.

Основным недостатками данного способа является большая трудоемкость выполнения работ.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ разработки крутопадающих и наклонных месторождений малой и средней мощности (Патент RU № 2322583, E21C 41/22, 2008), в котором разделяют этажи на камеры, расположенные в шахматном порядке, на каждом нижнем этаже со смещением на половину ширины камеры по сравнению с верхним. Подготовку каждого этажа и подэтажа осуществляют проходкой полевого штрека, из которого проходят заезды и орты до висячего бока залежи. Проходят восстающие из ортов этажа, которые разделывают в отрезные щели. Скважинную отбойку запасов камер ведут на открытое очистное пространство. Этажи разделяют на камеры без оставления междукамерных целиков, а камерам придают форму вытянутого шестигранника. Из ортов этажа производят сплошную выемку потолочин, которые затем заполняют закладкой. Для отбойки запасов камеры проводят у лежачего бока рудные этажные и подэтажные штреки. Из рудного подэтажного штрека проходят между камерами заезды, из рудных штреков разбуривают веерами скважины и взрывают запасы этажа, а выпуск руды из каждой камеры осуществляют на отрезную щель через торцы заездов на этаже и подэтаже.

Недостатком указанного способа является большой объем бурения скважин и значительная длина скважин в камере, что сказывается на точности бурения, а также значительные сейсмические и динамические нагрузки на закладочный массив при взрыве, что приводит к разрушению закладочного массива и к повышенным потерям и разубоживанию руды.

Цель изобретения - повышение эффективности подземной разработки мощных месторождений ценных руд за счет совмещения буровзрывной и комбайновой отбойки и снижение сейсмического и динамического воздействия зарядов ВВ на закладочный массив, обеспечение его устойчивости за счет комбайновой отбойки верхнего слоя. Это позволяет достичь снижения потерь и разубоживания за счет комбайновой и мелкошпуровой отбойки запасов руды прилегающих к закладочному массиву и повысить производительность добычи за счет скважинной отбойки нижележащих запасов и выпуска руды с применением самоходного оборудования с дистанционным управлением.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем проведение подготовительных и нарезных выработок, подэтажную отработку рудного тела сверху вниз камерами ромбовидной формы, при отработке камеры по высоте по стадиям, и выпуск руды, верхнюю часть камеры отрабатывают с комбайновой отбойкой руды, заходкой треугольной формы с оформлением кровли камеры в виде свода естественного равновесия с прихватом закладки и одновременным извлечением рудной мелочи, оставшейся на почве вышележащего подэтажного орта, нижележащий слой, до нижней границы смежных заложенных камер, отбивают с применением мелкошпуровой отбойки нисходящими шпурами, нижнюю половину камеры, прилегающую к рудному массиву, отбивают секциями, взрыванием вееров скважин, пробуренных из нижележащего буро-доставочного орта, а окончательный выпуск отбитой руды производят после полной отбойки запасов камеры с применением самоходных погрузочно-доставочных машин с дистанционным управление

Причем отбитая руда второго (нижележащего) слоя образует рудную подушку над не отбитой частью камеры, которая служит для предотвращения разлета кусков и снижения сейсмических и динамических нагрузок на закладочный массив при скважинной отбойке нижней половины камеры, прилегающей к рудному массиву.

А после взрыва каждой секции нижней половины камеры, прилегающей к рудному массиву, производят частичный торцевой выпуск руды в буро-доставочный орт.

Сущность изобретения представлена на чертежах:

На фиг.1 изображен вертикальный разрез рудного тела по простиранию со схемой размещения камер, иллюстрирующий последовательность их отработки;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 на момент отработки верхнего слоя;

фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 на момент отбойки второго слоя и образования рудной подушки;

фиг.4 - разрез В-В на фиг.1 на момент отбойки и частичного выпуска руды в нижней части камеры;

фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1 иллюстрирующий схему размещения оборудования в процессе отгрузки отбитой руды и зачистки очистного пространства с использованием самоходной техники с дистанционным управлением;

фиг.6 - поперечное сечение верхней заходки со схемой размещения оборудования при комбайновой отбойке и образование свода естественного равновесия, а также расположение шпуров и скважин при отбойке нижележащей части камеры.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Подготовка заключается в проведении выработок откаточного горизонта, спиральных съездов для передвижения самоходного оборудования между подэтажами, проходке рудоспусков для перепуска руды с подэтажей на откаточный горизонт и вентиляционных восстающих. Высота этажа равна 100 м, высота подэтажа 18 м, расстояние между подэтажными погрузочными ортами по горизонтали - 10 м.

Нарезные работы включают в себя проведение заездов в камеры 1 (фиг.2, 3, 4, 5) из подэтажных штреков 2 (фиг.2, 3, 4, 5), подэтажных буродоставочных ортов 3 (фиг.1, 2, 6).

Подэтажная отработка рудного тела производится сверху вниз камерами ромбовидной формы (фиг.6) следующим образом. Верхняя заходка I (фиг.6) отрабатывается проходческим комбайном избирательного действия, например типа КП-21 4 (фиг.1, 2, 6), заходке придается треугольная форма, а кровля камеры оформляется в виде свода устойчивого равновесия, с прихватом закладки по контуру почвы вышележащего буродоставочного орта 5 (фиг.1, 6), что позволяет извлечь остатки рудной мелочи скопившейся на почве буродоставочного подэтажного орта при выпуске руды из вышележащей камеры. Отбитую руду убирают и транспортируют до рудоспуска погрузочно-доставочной машиной, например типа TORO-400 6 (фиг.2). После полной отработки верхней заходки производится ее сбойка с противоположным подэтажным штреком, чем обеспечивается сквозное проветривание камеры за счет общерудничной струи воздуха.

Затем, на границе камеры, из нижележащего буродоставочного орта 7 (фиг.3) до верхней заходки проводится отрезной восстающий и оформляется отрезная щель 8 (фиг.3) по границе контакта руды и породы. После этого начинается отбойка следующего нижележащего слоя II (фиг.6) до нижней границы смежных заложенных камер с применением мелкошпуровой отбойки нисходящими шпурами или скважинами малого диаметра 9 (фиг.1, 3, 6). Бурение шпуров глубиной 5 м производится самоходной буровой установкой, например «Boomer» Н282С» 10 (фиг.3), при этом крайние в ряду шпуры бурятся параллельно контакту «руда-закладка» на расстоянии 3-5 диаметров шпуров или скважин. Отбойка производится короткозамедленным взрыванием параллельных рядов шпуров или скважин малого диаметра. При отбойке второго слоя в камере образуется рудная подушка 11 (фиг.1, 3, 4) над не отбитой частью камеры, которая будет предотвращать разлет кусков и снижать сейсмические и динамические нагрузки на закладочный массив при отбойке нижележащей части камеры. По мере отбойки второго слоя с отставанием равным высоте отбиваемой секции начинается отбойка нижней половины камеры III (фиг.6) прилегающей к рудному массиву. Отбойка производится секциями, взрыванием вееров скважин 12 (фиг.1, 3, 6) пробуренных из нижележащего буродоставочного орта 7 (фиг.3). Для бурения скважин применяется самоходная буровая установка, например Simba H157 13 (фиг.3). Веера бурятся на расстоянии друг от друга по линии наименьшего сопротивления с недобуром до верхней границы секции равной 1 л.н.с. После взрыва каждой секции состоящей из 4-5 вееров, производится частичный торцевой выпуск руды в буродоставочный орт самоходными ковшовыми погрузочно-доставочными машинами 14 (фиг.4), чем создается разрыхление в призабойной зоне для последующих взрывов.

После полной отбойки запасов камеры производится окончательный выпуск отбитой руды через буродоставочный орт с применением самоходных погрузочно-доставочных машин с дистанционным управлением 15 (фиг.5). После окончания выпуска руды в подэтажных ортах на границах камеры возводятся перемычки, и камера закладывается твердеющей литой закладкой 16 (фиг.1). Закладка в камеру подается через скважины, пробуренные с вышележащих подэтажей. Для более полного заполнения камеры закладочной смесью все нарезные и очистные выработки в камере оформляются с общим уклоном 3-5°. Отработка смежных с заложенным пространством камер производится после набора закладкой нормативной прочности.