способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами

Формула изобретения

1. Способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивьми рудами, включающий формирование искусственного массива проходкой и закладкой заходок на разрезном и подразрезном слое, нисходящую выемку запасов под искусственным массивом и закладку выработанного пространства, отличающийся тем, что под искусственным массивом формируют переходный слой-подэтаж путем поочередной проходки заходок первой очереди высотой, равной высоте слоя, и заходок второй очереди, высота которых равна высоте слоя-подэтажа, при этом заходкам первой очереди придают в вертикальном сечении форму перевернутой трапеции, а заходкам второй очереди - неправильного шестиугольника, причем ширину верхних оснований фигур этих заходок и ширину заходок вышележащего подразрезного слоя принимают равной величины, затем запасы месторождения ниже переходного слоя-подэтажа отрабатывают камерами в шахматном порядке со смещением на подэтаж, в поперечном сечении которым придают вид шестигранника, вытянутого по вертикали, при этом верхнюю часть камер формируют в виде трапеции размерами в половину высоты камеры, контуры верхнего основания которой совпадают с контурами основания заложенных заходок первой очереди в переходном слое - подэтаже, а контуры боковых верхних сторон - с контурами нижних сторон заложенных соседних заходок второй очереди, нижней же части камеры, размерами в половину ее высоты придают в вертикальном сечении форму перевернутой трапеции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обуривание заходок второй очереди слоя-подэтажа производят из заходок подразрезного слоя, используя их качестве буровой выработки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отработки запасов руды в заходке второй очереди ее закладку осуществляют одновременно с используемой в качестве буровой выработки заходкой подразрезного слоя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхнюю половину камер отрабатывают под закладочным массивом, а нижнюю - в руде, при этом углы наклона боковых стенок верхней половины камеры из закладочного материала и боковых стенок из руды, нижней половины камеры, имеют равные значения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистные камеры после отработки не менее 2/3 их высоты закладывают твердеющей смесью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел с неустойчивыми и ценными рудами, например кимберлитовых трубок.

Известен способ разработки кимберлитовой трубки под эластичными щитами, включающий деление рудного тела на этажи, а этажи на блоки, проходку вентиляционно-ходовых выработок и рудоспусков, монтаж эластичных щитов и механизированных комплексов в блоках, выемку руды в блоках горизонтальными слоями с применением комбайнов, транспортировку руды конвейерами под эластичными щитами (Патент РФ № 2242611, кл. Е21С 41/22, 2003).

Недостатком известного способа является большая трудоемкость монтажа эластичного щита, монтажа и перемонтажа при переходе на нижележащий слой механизированного комплекса. Кроме того, наличие обрушенного массива налегающих пород на эластичный щит исключает параллельную добычу руд на других этажах (панелях), что резко снижает производительность по руднику в целом.

Известен также способ разработки мощных крутопадающих рудных тел, включающий отбойку рудного тела сверху вниз блоками ромбоидальной формы со смещением их относительно друг друга на половину этажа, закладку выработанного пространства (Патент РФ 2093678, кл. Е21С 41/22, 1997).

К недостаткам указанного способа следует отнести: сложность в формировании верхней части блока стропильной формы; острый угол в конструкции верхней части блока неизменно является концентратором значительных напряжений, а проведение транспортных и буровых выработок в неустойчивых рудах потребует больших затрат на их крепление и поддержание.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ разработки рудных месторождений, включающий проходку в руде параллельных заходок первой очереди и между ними проходку заходок второй очереди со смещением почвы по высоте относительно почвы заходок первой очереди, формирование искусственной кровли закладкой выработанного пространства заходок, выемку полезного ископаемого под искусственной кровлей и закладку выработанного пространства (а.с. СССР № 1346793, кл. Е21С 41/06, 1987).

Основным недостатком известного способа является формирование кровли камер в закладочном массиве ступенчатой формы, за счет разных высот почвы заходок первой и второй очереди. При отбойке камерных запасов руды происходит скалывание в камеру закладки из почвы заходок второй очереди, что приводит к разубоживанию руды закладочным материалом. При отработке мощных месторождений данной технологией для каждого последующего этажа необходимо формировать искусственную кровлю заложенными заходками, что трудоемко и ведет к снижению интенсивности отработки в целом.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение интенсивности отработки рудных месторождений, за счет увеличения размеров выемочной единицы и снижения расходов на закладочные работы.

Указанный результат достигается тем, что в способе разработки мощных крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами, включающий формирование искусственного массива проходкой и закладкой заходок на разрезном и подразрезном слое, нисходящую выемку запасов под искусственным массивом и закладку выработанного пространства, под искусственным массивом формируют переходный слой-подэтаж путем поочередной проходки заходок первой очереди высотой, равной высоте слоя, и заходок второй очереди, высота которых равна высоте слоя-подэтажа, при этом заходкам первой очереди придают в вертикальном сечении форму перевернутой трапеции, а заходкам второй очереди - неправильного шестиугольника, причем ширину верхних оснований фигур этих заходок и ширину заходок вышележащего (подразрезного) слоя принимают равной величины, затем запасы месторождения ниже переходного слоя-подэтажа отрабатывают камерами в шахматном порядке со смещением на подэтаж, в поперечном сечении которым придают вид шестигранника, вытянутого по вертикали, при этом верхнюю часть камер формируют в виде трапеции размерами половина высоты камеры, контуры верхнего основания которой совпадают с контурами основания заложенных заходок первой очереди в переходном слое - подэтаже, а контуры боковых верхних сторон - с контурами нижних сторон заложенных соседних заходок второй очереди, нижней же части камеры, размерами половины ее высоты и придают в вертикальном сечение форму перевернутой трапеции. Обуривание заходок второй очереди слоя-подэтажа производят из заходок подразрезного слоя, используя их качестве буровой выработки. После отработки запасов руды в заходке второй очереди ее закладку осуществляют одновременно с используемой в качестве буровой выработки заходкой подразрезного слоя. Верхнюю половину камер отрабатывают под закладочным массивом, а нижнюю - в руде, при этом углы наклона боковых стенок верхней половины камеры из закладочного материала и боковых стенок из руды, нижней половины камеры, имеют равные значения. Очистные камеры после отработки не менее 2/3 их высоты закладывают твердеющей смесью.

Незаложенную часть очистной камеры используют для осуществления вентиляции находящихся в отработке соседних очистных камер.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на

фиг.1 - показана проекция на вертикальную плоскость схемы отработки слоев, заходок и камер, продольный разрез;

фиг.2 - показан горизонтальный разрез по линии А-А.

На чертеже (фиг. 1 и 2) изображены этажи и заходки разрезного слоя - 1; заходки подразрезного слоя - 2; заходки первой очереди переходного слоя-подэтажа - 3; заходки второй очереди переходного слоя-подэтажа - 4; веера нисходящих скважин - 5; буровые выработки (заходки подразрезного слоя - 2) - 6; отбитая руда - 7; самоходная машина с дистанционным управлением - 8; камеры шестигранной формы - 9; буровые выработки, пройденные в кровле камер - 10.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

По всей площади рудной залежи создают искусственный массив из закладочного материала посредством закладки заходок разрезного слоя 1 и подразрезного 2. Под искусственным массивом формируют переходный слой-подэтаж путем поочередной проходки заходок первой очереди 3 высотой, равной высоте слоя, и заходок второй очереди 4 высотой, равной высоте переходного слоя-подэтажа. Отработку и закладку заходок первой очереди 3 ведут под заложенными заходками подразрезного слоя 2 полным сечением, имеющим форму перевернутой трапеции. Затем отрабатывают заходки второй очереди 4, сечение которых представлены в форме неправильного шестиугольника. Отбойку руды осуществляют веерами нисходящих скважин 5. В качестве буровых выработок 6, для отбойки руды в заходах второй очереди переходного слоя-подэтажа, используют заходки подразрезного слоя 2, находящиеся в кровле заходок второй очереди 4 переходного слоя - подэтажа, которые для этой цели сохраняют незаложенными. Отбитую руду 7 с почвы убирают самоходными машинами с дистанционным управлением 8, а после полной отработки каждой заходки второй очереди 4 закладывают ее совместно с буровой выработкой 6.

По мере формирования переходного слоя - подэтажа переходят к отработке основных запасов залежи. Отработку руды в этажах осуществляют камерами шестигранной формы 9 в шахматном порядке со смещением на подэтаж. Подготовку и отработку камер 9 ведут аналогично заходкам второй очереди 4, только отбойку руды осуществляют веерами нисходящих скважин - 5, обуренными из буровой выработки, пройденной в кровле камеры - 10. Порядок отработки нисходящий. Очистные работы в камерах 9 в этажах ведут с отставанием в две камеры на нижележащем этаже, как показано на фиг.1. Верхнюю часть камер 9 формируют в виде трапеции, контуры верхнего основания которой совпадают с контурами днищ заложенных заходок первой очереди 3 в переходном слое - подэтаже, а контуры боковых сторон (стенок) - с контурами двух заложенных соседних заходок второй очереди 4. Трапецеидальная (близкая к арочной) форма верхней части камер 9 наиболее устойчивая форма к проявлениям повышенного горного давления. Боковые стенки нижней части камер 9, расположенной в рудном массиве, выполняют наклонными в сторону днища, чем исключают отслоения и вывалы в ее очистное пространство. После отработки камеры 9 закладывают твердеющей закладкой не менее 2/3 их высоты. Незаложенную часть очистной камеры 9 используют для осуществления вентиляции находящихся в отработке соседних очистных камер.

Применение предлагаемого способа разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми ценными рудами позволяет повысить интенсивность отработки за счет увеличения размеров выемочной единицы и снизить расходы на закладочные работы.

Кроме того, предложенный способ формирования переходного слоя - подэтажа обеспечивает безопасный переход от слоевой выемки неустойчивых ценных руд к камерной системе разработки с применением самоходного оборудования большей единичной мощности. Формирование верхней части камер в виде трапеции придает кровле камер устойчивое положение, что положительно влияет на безопасность ведение очистных работ. Отработка камер шестиугольной формы в шахматном порядке со смещением на подэтаж позволяет вести закладку камер твердеющей смесью на 2/3 их высоты, тем самым сократить затраты на закладочные работы до 20-25%. Использование незаложенной части очистной камеры для вентиляции находящихся в отработке соседних очистных камер, сокращает объем горнопроходческих работ.

Только применение предлагаемого способа при разработке подземным способом кимберлитовых руд Якутии позволит в 1,5 раза повысить производительность добычи и на 20-25% сократить затраты на закладочные работы.