Способ разработки месторождений полезных ископаемых

 

Изобретение может быть использовано при отработке месторождений руд малой и средней ценности в условиях сохранения дневной поверхности. Цель - повышение безопасности работ за счет увеличения устойчивости искусственных целиков и снижение разубоживания руды закладочным материалом за счет исключения контакта отбиваемой руды рудных целиков с поверхностью искусственных целиков, Выемку запасов руды ведут камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием. Наклонные боковые поверхности камер оформляют под углом 75-85°.Закладкой выработанного пространства камер образуют искусственные целики. При отработке рудных целиков на контакте с поверхностями искусственных целиков формируют несущую рудную корку. Толщину рудной корки определяют по расчетной формуле. После отработки рудных целиков выработанное пространство заполняют закладочным материалом , 2 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, SU „„178626OA1 (si)s Е 21 С 41/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884375/03 (22) 23,11,90 (46) 07.01.93. Бюл, ¹ 1 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Ю.А.Монастырский, В,M.Tàðàñþòèí, Ю,Ю.Кривенко и Б.Н,Радионенко (56) Балах P,В. Разработка месторождений с закладкой хвостами обогащения, АлмаАта, Наука Каз ССР, 1977, с. 186, 202.

Авторское свидетельство СССР

N 535418, кл. Е 21 С 41/16, 1969. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (57) Изобретение может быть использовано при отработке месторождений руд малой и средней ценности в условиях сохранения дневной поверхности. Цел ь — павы ш ение безопасности работ за счет увеличения усИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке месторождений руд малой и средней ценности в условиях сохранения дневной поверхности, Известен способ разработки месторождений, включающий выемку камер, последующую их закладку хвостами обогащения и оставление вертикальных междукамерных цел иков.

Недостаток способа — повышение потери руды в целиках, обусловленные необходимостью увеличения ширины целиков, по сравнению с чисто камерной выемкой, для компенсации бокового давления закладочного материала.

Наиболее близок к предлагаемому способ выемки месторождений полезных ископаемых камерной системой, включающий выемку запасов камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием и с тойчивости искусственных целиков и снижение разубоживания руды закладочным материалом за счет исключения контакта отбиваемой руды рудных целиков с поверхностью искусственных целиков, Выемку запасов руды ведут камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием.

Наклонные боковые поверхности камер оформляют под углом 75-85 .Закладкой выработанного пространства камер образуют искусственные целики. При отработке рудных целиков на контакте с поверхностями искусственных целиков формируют несущую рудную корку, Толщину рудной корки определяют по расчетной формуле, После отработки рудных целиков выработанное пространство заполняют закладочным материалом, 2 ил, углом наклона боковых поверхностей по отношению к горизонтальной плоскости, образование в выработанном пространстве камер искусственных целиков закладкой его твердеющими смесями, формированйе рудных целиков, отработку рудных целиков после закладки камер и заполнение выработанного пространства после отработки рудных целиков закладочным материалом.

Недостатки способа: — высокая опасность работ вследствие низкой устойчивости искусственных целиков; — разубоживание горной массы вследствие контакта отбиваемой руды с поверхностью искусственных целиков, Цель изобретения — повышение безопасности работ за счет увеличения устойчивости искусственных целиков и снижение разубоживания руды закладочным материа1786260 ом за счет исключения контакта отбиваелой руды рудных целиков с поверхностью искусственных целиков.

Для достижения поставленной цели в

:пособе, включающем выемку запасов ка- 5 лерами трапециевидной формы с большим нижним основанием и с углом наклона бо;овых поверхностей по отношению к горизонтальной плоскости, образование в выработанном пространстве камер искусст- 10 зенных целиков заполнением его закладочными смесями, формирование рудных еликов, отработку рудных целиков после закладки камер и заполнение выработанно-о пространства после отработки рудных 15 еликов закладочным материалом наклонные боковые поверхности камео тоапециеэидной формы оформляют под углом 75-85О, при отработке рудных целиков на контакте поверхностями искусственных целиков 20 формируют несущую рудную корку, при том толщину несущей рудной корки опрецеляют по формуле

С а а+С, 25

СО где а — сумма полупролетов горизонтальных обнажений кровли камер по обе стороны корки, м; Со — горизонтальная ширина вертикального целика, расположенного 30 между пустыми камерами, сумма полупролетов горизонтальных обнажений кровли которых равна а, м; К вЂ” коэффициент изменения устойчивости целика, который определяется экспериментальным или 35 расчетным путем, как отношение действующих напряжений в вертикальном целике при незаполненных закладкой камерах и наклонном целике при заложенных камерах. 40

На фиг. 1 показан вертикальный разрез залежи в период отработки камер; на фиг. 2 — вертикальный разрез залежи в период отработки целиков, Месторождение разделяют на трапеци- 45 евидные камеры и целики. Параметры камер принимают по условиям устойчивости рудных и породных обнажений. Высоту и длину междукамерных целиков принимают равными соответствующим параметрам 50 камер. Ширина целика в нижней части принимается по условиям обеспечения поддержания кровли.

После проходки откаточных 1 и вентиляционных 2 выработок формируют горизонт 55 выпуска и погрузки 3 рудной массы, проходят отрезные восстающий 4 и штрек 5, буровые орты 6, закладочные штрек 7 и восстающие (скважины) 8, разбуривают массив скважинами 9, взрыванием которых образуют по простиранию рудной залежи отрезную щель, После образования отрезной щели из буровых ортов 6 разбуривают скважины 10, взрыванием которых отбивают камерный запас, при этом угол наклона боковых поверхностей камеры составляет

75-85 по отношению к горизонтальной плоскости. После выемки камер в выработках, примыкающих к ним, сооружают фильтрующие 11 и изолирующие 12 перемычки. После заполнения по закладочным выработкам 7 и

8 двух смежных камер приступают к выемке междукамерного целика, Для этого вначале формируют выработки горизонта выпуска и погрузки 3, проходят отрезные восстающий

13 и штрек 14 и разбуривают массив сква-, жинами 15, взрыванием которых образуют отрезную щель. Отбойку массива целика производят скважинами 16, пробуренными из выработок 17, при этом скважины 16 бурят таким образом, чтобы. по контакту с закладочным массивом была сформирована несущая рудная корка одинаковой по высоте горизонтальной ширины, определяемой по формуле

С— а у. а+Со

Со где а — сумма полупролетов горизонтальных обнажений по обе стороны корки, м; С<,— горизонтальная ширина вертикального целика, расположенного между пустыми камерами, сумма полупролетов горизонтальных обнажений которых равна а, м; K> — коэффициент изменения устойчивости целика, который определяется экспериментальным или расчетным путем как отношение действующих напряжений в вертикальном целике при незаполненных камерах и наклонном целике при заполненных камерах, Корректность формулы доказывается следующими выкладками.

Известно, что необходимые размеры целика находят из сопоставления действующих напряжений с пределом прочности

ВуН К а. К (1) п где S — площадь кровли, поддерживаемая целиком, м :

S =(а+с) m

y — плотность налегающих пород, т/м; з, Н вЂ” глубина от земной поверхности, м; К— коэффициент, учитывающий, что часть давления налегающей толщи передается на окружающий массив; S — площадь поперечного сечения целика, м; о, к — врег. мен ное сопротивление руды, слагающей целик, одноосному сжатию, тс/м; n — запас г.

1786260 прочности целика; Кф — коэффициент формы целика; а — сумма полупролетов камер по обе стороны целика, м; m — горизонтальная мощность залежи, м; С вЂ” ширина целика, м.

При постоянной мощности залежи а+а л с; С m С

Тогда формула (1) примет вид с н к - Ы5ж (3)

С и или а -, - С аса Ку (4)

С пуНК

В формуле (4) у Н К =

Осж K

=(a) и прочность целика, т,е.

С+а Од

С (о) (5) или (7) где Со — ширина целика, расположенного между пустыми камерами;

Удо — действующие напряжения в целике при незаполненных камерах.

При отработке месторождений камерами с закладкой прочность целиков определится по формуле ()— () С, (8) где Сз — ширина целика, расположенного между пустой и заполненной камерами; одз — действующее напряжение в целике при одной заполненной камере.

При одинаковых прочностных параметрах целиков, сравнивая (7) и (8) будем иметь (6)

При ведении горных работ камерами с последующей закладкой в какой-то момент времени наступает самое худшее из условий устойчивости состояние целика, когда он располагается между пустой и заполненной камерами (4). В этом случае целику необходимо поддерживать кровлю и дополнительно воспринимать боковую нагрузку от закладочного материала, действующую в сторону пустой камеры. Для сохранения той же устойчивости ширина целика, расположенного между пустой и заполненной камерами, должна быть больше ширины целика, расположенного между незаполненными камерами, что приводит к повышенным потерям руды в целиках, При отработке месторождений камерной системой прочность целиков определится по формуле

Со Сз или а+Сз (тдо а+Со

5 Сз Пдз Со откуда (9) (10) Сз (11) до . а+Со

-/ сгдз Со

Таким образом, получена формула для определения ширины целика(корки), расположенного между пустой и заполненной камерами, Kt — коэффициент изменения

Одо

Ops устойчивости целика (корки).

Увеличить устойчивость целика возможно, наклонив его в сторону закладочного материала и использовав подпор целика закладкой. Угол наклона целика может изменяться от 90 — вертикальный целик — до

45-50 — угол естественного откоса навала руды. При меньших углах наклона руда не будет скатываться в выпускные отверстия, а будет скапливаться на целике, что приведет к дополнительным потерям, Пример конкретного выполнения.

Началу горных работ предшествуют расчет параметров системы разработки, определение размеров выемочных блоков.

Для условий шахты "Гигант" ПО "Кривбассруда" для горизонта — 710 м параметры этажно-камерной системы, рассчитанные по инструкции, без учета влияния закладки на устойчивость целиков, следующие, м:

Ширина камер по кровле 30

Высота этажа 60

Ширина целиков 20

Ширина вертикальных целиков с учетом одностороннего подпора закладки определится по формуле (ll)

Сз а

Одо а+Со

< дз Со

24 м, 0896 20+30

20 гидо где = 0,896 — коэффициент изменения

50 дз устойчивости целика, определенный на основании аналитических экспериментов (согласно акту исследований).

Принимаем угол наклона корки в пределах от 75 до 85о, При наклоне целика под углом 80 к горизонту ширина камер по кровле останется 30 м, по почве — 50 м, ширина камеры в целике — по кровле 30 м, по почве 10 м (из графических построений).

Ширина наклонного целика

1786260

5м

55

С

3 07 20+30

Однако 5 м нельзя принять из условия устойчивости от динамических воздействий взрывов на целик. Минимальная ширина целика в таком случае должна быть не менее трех линий наименьшего сопротивления (6).

В данных условиях ЛНС равно 2,5 м, таким образом, ширина целика (корки) принимается8м.

Проходят откаточные 1 и вентиляционные 2 выработки, формируют горизонт выпуска и погрузки 3 горной массы, проходят отрезные восстающий 4 и штрек 5, буровые орты 6, закладочные штрек 7 и восстающие (скважины) 8, разбуривают массив скважинами 9, взрыванием которых образуют по простиранию рудной залежи отрезную щель. После образования отрезной щели из буровых ортов 6 разбуривают скважины 10, взрыванием которых отбивают камерный запас. При этом угол наклона боковых поверхностей 80 (угол равен принятому углу наклона целика) по отношению к горизонтальной плоскости, После выемки камер в выработках, примыкающих к ним, сооружают фильтрующие 11 и изолирующие 12 перемычки. После заполнения по закладочным выработкам 7 и 8 двух смежных камер приступают к выемке междукамерного целика. Для этого вначале формируют выработки горизонта выпуска и погрузки 3, проходят отрезные восстающий 13 и штрек

14 и разбуривают массив скважинами 15, взрыванием которых образуют отрезную щель. Отбойку массива целика производят скважинами 16, пробуренными из выработок 17, при этом скважины бурят таким образом, чтобы по контакту с закладочным массивом была сформирована несущая корка одинаковой по высоте горизонтальной ширины, определенной на основании расчетов и равной 8 и. После отработки целика закладывают выработанное пространство по закладочным выработкам 7 и 8.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий выемку запасов камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием и с углом на10 клона боковых поверхностей по отношению к горизонтальной плоскости, образование в выработанном пространстве камер искусственных целиков заполнением его закладочным материалом, формирование рудных

15 целиков, отработку рудных целиков после закладки камер и заполнение выработанного пространства после отработки рудных целиков закладочным материалом, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

20 безопасности работ за счет увеличения устойчивости искусственных целиков и снижения разубоживания руды закладочным материалом за счет исключения контакта отбиваемой руды рудных целиков с поверх25 ностью искусственных целиков, наклонные боковые поверхности камер трапециевидной формы оформляют под углом 75-85 „ при отработке рудных целиков на контакте с поверхностями искусственных целиков

30 формируют несущую рудную корку, при этом толщину несущей рудной корки определяют по формуле

С а

К а+ -1

35 и где а — сумма полупролетов горизонтальных обнажений кровли по обе стороны корки, м;

Со — горизонтальная ширина вертикального целика, расположенного между

40 пустыми камерами, сумма полупролетов горизонтальных обнажений которых равна а,м, К, — коэффициент изменения устойчивости целикэ, 45

1786260

1786260 (!

L !

I ! !

1!

1!

1!

1!

Составитель Ю.Монастырский

Редактор Б.Федотов Техред М.Моргентал Корректор M.Шароши

Заказ 237 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101