Способ разработки пологих рудных тел малой и средней мощности

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 41/22

ПАТЕНТУ (2 (2 (4 (7 ск ту м (7 (7 (5 с р ст то

Е л г р р т к в (5

Н (5 з

УДАР СТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ДОМСТВО СССР

СПАТЕНТ СССР) ) 4930232/03

) 22.04.91

) 30.01.93, Бюл. ¹ 4

) Всесоюзный научно-исследовательй, проектный и конструкторский инстигорного дела и металлургии цветных таллов

) М. И. Жаркенов, А. И. Имангалиев, С, Л. фин, В. С. Дроздов, Э. Н. Руднева и В. Б, нецов

) Научно-поизводственное объединение жезкаэганцветмет"

) t. Горемыкин Н. Г., Конышев А. П. Споб выемки пологопадающих маломощных ных тел с закладкой выработанного проанства подрываемыми породами, — Авсксе свидетельство СССР ¹ 591586, кл.

1 С 41/06, 1974.

2, Баранов Е, А., Волков Е, С„Лизункин, М. Способ разработки жильных местождений. — Авторское свидетельство СССР . 1059965, кл. Е 21 С 41/06, 1982.

3. Бессонов И, И., Боборыкин B. Н., Кашник А. И. Совершенствование технолои подземной разработки маломощных дных месторождений Кольского полуост- ва. Апатиты, изд, Кольского научного цена АН СССР, 1989, с. 68 — 70.

4. Горемыкин Н. Г, Способ разработки наонных рудных тел, — Авторское свиде гельстСССР № 729352, кл. Е 21 С 41/06, 1977.

) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГИХ РУДIX ТЕЛ

) Использование: применяется при подмной разработке месторо кдений, предИзобретение относится к горной npoIøëåíí0ñòè и может использоваться для дэемной разработки месторождений,,„,!Ж„„1792487 АЗ ставленных пологими рудными телами малой и средней мощности от 1,2 — 1,5 до 5 м с углом падения до 100, Сущность изобретения: осуществляют проведение подготовительно-нарезных выработок, очистную выемку руды секциями, бурение скважин в плоскостях, параллельных плоскости очистного забоя, формирование параллельно плоскости очистного забоя первоначального компенсационного пространства в процессе очистной выемки, короткозамедленное взрывание скважин в секции на компенсационное пространство и поддержание кровли очистного пространства формированием навала отбитой руды ее взрыводоставкой магазинирование отбитой руды в формируемом навале, отгрузку замагазинированной руды из навала со стороны выработанного пространства в процессе очистной выемки и обрушение пород кровли следом от отгрузкой руды, при этом формирование компенсационного пространства осуществляют объемом, меньше объема разрушенной руды отбиваемых екций, путем проведения компенсационных выработок в отбитой руде или в рудном массиве, а также в отбитой руде и рудном массиве, магазинирование руды навала осуществляют с коэффициентом разрыхления 1,2 — 1,45, причем при формировании навала руду уп-. лотняют вэрыванием скважин в зажатой среде после отбойки на компенсационное пространство, а ширину отбиваемых секций определяют по расчетной формуле. 3 з.п. ф-лы, 9 ил. представленных пологими рудными телами малой и средней мощности от 1,2 — 1,5 до 5 м с углом падения до 10, 1792487

Известен способ выемки пологопадающих маломощных рудных тел с закладкой выработанного пространства подрываемыми породами, при котором взрывают последовательно с замедлением сначала породы 5 кровли скважинами и затем руду шпурами, расположенными соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости забоя (1), При этом взорванные породы силой рзрыва отбрасываются в выработанное 10 пространство, а взорванная руда образует навал у забоя, Данный способ дает возможность отделить взорванную руду от пород при отработке рудных тел мощностью до 1 2 — 1 5 м с 15 увеличением выемочной мощности до 1,8—

2,0 м и тем самым снизить разубоживание, которое возникает при валовой выемке, Однако в этом способе не решены вопросы поддержания кровли вблизи забоя. 20

Так, крепление кровли, например, стойками не достаточно эффективно, поскольку они будут выбиваться взрываемыми породами.

В случае поддержания кровли взорванными породами возможны ее деформации и обру- 25 шения, так как породы при взрывании на свободное компенсационное пространство практически не уплотняются и будут податливыми.

При мощности рудных тел 1,8 — 2,0 м и 30 более применение данного способа нецелесообразно, поскольку выемка руды может производится достаточно эффективйа в пределах, не превышающих мощность руд-. ного тела, с незначительным разубоживани- 35 ем и поэтому, необходимости отделения руды от пород не возникает.

Известен также способ разработки жильных месторождений камерами со скважинной отбойкой (2). В этом способе, снача- 40 лэ бурят и взрывают скважины, расположенные в средней части рудного тела параллеиьно плоскости забоя, образуя щель, и убирают руду, Затем бурят шпуры над Щелью и под ней, а также скважины, 45 которые располагают, как указано выше. В дальнейшем взрывают шпуры одновременно, используя щель в качестве компенсационного пространства, и скважины с замедлением с целью образования новой 50 щели для следующего взрыва и производят доставку руды.

Этот способ может повысить эффективность взрывных работ. Но он является трудоемким и не предусматривает создание 55 большого фронта работ для эффективного применения погрузочно-доставочного оборудования, Кроме того, известен способ разработки пологих тонких рудных тел столбами по восстанию с отбоикои скважинами, распо ложенными параллельно плоскости забоя, и скреперной доставкой, в котором образуют рудный навал под кровлю с целью предотвращения разлета взрываемой руды в выработанном пространстве (3), Для этого сначала образуют щель, на которую одновременно с двух сторон взрывают руду скважинами с таким расчетом, чтобы оставалось пространство для прохода скрепера. Затем производят частичную доставку руды в призабойной части, снова образуя пространство для размещения взрываемой руды и прохода скрепера, и производят отбойку руды. В дальнейшем после достижения расчетной ширины рудного навала, зависящей от производительности добычи, производят основную доставку руды со стороны выработанхго пространства, кровлю которой крепят стойками по мере продвижения очистной выемки.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость в постоянном креплении кровли, так как рудный навал, образованный взрыванием на свободное компенсационное пространство, как и порода в приведенном выше способе (1), практически не уплотняется и не может устранить деформации и обрушения кровли. Кроме этого, возникают неудобства при установке бурового оборудования и скреперовании на наклОнной плоскости.

И, наконец, известен способ разработки наклонных рудных тел со сплошной выемкой и обрушением кровли (4), Руду взрывают скважинами, расположенными в верхней и нижней части рудного тела параллельно плоскости забоя, на слой ранее взорвайной руды с таким расчетом; что нижняя скважина взрывается в тот момент, когда руда, взорванная верхними скважинами, перемещается над нижней.

При этом взорванная руда отбрасывается от забоя и образует навал под кровлю, Перед очередным взрыванием проводят частичную доставку руды у забоя, а основную доставку производят со стороны выработанного пространства с сохранением навала замагазинированной руды, который служит для предотвращения разлета взрываемой руды и поддержания кровли.

В указанном способе рассмотрены процессы ведения очистных работ после того, как создали навал замагазинированной руды, А решение по его созданию в начальной стадии очистных работ не приводится, К недостаткам этого способа также относятся недостаточно надежное поддержание кровли замагазинированной рудой, которая при взрывании на свободное ком1792487 пен та к

en) да4 же кот

4 до де ра в ру вк на дь пл но пл го сл ст за на де

Ф вэ то за р

Ц

К в щ р т т т м ю и л с и о

П

QSn

I ——

k (kp — 1) Х mk

I е S — среднее сечение компенсационной ) работки, м; и — количество компенсационных выраток; сационное пространство, как порода, и рудный навал в приведенных выше собах соответственно (1) и (3), не облат высокой несущей способностью, а таксложная схема взрывания руды, для орой требуется экспериментальное опление параметров расположения сква, времени замедлений и тщательный ор электродетонаторов короткозамедого действия, Цель изобретения — снижение затрат на

ычу за счет повышения надежности поджания пород кровли в зоне очистных от.

Поставленная цель достигается тем, что звестном способе разработки пологих ных тел малой и средней мощности. ючающем проведение подготовительноезных выработок, очистную выемку русекциями, бурение скважин в скостях, параллельных плоскости очистго забоя, формирование параллельно скости очистного забоя первоначальнокомпенсационного пространства и подующего компенсационного пространа в процессе очистной выемки, короткоедленное взрывание скважин в секции компенсационное пространство, поджание кровли очистного пространства рмированием навала отбитой руды ее

ыводоставкой, магаэинирование отбируды в формируемом навале, отгрузку агазинированной руды из навала со стоны выработанного пространства в проссе очистной выемки и обрушение пород овли следом за отгрузкой руды, формироние компенсационного пространства осуствляют объемом, меньше объема зрушенной руды отбираемых секций, пум проведения компенсационных вырабок в отбитой руде или в рудном массиве, а кже в отбитой руде и рудном массиве, газинирование руды навала осуществляс коэффициентом разрыхления 1,2 — 1,45, ичем при формировании навала руду уптняют взрыванием скважин в зажатой еде после отбойки на компенсационное остранство, а ширину отбиваемых секций ределяют из выражения:

Кр = 1,2 — 1,45 — коэффициент разрыхления уплотненной руды;

m — средняя мощность рудного тела в пределах секции, м;

k — количество одновременно вэрываемых секций, На фиг. 1 показан план горных работ с расположением компенсационных выработок в отбитой руде для взрывания одиноч10 ных секций; на фиг. 2 — план горных работ с расположением компенсационных выработок в рудном массиве для одновременного взрывания двух секций; на фиг. 3 — план горных работ с расположением компенсационных выработок в отбитой руде и рудном массиве для одновременного взрывания трех секций; на фиг. 4 — разрез по простира15 нию рудного тела малой мощности с расположением компенсационных выработок в отбитой руде для взрывания одиночных сек20 ций; на фиг. 5 — разрез по простиранию рудного тела секций мощности с расположением компенсационных выработок в рудном массиве для одновременного взрывания двух секций; на фиг. 6 — разрез по простиранию рудного тела средней мощности с расположением компенсационных выработок в отбитой руде и рудном массиве для одновременного взрывания трех сек25

30 ций; на фиг. 7 — разрез вкрест простирания рудного тела малой мощности; на фиг. 8, 9— разрезы вкрест простирания рудного тела средней мощности с различным расположением скважин

Способ осуществляется, следующим образом.

Рудное тело вкрест простирания (при горизонтальном залегании вкрест простирания или по простиранию) разделяют откаточными выработками 1 и 2 на панели, 35

40 которые отрабатывают от центра к флангам или от фланга к флангу, Подготовительно-нарезные работы в панели заключаются в проведении из откаточной выработки 1 разрезной компенсаци45 он ной выработки, вентиляционных выработок 3 (при расположении компенсационных выработок 4 в отбитой руде, фиг. 1) или компенсационных выработок 5(при рас50 положении их в рудном массиве, фиг. 2 и 3), которые также используют s качестве вентиляционных до сОединения с откаточной выработкой 2 смежной панели. С разрезной компенсационной, вентиляционных или

55 компенсационных выработок проводят буровые выработки 6, количество которых зависит от расстояния между откаточными выработками и длины скважин. Откаточную выработку 1 сбивают ходками 7 с ближней буровой выработкой, оставляя для поддер1792487

10 работают, в зажиме

25

35

45

50 жания откаточной выработки временные целики 8, Отбойку руды ведут секциями 9 на компенсационные выработки, расположенные в отбитой руде или рудном массиве, а также в отбитой руде и рудном массиве, В данном случае секцией является объем руды, взрываемый в один прием с замедлениями в одном направлении, На одну компенсационную выработку, расположенную в отбитой руде, можно взорвать только одну секцию, а на одну компенсационную выработку, расположенную в рудном массиве, — две секции с двух сторон или одну секцию с одной стороны, Компенсационные выработки представляют собой ограниченное компенсационное пространство, недостаточное для свободного размещения отбитой руды в насыпном состоянии. Руда, отбитая на ограни ченное компенсационное пространство, полностью заполняет его и уплотняется при . этом. За счет этого она имеет значйтельно большую несущую способность, чем при отбойке на свободное компенсационное пространство, когда практически не происходит ее уплотнения, В начальной стадии очистных работ взрывают одну или одновременно две секции на разрезную компенсационную выработку. В дальнейшем возможно несколько вариантов отбойки, предусматривающих различное количество одновременно взрываемых секций при различном расположении компенсационных выработок, . Например, взрывание одиночных секций на одиночные компенсационные выработки 4, расположенные в отбитой руде (фиг. 1), одновременное взрывание двух секций на две компенсационные выработки 5, расположенные в рудном массиве (фиг. 2), или одновременное взрывание трех секций на две компенсационные выработки 4 и 5, расположенные в отбитой руде и рудном массиве (фиг. 3). Возможны также варианты, предусматривающие одновременное взрывание большого количества секций на большее количество компенсационных выработок.

Секции. обуривают скважинами 10 из буровых выработок 6 и откаточной выработки 2 в плоскостях, параллельных плоскости очистного забоя. Откаточную выработку 2 используют также и для обуривания шпурами временных целиков 8 в смежной панели.

Скважины при малой мощности рудных тел (до 2 м) располагают параллельно s рядном или шахматном порядке. При средней мощности рудных тел (от 2 до 5 M) скважины имеют параллельное и наклонное или параллельное, наклонное и веерное расположение в рядном или шахматном порядке.

Длина скважин зависит от мощности и выдержанности рудных тел и составляет от 5—

7 до 15 — 20 м, Расстояние между скважинами (линия наименьшего сопротивления) в секции в направлении от компенсационной выработки может быть одинаковым или уменьшено для лучшей подвижки вэрываемой руды.

Для бурения скважин применяют колонковые перфораторы, переносные и самоходные буровые станки.

Скважины взрывают короткозамедленно, При этом последние скважины в секции

Отбойку секций на компенсационные выработки производят независимо от основной доставки руды, создают большой объем замагазинированной руды и соответственно фронт работдля эффективного применения погрузочно-доставочного оборудования. При этом в,процессе проведения компенсационных выработок производится частичная доставка руды, Доставку начинают в той части панели, где ранее располагалась разрезная компенсационная выработка, после того, как эамагазинирован достаточный объем руды, и в дальнейшем ведут основную доставку со стороны выработанного пространства. В процессе основной доставки сохраняют навал 11 уплотненной замагазинированной руды для поддержания кровли в зоне ведения очистных работ и погашают выработанное пространство путем обрушения пород кровли вэрыванием скважин. Стенки иэ отбитой руды как при основной доставке, так и при частичной при расположении компенсационных выработок в отбитой руде оформляют под углом естественного откоса.

Для доставки руды применяют низкопрофильные и обычные погрузочно-транспортные машины, самоходные погрузчики, скребковые конвейеры и автосамосвалы, Несущая способность навала уплотненной замагазинироваиной руды зависит от коэффициента разрыхления, значения которого принимают в зависимости от пластично-деформационных свойств кровли в пределах от 1,2 до 1,45, и его ширины, которую с целью создания фронта работ для применения погрузочно-доставочного оборудования при расположении компенсационных выработок в отбитой руде или в отбитой руде и рудном массиве принимают равной не менее 10 — 12 м, а при расположении компенсационных выработок только в рудном массиве — не менее 3 — 5 м.

Коэффициент раэрыхления для неустойчивой слабо податливой кровли, которая

1792487 при при коэ тру ны, сил пол раб ван коэффициента раэрыхления от 1,45 до 1,2, постоянном сечении компенсационной вы10 . работки 9 м и постоянной мощности рудног го тела 3 м ширина секции изменяется от 6,6 зна сти цие

Пр ры ло нес до 15 м

Pbl об е но си о

V +Чг

P y

35 небольших деформациях обрушается, имают 1,2 — 1,25, Меньшие значения фициента разрыхления практически но получить, к тому же они нежелательоскольку отбитая руда будет настолько но уплотнена, что .потребуется ее доительное рыхление для обеспечения ты погрузочно-транспортного оборудоя.

Для устойчивой кровли, которая при ительных деформациях не теряет плаеских свойств и не обрушается, коэффинт разрыхления принимают 1,4 — 1,45, больших значениях: коэффициента разления отбитая руда практически не упняется и не обладает достаточной щей способностью.

В остальных случаях коэффициент разления принимают 1,25 — 1,4, Между коэффициентом раэрыхления, мом секции и объемом компенсацион-. выработки существует известная зависть: гд Кр — коэффициент разрыхления;.

V> — объем секции, м; Ъ.

Vy — объем компенсационной выработки,. м

1 ! То же самое можно выразить через лине ные размеры секции, длину и сечение ко пенсационной выработки;.

К =, . (2)

LI m гд — длина секции и компенсационной вы аботки, м; ! — ширина секции, м;

m — средняя мощность рудного тела в пр делах секции, м;

° ° °

S — среднее сечение компенсационной в работки, м . г Используя зависимость (2), получим формулы для расчета ширины секций, котор е приведены ниже, Ширина одиночной секции при взрываний на одну компенсационную выработку:

l = -- —,-Т вЂ”, м . (3), Общая ширина нескольких одноврем нно вэрываемых секций на несколько ко пенсационных выработок:

psn!

, м ; (4) (Q 1) Qmk.

55 где n — количество компенсационных выработок;

k — количество секций.

Ширина секции даже при одиночном взрывании на одну компенсационную выработку может изменяться в больших пределах. Так, при различных значениях

Для поддержания кровли вблизи обрушения применяют обычные и переносные гидравлические стойки 12, а также механи. зированную гидравлическую крепь 13. При слабоустойчивой кровле в подготовительно-. нарезных и очистных выработках применяют штанговое крепление.

Способ разработки пологих рудных тел согласно изобретению имеют следующие преимущества, Во-первых, обеспечивается надежное поддержание кровли в зоне ведения очистных работ за счет того, что кровля поддерживается навалом уплотненной руды, а не навалом руды без уплотнения. Это позволяет предотвратить деформации кровли, при. которых происходят ее обрушения.

Во-вторых, обеспечивается магазинирование руды в достаточно большом объеме и тем самым создается фронт работ для эффективного применения погрузочно-доставочного оборудования за счет того, что руду: отбивают одиночными или одновременно несколькими секциями независимо от основной доставки.

Кроме того, при наличии указанных выше преимуществ обеспечивается максимальная полнота выемки.

Результаты расчета технико-экономической эффективности данного способа показывают, что производительность труда забойного рабочего увеличивается в 2,5 — 3 раза, а затраты на добычу снижаются на 10 - 20 .

Формула изобретения

1, Способ разработки пологих рудных тел малой и средней мощности, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, очистную выемку руды секциями, бурение скважин в плоскОстях, параллельных плоскости очистного забоя, формирование параллельно плоскости очистного забоя первоначального компенсационного пространства и последующего компенсационного пространства в процессе очистной выемки, короткоэамедленное взрывание скважин в секции на компенса- ционное пространство, поддержание кров1792487 ли очистного пространства формированием навала отбитой руды ее взрыводоставкой, магазинирование руды в формируемом навале, отгрузку замагазинированной руды иэ навала со стороны выработанного про- 5 странства в процессе очистной выемки и обрушение пород кровли следом за отгрузкой руды, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на добычу за счет повышения надежности поддержания по- 10 род кровли в зоне очистных работ, формирование компенсационного пространства осуществляют объемом меньше объема разрушенной руды отбиваемых секций, магазинирование руды навала осуществляют с 15 коэффициентом разрыхления 1,2 — 1,45, причем при формировании навала руду уплотняют взрыванием скважин в зажатой среде после отбойки на компенсационное пространство, а ширину отбиваемых секций 20 определяют из выражения:

f sn ! —

l, м, (kp t) f mk где S — среднее сечение компенсационной выработки, м;

n — колич ство компенсационных выработок;

Kp = 1,2 — 1,45 — коэффициент разрыхления уплотненной руды;

m — средняя мощность рудного тела в пределах секции, м;

k — количество одновременно взрываемых секций.

2, Способ поп,1, отличающийся тем; что формирование компенсационного пространства в процессе очистной выемки осуществляют в отбитой руде, 3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что формирование компенсационного пространства в процессе очистной выемки осуществляют в рудном массиве, 4, Способ по и, 1, отличающийся тем, что формирование компенсационного пространства в процессе очистной выемки осуществляют в отбитой руде и рудном массиве.

1792487

S т -у .

5 ю фиг. 4

$, 5

Фиг. 5

1792487

15.Фиг. б

Фиг.7

Составитель M.Æàðêåíîâ

Техред М,Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор Т,Орловская

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

Заказ 172 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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