Способ разработки тонких пологопадающих рудных тел

 

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке тонких пологопадающих и горизонтальных пластообразных рудных тел. Сущность изобретения: способ включает подготовку панелей панельными штреками и восстающими, разделение панелей на верхнюю и нижнюю полупанели; отработку рудного тела по падению, совместную отбойку руды с прирезкой породы в забое; выбор параметров буровзрывных работ по условию мелкого дробления руды и крупного дробления породы, а глубины шпуров в зависимости от мощности, формы и элементов залегания рудного тела; крепление в очистном пространстве по простиранию рудного тела на границе между верхней и нижней полупанелям вспомогательной транспортной выработки; выдачу отбитой горной массы по восстанию рудного тела из верхней полупанели на передвижное сортировочное устройство на панельном штреке, а из нижней полупанели на сортировочное устройство на вспомогательной транспортной выработке; установление граничной крупности разделения руды и породы по условию заданных потерь и разубоживания; разделение горной массы по крупности; выдачу подрешетного продукта руды с мелкой породой из верхней полупанели по панельному штреку, а из нижней по вспомогательной транспортной выработке; доставку надрешетного продукта крупнокусковой породы в выработанное пространство вышележащей полупанели для его закладки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки тонких рудных тел преимущественно горизонтального и пологого залегания.

Известен способ выемки пологопадающих маломощных рудных тел с закладкой выработанного пространства подрываемой породой. Способ включает проходку из очистного пространства буровых штреков по руде с прирезкой породы с опережением линии очистного забоя, бурение шпуров по породе параллельно очистному забою, бурение шпуров по руде из очистного пространства перпендикулярно линии очистного забоя, отбойку руды и породы за один прием. При этом заряды шпуров по породе взрывают электродетонаторами короткозамедленного действия, а заряды шпуров по руде замедленного действия. За счет этого отбитую породу направляют силой взрыва в выработанное пространство, а отбитую руду к груди забоя и выдают ее на откаточный штрек. Способ позволяет уменьшить разубоживание и за счет этого сократить расходы на доставку, транспорт, улучшить качество руды, уменьшить вследствие этого затраты на ее передел и капитальные затраты на выпуск одинакового количества конечной продукции. Недостатками способа являются: потери руды в закладке и разубоживание ее породами из-за несовершенства разделения руды и породы в процессе их совместной отбойки, разубоживание руды при проходке опережающих буровых штреков, дополнительные затраты на проходку этих штреков.

Известен способ разработки тонких пологопадающих рудных тел (жил) сплошным забоем с раздельной отбойкой руды и породы и закладкой выработанного пространства. Он включает сплошную выемку руды и породы между вентиляционным и откаточным штреками по простиранию жилы с раздельной отбойкой руды и породы и закладкой выработанного пространства этой породой. При этом высоту очистного забоя, а соответственно и высоту слоя подрываемых пород, принимают по условию работы людей и техники в очистном пространстве. Очистные работы в начале включают опережающую отбойку руды от восстающего, выдачу ее скреперной установкой на нижний (откаточный) штрек, последующую отбойку слоя породы, создание из нее бутовых полос в выработанном пространстве, возведение распорной крепи между ними и формирование этим путем выработок по простиранию жилы, перекрытие устьев этих выработок и торцов бутовых полос со стороны очистного пространства щитами. Последующие очистные работы включают последовательно опережающую отбойку руды из очистного пространства между забоем и бутовыми полосами, выдачу ее по падению жилы вдоль забоя на откаточный штрек скреперованием, демонтаж щитов и отбойку слоя породы с отставанием во времени. Затем возводятся (вручную) бутовые полосы и крепь на длину подвигания фронта отбойки, монтируются щиты. Способ позволяет значительно уменьшить разубоживание и потери руды за счет раздельной отбойки руды и породы и последующей их выдачи из очистного забоя раздельными потоками на откаточный штрек и в выработанное пространство соответственно. Это преимущество в свою очередь уменьшает затраты на добычу и передел добытой руды, а также позволяет увеличить выпуск конечной продукции при одинаковой производственной мощности предприятия по добыче и переделу руды [1] Недостатками способа являются: производство закладочных работ путем сооружения бутовых полос ввиду неблагоприятных условий для их механизации требует значительных затрат труда, а также времени, что снижает среднюю производительность очистных работ; возведение распорной крепи и формирование выработок между бутовыми полосами, монтаж и демонтаж переносных щитов, а также восстановление щитов после взрывных работ по руде требуют большого расхода лесоматериалов и затрат труда; отбойка буровзрывными работами тонких жил без прирезки вмещающих пород ведет к потерям руды, а прирезка вмещающих пород увеличивает ее разубоживание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки тонких пологопадающих и наклонных жил. Способ принят в качестве прототипа. Он включает подготовку отрабатываемого участка вентиляционным и откаточным штреками и восстающим. Отработку жилы осуществляют по простиранию сплошным забоем-лавой с раздельной отбойкой руды и пород. Отбойку жилы начинают из восстающего забоем-лавой на всю длину от вентиляционного до откаточного штреков на глубину 2 м. Отбитую руду выдают вдоль очистного забоя по падению жилы на откаточный штрек. Затем между вентиляционным и откаточным штреками по простиранию жилы проходят ряд породных штреков с подрывкой пород почвы и отставанием от забоя-лавы на 1 м. Отбитую породу размещают в выработанном пространстве жилы между породными штреками в виде бутовых полос. При этом объем отбиваемой породы принимают из условия заполнения ею выработанного пространства. Одновременно в породных штреках возводят распорную крепь с отшивкой досками бутовых полос, устанавливают переносное ограждение на торцы бутовых полос и в устьях породных штреков со стороны очистного пространства. Далее очистные работы ведут в следующей последовательности. Буровзрывными работами из торцов породных штреков отбивают жилу по всей длине забоя-лавы. Отбитую руду выдают вдоль забоя-лавы многоскребковой доставочной установкой по падению жилы на откаточный штрек. Затем после полной выдачи отбитой руды из забоя-лавы и демонтажа переносного ограждения осуществляют с отставанием на 1 м проходку породных штреков с подрывкой пород почвы. Отбитую породу из породных штреков направляют в выработанное пространство жилы, продолжают формирование бутовых полос, производят возведение распорной крепи вдоль породных штреков, отшивку досками наращенных бутовых полос, монтируют на их торцах и в устьях породных штреков переносное ограждение. Затем цикл очистных работ повторяют до полной отработки жилы. Способ позволяет снизить трудоемкость и расход материалов (взрывчатых веществ) на буровзрывные работы, повысить безопасность работ в очистном пространстве [2] Недостатками способа являются: бурение шпуров и отбойка руды из торцов породных штреков требуют частого расположения этих штреков, что увеличивает объем их проходки, затраты и расход лесоматериалов, создание бутовых полос в выработанном пространстве жилы требует подъема породы из породных штреков, почва которых расположена ниже уровня почвы закладываемого выработанного пространства, что усложняет операции по закладке, затрудняет их механизацию, увеличивает затраты труда на единицу этих работ, а также их продолжительность; для осуществления полного цикла очистных работ после каждой операции по отбойке руды и породы необходимо производить монтаж и демонтаж переносных ограждений, а также их ремонт, что требует дополнительных затрат. Операции по проходке породных выработок, возведению бутовых полос, монтажу-демонтажу переносных ограждений не совмещаются во времени с операциями по отработке жилы и будучи продолжительными снижают среднюю производительность очистных работ. Кроме того, отбойка буровзрывными работами тонких жил при реализации этого способа требует прирезки вмещающих пород в забое-лаве, что вызывает ее разубоживание, а уменьшение объема прирезки пород приводит к потерям руды от неполноты отбойки жилы.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности разработки тонких пологопадающих рудных тел (жил) путем сокращения объема трудоемких работ, уменьшения потерь и разубоживания руды и снижения за этот счет затрат на добычу руды и выпуск конечной продукции.

Отработка месторождения согласно предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Проходят по жиле панельные штреки и разделяют жилу по падению на панели. В каждой панели между верхним и нижним панельными штреками проходят восстающие. Штреки и восстающие проходят по жиле с подрывкой вмещающих пород. Расстояние между штреками принимают по условию обеспечения достаточного фронта очистных работ и эффективной работы доставочных механизмов в очистном пространстве. Отработку жилы ведут панелями по падению жилы с опережением выемки вышележащих панелей над нижележащими. Каждую панель разделяют на две полупанели, при этом верхнюю полупанель отрабатывают с опережением нижней. Такая последовательность отработки панелей и полупанелей в них обеспечивает непрерывный фронт закладочных работ и возможность сплошной закладки выработанного пространства вслед за отработкой жилы при условии доставки закладочного материала (крупнокусковой породы) из нижних очистных забоев в выработанное пространство вышележащих полупанелей. Отработку жилы начинают с выемки верхней полупанели первой (верхней) панели. Очистные работы в ней ведут от восстающего забоем-лавой по простиранию жилы, либо забоем-уступом по падению при общем направлении отработки полупанелей по простиранию жилы. При этом применение забоев-уступов позволяет расширить фронт очистных работ за счет возможности вести отработку полупанели несколькими такими забоями. Высоту очистных забоев (забоев-лав, забоев-уступов) принимают по условию работы людей и техники в очистном пространстве. Отбойку руды и породу ведут совместно, что создает условия для эффективного ведения буровзрывного комплекса работ. Отбитую горную массу (руду с примешанными породами) выдают из очистного забоя полностью по восстанию жилы на верхний панельный штрек. Например, скреперными лебедками, установленными на этом штреке. При этом доставленную на штрек горную массу разгружают в рудничные составы или иные транспортные механизмы и по нему выдают из рудника для обогащения. В целях повышения качества руды, направляемой на обогащение из очистного забоя этой полупанели, параметры буровзрывных работ в нем выбирают по условию обеспечения мелкого дробления руды и крупного дробления породы. Для этого при отбойке руды используют более высокобризантные взрывчатые вещества, увеличивают вес зарядов в шпурах, изменяют конструкцию зарядов, располагают шпуры по более плотной сетке. Это делают для того, чтобы различие гранулометрического состава руды и породы в отбитой горной массе обеспечивало эффективное их разделение по крупности в последующих операциях очистных работ. Глубину шпуров в этом случае принимают с учетом изменчивости мощности, формы, угла падения жилы. При этом глубину шпуров на участках очистного забоя по руде и по слою породы принимают одинаковой. При больших изменениях этих параметров глубину шпуров уменьшают, что позволяет более точно определить со стороны очистного забоя расположение жилы в массиве вблизи этого очистного забоя. За счет этого уменьшают вероятность включения излишнего объема вмещающих пород в участки забоя, предназначенные для более мелкого дробления жилы при ее отбойке, а также исключают вероятность попадания частей жилы в участки забоя, предназначенные для крупного дробления. Все это создает условия для эффективного разделения руды и породы по крупности в последующих операциях очистных работ и способствует снижению потерь и разубоживания руды. При выдержанных мощности, форме и угле падения жилы глубину шпуров увеличивают, поскольку в этом случае вероятность попадания излишнего объема породы в участки, отбиваемые с жилой, снижается. При этом за счет увеличения глубины шпуров увеличивают интенсивность очистных работ и снижают затраты. Отбитую горную массу из верхней полупанели первой панели доставляют (например скреперными установками) из очистного забоя по восстанию жилы на верхний панельный штрек и разделяют по крупности на передвижном сортировочном устройстве на два потока: подрешетный продукт, включающий руду и мелкие фракции породы и надрешетный продукт, включающий крупнокусковую породу. При этом граничную крупность разделения (граничное зерно) определяют из условия экономически обоснованных потерь и разубоживания руды с учетом гранулометрических составов руды и породы в отбитой горной массе. Это позволяет получить руду требуемого качества и снизить затраты на добычу и передел руды. Кроме того, выдача породы из этой полупанели отдельным потоком позволяет использовать для ее транспортировки вспомогательные выработки (например вентиляционные стволы, оборудованные подъемом) и эффективнее использовать пропускную способность главных выдачных выработок (стволов шахт, штолен). В результате отработки верхней полупанели первой панели с опережением формируют выработанное пространство и этим создают возможность для размещения в нем породы, получаемой при последующей отработке в этой панели нижней полупанели. При этом опережение отработки верхней полупанели принимают из условия обеспечения непрерывного фронта закладочных работ, которые начинают вести отработкой нижней полупанели.

Отработку нижней полупанели первой панели начинают и ведут с отставанием от верхней полупанели не менее чем на один шаг (на подвигание забоя-лавы за один очистной цикл, на подвигание фронта очистных работ на длину забоя-уступа). Выемку этой полупанели ведут от восстающего забоем-лавой по простиранию жилы, или при необходимости увеличить фронт очистных работ, забоем-уступом по падению жилы при общем продвигании фронта отработки полупанели по простиранию жилы. Высоту очистного забоя принимают из условия работы людей и техники в очистном пространстве, а также с учетом объема выработанного пространства верхней полупанели, намеченного для закладки и коэффициента разрыхления пород при взрывной отбойке. Отбойку руды и породы в очистном забое ведут совместно, что создает условия для эффективного выполнения буровзрывного комплекса работ. Параметры буровзрывных работ в очистном забое по руде и по породе при отбойке этой и всех последующих ниже расположенных панелей выбирают по условию более мелкого дробления руды по сравнению с породой. Для этой цели используют все известные способы регулирования крупности дробления массива при взрывной отбойке наиболее отвечающие конкретным условиям. Глубину шпуров увеличивают при выдержанном геологическом строении жилы и уменьшают при сложном, что позволяет уменьшить вероятность частичного включения породы в участки очистного забоя с жилой и включения руды в участки очистного забоя по породе. За счет этого снижают потери и разубоживание руды при последующих операциях их разделения по крупности, а увеличение глубины шпуров дает дополнительно возможность повысить интенсивность очистных работ и снизить затраты. Отбивают руду и породу за один прием по всей линии очистного забоя. Очередность взрывания зарядов шпуров принимают из условия обеспечения более мелкого дробления руды, прочности руды и вмещающих пород.

По мере подвигания фронта очистных работ на границе между верхней и нижней полупанелями оформляют путем возведения распорной крепи вспомогательную транспортную выработку и устанавливают в ней передвижное сортировочное устройство. Отбитую горную массу транспортируют из очистного забоя по восстанию жилы и доставляют на сортировочное устройство. Разделение ее по крупности осуществляют на подрешетный продукт, включающий руду и мелкие фракции породы и надрешетный продукт, состоящий из крупнокусковой породы. Для эффективного разделения горной массы граничную крупность разделения (граничное зерно) принимают из условия наименьших затрат на выпуск конечной продукции. После разделения горной массы подрешетный продукт с передвижного сортировочного устройства выдают по вспомогательной транспортной выработке на восстающий и по нему на нижний панельный штрек. В случае удаления фронта очистных работ на значительное расстояние от восстающего подрешетный продукт выдают из вспомогательной транспортной выработки через выработанное пространство нижней полупанели (например транспортером) на нижний панельный штрек. Надрешетный продукт направляют с сортировочного устройства в выработанное пространство верхней полупанели для закладки. Такая схема закладки позволяет механизировать эту операцию и уменьшить затраты на нее. Кроме того работы по выдаче отбитой горной массы (руды и породы) из очистного забоя, разделение ее на сортировочной установке, транспортировка подрешетного продукта на панельный штрек, а надрешетного продукта в выработанное пространство совмещены во времени, что повышает среднюю производительность всего комплекса работ по добыче руды. После подвигания фронта очистных работ на один шаг по простиранию жилы передвижное сортировочное устройство перемещают на соответствующее расстояние по вспомогательной транспортной выработке. После этого цикл очистных работ в этой полупанели повторяют.

Следующую вторую нижерасположенную панель отрабатывают от восстающего с отставанием от нижней полупанели первой панели не менее чем на один шаг. Выемку этой панели начинают с отработки ее верхней полупанели. В этом случае передвижное сортировочное устройство размещают в панельном штреке между первой и второй панелями. Руду и породу в очистном забое отбивают совместно, доставляют добытую горную массу из очистного забоя по восстанию жилы на панельный штрек (верхний по отношению к отрабатываемой полупанели), разделяют ее на передвижном сортировочном устройстве, выдают подрешетный продукт по этому панельному штреку, а надрешетный продукт направляют в выработанное пространство нижней полупанели первой панели для закладки. После продвигания фронта очистных работ в верхней полупанели второй панели по простиранию не менее чем на один шаг начинают отработку в этой панели ее нижней полупанели.

Одновременно с отработкой запасов верхних панелей ведут подготовку к выемке нижележащих панелей путем проходки панельных штреков и восстающих. При этом при переходе очистных работ с верхних полупанелей на нижние изменяют только место расположения передвижного сортировочного устройства, а именно: при отработке верхних полупанелей располагают его на верхнем по отношению к ним панельном штреке, а при отработке нижних на вспомогательной транспортной выработке. Соответственно изменяют схему перемещения подрешетного продукта, а именно при отработке верхних полупанелей транспортируют его по верхним панельным штрекам, а при отработке нижних полупанелей по вспомогательным транспортным выработкам. Надрешетные продукты во всех случаях направляют в закладку вышележащих полупанелей. Цикл операций в полупанелях по подготовке, бурению, отбойке, выдаче и сортировке горной массы, выдаче руды с мелкой породой из панелей и крупнокусковой породы в закладку отработанных полупанелей, креплению вспомогательных транспортных выработок и передвижению сортировочных устройств повторяют до полной отработки запасов месторождения.

На фиг. 1 изображена отработка первой (верхней) и второй (нижней) панелей забоем-лавой по простиранию жилы, план; на фиг. 2 отработка первой (верхней) и второй (нижней) панелей забоем-уступом по падению жилы, план; на фиг. 3 представлена отработка верхней и нижней полупанелей первой панели и верхней полупанели второй панели, разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 расположение шпуров в очистном забое, вид по стрелке Б на фиг. 1.

На представленных фигурах введены следующие обозначения: 1 первая (верхняя) панель; 2 верхняя полупанель первой панели; 3 нижняя полупанель первой панели; 4 вторая (нижняя) панель; 5 верхняя полупанель второй панели; 6 нижняя полупанель второй панели; 7 верхний панельный штрек первой панели; 8 нижний панельный штрек первой панели (он же верхний панельный штрек второй панели); 9 нижний панельный штрек второй панели; 10 восстающий; 11 скреперная лебедка; 12 скрепер; 13 сортировочное устройство; 14 распорная крепь вспомогательной транспортной выработки; 15 транспортер; 16 отбитая руда и порода (горная масса); 17 забой-лава; 18 закладка; 19 забой-уступ. 20 вспомогательная транспортная выработка; 21 рудное тело (жила); 22 подрываемая порода; 23 шпуры по рудному телу (жиле); 24 шпуры по подрываемой породе; 25 откаточный сосуд.

Способ осуществляют следующим образом. Примером осуществления способа может служить рудник "Карнасурт" Ловозерского горнообогатительного комбината при отработке весьма тонкой жилы (около 0,4 м) редкометалльных руд. Жила имеет выдержанную пластообразную форму и угол падения в среднем 10-15^о. Руда и вмещающие породы крепкие, коэффициент крепости по Протодъяконову f=8-12. Первую панель подготавливают к выемке панельными штреками на горизонтах +280 м и +295 м, между ними проходят восстающие. Ширина панелей на участке 60 м. Панель по падению разделяют на верхнюю и нижнюю полупанели равной ширины 30 м. Верхнюю полупанель отрабатывают забоем лавой от восстающего по простиранию жилы. При мощности жилы 0,4 м высоту очистного забоя принимают 1,5 ч, что позволяет эффективно использовать забойные механизмы и создает удобные условия для работы людей. Руду и породу отбивают и выдают совместно. В этом случае шпуры по руде и породе располагают по одинаковой сетке 0,6 х 0,7 м, заряжают патронированным аммонитом 6ЖВ, удельный расход ВВ составляет 0,35 кг/м³. Отбитую горную массу этой полупанели доставляют скреперной лебедкой мощностью 30 кВт скрепером емкостью 0,3 м³ вдоль линии очистного забоя-лавы на верхний панельный штрек и выдают по нему из рудника на обогащение.

Отрабатывают нижнюю полупанель с отставанием 10-15 м от верхней забоем-лавой высотой 1,5 м. Глубину шпуров ввиду выдержанной формы и угла падения жилы принимают 1,7 м.

Для обеспечения мелкого дробления руды и крупного дробления породы шпуры по руде располагают по сетке 0,3 х 0,5 м и по породе по сетке 0,7 х 0,85 м, при этом удельный расход аммонита 6ЖВ составляет 4,6 и 3,0 кг/м³ соответственно. Руду и породу в полупанели отбивают совместно забоем-лавой по всей длине забоя. В процессе отбойки нижней полупанели на границе с верхней полупанелью возводят распорную крепь и оформляют вспомогательную транспортную выработку, на почве которой от восстающего до очистного забоя устанавливают транспортер. Доставку отбитой горной массы осуществляют с помощью скреперной лебедки и скрепера, а разделение ее по крупности с помощью сортировочного устройства, например грохота. Эти операции, а также закладку выработанного пространства, можно осуществить, используя скреперную установку. С этой целью скреперную лебедку мощностью 30 кВт устанавливают на верхнем панельном штреке, а полок с разделительной поверхностью в вспомогательной транспортной выработке. Граничную крупность разделения (граничное зерно) принимают равной 100 мм и в процессе отработки месторождения регулируют в зависимости от гранулометрического состава руды и породы, заданных потерь и разубоживания руды. Подрешетный продукт, включающий руду и мелкую породу, подают на транспортер и выдают на восстающий, по которому доставляют на нижний панельный штрек. Надрешетный продукт (крупнокусковая порода) тем же скрепером направляют по восстанию жилы в выработанное пространство верхней полупанели в качестве закладочного материала. При этом закладочный массив формируют от скреперной лебедки в отступающем порядке по падению жилы. Цикл очистных работ, включая закладку в полупанелях, повторяют до полной отработки их запасов. По предварительной оценке разубоживание руды может быть уменьшено на 40-50% по сравнению с применяемым способом валовой выдачи отбитой руды и породы из панелей, что позволяет соответственно снизить затраты на добычу и передел руды и увеличить выпуск конечной продукции без наращивания производственной мощности по добыче и переработке руды. Кроме того, способ позволяет уменьшить трудоемкость работ за счет совмещения операций доставки, сортировки и закладки, а также повысить безопасность отработки запасов месторождения, по сравнению с применяемым способом отработки с открытым очистным пространством. При применении заявляемого технического решения возможна дозакладка выработанного пространства, заложенного отсортированной породой, твердеющими смесями. При этом хорошая проницаемость такой крупнокусковой породы будет способствовать эффективной фильтрации закладочных смесей в массив закладки и увеличению его прочности.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ТОНКИХ ПОЛОГОПАДАЮЩИХ РУДНЫХ ТЕЛ, включающий проходку штреков и восстающих, отработку рудных тел панелями по падению с опережением фронта очистных работ на верхних панелях, выемку руды и пород в панелях между штреками забоем высотой, выбираемой по условию работы людей и техники в очистном пространстве, бурение шпуров и отбойку руды с прирезкой слоя породы, выдачу отбитой руды и породы, закладку выработанного пространства, крепление в нем выработок по простиранию жилы, отличающийся тем, что панель по падению разделяют на две полупанели, при этом верхнюю полупанель отрабатывают с опережением нижней, на границе между полупанелями возводят крепь и формируют вспомогательную транспортную выработку, руду и слой породы в забое отбивают совместно, параметры буровзрывных работ выбирают по условию мелкого дробления руды и крупного дробления породы, отбитую горную массу доставляют по восстанию жилы из забоя верхней полупанели на панельный штрек, а из нижней на вспомогательную транспортную выработку, сортируют ее по крупности, при этом граничную крупность разделения определяют из условия заданных потерь и разубоживания руды, подрешетные продукты верхних и нижних полупанелей выдают по верхним панельным штрекам и вспомогательным транспортным выработкам соответственно, а надрешетные продукты каждой полупанели доставляют в выработанное пространство вышележащих полупанелей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбойку руды и породы в полупанелях ведут уступами по падению жилы.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что глубину шпуров выбирают в зависимости от мощности, формы и элементов залегания жилы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4