Способ разработки крутопадающих рудных тел

 

Способ разработки крутопадающих рудных тел может быть использован при разработке крутопадающих рудных тел, например, кимберлитовых трубок подземным способом, включающий почвоуступную одностадийную отбойку руды на зажатую среду. Перед взрыванием ВВ в очередном слое восходящих скважин из призабойного пространства, примыкающего к слою, ведут одновременный выпуск по меньшей мере двумя вибропитателями с образованием одной общей зоны, разрыхленной ранее, отбитой руды в призабойном пространстве, при этом величина дозы выпуска руды должна быть не менее 15 и не более 30% объема слоя отбитой руды. Оставшуюся часть руды из слоя магазинируют и после послойной отбойки руды во всем блоке ведут выпуск замагазинированной руды одновременным, дозированным включением в работу всех вибропитателей в блоке с образованием общего потока руды в выработанном пространстве и равномерным опусканием контакта отбитой руды и материала заполнителя выработанного пространства - например льда и пустой породы. Кроме того при отработке подэтажа, граничащего с днищем карьера, перед отбойкой очередного слоя руды ведут торцевой выпуск руды из ранее отбитого слоя самоходными погрузочно-доставочными машинами с оставлением в выработанном пространстве руды, которую послойно магазинируют под углом естественного откоса, начиная от устья буродоставочной выработки, а после послойной отбойки руды во всем подэтаже на замагазинированную руду укладывают материал заполнения выработанного пространства, например лед, и выпуск замагазинированной руды ведут совместно с выпуском замагазинированной руды ниже лежащего подэтажа. Технический результат от использования изобретения - создание условий послойной отбойки руды на зажатую среду с обеспечением необходимого качества дробления и обеспечение управляемого выпуска отбитой руды в блоке без перемешивания. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел, например кимберлитовых трубок, подземным способом.

Предполагаемое изобретение может быть использовано для отработки кимберлитовых трубок в суровых условиях Якутии при переходе с открытых горных работ на подземный способ добычи.

Предложенный способ может быть использован при ведении работ в вечно мерзлых, а также незамерзших породах и рудах.

Данный метод предполагает также проведение горных работ при наличии руд и вмещающих пород, представленных практически любой крепостью и устойчивостью, включая породы, склонные к горным ударам.

Способ позволяет вести добычу кимберлита взрывным способом со щадящим сотрясательным режимом отделения руды от массива.

Кроме того, данный способ может быть использован для другого минерального сырья при добыче с блоковым обрушением и выпуском под покрывающими породами на больших глубинах, когда горно-технические условия не позволяют образовывать компенсационные пространства для отбойки руды.

Известен способ закладки выработанного пространства при разработке крутопадающих месторождений ценного полезного ископаемого в условиях многолетней мерзлоты (см., например, а.с. N 1705565, E 21 C 41/16) включающий отработку верхней части месторождения карьером, формирование в отработанном карьере ледового массива, подземную разработку оставшихся запасов полезного ископаемого с закладкой выработанного пространства льдом под действием собственного веса из отработанного карьера. Причем формирование в отработанном карьере ледового массива осуществляют в области, определенной по формуле, учитывающей количество растаянного льда при эксплуатации месторождения за счет притока тепла из горных пород, окружающих отработанное пространство. На ледовом массиве размещают слой сыпучего закладочного материала. Перемещают ледовый массив и слой сыпучего материала по мере опускания горных работ весом дополнительного ледового массива, который намораживают сверху сыпучего материала. Недостатком данного способа является то, что не приведен механизм управления равномерным опусканием всего закладочного массива по мере отработки рудного тела. Предложенный метод не позволяет вести добычу кимберлита взрывным способом со щадящим сотрясательным режимом отделения руды от массива.

Кроме того, известен способ разработки мощных и средней мощности рудных тел (см. а.с. N 1543079, E 21 C 41/22), включающий разбуривание массива рядами скважин, формирование компенсационного пространства, заряжание и взрывание пройденных рядом скважин на компенсационное пространство и зажатую среду в направлении от зажимающей среды к массиву и выпуск руды), причем компенсационное пространство формируют на всю высоту блока на границе его с рудным массивом проходной серии восстающих. Последний ряд скважин для отбойки руды бурят в массиве между восстающими. При отбойке руды на границе блока с рудным массивом формируют податливый слой из отбитой руды взрыванием скважин между восстающими на восстающий с миллисекундным опережением по отношению к взрыванию ряда скважин перед восстающими. Недостатком известного способа является трудность проходки восстающих выработок в условиях неустойчивости рудного массива при большом горном давлении.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки крутопадающих рудных тел (см. а.с. N 14463099 E 21 C 41/06), включающий почвоуступную подэтажную отбойку руды скважинами в зажиме, частичный выпуск руды, ее магазинирование и последующий выпуск замагазинированной руды, причем частичный выпуск руды осуществляют через торцы подэтажных выработок в объеме эллипсоида разрыхления на высоту вышерасположенного слоя замаганизированной руды, при этом отработку нижележащих подэтажей по отношению к вышележащим осуществляют с отставанием на ширину эллипоидов разрыхления от частичного выпуска руды и подэтажах. Недостатком известного способа является разбросанность горных работ в блоке по подэтажам, что усложняет и удорожает эксплуатационные затраты. Практически невозможно проследить расположение и ориентацию теоретических эллипсоидов разрыхления в действующем блоке рудника. Что на практике не дает возможности управлять выпуском руды со всеми вытекающими последствиями.

Задачей изобретения является создание условий послойной отбойки руды на зажатую среду с обеспечением необходимого качества дробления, обеспечение управляемого выпуска отбитой руды в блоке без перемешивания с налегающими пустыми породами. Поставленная цель достигается следующим образом: частичный выпуск осуществляют в объеме не менее 15% и не более 30% объема слоя отбиваемой руды одновременно по меньшей мере двумя вибропитателями с образованием одной общей зоны, выпуск замагазинированной руды ведут после послойной отбойки руды во всем блоке одновременным дозированным включением в работу всех вибропитателей в блоке с формированием общего потока отбитой руды в выработанном пространстве без перемешивания отбитой руды и материала заполнителя выработанного пространства, например льда и пустых пород.

Кроме того, тем что при отработке подэтажа, граничащего с днищем карьера, перед отбойкой очередного слоя руды ведут торцевой выпуск руды из ранее отбитого слоя самоходными погрузочно-доставочными машинами с послойным магазинированием в выработанном пространстве отбитой руды под углом естественного откоса, начиная от устья буродоставочной выработки, и после послойной отбойки руды во всем подэтаже на замагазинированную руду укладывается материал заполнителя, например намороженный лед, причем объем льда намораживаемого в зимний период, должен быть не менее 1,1-1,3 годового объема руды, добываемой из блока, а выпуск замагазинированной руды ведут совместно с выпуском замагазинированной руды ниже лежащего подэтажа.

Существенным отличием предлагаемого технического решения являются следующие положения: - частичный выпуск осуществляют в объеме не менее 15% и не более 30% объема слоя отбиваемой руды одновременно по меньшей мере двумя вибропитателями с образованием одной общей зоны, выпуск замагазинированной руды ведут после послойной отбойки руды во всем блоке одновременным дозированным включением всех вибропитателей в блоке с формированием общего потока отбитой руды в выработанном пространстве без перемешивания отбитой руды и материала заполнителя выработанного пространства, например льда и пустой породы.

Данное техническое решение предусматривает отбойку руды зарядами ВВ, расположенными в слое одним веером (одним рядом) с линией наименьшего сопротивления 1,5-3,5 м, глубина скважин может быть до 50 м (определяется в основном возможностью бурового станка и механизацией зарядки скважин ВВ).

Расположение скважин одним веером позволяет исключить преруплотнение отбитой руды взрывом зарядов ВВ смежного веера. Кроме того, практика показывает, что при использовании схемы расположения скважин в 2 и более рядов наблюдаются отказы за счет подрыва части скважин смежного веера, всходя из этих соображений способ предусматривает отбойку руды слоем с одним расположением веера скважин.

При расположении скважин одним веером возникает возможность регулирования степени дробления руды, а при необходимости - применение сотрясательной отбойки руды. При добыче кимберлита, для уменьшения степени повреждения кристаллов, сотрясательное взрывание является необходимым. При сотрясательном взрыве обрушенный массив разбивается системой трещин без перемещений и поэтому без специальных технологических операций выпуск такой руды невозможен. Предложенный способ предусматривает после взрывания слоя выпуск производить одновременной работой по меньшей мере двух вибропитателей.

Вибропитатели смонтированы перпендикулярно длинной оси буровой выработки по следующей схеме. Вибропитатели специальной конструкции, ширина рабочей площадки от 1,0 до 2,5 м (вибропитатели большей ширины по подземным выработкам не транспортабельны) устанавливаются параллельно друг другу на расстоянии 3-5 м между собой. При расстоянии менее 3 м целик руды между смежными питателями получается ненадежным и требует специальных мероприятий по поддержанию. При расстоянии более 5 м между вибрационными питателями образующиеся зоны потоков руды под каждым из вибропитателей соединяются на большой высоте, что снижает эффективность совместной работы вибропитателей. Практикой установлено, что при работе вибрационного питателя над его рабочей поверхностью образуется зона активного вибровоздействия на высоту до 3 м.

При ширине вибропитателя 2 м, высоте 3 м зона потока будет составлять более 5 м.

При одновременной работе двух вибропитателей ширина зоны будет более 10 м с площадью около 40 м², что обеспечить управляемый выпуск руды после сотрясательного взрывания. Одновременная работа двух вибропитателей обеспечит пропуск крупнокусковой руды за счет взаимного разрушения образующихся сводов над вибропитателями из крупных кусков, величиной 1,0-1,5 м и более. Размер кондиционного куска будет определятся возможностью транспортных средств и подъемного оборудования шахты. Чем крупнее кусок, полученный в забое после взрывных работ, тем больше сохранность кристаллов.

Величина дозы выпуска должна быть не менее 15% и не более 30% объема слоя отбитой руды.

Данное техническое решение обеспечивает разрыхление ранее обрушенной руды перед отбойкой очередного слоя, а разрыхленная руда используется в качестве компенсирующего пространства. Исследованием установлено, что для того, чтобы вести отбойку руды для ее разрыхления необходимо компенсационное пространство не менее 11%. При выпуске в зоне потока руда находится в разрыхленном состоянии и коэффициент разрыхления может достигать 50%. Также исследованием на моделях установлено, что при высоте подэтажа в 50 м после выпуска 30% руды из слоя поверхность контакта с налегающими породами практически остается ненарушенной. И весь объем выпущенной руды образуется за счет ее вторичного разрыхления при выпуске. Эти исследования и положены в обоснование верхнего и нижнего пределов дозы выпуска. Нижний предел - 15% определяется из условия создания благоприятной ситуации при отбойке руды с использованием минимального размера компенсационного пространства. А верхний предел дозы ограничивается 30% во избежание процесса перемешивания налегающими пустыми породами верхней части слоя.

Отбойка руды ведется слоями толщиной 1,5-3,5 м, ширина зоны разрыхления в призабойном очистном пространстве, как указывалось выше, составляет 10 м (при одновременной работе двух вибропитателей) и более, что обеспечивает надежное компенсационное пространство для отбойки очередного слоя. При этом не будет переуплотнения и переизмельчения руды, что весьма важно при добыче кимберлита.

Оставшаяся часть руды в слое магазинируется.

Данное техническое решение дает возможность избежать смешивание отбиваемой руды с пустыми породами (в частности, в том случае, когда после каждого отбитого слоя выпускалась бы вся отбитая руда), что снижает в конечном счете разубоживание и потери руды.

После послойной отбойки руды в блоке ведут выпуск замагазинированной руды одновременным дозированным включением в работу всех вибропитателей в блоке с образованием общего потока руды в выработанном пространстве, что обеспечивает равномерное опускание контакта отбитой руды и материала заполнения выработанного пространства, например льда и пустой породы.

Данное техническое решение позволяет исключать потери и разубоживание руды. При одновременном включении в работу всех вибропитателей в выработанном пространстве в ее замагазинированной руде создается единый управляемый поток. Время работы вибропитателя дозировано (регламентировано) и определяется временем заполнения пространства в доставочной выработке под вибропитателем, т. е. в пределах 1-3 мин. За это время верхняя поверхность (контакт руды и налегающего материала, например льда) опустится на величину до 10 см и из выработанного пространства будет выпущено от 200 до 5000 и более тонн руды, в зависимости от размера блока. После доставки и погрузки выпущенной руды, что может занимать от нескольких часов до нескольких суток (в зависимости от производительности и уровня развития транспортной и подъемной инфраструктуры шахты), производят повторный выпуск руды из блока включением всех вибропитателей на дозированное время. Так, в выработанном пространстве производится равномерное опускание контакта отбойной руды и расположенного на нем льда без перемешивания.

Кроме того, при отработке подэтажа, граничного с днищем камеры, перед отбойкой очередного слоя руды ведут торцевой выпуск руды из ранее отбитого слоя самоходными погрузочно-доставочными машинами с послойным магазинированием в выработанном пространстве отбитой руды под углом естественного откоса, начиная от устья буродоставочной выработки, после послойной отбойки руды во всем подэтаже, на замагазинированную руду укладывают материал заполнителя, например намороженный лед, причем объем льда должен быть не менее 1,1-1,3 годового объема руды, добываемой из блока, а выпуск замагазинированной руды ведут совместно с выпуском замагазинированной руды нижележащего подэтажа.

Данное техническое решение позволяет, используя днище карьера как обнаженную плоскость и компенсационное пространство, производить отбойку руды с минимальными затратами. Ускорить переход от открытой разработки к комбинированной и подземной добыче руды.

В выработанном пространстве магазинируется только та часть руды, которую невозможно погрузить из буродоставочных выработок не заходя в выработанное пространство (для обеспечения безопасных условий труда).

После послойной отбойки руды во всем подэтаже на замагазинированную руду укладывают материал заполнения выработанного пространства, например лед.

Данное техническое решение позволяет с минимальными затратами поддерживать выработанное пространство от обрушения, создавая безопасные условия труда в целом по шахте. Использование намороженного льда в качестве закладочного материала не только с снизит затраты на возведение закладочного массива, но также снизит затраты на обогащение полезного ископаемого, когда налегающий материал разубоживает руду при выпуске.

Объем льда, намороженного в зимний период, должен быть не менее 1,1-1,3 годового объема руды, вынимаемой в отрабатываемом блоке (этаже).

Данное техническое решение обеспечит надежное поддержание выработанного пространства, а избыточный объем льда 10-30% предназначается на потерю объема в результате его таяния за счет тепла в летний период, а также тепла земли. Причем количество намороженного льда легко поддается проверке и ежегодной корректировке.

Выпуск замагазинированной руды ведут совместно с выпуском замагазинированной руды нижележащего подэтажа.

Данное техническое решение позволяет упростить технологию погрузки замагазинированной руды, сократить потери.

Сущность предлагаемого технического решения.

Отбойка руды вертикальными слоями с расположением в нем одного веера скважин позволяет производить дробление руды с необходимым заданным качеством, включая сотрясательное взрывание, а для обеспечения надежно работающего компенсационного пространства за счет уплотнения разрыхленной среды (отбойка на зажатую среду) частичный выпуск ведут по меньшей мере двумя одновременно работающими вибропитателями с образованием одной общей зоны потока шириной, равной 3-5 л.н.с. (толщины слоя). Одновременная работа двух вибропитателей обеспечивает надежный выпуск крупнокусковой руды, в том числе и после сотрясательного взрывания. Объем дозы частичного выпуска руды для образования разрыхления, используемого в качестве компенсационного пространства, 10-30% объема отбиваемого слоя руды. Остальная часть руды слоя временно магазинируется и выпускается после послойной отбойки руды всего подэтажа.

Выпуск замагазинированной руды ведут одновременным дозированным включением в работу всех вибропитателей в блоке с образованием одного общего потока руды в выработанном пространстве, что обеспечивает равномерное опускание контакта отбитой руды с материалом заполнителем выработанного пространства, например намороженного льда и пустой породы.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает элементами существенной новизны и полезности.

Пример выполнения способа разработки крутопадающих рудных тел показан на фиг. 1 - 16.

На фиг. 1 показана принципиальная схема способа разработки крутопадающего рудного тела - вертикальный разрез; на фиг. 2 - план транспортного горизонта; на фиг. 3 - план доставочного горизонта; на фиг. 4 - вертикальный разрез доставочной выработки; на фиг. 5 - доставочная выработка в плане сечения I-I (фиг. 4); на фиг. 6 - схема размещения вибропитателя в доставочной выработке; на фиг. 7 - то же, сечение II-II (фиг. 6); на фиг. 8 - то же, узел сопряжения камеры вибропитателя с окном выпуска руды; на фиг. 9 - план бурового горизонта; на фиг. 10 - схема отбойки руды в блоке - вертикальный разрез в крест простирания блока; на фиг. 11 - то же, разрез III-III (фиг. 10); на фиг. 12 - то же, в плане сечение IV-IV (фиг. 10); на фиг. 13 - схема отработки подэтажа переходного периода с открытого на подземный способ добычи; на фиг. 14 - то же, вариант отбойки подэтажа из буродоставочной выработки; на фиг. 15 - то же, вариант отбойки подэтажа при бурении в днище карьера и буродоставочной выработки; на фиг. 16 - то же, вариант отбойки подэтажа из буродоставочной выработки под замагазинированной рудой.

Для отработки месторождения проходят основной и вспомогательные стволы шахты, они могут располагаться на одной промплощадке или на противоположных флангах месторождения.

По вертикали месторождение разбивают на этажи. Высота этажа может быть от 50 до 100 и более метров.

В качестве примера рассмотрим отработку кимберлитовой трубки после завершения работ открытым способом на заданную глубину. На границе этажа традиционно располагают транспортный горизонт 1 (фиг. 1), на высоте трех-пяти метров нарезается горизонт доставки руды 2, на высоте семи-десяти метров - буровой горизонт 3. Когда высота этажа более 60 м или имеется возможность использования днища карьера для комбинированной разработки, нарезают один или два дополнительных буродоставочных подэтажа 4. Отработанное пространство заполняют пустыми породами или в условиях с суровым климатом льдом 5 в зимний период. А для уменьшения его таяния в летний период покрывают теплоизоляционным материалом 6. На транспортном горизонте 1 (фиг. 1, 2) по центральной части рудного тела 7 проходят транспортную выработку 8 между основным 9 и вспомогательным 10 стволами. Известными технологическими способами оформляют рудничные дворы для транспортных операций, водоотлива, вентиляции. Для мощных рудных тел и большой производительности шахты откатка может производиться по кольцевой схеме, для чего проходят полевой откаточный штрек 11. Рудное тело разделяется на выемочные блоки (панели) 12, при этом ширина блока составляет 15-25 м, длина по мощности рудного тела (границы блоков обозначены пунктирными линиями). По центру каждого блока 12 на доставочном горизонте 2 проходят доставочную выработку 13 (фиг. 3), соединенную вентиляционным полевым штреком 14 со вспомогательным стволом 10. В центральной части доставочная выработка 13 (фиг. 4, 5) соединена рудоспусками 15, по которым ведется погрузка руды из блока, а также имеются отделения для подачи свежей струи воздуха в отработанный блок. Для выдачи отработанного воздуха из блока с одной стороны имеется полевой вентиляционный штрек 14, а с другой стороны вентиляционные сбойки 16 с полевыми вентиляционными выработками на буровом горизонте 3. При проходке выработки может выдаваться попутно добытая руда через вспомогательный ствол 10, рудоспуски 17 или рудопуски 15 (фиг. 3).

Из доставочной выработки 13 (фиг. 4, 5, 6) на высоте 2-3 м проходят наклонные камеры 18 длиной 5-6 м для размещения вибропитателей 19 (фиг. 6, 7, 8). Вибропитатели 19 специальной конструкции способны работать при полном завале рудой. Ширина рабочего органа рабочей площадки вибропитателя равна 1,0-2,5 м (фиг. 7), вибропитатели шириной более 2,5 м по горизонтальным выработкам шахты не транспортабельны. Длина вибропитателя 5-6 м подбирается из условия безопасной работы, а также величины действующей активной зоны вибропитателя. Исследованиями установлено, что ширина "b" окна загрузки должна равняться высоте H от рабочей поверхности вибропитателя 19 до сопряжения окна с наклонной камерой 18 (фиг. 8).

В свою очередь движение крупнокусковой руды через вибрирующий узел выпуска идет без зависаний, если высота H не менее 2-3 размеров кондиционного куска выпускаемой руды.

Наклонные камеры 18 проходят через 5-7 м, т.е. величина целика 21 (фиг. 4, 5) между двумя смежными камерами равна 3-5 м.

Исследованиями установлено, что при работе специального вибропитателя вибрационное воздействие распространяется на высоту до 3 м и над каждым вибропитателем 19 и наблюдается зона 22 (фиг. 7), в которой имеется влияние вибрации на перемещение сыпучего материала с образованием зоны потока. При совместной одновременной работе двух или нескольких вибропитателей высота воздействий увеличивается, при этом наблюдаются объединение и создание одного общего потока горной массы.

Для создания единого потока при работе нескольких вибропитателей уменьшают величину целика 21. При размерах целика 21 менее трех метров увеличиваются затраты на его поддержание во время эксплуатации.

На буровом горизонте 2 (фиг. 1, 9) в каждом блоке проходят по две буровые выработки 23, которые посредством полевого штрека 24 соединяют основным 9 и вспомогательным 10 стволами. Отгрузка горной массы при проходке полевых штреков 24 и буровых выработок 23 производят через рудоспуск 17.

Отработка блоков одностадийная с отбойкой слоями (фиг. 10, 11, 12) на зажатую среду посредством веерных скважин 25 с расположением в один ряд в слое. Глубина скважин до 50 м и диктуется возможностью буровых станков, технологией и техническим оснащением зарядки скважин ВВ.

Отбойку производят вертикальными слоями, но также могут производить и наклонными слоями в сторону массива. Наклонные слои увеличивают устойчивость массива, в то же время способствуют разрыхлению отбитой руды, расширяя зону потока 26 при ее частичном выпуске. Увеличенная зона разрыхленной руды способствует отбойке, снижая переизмельчение руды и ее переуплотнение. Основную массу руды 27 магазинируют и извлекают после послойной отбойки всего блока.

При отработке кимберлитовых трубок, когда днище карьера доступно, целесообразно верхние части отработать через дополнительный подэтаж 4 (фиг. 13, 14). На дополнительном подэтаже 4 (фиг. 1) проходят буродоставочные выработки 28 (фиг. 14), аналогичные тем, что и на буровом горизонте (фиг. 5).

Из буродоставочных выработок бурят вертикально 29 (фиг. 14) или наклонно 30 скважины глубиной до 50 м. Отбойку ведут на свободное пространство, а после отбойки производят погрузку и доставку руды 31 (фиг. 14) погрузочно-доставочными машинами, оставшуюся под углом естественного откоса 32 руду 33 магазинируют. В дальнейшем, если имеется территориальная возможность, на замагазинированную руду намораживают лед 5 и укладывают теплоизоляционный слой 6 (фиг. 13).

Замагазинированную руду 33 извлекают совместно с магазинированной рудой ниже лежащего подэтажа. Когда на днище карьера можно разместить буровое оборудование, целесообразно отработку дополнительного подэтажа вести с увеличенной высотой (фиг. 15). Верхнюю часть подэтажа на глубину 15-30 м разбуривают скважинами 34 (вертикально иди наклонно) буровым станком с почвы днища карьера, а нижнюю часть подэтажа на глубину 30-50 м скважинами 35 (вертикально или наклонно) из буродоставочной выработки 28. Выпуск отбитой руды 31 ведут из буродоставочной выработки 28 погрузочно-доставочными машинами. А руду 23 магазинируют и выпускают при отработке ниже лежащего подэтажа.

Если состояние бортов карьера позволяет отработать два дополнительных подэтажа (фиг. 16), желательно после отработки первого дополнительного подэтажа по схеме фиг. 14 отработать второй дополнительный подэтаж под замагазинированной рудой 33 (полученной при отработке первого дополнительного подэтажа).

Пример осуществления способа разработки крутопадающих рудных тел.

Возможны два варианта осуществления способа в зависимости от состояния бортов и днища карьера на период начала подготовки и отработки подземным способом.

1. Днище карьера завалено обрушенными пустыми породами с бортов карьера. В этом случае отработку необходимо вести без дополнительного подэтажа.

2. Борта карьера сохранились и имеется возможность использования днища карьера, в этом случае целесообразно отрабатывать с дополнительным подэтажом верхнюю часть месторождения.

1. Вариант. Проходят стволы, нарезают рудные дворы и ведут горноподготовительные и нарезные работы на транспортном 1, доставочном 2 и буровом 3 горизонтах для первых блоков известными технологическими приемами. В камерах 18 первого блока ведут монтаж вибропитателей 19. Целесообразно отработку первого блока начинать с центральной части. Известными приемами выполняют разрезную щель, которую разделывают в забой для отбойки слоев руды (фиг. 10, 11, 12). Из буровой выработки 23 бурят скважины 25 для отбойки слоя.

Для кимберлита, обладающего небольшой прочностью 300-600 кг/см², целесообразно, с точки зрения устройства массива, отбойку вести наклонными скважинами под углом 75-85^o к горизонту, при этом наклон должен быть в сторону массива.

Кроме того, для соблюдения сохранности кристаллов отбойку необходимо вести низкобризантными ВВ, используя принцип сотрясательного взрывания. При этом толщина слоя может быть 1,5-3,5 м, желательно для получения крупного куска иметь толщину слоя, равную 2,0 м. Глубина скважин на всю высоту этажа 40-50 м и в основном регламентируется возможностями бурового оборудования и состоянием качества механизации по зарядке скважин ВВ.

После отбойки слоя руды производят частичный выпуск в пределах 15-30% объема руды отбитого слоя. Частичный выпуск руды производится при одновременной работе по меньшей мере двух вибропитателей 19 (фиг. 6, 7, 8, 10, 11). На фиг. 11 показан вариант при одновременной работе трех вибропитателей с созданием одной общей зоны потока 26 в призабойном пространстве слоя.

Предложенные вибропитатели 19 способны работать при полном завале рудой с производительностью 300-600 м³/ч и способны грузить руду крупностью 1,5 м и более.

При одновременной работе вибропитателей 19 в призабойной зоне 26 образуется общий поток руды шириной более 10 м с активной площадью более 40 м². Большая активная зона, созданная вибропитателями, обеспечивает выпуск крупнокусковой руды, в том числе и после сотрясательного взрывания.

Вибропитателями 19 руда выпускается на почву доставочной выработки 13 (фиг. 6), заполняя под ним объем порядка 6-15 м³. Следует оговориться, что для каждого конкретного случая данный объем определенный, его значение и учет обеспечивают контроль за количеством выпущенной руды в дозе. Вибропитатели отключают после полного заполнения объема и ведут осмотр выпущенной руды. При необходимости, если в выпущенной руде оказываются куски больше кондиционного размера, производят вторичное дробление негабарита как в доставочной выработке, так и непосредственно на вибропитателях 19. Конструкция вибропитателя способна выдерживать дробление негабарита накладными зарядами ВВ весом 2 кг. Если по каким-либо причинам объем под вибропитателем незаполнен, производят дозаполнение его индивидуальным включением. Затем погрузочно-доставочными машинами ведут погрузку и доставку руды до р доспусков 15. После очистки доставочной выработки 13 вибропитатели 19 включаются повторно для выпуска следующей дозы руды, операция повторяется до тех пор, пока не будет создано разрыхление призабойного пространства для отбойки последующего слоя. Частичный выпуск руды могут производить и в специальное устройство в виде дозирующей емкости (фиг. 11) с донной разгрузкой, с помощью которой производится доставка руды по доставочной выработке 19 до рудоспуска 15.

Основную руду в блоке магазинируют. В начале производят послойную отбойку руды, например, как показано на фиг. 10, из правой буровой выработки, а затем из левой буровой выработки, при этом отбойка может вестись параллельно с некоторым отставанием, как показано на фиг. 12. После послойной отбойки руды из правой и левой буровых выработок ведут выпуск оставшейся замагазинированной руды 27 (фиг. 1).

Выпуск замагазинированной руды из блока ведут одновременным дозированным включением в работу вверх вибрационных питателей в блоке с выпуском руды на почву доставочной выработки или на специальную дозировочную емкость. Вибропитатели работают 1-3 мин, за это время заполняют специальную дозирующую емкость или объемы под каждым вибропитателем. После отключения вибропитателей ведут осмотр выпущенной руды, при необходимости, как отмечалось выше, производят дробление крупных кусков, а также дополняют объемы. Отгрузку руды из доставочной выработки производят погрузочно-разгрузочными машинами, если выпуск производился на почву доставочной выработки, или возвратно-поступательным перемещением дозировочной емкости с донной разгрузкой над рудоспуском 15.

За одно включение вибропитателей может быть выпущено до 5000 м³ руды в зависимости от длины блока, при этом в очистном пространстве контакт руды и налегающих пород опустится не более чем на 10 см.

Производительность блока во время выпуска замагазинированной руды зависит только от мощности транспортных средств и оборудования подъема шахты.

При добыче кимберлита желательно уменьшить воздействие взрыва во время отбойки, при этом необходимо увеличить крупность куска руды.

Предлагаемая технология позволяет отбивать руду в щадящем режиме, кроме того, выпускать и доставлять ее в виде крупных кусков до 1-1,5 м.

Транспортировка такой руды и выдача на поверхность, на гора, может осуществляться только в вагонетках.

Выпуск замагазинированной руды ведется одним общим потоком и во всем блоке с плавным опусканием контакта руды и налегающего материала (льда, породы, хвостов обогатительной фабрики), что резко снижает перемешивание налегающих пород, разубоживание не превышает 2% и позволяет снизить потери.

Предлагаемая технология может успешно применяться при добыче полезного ископаемого на больших глубинах, когда невозможно образовывать компенсационные полости для отбойки руды.

II Вариант. Борта карьера сохранились, имеется возможность использования днища карьера при отработке верхней части месторождения.

В данном варианте горноподготовительные и нарезные работы на транспортном 1, доставочном 2, буровом 3 горизонтах проводятся аналогично первому варианту.

Проводят горноподготовительные и нарезные работы на дополнительном горизонте 4 (фиг. 1, 13).

В начале отрабатываются запасы на дополнительном горизонте 4. В это время на горизонтах 1, 2, 3 ведутся работы по схеме, описанной выше.

На дополнительном горизонте проходят буродоставочные выработки 28 по сетке, аналогичной буровому горизонту. Из буродоставочной выработки бурят вертикальные 29 или наклонные 30 скважины (фиг. 14) для отбойки кимберлита. Глубина скважин до 50 м определяется возможностями буровой техники.

Взрывание производят на свободную поверхность (фиг. 13, 14). После отбойки из буродоставочных выработок 28 ведут отгрузку отбитой руды погрузочно-доставочными машинами, не заходя на открытое пространство. Оставшуюся руду 33 под углом естественного откоса 32 магазинируют. Производят отбойку следующего слоя и цикл повторяется. В отработанном пространстве, послойно, остается замагазинированная руда 33, на которую в зимний период намораживают лед 5, а для его сохранения в летний период укладывают слой теплоизоляционного материала 6.

Если есть возможность разместить на днище карьера буровое оборудование и вести взрывные работы, высоту подэтажа увеличивают. Верхнюю часть подэтажа разбуривают на глубину 15-30 м и взрывают с поверхности днища карьера, а нижнюю часть подэтажа разбуривают на глубину 30-50 м из буродоставочных выработок. Работу по отбойке на подэтажах согласуют с возможностью максимальной выгрузки отбитой руды (с соблюдением ТБ), а минимальное количество руды магазинируют. Выемка замагазинированной руды, как в описанном варианте, ведут совместно с замагазинированной рудой ниже лежащего подэтажа.

Если состояние бортов карьера позволяет отрабатывать два дополнительных подэтажа (фиг. 16), экономически целесообразно после отработки первого дополнительного подэтажа по схеме фиг. 14 отрабатывать второй дополнительный, подэтаж под замагазинированной рудой 33 (фиг. 16).

На замагазинированную руду в зимний период намораживается лед в количестве 1,1-1,3 объема руды, добываемой из блока в течение года. Для уменьшения таяния льда в летний период на лед укладывают слой из теплоизоляционного материала 6. По мере отработки рудного тела в зимний период ведут намораживание массива. Намороженный массив используют для поддержания выработанного пространства.

Формула изобретения

1. Способ разработки крутопадающих рудных тел, включающий почвоуступную одностадийную отбойку руды на зажатую среду, частичный выпуск отбитой руды из призабойного пространства перед взрыванием зарядов ВВ в очередном слое, магазинированные руды с равномерным опусканием отбитой руды и материала заполнителя, отличающийся тем, что частичный выпуск осуществляют в объеме не менее 15% и не более 30% объема слоя отбиваемой руды одновременно по меньшей мере двумя вибропитателями с образованием одной общей зоны, выпуск замагазинированной руды ведут после послойной отбойки руды во всем блоке одновременным дозированным включением в работу всех вибропитателей в блоке с формированием общего потока отбитой руды в выработанном пространстве без перемешивания отбитой руды и материала заполнителя выработанного пространства, например льда и пустых пород.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отработке подэтажа, граничащего с днищем карьера, перед отбойкой очередного слоя руды ведут торцевой выпуск руды из ранее отбитого слоя самоходными погрузочно-доставочными машинами, с послойным магазинированием в выработанном пространстве отбитой руды под углом ествественного откоса, начиная от устья буродоставочной выработки, и после послойной отбойки руды во всем подэтаже на замагазинированную руду укладывается материал заполнителя, например намороженный лед, причем объем льда, намораживаемого в зимний период, должен быть не менее 1,1 - 1,3 годового объема руды, добываемого из блока, а выпуск замагазинированной руды ведут совместно с выпуском замагазинированной руды нижележащего подэтажа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16