Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой и механизированный комплекс для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке некрепких кимберлитовых руд. Способ включает выемку руды слоевыми рассечками, в очередном слое проходят разрезной и оконтуривающие штреки, из разрезного штрека в первой и второй панелях проходят монтажные камеры до оконтуривающих штреков, в монтажных камерах каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь из самоходных гидрофицированных тумб, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры, и монтируют магистральный закладочный конвейер по разрезному штреку и транспортные рудные конвейеры в оконтуривающих штреках. В начале первой панели под прикрытием передвижной ограждающей крепи из самоходных гидрофицированных тумб самоходным добычным комбайном ведут выемку руды в слоевой рассечке с отгрузкой ее реверсивным ленточным конвейером внутри передвижной ограждающей крепи, а затем транспортным рудным конвейером по оконтуривающему штреку до рудоспуска. После выемки руды из слоевой рассечки первой панели самоходный добычной комбайн перегоняют для выемки руды из слоевой рассечки второй панели, а в первой панели в отработанной слоевой рассечке ведут закладочные работы, для этого из перепускной восстающей выработки магистральным закладочным конвейером и реверсивным ленточным конвейером в передвижной ограждающей крепи этой панели подают закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава. Производят заполнение части объема слоевой рассечки поданной дробленой горной породой, при этом ведут вибрационную укладку ее до максимально возможной степени сложения, затем производят инъектирование в оставшиеся поры заложенного массива твердеющего раствора, получая закладку. Повторяют вышеуказанные операции до заполнения слоевой рассечки этой закладкой, а после выемки руды из всех слоевых рассечек первой и второй панелей и заполнения их указанной закладкой ведут заполнение разрезного и оконтуривающих штреков дробленой горной породой с использованием для ее транспортировки установленных в них конвейеров, причем укладку дробленой горной породы и последующее инъектирование твердеющего раствора ведут технологическими операциями, которые используют при заполнении слоевых рассечек, и над заполненными указанной закладкой разрезным и оконтуривающими штреками самоходным добычным комбайном проходят разрезной и оконтуривающие штреки для выемки нового слоя с выдачей попутно добытой руды конвейерами, использованными при отработке предыдущего слоя. После проходки указанных штреков слоя производят перемонтаж конвейеров подъемом и закреплением их к кровле этих пройденных штреков для отработки нового слоя. Механизированный комплекс для отработки кимберлитовой трубки включает несколько транспортных рудных конвейеров и магистральный закладочный конвейер, две механизированные крепи, каждая из которых выполнена в виде самоходных на гусеничном ходу гидрофицированных тумб, в которых смонтированы два реверсивных ленточных конвейера, крепь снабжена передним и задним оградительными щитами. Комплекс снабжен, по меньшей мере, одним вибровозбудителем глубинного уплотнения закладочного материала, средством для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива и агрегатами промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера. Изобретение позволяет повысить производительность добычи, снизить затраты на работы по закладке, снизить энергоемкость и трудоемкость закладочных работ. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке некрепких кимберлитовых руд, имеющих большую ценность.

Известен способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых (см. а.с. СССР 1682569, Е 21 С 41/22, опубл. в БИ 37, 1991), включающий выемку руды слоевыми заходками снизу вверх с проведением разрезной выработки очередного слоя подрывкой кровли разрезной выработки отрабатываемого слоя и отбойкой руды в слоевых рассечках, доставку отбитой руды и закладку выработанного пространства твердеющими смесями. Слоевые рассечки проходят с наклоном в стороны примыкающих заходок, а перед закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на почву отработанного слоя под пройденной разрезной выработкой очередного слоя укладывают сухую закладку в виде штабеля трапецеидального поперечного сечения высотой, определенной расчетом.

Недостатком известного способа является ограниченная производительность, большие расходы цемента на приготовление литой твердеющей закладки, большие затраты при использовании литой твердеющей закладки в условиях многолетнемерзлого массива, большие затраты электроэнергии на подогрев компонентов для изготовления литой твердеющей закладки, ее доставку в шахту, чтобы она не замерзала, и укладку в выработанное пространство в условиях Якутской алмазодобывающей провинции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ отработки трубкообразных кимберлитовых месторождений наклонными слоями по восстанию механизированным комплексом с закладкой (см. патент РФ 2155868, кл. Е 21 С 41/22, опубл. в БИ 25, 2000), включающий образование вентиляционного и транспортных горизонтов, проходку восстающей выработки в центральной части месторождения и выемку руды слоями механизированным комплексом. На транспортном и вентиляционных горизонтах по простиранию месторождения, вдоль длинной оси трубкообразного кимберлитового месторождения проходят горизонтальные выработки, которые через интервалы соединяют между собой вертикальными выработками. Фланговые выработки располагают на расстоянии от контакта месторождения, равном длине механизированной крепи. На транспортном горизонте с оставлением целика проходят монтажную камеру и монтируют механизированный комплекс. Вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый наклонный слоевой заезд по восстанию, причем при проходке с одной стороны вертикальных выработок почва слоевого заезда поднимается на половину от высоты слоя и при дальнейшей проходке по второй стороне поднимается до полной высоты слоя. Из наклонного слоевого заезда отработку наклонного слоя ведут механизированным комплексом короткими параллельными заходками. Между фланговыми вертикальными выработками торцевые части слоя отрабатывают при развороте механизированного комплекса. По мере продвижения механизированного комплекса ведут закладку отработанного слоя. По меньшей мере под одной из фланговых вертикальных выработок в закладываемом массиве монтируют крепь ствола для спуска руды и вспомогательных операций по обслуживанию механизированного комплекса. Для подачи закладки с вентиляционного горизонта в забой механизированного комплекса используют фланговую вертикальную выработку над стволом.

Недостатком известного способа является невозможность использования его для руды пониженной прочности и устойчивости массива, что ведет к повышенным расходам по поддержанию выработанного пространства и снижению производительности очистного забоя.

Известен механизированный комплекс для добычи кимберлита (см. патент РФ 2136887, Е 21 D 23/00, опубл. в БИ 25, 1999), включающий механизированную крепь со средствами для транспортировки руды, очистной комбайн и элементы для разупрочнения массива. В центральной части очистного забоя механизированного комплекса находится по меньшей мере один комплект оборудования для опережающей проходки и крепления камеры для размещения установки бурения параллельных забою скважин, устройства для заполнения скважин разупрочняющим веществом и образования дополнительной длины камеры, обеспечивающей выполнение процесса по разупрочнению кимберлита.

Недостатком известного комплекса является невысокая его производительность за счет использования медленно протекающего процесса разупрочнения специальным химическим веществом, расширяющимся при реакции с водой; большая трудоемкость вспомогательных операций.

Известен также механизированный комплекс для реализации способа отработки кимберлитовых трубок (см. патент РФ 2116447, Е 21 С 41/22, опубл. в БИ 21, 1998), включающий механизированную крепь, конвейер для подачи полезного ископаемого, механизм для добычи. Головная часть механизированного комплекса снабжена проходческим щитом (комбайном) с инвентарной крепью для проходки и крепления слоевого вентиляционного штрека от механизированной крепи по меньшей мере до первой вентиляционной сбойки, а хвостовая часть механизированного комплекса снабжена пневмозакладочной машиной, соединенной через дозатор с восстающей выработкой для подачи закладочного материала. Каждая секция механизированной крепи снабжена закладочным трубопроводом и соплом для подачи закладки в выработанное пространство, подключенное быстроразъемным соединением к закладочному трубопроводу смежной секции. Механизм для добычи выполнен в виде струга с зубьями активного действия. Для подачи и распространения закладки механизированная крепь снабжена дополнительным конвейером, закрепленным на заднем верхняке закладочного отделения. Ограждающие стенки снабжены источником колебаний. Закладочное устройство снабжено дополнительным механизмом для приготовления твердеющей смеси и приспособлениями для нагнетания ее в полость между кровлей подработанного кимберлита и верхней поверхностью сухой закладки в отработанном пространстве.

Недостатком механизированного комплекса является невысокая прочность заложенного массива посредством пневмозакладочных установок, что ведет к осложнению горных работ в восходящем порядке; невозможность использования при отработке сложных рудных тел с невыдержанными элементами залегания.

Ближайшим аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является механизированный комплекс для отработки кимберлитовой трубки, который описан в способе отработки кимберлитовых трубок механизированным комплексом (см. патент РФ 2135772, Е 21 С 41/22, опубл. в БИ 24, 1999), включающий механизированную передвижную ограждающую крепь из гидрофицированных тумб, в которых смонтирован конвейер, агрегат для добычи, транспортный рудный конвейер, ограждающий щит, агрегат для заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку и закладочный конвейер.

Недостатками известного технического решения являются невысокая производительность при добыче полезного ископаемого и большая трудоемкость закладочных работ за счет цикличности процесса.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение производительности при добыче полезного ископаемого и снижение затрат на выполнение работ по закладке выработанного пространства за счет снижения энергоемкости и трудоемкости закладочных работ.

Поставленная задача решается следующим образом.

Предлагается способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой, включающий выемку руды слоевыми рассечками, проходку выработок, проходку монтажной камеры и установку передвижной крепи, выемку руды в слоевых рассечках механизированным комплексом, доставку руды в слое и проведение закладочных работ в слоевых рассечках. Для решения поставленной задачи в очередном слое проходят разрезной и оконтуривающие штреки, из разрезного штрека в первой и второй панелях проходят монтажные камеры до оконтуривающих штреков. В монтажных камерах каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь из самоходных гидрофицированных тумб, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры, и монтируют магистральный закладочный конвейер по разрезному штреку и транспортные рудные конвейеры в оконтуривающих штреках. После чего в начале первой панели под прикрытием передвижной ограждающей крепи из самоходных гидрофицированных тумб самоходным добычным комбайном ведут выемку руды в слоевой рассечке с отгрузкой ее реверсивным ленточным конвейером внутри передвижной ограждающей крепи, а затем транспортным рудным конвейером по оконтуривающему штреку до рудоспуска, и после выемки руды из слоевой рассечки первой панели самоходный добычной комбайн перегоняют для выемки руды из слоевой рассечки второй панели. В первой панели в отработанной слоевой рассечке ведут закладочные работы, для этого из перепускной восстающей выработки магистральным закладочным конвейером и реверсивным ленточным конвейером в передвижной ограждающей крепи этой панели подают закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава и производят заполнение части объема слоевой рассечки поданной дробленой горной породой, при этом ведут вибрационную укладку ее до максимально возможной степени сложения. Затем производят инъектирование в оставшиеся поры заложенного массива твердеющего раствора, получая закладку. После чего повторяют вышеуказанные операции до заполнения слоевой рассечки этой закладкой. После выемки руды из всех слоевых рассечек первой и второй панелей и заполнения их указанной закладкой ведут заполнение разрезного и оконтуривающих штреков дробленой горной породой с использованием для ее транспортировки установленных в них конвейеров. Укладку дробленой горной породы и последующее инъектирование твердеющего раствора ведут технологическими операциями, которые используют при заполнении слоевых рассечек. Над заполненными указанной закладкой разрезным и оконтуривающими штреками самоходным добычным комбайном проходят разрезной и оконтуривающие штреки для выемки нового слоя с выдачей попутно добытой руды конвейерами, использованными при отработке предыдущего слоя. После проходки указанных штреков слоя производят перемонтаж конвейеров подъемом и закреплением их к кровле этих пройденных штреков для отработки нового слоя.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются следующие.

В очередном слое проходят разрезной и оконтуривающие штреки, из разрезного штрека в первой и второй панелях проходят монтажные камеры до оконтуривающих штреков. В монтажных камерах каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь из самоходных гидрофицированных тумб, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры, и монтируют магистральный закладочный конвейер по разрезному штреку и транспортные рудные конвейеры в оконтуривающих штреках, после чего в начале первой панели под прикрытием передвижной ограждающей крепи из самоходных гидрофицированных тумб самоходным добычным комбайном ведут выемку руды в слоевой рассечке с отгрузкой ее реверсивным ленточным конвейером внутри передвижной ограждающей крепи, а затем транспортным рудным конвейером по оконтуривающему штреку до рудоспуска.

Деление слоя кимберлитовой трубки на две - первую и вторую панели обеспечивает независимость ведения работ по добыче руды в слоевых рассечках и их заполнение закладкой. Это позволяет максимально использовать технические возможности каждого из процессов. Обеспечивается максимально возможная производительность по выемке руды самоходным добычным комбайном, например, в первой панели, в то же время обеспечиваются максимальные возможности по реализации процессов по закладке отработанной слоевой рассечки во второй панели, а затем наоборот.

Для обеспечения наибольшей производительности при отработке кимберлитовой трубки с ограниченной устойчивостью руды предлагается передвижная ограждающая крепь из самоходных гидрофицированных тумб, которые обеспечивают надежное поддержание кровли слоевых рассечек как во время выемки руды, так и при заполнении закладочным материалом. Самоходные гидрофицированные тумбы обеспечивают безопасность работы, и механизируется процесс крепления слоевой рассечки. Использование конвейерной доставки руды обеспечивает максимально возможную производительность непрерывно работающего самоходного добычного комбайна и минимальные затраты на доставку руды. Размеры кимберлитовых трубок ограничены, рудные тела компактны. Предлагаемый способ отработки кимберлитовой трубки обеспечивает минимальные расстояния доставки, а большие объемы руды в блоке для работы комплекса, состоящего из небольшого доставочного конвейера длиной до 50 м и транспортного рудного конвейера длиной до 300 м, обеспечивают высокую эффективность использования.

После выемки руды из слоевой рассечки первой панели самоходный добычной комбайн перегоняют для выемки руды из слоевой рассечки второй панели, а в первой панели в отработанной слоевой рассечке ведут закладочные работы, для этого из перепускной восстающей выработки магистральным закладочным конвейером и реверсивным ленточным конвейером в передвижной ограждающей крепи этой панели подают закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава и производят заполнение части объема слоевой рассечки поданной дробленой горной породой, при этом ведут вибрационную укладку ее до максимально возможной степени сложения.

Совмещение скоростной добычи (непрерывной работы самоходного добычного комбайна с непрерывной отгрузкой конвейерами) и производимое сразу заполнение выработанного пространства позволяют отказаться от временной крепи слоевой рассечки при добыче кимберлитовой руды, имеющей ограниченную прочность и устойчивость, чтобы сократить расходы на ее добычу.

Использование в качестве закладочного материала дробленых горных пород определенного гранулометрического состава значительно сокращает расходы на его приготовление. В качестве закладочного материала предлагается использовать скальную горную породу любой прочности (желательно большой прочности), дробленную до определенной крупности. Крупность самой крупной фракции определяют по техническим возможностям дробления, транспортировки до места укладки и техникой укладки в выработанное пространство. Чем больше крупность, тем меньше расходы на дробление и больше прочность заложенного массива. Целесообразно использовать дробленую горную породу с размером крупной фракции до 100-150 мм. Дробленую горную породу делят по крупности на фракции. Закладочный материал в своем составе должен содержать несколько фракций с определенным объемом каждой фракции. Гранулометрический состав смеси фракций закладочного материала должен при максимальном сложении обеспечить минимальную пористость.

Закладочный материал в виде смеси разных фракций приготавливают на поверхности при температуре окружающей среды (может быть и отрицательной). При спуске в шахту и во время доставки до места укладки в выработанное пространство слоевой рассечки его поддерживают при естественной температуре. Все вышеуказанное значительно сокращает расходы на приготовление и доставку закладочного материала.

В слоевой рассечке в определенном объеме (в части ее) укладку дробленой горной породы ведут с использованием вибрационных воздействий и укладывают отдельные кусочки фракций дробленой горной породы в максимально возможной степени сложения. Заложенный таким образом массив имеет малую пористость и обладает большой прочностью. Укладку ведут в относительно небольшом объеме слоевой рассечки, который определяют возможностью укладки вибрационной техникой.

Затем производят инъектирование в оставшиеся поры заложенного массива твердеющего раствора, получая закладку.

Уложенные посредством вибрационных воздействий дробленые горные породы в виде "каркаса" с малой пористостью обладают большой прочностью, а чтобы "каркас" не разрушался за счет смещения, оставшиеся поры заполняют инъектированием в них твердеющего раствора.

В зависимости от температуры горного массива для многолетнемерзлых или талых горных пород готовят твердеющие растворы, использующие сцепление льдом или вяжущими элементами.

Для шахты с многолетнемерзлыми породами используют в качестве твердеющего раствора водные растворы глины, золы, шлама обогатительной фабрики и т. п. Закрепление "каркаса" из уложенных кусков дробленых горных пород осуществляет замерзшая в порах глина, зола или шлам.

Прочности такого закрепления достаточно, чтобы не происходило смещения и разрушения "каркаса", а "каркас" из дробленых горных пород выдерживает большие давления. Для шахты с талыми горными породами в качестве твердеющего раствора используют цементно-песчаный, известковый, гипсовый растворы или растворы из активированного шлака.

При этом ввиду ограниченных требований к прочности инъектируемого раствора, могут быть уменьшены расходы связующих для его изготовления. Кроме того, для создания прочного массива закладки расходуют связующие только для пор в хорошо заложенном массиве, а пористость может быть 5-15%. Все вышеуказанное обеспечит минимальные затраты на приготовление твердеющего раствора. Твердеющий раствор готовят в шахте в непосредственной близости от места его использования, например в разрезном штреке.

После чего повторяют вышеуказанные операции до заполнения слоевой рассечки этой закладкой.

Заполнение слоевой рассечки отдельными объемами позволяет качественно производить укладку дробленой горной породы и надежное инъектирование твердеющих растворов, что обеспечит большую прочность заложенного массива. Причем заполнение слоевой рассечки дробленой горной породой, укладку ее в определенном объеме вибрационными воздействиями и инъектирование можно производить одним агрегатом на гусеничном ходу с устройствами для автоматизации всех этих процессов или агрегатами, смонтированными на самоходных гидрофицированных тумбах.

После выемки руды из всех слоевых рассечек первой и второй панелей и заполнения их указанной закладкой ведут заполнение разрезного и оконтуривающих штреков дробленой горной породой с использованием для ее транспортировки установленных в них конвейеров, причем укладку дробленой горной породы и последующее инъектирование твердеющего раствора ведут технологическими операциями, которые используют при заполнении слоевых рассечек, и над заполненными указанной закладкой разрезным и оконтуривающими штреками самоходным добычным комбайном проходят разрезной и оконтуривающие штреки для выемки нового слоя с выдачей попутно добытой руды конвейерами, использованными при отработке предыдущего слоя, а после проходки указанных штреков слоя производят перемонтаж конвейеров подъемом и закреплением их к кровле этих пройденных штреков для отработки нового слоя.

Вышеуказанное снижает трудоемкость подготовки вышележащего слоя, на операциях по закладке отслуживших свой срок штреков в отработанном слое, комбайновой проходке новых штреков с использованием конвейеров. После проходки разрезного и оконтуривающих штреков ведут перемонтаж конвейеров для транспортировки руды путем подъема их на высоту без разборки и сборки, что также снижает трудоемкость по подготовке очередного слоя к очистным работам.

Для осуществления способа техническим решением предлагается механизированный комплекс для отработки кимберлитовой трубки, включающий механизированную передвижную ограждающую крепь из гидрофицированных тумб, в которых смонтирован конвейер, агрегат для добычи, транспортный рудный конвейер, ограждающий щит, агрегат для заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку и закладочный конвейер. Для решения поставленной задачи агрегат для добычи руды выполнен в виде самоходного добычного комбайна, комплекс имеет несколько транспортных рудных конвейеров и магистральный закладочный конвейер, две механизированные крепи, каждая из которых выполнена в виде самоходных на гусеничном ходу гидрофицированных тумб, в которых смонтированы два реверсивных ленточных конвейера, крепь снабжена передним и задним оградительными щитами, комплекс снабжен, по меньшей мере, одним вибровозбудителем глубинного уплотнения закладочного материала, средством для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива и агрегатами промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера.

Использование самоходных на гусеничном ходу гидрофицированных тумб обеспечивает мобильность крепления слоевых рассечек при отработке слоя. Это особенно важно, когда меняется длина этих рассечек при изменении контуров кимберлитовой трубки. Применение самоходных гидрофицированных тумб позволит организовать в процессе разработки слоя комбайновую выемку руды, а заполнение выработанного пространства закладочным материалом в разных слоевых рассечках обеспечивает максимальную производительность на каждой операции и в целом по панели.

Кроме того, применение гидрофицированных тумб обеспечивает безопасность ведения работ при отработке кимберлитовых трубок при ограниченной прочности и устойчивости руды. Для повышения производительности гидрофицированные тумбы снабжены агрегатами, обеспечивающими высокую производительность по выполнению процессов по закладке выработанного пространства дробленой горной породой с последующим ее упрочнением твердеющим раствором.

Использование самоходного добычного комбайна для добычи под ограждающей крепью из гидрофицированных тумб повышает производительность и обеспечивает безопасность ведения работ по добыче кимберлитовой руды.

Целесообразно вибровозбудители глубинного уплотнения закладочного материала и средство для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива установить на заднем оградительном щите, при этом в межопорном пространстве гидрофицированных тумб выполнить монорельс для перемещения агрегатов промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера и заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку.

Это техническое решение позволяет сократить вспомогательные операции по наладке и настройке оборудования по заполнению слоя дробленой - горной породой и уплотнению ее и инъектированию в поры заложенного массива твердеющего раствора, что повышает производительность труда по закладке выработанного пространства.

Целесообразно механизированный комплекс снабдить самоходным шасси, перемещаемым под задними оградительными щитами самоходных гидрофицированных тумб, при этом агрегат промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера, агрегат заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку, вибровозбудители глубинного уплотнения закладочного материала и средство для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива смонтировать на нем.

Для кимберлитовых трубок со среднеустойчивой рудой, когда допускаются небольшие обнажения кровли на непродолжительное время после выемки руды и удаления добычного комбайна из слоевой рассечки, целесообразно использовать гусеничный ход. Гидрофицированные тумбы на гусеничном ходу перемещают до груди забоя, оставляя свободным выработанное пространство между ранее заложенным массивом, что снижает время на вспомогательные операции.

В этом случае целесообразно использовать самоходное шасси, на котором смонтировано оборудование для ведения закладочных работ дробленой горной породой с последующим ее закреплением твердеющими растворами. Это снизит расходы на изготовление оборудования для этой операции и уменьшит эксплуатационные расходы.

Пример осуществления способа слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой и механизированный комплекс для его осуществления описаны ниже и показаны на фиг. 1 - 9, где на: фиг. 1 приведена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа с плане; фиг. 2 - то же, разрез а-б-в-г (проекция на вертикальную плоскость); фиг. 3 - схема выемки самоходным добычным комбайном руды из слоевой рассечки; фиг. 4 - схема закладочных работ лентами в слоевой рассечке (разрез перпендикулярно длинной оси, выемка ленты А); фиг. 5 - то же, выемка -ленты Б; фиг. 6 - то же, выемка ленты В; фиг. 7 - схема ведения закладочных работ в слоевой рассечке (разрез по длинной оси рассечки); фиг. 8 - разрез 1-1 на фиг. 7; фиг. 9 - схема проходки разрезного штрека для вышележащего (нового) слоя.

Предлагаемый способ может быть использован для отработки кимберлитовых трубок круглой, овальной и вытянутой формы крутого падения.

По вертикали кимберлитовую трубку разбивают на блоки высотой 50-100 м. При ограниченных размерах площади кимберлитовой трубки (1500-2000 м²) отработку ведут одним блоком, при большей площади отработка может вестись несколькими блоками. Подготовку блока на транспортном и закладочно-вентиляционном горизонтах ведут известными приемами. Для отработки блока проходят известными приемами рудоспуски перепуска руды, восстающие выработки для перепуска закладочного материала и наклонные съезды для самоходной техники.

Рассмотрим пример осуществления предлагаемого способа для разработки вытянутой по простиранию кимберлитовой трубки, имеющей среднюю мощность 60 м вертикального падения, с помощью предлагаемого механизированного комплекса.

Отработку кимберлитовой трубки ведут слоями в восходящем порядке. По центру кимберлитовой трубки по ее длинной оси проходят разрезной штрек 1 (фиг. 1), который связан с наклонным съездом (наклонный съезд не показан) и восстающей выработкой 2 для перепуска закладочного материала. По контактам кимберлитовой трубки проходят оконтуривающие штреки 3, 4 на границе панелей (позицией не обозначено).

Оконтуривающие штреки 3 и 4 закольцованы между собой и имеют одну или две восстающие выработки - рудоспуски 5, 6 для перепуска руды на транспортный горизонт (транспортный горизонт не показан). Разрезным штреком 1 слой разделяют на две панели - первую и вторую.

В разрезном штреке 1 (фиг. 1, 2) монтируют магистральный закладочный конвейер 7 для транспортировки закладочного материала от восстающей выработки 2, где смонтирован питатель 8 для его загрузки. В оконтуривающих штреках 3 и 4 смонтированы транспортные рудные конвейеры 9 и 10 для транспортировки руды в рудоспуски 5 и 6. Затем в первой и второй панелях проходят монтажные камеры 11 и 12 (на фиг. 1 монтажные камеры обозначены пунктирными линиями ввиду того, чтобы на фиг. 1 показать пример осуществления способа в развитой фазе. Монтажные камеры 11 и 12 проходят в слое в первую очередь, до начала очистных работ). В монтажных камерах 11 и 12 каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь (фиг. 1, 3) из самоходных гидрофицированных тумб 13, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры 14 и 15. Посредством реверсивных ленточных конвейеров 14 и 15 производят доставку руды под прикрытием самоходных гидрофицированных тумб 13 до перегрузочных устройств 16 и 17 (перемещающихся в оконтуривающих штреках 3 и 4) для погрузки руды на транспортные рудные конвейеры 9 и 10.

Кроме того, реверсивные ленточные конвейеры 14 и 15 используют для доставки закладочного материала от магистрального закладочного конвейера 7 посредством перегружателя 18. Выемку руды в панелях слоя ведут в слоевых рассечках 19 (далее рассечка 19) посредством самоходного добычного комбайна 20 под прикрытием самоходных гидрофицированных тумб 13 - под их передними оградительными щитами 21 (фиг. 3).

Самоходные гидрофицированные тумбы 13 (фиг. 4-6) для обеспечения заполнения отработанных рассечек 19 снабжены задним оградительным щитом 22, на котором установлены вибровозбудители 23 глубинного уплотнения закладочного материала, средство 24 для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива, а в межопорном пространстве гидрофицированных тумб 13 выполнен монорельс 25 для перемещения агрегатов 26 промежуточной разгрузки реверсивных ленточных конвейеров 14, 15 и заброски закладочного материала в отработанную рассечку 19.

Кроме того, для укладки закладочного материала в отработанную рассечку 19 может использоваться самоходное шасси 27 (фиг. 7, 8) со смонтированным на нем агрегатом 28 для промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера 14 (или 15) и агрегатом 29 для заброски закладочного материала в отработанную рассечку 19, вибровозбудители 30 для вибрационной укладки закладочного материала, средство 31 для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива.

В восстающей выработке 2 через закладочный горизонт с поверхности шахты (цепочку подачи закладочного материала с поверхности шахты до закладочно-вентиляционного горизонта и по горизонту до восстающей выработки 2 решают известными способами и приемами - не показано) подают закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава с фракциями крупностью, например, 2-100 мм (исключена мелкая фракция и пылевидные частицы). Гранулометрический состав по фракциям подобран таким образом, чтобы при максимально возможной степени сложения вибрационными воздействиями пористость заложенного массива была 5-15%. Закладочный материал в шахту подают при естественной температуре (температура окружающей среды на поверхности шахты может быть выше или ниже 0^oС) и естественной влажности.

Для укладки закладочного материала в отработанную рассечку 19 используют набор механизмов, смонтированных на гидрофицированных тумбах 13, или самоходное шасси 27, посредством которого закладочный материал размещают в определенном объеме 32 отработанной рассечки 19 (фиг. 2). Вибрационными воздействиями закладочный материал укладывают до максимально возможной степени сложения и ведут инъектирование твердеющего раствора под давлением в оставшиеся поры заложенного массива.

Изготавливают твердеющий раствор в рассечке 19 или разрезном штреке 1. Для этой цели на самоходной машине 33 (фиг. 1) установлено оборудование для приготовления твердеющего раствора.

При температуре в слое ниже 0^oС в качестве твердеющего раствора используют водный раствор глины, шлама обогатительной фабрики и т.п. Раствор затвердевает в порах заложенного массива при замерзании воды.

При температуре в слое выше 0^oС в качестве твердеющего раствора используют раствор цементно-песчаный, известково-песчаный, гипсовый, из активированного шлака, а также может быть использована синтетическая смола, в том числе синтетическая вспенивающаяся смола для гидроизоляции.

После отработки очередного слоя ведут заполнение закладочным материалом разрезного штрека 1, оконтуривающих штреков 3, 4 с помощью конвейеров 7, 9 и 10. Для укладки закладочного материала и инъектирования твердеющего раствора используют самоходное шасси 27. Над заложенным разрезным штреком 1 и оконтуривающими штреками 3 и 4 комбайном 20 (фиг. 9) проходят новые разрезной и оконтуривающие штреки для отработки вышележащего слоя и ведут перемонтаж конвейеров 7, 9 и 10 под кровлю вновь образованных выработок.

При разработке вытянутой кимберлитовой трубки более 60 м целесообразно проходить несколько разрезных штреков 1, чтобы длина рассечки 19 не превышала 30-40 м. Длинные рассечки 19 увеличивают срок их отработки, при малой крепости и устойчивости кимберлитовой руды потребуется возведение временного крепления части кровли.

Рассмотрим пример выполнения способа слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой и механизированный комплекс для его осуществления.

Конструктивное оформление отрабатываемого блока и слоя ведут известными приемами, как описано выше. Отработку слоя ведут парными панелями (ориентировочно названными первой и второй), в которых идет чередование процессов по выемке руды комбайном 20 и закладке отработанной рассечки 19 закладочным материалом.

После оформления слоя проходки разрезного штрека 1, оконтуривающих штреков 3, 4, сбойки их рудоспусками 5, 6 и восстающей выработкой 2 для перепуска закладочного материала, перемонтажа магистрального закладочного конвейера 7 для транспортировки закладочного материала и транспортных рудных конвейеров 9, 10 проходят монтажные камеры 11 и 12, в которых устанавливают самоходные (передвижные) на гусеничном ходу гидрофицированные тумбы 13 передвижной ограждающей крепи.

В начале первой (например, правой) рассечки 19 под прикрытием передвижной ограждающей крепи из самоходных гидрофицированных тумб 13 (их передних оградительных щитов 21) ведут выемку руды самоходным добычным комбайном 20 (фиг. 1-3). Добытую руду реверсивным ленточным конвейером 15 посредством перегрузочного устройства 16 транспортного рудного конвейера 10 транспортируют в рудоспуск 6. После выемки руды из рассечки 19 первой панели комбайн 29 перегоняют по оконтуривающим штрекам 3 и 4 во вторую панель.

В то же время по другую сторону разрезного штрека 1 ведут закладочные работы в ранее отработанной рассечке 19 второй панели (описание дано для развитой стадии работ в панели). Из восстающей выработки 2 закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава (в примере - смесь дробленого материала крупностью 2-100 мм) подают магистральным закладочным конвейером 7 до перегружателя 18. Закладочный материал перегружателем 18 перегружают на реверсивный ленточный конвейер 14 в ограждающей крепи и доставляют до самоходного шасси 27 (фиг. 7, 8) или к месту укладки посредством устройств, размещенных в самоходных гидрофицированных тумбах 13. Посредством механизма 29 закладочный материал забрасывают под кровлю рассечки 19, заполняя объем 32 (несколько десятком м³), при этом вибрационными воздействиями вибровозбудителями 30 закладочный материал укладывают до максимально возможной степени сложения (пористость заложенного массива 5-15%).

В то же время посредством оборудования для приготовления твердеющего раствора, смонтированного на самоходной машине 33, готовят твердеющий раствор. При температуре горных пород ниже 0^oС готовят, например, водно-глинистый раствор. При температуре горных пород выше 0^oС готовят, например, цементно-песчаный водный раствор.

Приготовленный твердеющий раствор с помощью средства 31, установленного на самоходном шасси 27, под давлением подают в оставшиеся поры заложенного в объем 32 массива. При отрицательной температуре водный раствор глины в порах замерзает, образуя жесткую конструкцию с "каркасом" из дробленой горной породы, тщательно уложенной вибрационными воздействиями. При положительной температуре в порах затвердевает цементно-песчаный раствор. После инъектирования самоходное шасси 27 перемещают на технологически заданную величину, производят заполнение нового объема 32 закладочным материалом и цикл повторяют.

Когда кимберлитовая руда обладает ограниченной устойчивостью, целесообразно вести закладку отработанной рассечки 19 лентами А, Б, В, как показано на фиг. 4-6. Толщину лент А, Б и В определяют техническими возможностями вибровозбудителей 23 по укладке дробленой горной породы до максимально возможной степени сложения и средства 24 для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива из дробленой горной породы определенного гранулометрического состава.

При выборе толщины лент А, Б и В учитывают технические возможности по забрасыванию дробленой горной породы посредством агрегата 26. После выемки руды из рассечки 19 и перегона самоходного добычного комбайна 20 посредством гусеничного хода гидрофицированных тумб 13 устанавливают толщину первой ленты А (фиг. 4) и закрепляют задний оградительный щит 22.

Закладочный материал из восстающей выработки 2 конвейером 7 подают к рассечке 19, в которой будут вести закладочные работы. Перегружателем 18 закладочный материал перегружают на реверсивный ленточный конвейер 14. С него агрегатом 26 промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера 14 (или 15) закладочный материал подают для заброски в отработанную рассечку 19. Вибровозбудителями 23 производят укладку закладочного материала из дробленых горных пород определенного гранулометрического состава до максимально возможной степени сложения. В оставшиеся поры заложенного массива инъектируют твердеющий раствор с помощью средства 24. Так последовательно определенными объемами заполняют объем ленты А. Затем производят перемещение гидрофицированных тумб 13, образуют новую ленту Б (фиг. 5). Заполнение очередной ленты ведут с использованием вышеописанных операций.

После заполнения очередной ленты Б закладочным материалом ведут перемещение гидрофицированных тумб 13 с образованием ленты В (фиг. 6) и операции по заполнению закладочным материалом. Количество лент может быть и другое в зависимости от габаритных размеров самоходного добычного комбайна 20 и его технических возможностей. При образовании последней ленты гидрофицированные тумбы 13 прижимают к забою. Новую рассечку 19 самоходным добычным комбайном 20 ведут при минимальных зазорах между элементами гидрофицированных тумб 13 и забоем.

Последовательным выполнением ряда циклов рассечку 19 заполняют дробленой горной породой определенного гранулометрического состава с максимально возможной степенью сложения с помощью вибрационных воздействий, а в оставшиеся поры заложенного массива инъектируют под давлением твердеющий раствор.

После отработки всех рассечек 19 в первой и второй панелях ведут погашение разрезного штрека 1 и оконтуривающих штреков 3 и 4 заполнение их дроблеными горными породами (закладочным материалом), используя конвейеры 7, 9 и 10. При этом используют технологии закладочных работ, описанные выше.

Над заложенными разрезным штреком 1 и оконтуривающими штреками 3 и 4 комбайном 20 проходят новые аналогичные штреки для отработки вышележащего слоя (нового слоя). Затем производят перемонтаж конвейеров 7, 9 и 10 подъемом их к кровле пройденных новых штреков (фиг. 9). При переходе с одного слоя на другой заезды для самоходной техники могут проходить самоходным добычным комбайном 20, а извлекаемую породу укладывать в погашаемые разрезной штрек 1 и оконтуривающие штреки 3 и 4.

Формула изобретения

1. Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой, включающий выемку руды слоевыми рассечками, проходку выработок, проходку монтажной камеры и установку передвижной крепи, выемку руды в слоевых рассечках механизированным комплексом, доставку руды в слое и проведение закладочных работ в слоевых рассечках, отличающийся тем, что в очередном слое проходят разрезной и оконтуривающие штреки, из разрезного штрека в первой и второй панелях проходят монтажные камеры до оконтуривающих штреков, в монтажных камерах каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь из самоходных гидрофицированных тумб, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры, и монтируют магистральный закладочный конвейер по разрезному штреку и транспортные рудные конвейеры в оконтуривающих штреках, после чего в начале первой панели под прикрытием передвижной ограждающей крепи из самоходных гидрофицированных тумб самоходным добычным комбайном ведут выемку руды в слоевой рассечке с отгрузкой ее реверсивным ленточным конвейером внутри передвижной ограждающей крепи, а затем транспортным рудным конвейером по оконтуривающему штреку до рудоспуска, и после выемки руды из слоевой рассечки первой панели самоходный добычной комбайн перегоняют для выемки руды из слоевой рассечки второй панели, а в первой панели в отработанной слоевой рассечке ведут закладочные работы, для этого из перепускной восстающей выработки магистральным закладочным конвейером и реверсивным ленточным конвейером в передвижной ограждающей крепи этой панели подают закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава и производят заполнение части объема слоевой рассечки поданной дробленой горной породой, при этом ведут вибрационную укладку ее до максимально возможной степени сложения, затем производят инъектирование в оставшиеся поры заложенного массива твердеющего раствора, получая закладку, после чего повторяют вышеуказанные операции до заполнения слоевой рассечки этой закладкой, а после выемки руды из всех слоевых рассечек первой и второй панелей и заполнения их указанной закладкой ведут заполнение разрезного и оконтуривающих штреков дробленой горной породой с использованием для ее транспортировки установленных в них конвейеров, причем укладку дробленой горной породы и последующее инъектирование твердеющего раствора ведут технологическими операциями, которые используют при заполнении слоевых рассечек, и над заполненными указанной закладкой разрезным и оконтуривающими штреками самоходным добычным комбайном проходят разрезной и оконтуривающие штреки для выемки нового слоя с выдачей попутно добытой руды конвейерами, использованными при отработке предыдущего слоя, а после проходки указанных штреков слоя производят перемонтаж конвейеров подъемом и закреплением их к кровле этих пройденных штреков для отработки нового слоя.

2. Механизированный комплекс для отработки кимберлитовой трубки, включающий механизированную передвижную ограждающую крепь из гидрофицированных тумб, в которых смонтирован конвейер, агрегат для добычи, транспортный рудный конвейер, ограждающий щит, агрегат для заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку и закладочный конвейер, отличающийся тем, что агрегат для добычи руды выполнен в виде самоходного добычного комбайна, комплекс имеет несколько транспортных рудных конвейеров и магистральный закладочный конвейер, две механизированные крепи, каждая из которых выполнена в виде самоходных на гусеничном ходу гидрофицированных тумб, в которых смонтированы два реверсивных ленточных конвейера, крепь снабжена передним и задним оградительными щитами, комплекс снабжен, по меньшей мере, одним вибровозбудителем глубинного уплотнения закладочного материала, средством для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива и агрегатами промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера.

3. Механизированный комплекс по п.2, отличающийся тем, что вибровозбудители глубинного уплотнения закладочного материала и средство для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива установлены на заднем оградительном щите, при этом в межопорном пространстве гидрофицированных тумб выполнен монорельс для перемещения агрегатов промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера и заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку.

4. Механизированный комплекс по п.2, отличающийся тем, что он снабжен самоходным шасси, перемещаемым под задними оградительными щитами самоходных гидрофицированных тумб, при этом агрегат промежуточной разгрузки реверсивного ленточного конвейера, агрегат заброски закладочного материала в отработанную слоевую рассечку, вибровозбудители глубинного уплотнения закладочного материала и средство для инъектирования твердеющего раствора в поры заложенного массива смонтированы на нем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9