Система подземной разработки полезных ископаемых с нетвердеющей закладкой

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при отработке массивных залежей с использованием сыпучего материала в качестве закладки. Система включает разделение залежи на крутонаклонные слои, разделение каждого слоя на секторообразные блоки таким образом, чтобы через вершину блока проходил откаточный горизонт, последовательную выемку руды в пределах блока длинными заходками в восходящем порядке и подсыпку закладочного материала на подошву очистной выработки после каждой заходки. Выемочные блоки формируют из двух смежных, относительно откаточного горизонта, проходящего через вершину блока, частей с углами при вершинах, определяемыми по математическим выражениям.Изобретение позволяет уменьшить объем подготовительных работ. 1ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом.

Известны слоевые системы разработки (1), применяемые при добыче полезных ископаемых из мощных пластовых месторождений или из рудных месторождений, представленных массивными залежами. При этом пласт или залежь разделяют на несколько слоев умеренной толщины, которые затем отрабатывают последовательно в определенном порядке. Исходя из конкретных условий, слои могут быть горизонтальными или наклонными.

Известна также система разработки полезных ископаемых (2) с разделением залежи на крутонаклонные слои, которые, в свою очередь, делятся на секторообразные блоки с углом при вершине

где α - угол наклона слоя,

i_max - предельно допустимый продольный уклон очистной выработки.

К вершине каждого блока подводят откаточный штрек. Выемку руды в пределах блока производят длинными заходками, перемещая фронт очистного забоя по направлению к верхней части блока. По окончании каждой заходки производят подсыпку закладочного материала на подошву очистной выработки. Мощность подсыпки в каждом сечении определяется зависимостью:

Δh=Δb*tgα,

где Δb - поперечное перемещение очистной выработки за одну заходку.

Недостатком данной системы является большой объем подготовительных работ. Так как секторообразный блок вписан внутрь рудного тела, то его линейные параметры напрямую зависят от граничных контуров этого тела и, в силу природных факторов, имеют значительный разброс значений. Таким образом, при фиксированном значении уклонов граничных очистных выработок перепады высот между вершинами блоков будут различными, то есть шаг изменения высотных отметок вершин носит хаотичный характер. По условию отработки к вершине каждого блока необходимо подвести откаточный штрек. В этой ситуации обеспечить одним штреком отработку нескольких блоков, приуроченных к разным слоям, не представляется возможным. Поэтому образуется сеть подготовительных горных выработок без какой-либо пространственной систематизации и, как следствие, с большой суммарной протяженностью.

Целью предлагаемого изобретения является снижение объема подготовительных работ за счет оптимизации пространственного положения вершин добычных блоков, находящихся в различных отрабатываемых слоях. В результате этого одним откаточным штреком можно будет обслуживать максимальное количество добычных блоков.

Поставленная цель достигается тем, что в системе подземной разработки полезных ископаемых с нетвердеющей закладкой, включающей в себя разделение залежи на крутонаклонные слои, разделение каждого слоя на секторообразные блоки таким образом, чтобы через вершину блока проходил откаточный горизонт, последовательную выемку руды в пределах блока длинными заходками в восходящем порядке и подсыпку закладочного материала на подошву очистной выработки после каждой заходки, выемочные блоки формируют из двух смежных, относительно откаточного горизонта, проходящего через вершину блока, частей с углами при вершинах

где α - угол наклона слоя;

Δh_i-(i-1) и Δh_i-(i+1) - перепад высот между откаточным горизонтом, проходящим через вершину блока, и нижележащим и вышележащим откаточными горизонтами соответственно;

d_i-(i-1) и d_i-(i+1) - горизонтальные расстояния между точками пересечения плоскости крутонаклонного слоя с плоскостями откаточных горизонтов: среднего и нижележащего, среднего и вышележащего соответственно.

При этом условии будет обеспечена возможность обслуживания всех блоков систематизированной сетью штреков, приуроченных только к откаточным горизонтам. Каждый штрек обеспечит доступ к нескольким блокам, принадлежащим различным крутонаклонным слоям. Отработка блока складывается из множества элементарных циклов, каждый из которых включает в себя отбойку руды, ее отгрузку и закладку выработанного пространства.

Практическая реализация предлагаемого изобретения.

Рудное тело откаточными горизонтами делят на этажи. На откаточных горизонтах по контуру рудного тела проходят штреки.

Далее рудное тело делят на крутонаклонные слои, мощность и угол наклона которых определяются конкретными горно-геологическими и технологическими условиями.

Крутонаклонные слои рудного тела разбивают на секторообразные блоки таким образом, чтобы через вершину блока проходил откаточный горизонт. При этом каждый блок будет состоять из двух частей с общей горизонтальной границей, проходящей через вершину блока, и с углами при вершинах ϕ_i-1 и ϕ_i+1. Значения углов ϕ_i-1 и ϕ_i+1 определяют в соответствии с расчетной схемой, показанной на чертеже.

Из ΔBDE имеем sin ϕ_i-1 = ED/BD; (1)

ED = BC;

Из схемы следует, что АВ представляет собой перепад высот между откаточным горизонтом, проходящим через вершину блока, и нижележащим откаточным горизонтом. Обозначим его через Δh_i-(i-1);

AD - горизонтальное расстояние между точками пересечения плоскости крутонаклонного слоя с плоскостями среднего и нижележащего откаточных горизонтов. Обозначим его через d_i-(i-1).

После подстановки в формулу (1) значений из (2) и (3) и с учетом принятых обозначений получим:

или

По аналогии для верхней части блока будут справедливы следующие выкладки:

Из ΔBKL имеем sin ϕ_i+1 = KL/BK; (6)

Из ΔFKL KL = FK/ sinα; (7)

Из

Из схемы следует, что FK представляет собой перепад высот между откаточным горизонтом, проходящим через вершину блока, и вышележащим откаточным горизонтом. Обозначим его через Δh_i-(i+1);

BF - горизонтальное расстояние между точками пересечения плоскости крутонаклонного слоя с плоскостями среднего и вышележащего откаточных горизонтов. Обозначим его через d_i-(i+1).

После подстановки в формулу (6) значений из (7) и (8) и с учетом принятых обозначений получим:

или

Приняв за исходные данные высотные отметки откаточных штреков и выбрав точки пересечения плоскостей крутонаклонных слоев с плоскостями откаточных горизонтов, по формулам (5) и (10) рассчитывают углы ϕ_i-1 и ϕ_i+1 для различных блоков каждого из крутонаклонных слоев. Все слои делят на секторообразные блоки согласно расчетным данным.

По границам блоков проходят нарезные выработки. Выемку руды в блоке осуществляют длинными заходками в восходящем порядке, послойно заполняя выработанное пространство нетвердеющей закладкой. Для откатки используют штреки, пройденные на отметках откаточных горизонтов.

Очередность отработки блоков определяется проектом.

Использованные источники

1. Некрасовский Я.Э., Белосветов А.В., Локшин Б.С. и др. Разработка месторождений полезных ископаемых.- М.: Недра, 1966.-С.161-164.

2. Патент на изобретение RU №2219339 С2, 20.13.2003. Бюл.№35. Система подземной разработки полезных ископаемых с нетвердеющей закладкой.

Система подземной разработки полезных ископаемых с нетвердеющей закладкой, включающая в себя разделение залежи на крутонаклонные слои, разделение каждого слоя на секторообразные блоки таким образом, чтобы через вершину блока проходил откаточный горизонт, последовательную выемку руды в пределах блока длинными заходками в восходящем порядке и подсыпку закладочного материала на подошву очистной выработки после каждой заходки, отличающаяся тем, что выемочные блоки формируют из двух смежных относительно откаточного горизонта, проходящего через вершину блока, частей с углами при вершинах

где α - угол наклона слоя;

Δh_i-(i-1) и Δh_i-(i+1) - перепад высот между откаточным горизонтом, проходящим через вершину блока, и нижележащим и вышележащим откаточными горизонтами соответственно;

d_i-(i-1) и d_i-(i+1) - горизонтальные расстояния между точками пересечения плоскости крутонаклонного слоя с плоскостями откаточных горизонтов: среднего и нижележащего, среднего и вышележащего соответственно.