Способ разработки сложноструктурных крутопадающих мощных и средней мощности рудных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности. Способ разработки сложноструктурных мощных и средней мощности крутопадающих скальных рудных месторождений включает проходку подготовительно-нарезных выработок, слоевую выемку наклонных полос очистного блока, имеющих наклон согласно углу падения рудного тела, начиная от висячего бока в направлении к лежачему боку, отбойку руды взрывными шпурами. Отбойку, доставку и выпуск породы из породных прослоев в рудном теле осуществляют раздельно через фланговые породоспуски. Отработанный слой после соответствующей подготовки заполняют малопрочной твердеющей закладкой, обеспечивающей устойчивость его стенок, при этом исключаются междублоковые целики, с оставлением свободного технологического пространства между кровлей рудного забоя и горизонтальной поверхностью закладочного массива предыдущего слоя. В первую очередь производят выемку нижнего слоя блока заходками на всю его ширину, заполняют отработанные заходки прочной твердеющей смесью в определенной последовательности с предварительным устройством арматуры, так что после полной выемки слоя образуется монолитная железобетонная плита, выполняющая функции потолочины при отработке запасов нижележащего блока. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения руды и безопасность отработки очистных блоков. 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки сложноструктурных мощных и средней мощности крутопадающих скальных рудных тел, включающих породные прослои.

Известен способ разработки пологопадающих полезных ископаемых, преимущественно рудных, включающий выемку слоями снизу вверх с закладкой выработанного пространства, в котором с целью сохранения целостности налегающей толщи пород и разгрузки зоны очистных работ от опорного давления полезное ископаемое вынимают вертикальными полосами с образованием рудного уступа, расклиниваемого в торце уступа твердеющей закладкой, под защитой которого производят выемку полезного ископаемого слоями с заполнением выработанного пространства предыдущего слоя твердеющей закладкой (авторское свидетельство СССР №487236, кл. Е21С 41/06, 1971).

Недостаток известного способа заключается в том, что расклинивание рудного уступа в торце твердеющей закладкой увеличивает трудоемкость очистной выемки.

Известен также способ разработки крутопадающих рудных месторождений, включающий сплошную выемку слоями, взрывоотбойку руды, выпуск ее и закладку выработанного пространства твердеющей смесью, в котором с целью интенсификации очистной выемки отработку слоя ведут последовательно вертикальными прирезками, после отбойки и выпуска руды из прирезки ее закладывают и во время твердения закладочного материала начинают отработку следующей прирезки с образованием компенсационного пространства в ней в виде вертикальной щели, причем компенсационное пространство располагают со стороны рудного массива длинной стороной параллельно заложенной прирезке, а затем отбивают прирезку веерами глубоких скважин последовательно от компенсационного пространства к заложенному выработанному пространству отработанной прирезки (авторское свидетельство СССР №646054, кл. Е21С 41/06, 1978).

Недостатком известного способа является невозможность разделения руды и породы при валовой выемке вертикальных прирезок веерами глубоких взрывных скважин в условиях разработки сложноструктурных рудных тел, необходимость применения более прочной закладки в связи с обнажением нижней поверхности закладочного массива вышерасположенной и заложенной прирезки, а также трудности контроля полноты заполнения закладкой отработанной прирезки.

Известен также способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий выемку полезного ископаемого вертикальными полосами, отбойку в них полезного ископаемого слоями снизу вверх и закладку выработанного пространства предыдущего слоя твердеющей смесью с оставлением свободного пространства между ее поверхностью и кровлей рудного уступа, в котором слои отбивают вкрест простирания, придавая им форму свода естественного равновесия, причем вначале отрабатывают слои нечетных полос, затем отрабатывают слои четных полос, которые опирают нижними поверхностями на закладочный массив отработанных слоев нечетных полос, слои которых смещают относительно смежных полос по восстанию, а закладку слоев производят из выработок вышележащих слоев (авторское свидетельство СССР №636395, кл. Е21С 41/06).

Недостатком известного способа является повышение потерь отбитой руды в углах почвы предыдущего слоя, увеличение разубоживания руды закладкой при отбойке слоев четных полос, а также трудности раздельной отгрузки руды и породы при наличии породных прослоев.

Прототипом изобретения является способ разработки рудных тел слоями с закладкой, включающий выемку вертикальных полос руды слоями в восходящем порядке, обрушение рудного массива в выработанное пространство слоя, отгрузку руды и заполнение выработанного пространства разнопрочной твердеющей закладкой, отгрузку отбитой руды слоя осуществляют частично со стороны закладочного массива и формируют при этом навал руды вдоль выработанного пространства со стороны рудного массива, затем образовавшееся пространство вдоль закладочного массива заполняют низкопрочной закладкой высотой, равной высоте навала руды, а отгрузку руды из этого навала осуществляют после обезвоживания низкопрочной закладки, после чего образовавшееся пространство со стороны рудного массива заполняют высокопрочной твердеющей закладкой и формируют слой из этой закладки над ранее образованным низкопрочным закладочным массивом (авторское свидетельство СССР №1509531, кл. Е21С 41/06, 1987).

Одним из существенных недостатков известного технического решения является высокий уровень разубоживания при разработке сложноструктурных рудных тел, включающих породные прослои. Обусловлено это массовым обрушением руды в выработанное пространство слоя и валовой отгрузкой, при которой происходит засорение руды и снижение содержания полезных компонентов в рудной массе.

Другими существенными недостатками прототипа являются дополнительные затраты на производство закладочных работ, связанные с необходимостью отделения рудной массы вдоль слоя от низкопрочной закладочной смеси, подаваемой в свободное пространство между закладочным массивом смежного слоя и рудной массой, а также многостадийностью формирования закладочного массива, сдерживающего очистную выемку. Кроме того, при разработке крутопадающих рудных тел вертикальными полосами по простиранию, у висячего и лежачего боков образуются треугольные рудные призмы, отработка которых вызывает затруднения, тем более, что при непрочных, ослабленных контактах возможно отслоение треугольных рудных призм под действием гравитационных сил.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности извлечения руд, повышение безопасности разработки месторождения в условиях повышенного горного давления.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что способ разработки сложноструктурных рудных тел слоями с закладкой, включающий выемку вертикальных полос руды слоями в восходящем порядке, обрушение рудного массива в выработанное пространство слоя, отгрузку руды и заполнение выработанного пространства разнопрочной твердеющей закладкой, отбойку руды и породных прослоев осуществляют наклонными полосами с наклоном согласно углу падения рудного тела, начиная от висячего бока в направлении к лежачему боку; перед слоевой выемкой производят сооружение искусственной потолочины нижележащего блока путем выемки заходками нижнего слоя отрабатываемого блока на всю его ширину, заполнением заходок армированной твердеющей смесью, а отбойку, доставку и выпуск руды и породы породных прослоев осуществляют через фланговые рудоспуски и породоспуски.

Заполнение выработанного пространства твердеющей смесью исключает оставление междублоковых целиков.

Вертикальное формирование полос может вызывать отслаивание треугольных рудных призм при разработке крутопадающих рудных тел в условиях непрочных, ослабленных контактов висячего и лежачего боков с вмещающими породами, что повышает опасность ведения очистных работ и обусловливает дополнительные эксплуатационные затраты. Напротив - оформление наклонных полос с наклоном согласно углу падения рудного тела создает безопасные условия для очистной выемки.

Дополнительное снижение потерь руды достигают заменой естественных потолочин искусственными, что становится возможным выемкой заходками из рудных штреков по контактам висячего и лежачего боков нижнего слоя отрабатываемого блока на всю его ширину, заполнением отработанных заходок в определенной последовательности высокопрочной твердеющей смесью с предварительным устройством в них арматуры, так что после полной выемки нижнего слоя образуется монолитная железобетонная плита, выполняющая функции потолочины при отработке запасов нижележащего блока.

Применение заявленного технического решения при разработке сложноструктурных рудных тел, включающих породные прослои в рудном теле, в условиях повышенного горного давления позволит повысить эффективность извлечения руды и безопасность отработки очистных блоков.

На фиг.1 представлены конструктивные элементы заявляемого способа разработки в проекции очистного блока А-А на вертикальную плоскость по простиранию рудного тела. На фиг.2 показан разрез по плоскости В-В на фиг.1 в проекции на горизонтальную плоскость. На фиг.3 изображен разрез по плоскости Б-Б на фиг.1. На фиг.4 - искусственная железобетонная потолочина в горизонтальной плоскости.

На чертежах изображены: 1 - полевые откаточные штреки; 2 - откаточный орт; 3 - наклонный диагональный съезд; 4 - заезды на слои; 5 - блоковые восстающие; 6 - фланговый рудоспуск; 7 - фланговый породоспуск; 8 - рудные штреки; 9 - заходки; 10 - отработанные и заложенные наклонные полосы; 11 - искусственная потолочина; 12 - сооружение искусственной потолочины; 13 - породные включения в рудном теле; 14 - границы потенциальных треугольных рудных призм при формировании вертикальных полос.

Способ разработки осуществляют следующим образом.

Для выемки запасов крутопадающего мощного или средней мощности рудного тела проводят подготовительно - нарезные выработки, включающие полевые штреки 1 в лежачем и висячем боках, откаточный орт 2, наклонный диагональный съезд 3 с заездами 4 на слои, блоковые восстающие 5, фланговые рудоспуск 6 и породоспуск 7, после чего приступают к сооружению искусственной потолочины нижележащего блока - выемке и закладке нижнего слоя отрабатываемого блока на всю его ширину. С этой целью по контактам лежачего и висячего боков проходят рудные штреки 8 и далее из рудного штрека лежачего бока до сбойки со штреком висячего бока отрабатывают заходки с наклоном 5-7°, и после устройства в них объемно-пространственной арматуры заходки в направлении, противоположном отработке, заполняют в определенной последовательности твердеющей смесью с нормативной прочностью 4...6 МПа, после этого приступают к отработке блока. Сооружение искусственной потолочины на основе выемки и закладки высокопрочной твердеющей смесью нижнего слоя блока позволяет существенно уменьшить эксплуатационые затраты.

В первую очередь слоями снизу вверх отрабатывают наклонную полосу непосредственно у висячего бока с наклоном согласно углу падения рудного тела, что позволяет исключить возможное отслоение рудных треугольных призм от висячего и лежачего боков при непрочных, ослабленных контактах с вмещающими породами, что повышает опасность очистной выемки и вызывает дополнительные эксплуатационные затраты. Развитие отбойки руды в слое ведут от заезда на слой. Из отработанного слоя осуществляют выемку последующего слоя и только затем производят закладку выработанного пространства предыдущего слоя, причем таким образом, чтобы создать свободное пространство между поверхностью закладочного массива и нижней поверхностью отрабатываемого слоя для перемещения самоходных машин очистного комплекса. После выемки и закладки наклонной полосы непосредственно у висячего бока отрабатывают остальные в направлении к лежачему боку с одновременным погашением слоевых заездов.

Раздельную отбойку, доставку и выпуск руды и породы породных прослоев 13 в рудном теле осуществляют с применением флангового рудоспуска 6 и флангового породоспуска 7.

Раздельная выемка руды и породы позволяет существенно снизить разубоживание руды, повысить содержание полезных компонентов, уменьшить эксплуатационные затраты на обогащение руды, сооружение искусственной потолочины позволяет значительно сократить потери руды, а заполнение выработанных пространств твердеющей смесью повышает безопасность отработки очистных блоков.

Способ разработки сложноструктурных крутопадающих мощных и средней мощности рудных месторождений слоями с закладкой, включающий выемку вертикальных полос руды слоями в восходящем порядке, обрушение рудного массива в выработанное пространство слоя, отгрузку руды и заполнение выработанного пространства разнопрочной твердеющей закладкой, отличающийся тем, что отбойку руды и породных прослоев осуществляют наклонными полосами с наклоном согласно углу падения рудного тела, начиная от висячего бока в направлении к лежачему боку, перед слоевой выемкой производят сооружение искусственной потолочины нижележащего очистного блока путем выемки заходками нижнего слоя отрабатываемого блока на всю его ширину, заполнение заходок армированной твердеющей смесью, а отбойку, доставку и выпуск руды и породы породных прослоев осуществляют через фланговые рудоспуски и породоспуски.