Способ подземной разработки крутопадающего месторождения твердого полезного ископаемого

Изобретение относится к горному делу, к подземной разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых. Способ включает проходку подготовительных и нарезных горных выработок, отработку в пределах выемочного поля полезного ископаемого запасов первичных и вторичных камер с использованием буровзрывной отбойки, заполнение отработанного пространства первичных и вторичных камер закладкой. Отбойку запасов первичных 4 и вторичных 3 камер производят общими рядами вееров скважин. Отбойку запасов первичных 4 камер производят методом недозаряда скважин с забойкой из водорастворимого геля, затем производят частичный выпуск руды из первичных 4 камер в выработки выпуска 5 с оставлением заполненной рудой выработки выпуска. Затем производят закладку первичных 4 камер твердеющей смесью. После набора закладкой нормативной прочности производят промывку оставшихся скважин и/или их участков водой, производят выпуск оставшейся руды из выработки выпуска 5, отрабатывают камеры 3 второй очереди. При этом ширину b первичных 4 камер определяют из выражения b=h_бл ²×ρ_п×sinα/1800×σ_р, где h_бл - вертикальная высота блока, м; ρ_п - плотность закладочного материала первичной камеры, кг/м³; σ_р - прочность закладочного материала первичной камеры на растяжение, МПа; α - угол падения рудного тела, градусы. Изобретение позволяет расширить область применения способа на крутых и крутопадающих месторождениях, в рудах средней и малой устойчивости, повысить эффективность отработки эксплуатационного блока в период очистной выемки камер второй очереди. 6 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и направлено на создание более безопасной и экономичной технологии разработки крутых и крутопадающих месторождений полезных ископаемых подземным способом за счет снижения потерь и разубоживания при выпуске руды из блоков, а также сокращения затрат на производство работ по закладке выработанного пространства.

Известен способ разработки крутопадающих жил сложной морфологии (патент РФ №2187645, Е21С 41/22, опубл. 2002.02.19). Способ включает проведение откаточного штрека, блоковых восстающих, отработку руды наклонными слоями, ее частичное магазинирование, выпуск неразместившейся руды в очистном пространстве через рудоспуск. При разработке жил с невыдержанной мощностью по восстанию отработку руды ведут в двух полублоках с наращиванием центрального восстающего. На участках сокращения мощности жилы ниже минимальной ширины очистного пространства на замагазинированную руду укладывают жесткое перекрытие и производят селективную выемку, отбитую породу оставляют в полублоке. На участках отработки жилы с мощностью, соответствующей минимально допустимой ширине очистного пространства и свыше, на отбитую породу укладывают постоянный настил, а на месте стыковки постоянного настила с рудоспуском устанавливают выпускной люк. Недостатком данного способа является высокая трудоемкость осуществления операций способа, связанная с использованием мелкошпуровой отбойки, а также низкая производительность, связанная с необходимостью магазинирования руды в блоке.

Известен способ разработки крутых рудных тел (патент РФ №2052111, Е21С 41/22, опубл. 1996.01.10). Одновременно обуривают все запасы подэтажа и запасы бедной руды. При этом скважины, используемые для отбойки богатой руды, не обуривают до подошвы подэтажного целика, а скважины, используемые для отбойки бедной руды, бурят на всю высоту подэтажа. Богатую руду отбивают в первую очередь. Отбитую богатую руду убирают с подошвы целика, после чего отбивают запасы бедной руды. Выпуск отбитой бедной руды ведут из всех подэтажей одновременно. Недостатком данного способа является высокое разубоживание руды при выпуске породами висячего бока, а также низкая производительность, связанная с необходимостью магазинирования руды в блоке.

Известен способ подземной разработки месторождения твердого полезного ископаемого, принятый за прототип (патент РФ №2277171, Е21С 41/16, опубл. 27.05.2006, бюл. №15). Способ основан на двухстадийной отработке залежи с извлечением запасов вторичной камеры после сооружения, по крайней мере, в двух смежных первичных камерах искусственных породобетонных опор с использованием отбитых пород кровли первичных камер и заполнении межкускового пространства отбитой породы и образованной полости раствором твердеющих материалов. Горные выработки, предназначенные для производства буровых и/или закладочных работ, располагают в кровле залежи или в рудных целиках вторичных камер, отбойку пород кровли первичных камер производят методом недозаряда скважин, а раствор твердеющих материалов подают по сбойкам между выработкой и полостями и/или по оставшимся после отбойки пород недозаряженным частям скважин. Недостатком данного способа является узкая область применения, связанная с возможностью его использования на горизонтальных и пологопадающих месторождениях и невозможностью его использования в рудах малой и средней устойчивости.

Техническим результатом способа является расширение области применения за счет возможности применения на крутых и крутопадающих рудных телах с рудами малой и средней устойчивости.

Технический результат достигается тем, что в способе подземной разработки крутопадающего месторождения твердого полезного ископаемого, включающем проходку подготовительных и нарезных горных выработок, отработку в пределах выемочного поля полезного ископаемого запасов первичных и вторичных камер с использованием буровзрывной отбойки, заполнение отработанного пространства первичных и вторичных камер закладкой, причем первичные камеры заполняют твердеющей закладкой, согласно изобретению отбойку запасов первичных и вторичных камер производят общими рядами вееров скважин, причем отбойку запасов первичных камер производят методом недозаряда скважин с забойкой из водорастворимого геля, затем производят частичный выпуск руды из первичных камер в выработки выпуска с оставлением заполненной рудой выработки выпуска, после чего производят закладку первичных камер твердеющей смесью, а после набора закладкой нормативной прочности производят промывку оставшихся скважин и/или их участков водой, производят выпуск оставшейся руды из выработки выпуска, отрабатывают камеры второй очереди, при этом ширину b первичных камер определяют из выражения:

где h_бл - вертикальная высота блока, м;

ρ_П - плотность закладочного материала первичной камеры, кг/м³;

σ_P - прочность закладочного материала первичной камеры на растяжение, МПа;

α - угол падения рудного тела, градусы.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет расширить область его применения за счет возможности использования на крутых и крутопадающих рудных телах с рудами малой и средней устойчивости.

Способ подземной разработки месторождения твердого полезного ископаемого, поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вертикальный разрез по линии Б-Б, этап отбойки методом недозаряда запасов первичных камер; на фиг.2 изображен горизонтальный разрез по линии А-А, этап отбойки первичных камер; на фиг.3 изображен разрез по линии С-С, этап выпуска первичных камер; на фиг.4 изображен вертикальный разрез по линии Б-Б, этап заполнения твердеющей закладкой первичных камер с оставлением части руды в выработке выпуска; на фиг.5 изображен вертикальный разрез по линии Б-Б, этап выпуска руды из выработок выпуска и промывки оставшихся скважин и/или их участков; на фиг.6 показан этап заряжания оставшихся скважин и/или их участков для отбойки камер второй очереди, где:

1 - месторождение твердого полезного ископаемого, например крутопадающее рудное тело;

2 - части скважин, заряжаемые взрывчатым веществом при отбойке запасов первичных камер;

3 - вторичные камеры;

4 - первичные камеры;

5 - траншея, расширенная из траншейного штрека;

6 - наклонный съезд;

7 - погрузочные заезды;

8 - доставочный штрек;

9 - вентиляционный штрек;

10 - сбойка наклонного съезда 6 с полевым буровым штреком 11;

11 - буровой штрек;

12 - закладочная выработка, пройденная из вентиляционного штрека 9;

13 - скважины и/или их участки для отбойки запасов вторичных камер;

14 - скважины и/или их участки, заполненные водорастворимым гелем;

h_бл - вертикальная высота блока, м;

L_БЛ - длина блока, м;

b - ширина первичной камеры;

α - угол падения рудного тела, градусы.

Способ подземной разработки крутопадающего месторождения твердого полезного ископаемого, например крутопадающего рудного тела, осуществляют следующим образом. Месторождение крутопадающего твердого полезного ископаемого, например крутопадающее рудное тело 1, разбивают на блоки с длиной L_БЛ и вертикальной высотой h_бл. Блоки подготавливают необходимыми подготовительными и нарезными выработками. Проходят доставочный штрек 8, из него погрузочные заезды 7, из которых проходят траншейный штрек (на чертеже условно не показан), расширяемый в траншею 5. Из доставочного штрека 8 проходят наклонный съезд 6, соединяемый с вентиляционным штреком 9 вышележащего горизонта. Из наклонного съезда 6 проходят сбойку 10 с буровым штреком 11. Из вентиляционного штрека 9 проходят закладочную выработку, например по центру камер. Из бурового штрека 11 бурят ряды вееров скважин для отбойки запасов первичных 4 и вторичных 3 камер. Ряды скважин бурят по паспорту буровзрывных работ, рассчитанному по одной из известных методик с учетом их расположения для отбойки запасов первичных 4 и вторичных 3 камер. Затем осуществляют заряжание скважин взрывчатым веществом (гранулированным или патронированным) для отбойки методом недозаряда запасов первичных 4 камер. После заряжания частей скважин 2 на необходимую длину осуществляют забойку всех пробуренных скважин 14 и/или их частей водорастворимым гелем, после чего осуществляют их взрывание. Водорастворимый гель, например монтавит-гель, необходим для повышения производительности взрыва (запирания продуктов взрывания), а в незаряженных скважинах он предотвращает их деформацию от сейсмического воздействия взрыва. После этого производят частичный выпуск отбитой руды из первичной 4 камеры в выработку выпуска-траншею 5. Выпуск руду из блока при отработке запасов первичных 4 и вторичных 3 камер ведут следующим образом. Например, погрузочно-доставочная машина (на чертеже условно не показана) заезжает к выработке выпуска-траншее 5 через погрузочный заезд 7, зачерпывает разрыхленную руду и перевозит ее к ковше по доставочному штреку 8 до ближайшего рудоспуска (на чертеже условно не показан). В процессе частичного выпуска выработку выпуска-траншею 5 оставляют заполненной для предотвращения заполнения ее твердеющей закладкой, подаваемой в первичные 4 камеры.

После частичного выпуска отбитой руды из первичных 4 камер образованные пространства с шириной b, определяемой из выражения

где h_бл - вертикальная высота блока, м; ρ_П - плотность закладочного материала первичной камеры, кг/м³; σ_P - прочность закладочного материала первичной камеры на растяжение, МПа; α - угол падения рудного тела, градусы,

заполняют твердеющей закладкой через закладочную выработку 12, например с помощью закладочного трубопровода. Определение ширины b первичных 4 камер по вышеприведенной формуле позволит исключить разрушение сплошности закладочного материала первичных 4 камер при отбойке и полном выпуске руды из блока при отработке вторичных 3 камер и соответственно практически исключить потери и разубоживание при выпуске руды из запасов вторичных 3 камер. Например при вертикальной высоте блока h_бл=70 м; плотности ρ_П закладочного материала первичной камеры, ρ_П=2,5 кг/м³; прочности σ_Р закладочного материала первичной камеры на растяжение, σ_P=2,5 МПа и угле α падения рудного тела, α=60 градусам ширина b первичной камеры составит

После затвердевания закладочного материала - твердеющей закладки - первичных 4 камер (для набора им необходимой нормативной прочности) начинают очистную выемку вторичных 3 камер. Время затвердевания твердеющей закладки первичных 4 камер зависит, в основном, от состава твердеющего закладочного материала и может быть ускорено путем введения ускорителей твердения.

До начала очистной выемки вторичных 3 камер производят промывку горячей или холодной водой (в зависимости от состава водорастворимого геля) скважины 14 и/или их участки, заполненные водорастворимым гелем. При необходимости, после промывки, разбуривают скважины 13 и/или их участки заново для обеспечения возможности заряжания их взрывчатым веществом. После зарядки скважин 13 для отбойки запасов вторичных 3 камер осуществляют их взрывание, после чего осуществляют выпуск руды через выработку выпуска в траншею 5. Вторичные 3 камеры предполагается, в зависимости от устойчивости вмещающих пород, оставлять незаполненными или заполнять их наиболее дешевой сыпучей закладкой (без вяжущих материалов).

Применение предлагаемого способа подземной разработки крутопадающего месторождения твердого полезного ископаемого, обеспечивает следующие преимущества:

- расширение области применения указанного способа за счет применения на крутых и крутопадающих месторождениях;

- возможность использования в рудах средней и малой устойчивости;

- повышение суммарной эффективности отработки эксплуатационного блока в период очистной выемки камер второй очереди.

Способ подземной разработки крутопадающего месторождения твердого полезного ископаемого, включающий проходку подготовительных и нарезных горных выработок, отработку в пределах выемочного поля полезного ископаемого запасов первичных и вторичных камер с использованием буровзрывной отбойки, заполнение отработанного пространства первичных и вторичных камер закладкой, причем первичные камеры заполняют твердеющей закладкой, отличающийся тем, что отбойку запасов первичных и вторичных камер производят общими рядами вееров скважин, причем отбойку запасов первичных камер производят методом недозаряда скважин с забойкой из водорастворимого геля, затем производят частичный выпуск руды из первичных камер в выработки выпуска с оставлением заполненной рудой выработки выпуска, после чего производят закладку первичных камер твердеющей смесью, и после набора закладкой нормативной прочности производят промывку оставшихся скважин и/или их участков водой, производят выпуск оставшейся руды из выработки выпуска, отрабатывают камеры второй очереди, при этом ширину b первичных камер определяют из выражения

где h_бл - вертикальная высота блока, м;

ρ_П - плотность закладочного материала первичной камеры, кг/м³;

σ_Р - прочность закладочного материала первичной камеры на растяжение, МПа;

α - угол падения рудного тела, град.