Способ разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах

Авторы патента:

Вильчинский Владислав Борисович (RU)

E21C41/22 - руд, например разработка металлосодержащих россыпей

Владельцы патента RU 2607131:

Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" (RU)

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке мощных, более 10-15 метров, пологопадающих до 20-25 градусов рудных залежей на больших глубинах, более 500 метров. Способ включает проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту не менее мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами. Перед началом очистных работ формируют защитный слой по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями. Для закладки выработок защитного слоя создается вентиляционно-закладочный горизонт, который служит также для обрушения налегающих пород в пространство камер и выдачи исходящей струи воздуха. Выше защитного слоя формируется защищенная зона, где горное давление значительно ниже, чем в массиве вне этой зоны, и очистные работы ведутся камерно-целиковой системой разработки с обрушением налегающих пород в пределах этой зоны. Это обстоятельство позволяет на больших глубинах при применении камерно-целиковой системы разработки с обрушением налегающих пород увеличить объемы камерной выемки - ширину камер, уменьшить размеры целиков, достичь оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ. Отгрузку руды из камер осуществляют погрузо-доставочными машинами, как с ручным, так и с дистанционным управлением, породу от проходки выработок вент-закладочного горизонта отгружают в отработанные камеры. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных (более 10-15 метров) пологопадающих (до 20-25 градусов) рудных залежей на больших глубинах (более 500 метров) камерно-целиковой системой разработки с обрушением налегающих пород.

Известен способ разработки рудных залежей, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами (Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. Москва. Недра. 1984 г.).

Недостатком способа является то, что с увеличением глубины работ увеличивается горное и опорное давление, и на определенных глубинах применение систем разработки с обрушением налегающих пород становится опасным, размеры целиков превышают размеры камер, а потери и разубоживание руды становятся недопустимо большими.

Известен способ разработки наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород (патент РФ 2563857), принятый за ближайший аналог, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами.

Недостатком способа является то, что с увеличением глубины разработки ширина камер, отрабатываемых с наименьшими потерями и разубоживанием полезного ископаемого (руды), уменьшается, а ширина целиков, отрабатываемых с большими потерями и разубоживанием, увеличивается, что делает применение этой системы разработки экономически невыгодной с ухудшением безопасности работ.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании способа, обеспечивающего высокопроизводительную добычу руды из пологопадающих рудных залежей на больших глубинах при оптимизации показателей потерь и разубоживания руды.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах, включающем проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту не менее мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами, согласно изобретению, предварительно перед очистными работами формируют защитный слой по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, и очистные работы ведут в пределах защищенных зон.

Защитный слой формируют по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями перед очистными работами, что позволяет на больших глубинах применить высокоэффективную камерно-целиковую систему разработки с обрушением налегающих пород при обеспечении минимальных потерь и разубоживания, а также обеспечить безопасность работ на больших глубинах. Выше защитного слоя формируется защищенная зона, где горное давление значительно ниже, чем в массиве вне этой зоны, и очистные работы ведутся камерно-целиковой системой разработки с обрушением налегающих пород в пределах этой зоны. Это обстоятельство позволяет на больших глубинах при применении камерно-целиковой системы разработки с обрушением налегающих пород увеличить объемы камерной выемки (ширина камер), уменьшить размеры целиков, достичь оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ. При этом производительность выемки при формировании защитного слоя сопоставима с производительностью очистных работ (выработки проходятся, как правило, без крепления).

Следует отметить, что любое другое расположение защитного слоя приведет при системе с обрушением налегающих пород к погашению его (разрушению) очистными работами с разубоживанием руды закладочными твердеющими смесями. Время формирования защитного слоя определяется его площадью, необходимой для выполнения первоначального объема очистных работ, как правило, в пределах шага подготовки. В дальнейшем производится непрерывное наращивание его параллельно с ведением очистных работ.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет в предлагаемом способе достичь заявляемого технического результата, а именно обеспечить высокопроизводительную добычу руды из пологопадающих рудных залежей на больших глубинах при обеспечении безопасности работ.

Соответствие критерию «изобретательский уровень» доказывается следующим образом.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых, имеющий схожий с заявляемым признак: формирование защитного слоя, который может применяться при разработке пологопадающих залежей (патент РФ 2099527). Однако в известном способе в качестве «защитного слоя» формируется породная консоль над целиком, которая на больших глубинах будет или раздавлена, или при ее уменьшении до приемлемых в соответствии с горным давлением размеров полностью сделает этот способ технически и экономически ничтожным. В отличие от этого в заявляемом способе на больших глубинах защитный слой формируется по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, что дает возможность многократно уменьшить горное давление на очистные выработки. Указанные отличия заявляемого способа обеспечивают увеличение объемов камерной выемки (ширина камер), уменьшение размеров целиков, достижение оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ.

В другом известном способе подземной разработки мощных крутопадающих рудных залежей (патент РФ 2411360) системой разработки с закладкой перед очистными работами монтируют защитное перекрытие, состоящее из параллельных ветвей цилиндрических секций, скрепленных между собой и покрытых сеткой. Перекрытие позволяет повысить безопасность отработки крутопадающих залежей руд, залегающих под опасными по прорывам флюидов объектами, подработка которых сопряжена с опасностью прорыва флюидов в пространство рудника. Однако данное перекрытие не является защитой от горного давления и при работах на больших глубинах не применимо. В заявляемом же способе защитный слой не монтируется, не является собранным из конструкций, а формируется по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, что невозможно выполнить в процессе разработки крутопадающих рудных залежей по причине отсутствия «почвы рудного тела».

Таким образом, заявляемый способ отличается от известных аналогов. Указанные отличия способа обеспечивают достижение указанного технического результата, что свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен совмещенный план горных выработок на горизонте подошвы камер;

На фиг. 2 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1;

На фиг. 3 - продольный разрез В-В на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Для разработки мощной пологопадающей рудной залежи (фиг. 1÷3) проходят подготовительные выработки вент - закладочного горизонта (ВЗГ) 1, транспортные штреки защитного слоя и основные транспортные штреки 2, рудоспуски 3 на откаточный (транспортный) горизонт и вентиляционные восстающие 4.

Вент - закладочный горизонт - служит для закладки через закладочные скважины выработок защитного слоя, обрушения налегающих пород в пространство камер и выдачи исходящей струи воздуха.

Защитный слой 5 формируется по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями.

Выше защитного слоя формируется защищенная зона, где горное давление значительно ниже, чем в массиве вне этой зоны (ГЗЗ - граница защищенной зоны, фиг. 2). Это обстоятельство позволяет на больших глубинах при применении камерно-целиковой системы разработки с обрушением налегающих пород увеличить объемы камерной выемки (ширина камер), уменьшить размеры целиков, достичь оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ.

После создания защищенной зоны на определенной площади, как правило, в пределах шага подготовки, начинаются очистные работы.

Очистные работы ведут с обрушением налегающих пород в две стадии. В первую очередь (стадию) отрабатывают камеры 6 с минимальными потерями и разубоживанием. Руда 7 в камерах отгружается из буродоставочных штреков 8 (БДШ) погрузо-доставочными машинами (ПДМ) как с ручным, так и с дистанционным управлением. При этом величина выхода машины с ручным управлением в камеру допускается не более чем на ширину ковша. Окончательная зачистка камер от руды выполняется ПДМ с дистанционным управлением как из БДШ камер, так и из заездов 9 из БДШ целиков.

Затем проводят принудительное обрушение налегающих над камерами пород из буровых вентиляционных штреков 10 вент - закладочного горизонта. Высота обрушенных пород 11 должна быть не менее мощности рудного тела.

Далее отбивают междукамерный целик 12 совместно с налегающими породами (вторая стадия). Слой отбиваемой за один взрыв руды должен соответствовать глубине внедрения ковша погрузо-доставочной машины. Отбитая руда с помощью ПДМ отгружается из торцов БДШ и замещается отбитыми породами.

Одновременная в разных секциях (Lc - длина секции - фиг. 1) по длине блока (Lбл - длина блока - фиг. 1) отработка камер и посадка кровли обеспечивает высокую производительность выемки.

Формирование междублоковых целиков 13 обеспечивает значительный фронт работ. Запасы междублоковых целиков отрабатываются после погашения запасов в смежных блоках.

Принципиально важным в реализации способа разработки является применение ПДМ с дистанционным управлением, позволяющим отгружать руду из камер без присутствия в них персонала. ПДМ должны оснащаться видеокамерами, позволяющими производить дистанционную отгрузку руды из камер.

Предлагаемый способ разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах обеспечивает высокую экономическую эффективность добычи полезных ископаемых при обеспечении безопасности работ.

Способ разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту не менее мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами, отличающийся тем, что предварительно перед очистными работами формируют защитный слой по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, и очистные работы ведут в пределах защищенных зон.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке рудных залежей камерными системами разработки. Способ закладки выработанного пространства включает заполнение выработанного пространства камеры твердеющей смесью и управляемый метательный сброс породной закладки.

Днище очистного блока // 2602259

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с массовой отбойкой и выпуском руды. Днище очистного блока включает буродоставочную выработку, сопряженную с очистным пространством, питатель с рабочим органом, выполненый в виде толкающего элемента, установленного на почве буродоставочной выработки под очистным пространством и заглубленный в навал руды на расстоянии от сопряжения буродоставочной выработки с очистным пространством.

Способ возведения искусственных столбообразных целиков в россыпных шахтах криолитозоны // 2601704

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления выработанного пространства при подземной разработке мерзлых, в том числе техногенных россыпных месторождений Севера.

Способ разработки наклонных рудных тел // 2597225

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке рудных месторождений. Способ разработки наклонных рудных тел состоит в восходящем порядке выемки руды под формируемой породной консолью с заполнением выработанного пространства обрушенными породами висячего бока.

Способ разработки рудного массива и подготовки его к выщелачиванию // 2593668

Изобретение относится к технологии подземной разработки рудных месторождений и может быть использовано при шахтной подземной добыче и переработке руд. Способ включает бурение взрывных скважин, заряжание скважин зарядами ВВ, снаряженными контейнерами с выщелачивающими растворами реагентов, отбойку руды и зачистку забоя от продуктов отбойки.

Способ управления горным давлением при подземной разработке горизонтальных и наклонных линзообразных рудных залежей // 2593667

Изобретение относится к горной промышленности и используется для управления горным давлением при подземной разработке горизонтальных и наклонных линзообразных рудных залежей.

Способ разработки железорудных месторождений // 2578138

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и предназначено для подземной разработки мощных железорудных месторождений. Способ разработки железорудных месторождений включает отработку запасов месторождения этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с закладкой выработанного пространства и полное обогащение добытой руды на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер с установкой в них обогатительного оборудования, включающего устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность.

Способ подземной разработки тонких, пологих и наклонных жил с комбинированной закладкой // 2576427

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке тонких, пологих и наклонных жил. Способ заключается в подготовке и нарезке очистных блоков, взрывной отбойке секций скважинами с формированием породного вала, параллельного очистному забою, в возведении закладочных перемычек вдоль подготовительных выработок и в заполнении промежутков между смежными породными валами твердеющей закладкой.

Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива // 2569663

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой.

Способ разработки наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород // 2563857

Способ может быть использован при разработке наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород.

Способ разработки жильных рудных тел // 2618541

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам добычи руды с использованием камерных систем разработки жильных рудных тел с веерной взрывной отбойкой руды. В пределах рудного тела бурят, заряжают и короткозамедленно взрывают веера скважин. Расстояние между концами (забоями) крайних в веере скважин и контуром рудного тела определяют с учетом детонационных параметров ВВ, физико-технических свойств и параметров трещиноватости рудного тела, а также величины горного давления. Техническим результатом предлагаемого способа является снижение размеров нарушения вмещающих горных пород и снижения разубоживания руды при ее отгрузке, уменьшение объемов бурения и массы ВВ. 1 табл.

Способ подготовки, нарезки и отработки маломощных и средней мощности рудных тел // 2624490

Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых. Способ подготовки, нарезки и отработки маломощных и средней мощности рудных тел включает разработку запасов эксплуатационного блока системой «Горизонтальные слои с твердеющей закладкой» с выемкой в нисходящем порядке, когда с одного слоевого орта отрабатываются запасы 3-х слоев. Эксплуатационный блок отрабатывают частями по 3 слоя с высотой слоя 3 м, в базовом слое - 0,0 м проходят слоевой орт. После окончания работ по отработке слоя проходят съезд до нижележащего слоя. В нижележащем слое проходят разрезной орт, из которого осуществляют отработку слоя. Доставку руды осуществляют по съезду до рудоспуска базового слоя. После отработки слоя все операции повторяются для третьего слоя. Очистные заходки, после выемки руды, погашаются твердеющей закладкой на всех слоях. Слоевые орты не погашаются твердеющей закладкой. Изобретение позволяет снизить затраты на добычу руды, увеличить интенсивность отработки запасов блока, сократить объемы нарезных и закладочных работ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ разработки наклонных рудных тел средней мощности // 2632615

Изобретение относится к подземной добыче ценных руд. Способ разработки наклонных рудных тел средней мощности, включающий разделение рудного тела на подэтажи, проведение в лежачем боку на подэтажном горизонте траншейного и доставочного штреков, погрузочных заездов между ними, выемку запасов подэтажей очистными блоками, расположенными по простиранию рудного тела и состоящими из очистной камеры и междукамерного целика (МКЦ), отбойку камерных запасов и площадной выпуск руды, затем взрывание МКЦ на выработанное пространство камеры и выпуск руды МКЦ под обрушенными породами из тех же погрузочных заездов. После проведения выработок и обуривания запасов камеры в траншейном штреке между погрузочными заездами формируют «гребни» из породы от проходки выработок, затем на сформированные «гребни» отбивают камерные запасы. Выемку камеры осуществляют увеличенной ширины за счет оформления податливого МКЦ трапециевидной формы путем уменьшения ширины верхней части прямоугольного МКЦ. После массовой отбойки трапециевидного МКЦ на отработанную камеру производят комбинированный выпуск руды под обрушенными породами. В первую очередь осуществляют площадной выпуск руды из погрузочных заездов траншейного днища камеры, а затем послойный торцовый довыпуск руды, оставшейся на лежачем боку, на месте МКЦ, из доставочного штрека путем погашения целика-«козырька» с последующим выпуском слоя отбитой породы и находящейся над ней руды. Изобретение позволяет снизить потери руды. 7 ил.

Способ отработки наклонных рудных тел // 2632618

Изобретение относится к горному делу. Способ разработки наклонных рудных тел включает нисходящий порядок выемки камерами с последующим обрушением пород висячего бока и формированием рудо-породного искусственного массива. Искусственный массив формируют на границе верхней отработанной камеры с нижележащей камерой из отбитой руды и обрушенных пород висячего бока путем инъектирования этих пород упрочняющим раствором. Упрочняющий раствор размещают в скважины, пробуренные в рудном массиве нижней камеры вблизи границы с обрушенными породами верхней камеры. Инъекцию укрепляющего раствора в породы осуществляют до отработки запасов нижней камеры за счет взрыва зарядов взрывчатого вещества, размещаемых в скважинах, пробуренных параллельно скважинам с раствором. Изобретение позволяет снизить потери руды. 3 ил.

Способ разработки наклонных рудных тел // 2638995

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке рудных месторождений. В способе разработки наклонных рудных тел предложен восходящий порядок выемки, заполнение выработанного пространства породными блоками, площадной выпуск руды через траншейное днище-подсечку в замкнутом изолированном пространстве. Отличительная особенность способа заключается в выемке очередной панели в замкнутом изолированном пространстве, ограниченном отсекаемыми в висячем боку породными блоками. Отсечка породного блока от висячего бока над отрабатываемой панелью осуществляется одновременно с отбойкой руды в панели, посадка этого блока производится путем площадного выпуска отбитой руды панели через траншейное днище-подсечку, причем угол наклона плоскости сползания породного блока изменяется в пределах от вертикального до угла естественного откоса отбитой руды. Техническим результатом изобретения является возможность применения способа для отработки наклонных рудных тел с углом падения от 20 до 45 градусов и обеспечение полного извлечения отбитой руды без разубоживания в замкнутом пространстве, изолированном ранее посаженными породными блоками, с выпуском руды на траншейное днище-подсечку. 2 ил.

Способ разработки горизонтальных и пологих рудных тел средней мощности // 2642193

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности Способ разработки горизонтальных и пологих рудных тел средней мощности подэтажным обрушением включает проведение выработок: доставочного орта, буродоставочных штреков, разделяющих рудное тело на панели, погрузочных заездов, разделяющих панели на секции, вентиляционного восстающего, а также отбойку слоев руды веерами скважин, пробуренных из буродоставочных штреков, на зажимающую среду и выпуск отбитой руды по площадно-торцевой схеме одновременно через буродоставочные штреки и погрузочные заезды. В качестве буровых выработок используют штреки горизонта выпуска. Отбойку рудных секций, имеющих форму параллелепипеда, осуществляют с опережением отработки секций в центральной панели, обеспечивая клиновую в плане форму фронта горных работ, определяющую временную устойчивость налегающих пород над извлекаемыми секциями и увеличение точек выпуска отбитой руды для центральной панели до трех, для остальных панелей - до двух. Высоту секции принимают равной мощности залежи, ширину секции принимают равной ширине панели, которая определяется по среднему диаметру потока руды при торцевом выпуске, равном 8 м, толщину секции принимают в соответствии с критической высотой эллипсоида выпуска, определяемой как половина от высоты секции. Изобретение позволяет повысить эффективность технологии за счет снижения объема проходческих работ и достижения высоких показателей качества и полноты извлечения руды из недр при отработке горизонтальных и пологих залежей мощностью от 10-15 м. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд // 2648371

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки крутопадающих месторождений неустойчивых руд. Способ включает проходку буродоставочных ортов, выемку полезного ископаемого ориентированными вкрест протирания горизонтальными или слабонаклонными камерами полигональной формы, со смещением камер смежных этажей на половину их ширины, с выемкой руды отбойкой взрывом скважин и закладкой выработанного пространства. Непосредственно над верхним этажом сооружают защитное перекрытие. Ширину, высоту камер различных очередей, угол наклона боковых стен камер определяют из математических выражений, исходя из устойчивого пролета защитного перекрытия, ширины буродоставочного орта и угла внутреннего трения рудного массива. После возведения защитного перекрытия руду в камере отрабатывают буровзрывным способом в зажатой среде. При этом очередная заходка отрабатывается после закладки предыдущей. Изобретение направленно на повышение безопасности отработки руд, минимизацию разубоживания и потерь руды. 4 ил.