Способ подземной разработки кимберлитовых трубок
Владельцы патента RU 2709846:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)
Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке кимберлитовых трубок. Выемку запасов этажа начинают с отработки двух смежных прямолинейных вертикальных слоев, с мощностью, равной диаметру очистной скважины, и рассчитываемой длиной, с учётом длины длинной и короткой осей симметрии сечения кимберлитовой трубки и мощности одного вертикального слоя, расположенных вдоль длинной оси симметрии горизонтального сечения кимберлитовой трубки. Продолжают выемку путем последовательной отработки в направлении от центра к внешнему контуру концентрических замкнутых вертикальных слоев, форма которых в горизонтальном сечении соответствует форме рудного тела. Каждый вертикальный слой отрабатывают в три стадии. На первой стадии проходят верхний и нижний этажные слоевые выработки по всей длине слоя. На второй стадии запасы вертикального слоя отрабатывают с полной твердеющей закладкой выработанного пространства, последовательно вынимаемыми прирезками. На третьей стадии производят закладку верхней и нижней этажных слоевых выработок с применением технологии, компенсирующей недозаклад объема и усадку закладочного материала при твердении. При отработке участков кимберлитовых трубок, пересекающих флюидосодержащие горизонты во вмещающей толще горных пород выемку запасов этажа начинают с отработки защитного слоя вдоль внешнего контура кимберлитовой трубки, с закладкой выработанного пространства и слоевых этажных выработок с применением водонепроницаемого твердеющего закладочного материала. Изобретение позволяет повысить безопасность и эффективность подземной разработки кимберлитовых трубок в сложных горно-геологических условиях. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке кимберлитовых трубок.
Известен способ подземной разработки кимберлитовых трубок горизонтальными слоями с твердеющей закладкой в нисходящем или восходящем порядке [Айнбиндер И.И., Пацкевич П.Г. Перспективные направления развития геотехнологии отработки запасов трубки «Мир» с учетом негативного развития гидрогеологических и геомеханических процессов в блоке №1 // Проблемы отработки алмазоносного месторождения трубки «Мир» под толщей метегеро-ичерского водоносного комплекса - М; ИПКОН РАН, 2012, 194 с (рис. 1 стр. 72, рис. 3а стр. 78)]. Недостатком этого способа является повышенный удельный расход подготовительных выработок, недостаточная эффективность доставочных работ и повышенная опасность горных работ, связанная с необходимостью постоянного нахождения человека в очистном пространстве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки трубкообразных и мощных рудных тел включающий в себя этажную отработку рудного тела, подготовительные работы, в виде проходки на каждом горизонте подготовительной выработки, пересекающей все рудное тело вдоль короткой оси его сечения, выемку руды путем выбуривания очистных скважин большого диаметра с разрушением рудных временных разделительных целиков между ними буро-взрывными работами, выпуск отбитой рудной массы и управление горным давлением за счет применения твердеющей закладки [Патент РФ №2444625 приоритет 07.07.2010. Опубл. 10.03.2012. Бюл. №7 (прототип)].
Недостатком данного способа является полная незащищенность зоны добычных работ от подземных вод и агрессивных флюидов при пересечении горными работами флюидонесущих горизонтов.
Технической задачей изобретения является повышение безопасности и эффективности подземной разработки кимберлитовых трубок в сложных горногеологических условиях.
Указанная цель достигается тем, что выемку запасов этажа начинают с отработки двух смежных прямолинейных вертикальных слоев, с мощностью, равной диаметру очистной скважины и длиной:
где: 
- длина прямолинейного вертикального слоя, м; LT и ВТ - соответственно, длина длинной и короткой осей симметрии сечения кимберлитовой трубки, м; D - мощность одного вертикального слоя, расположенных вдоль длинной оси симметрии горизонтального сечения кимберлитовой трубки и продолжают путем последовательной отработки в направлении от центра к внешнему контуру концентрических замкнутых вертикальных слоев, форма которых в горизонтальном сечении соответствует форме рудного тела, а каждый вертикальный слой отрабатывают в три стадии: на первой стадии проходят верхний и нижний этажные слоевые выработки по всей длине слоя, на второй стадии запасы вертикального слоя отрабатывают с полной твердеющей закладкой выработанного пространства, последовательно вынимаемыми прирезками, имеющими длину:
м,
где: 
- длина прирезки, м;
ТТ - время полного твердения закладочного материала, час;
- соответственно, время бурения очистной скважины и взрывных скважин, час;
- минимальная толщина временного рудного разделительного целика между очистными скважинами, м,
на третьей стадии производят закладку верхней и нижней этажных слоевых выработок с применением технологии, компенсирующей недозаклад объема и усадку закладочного материала при твердении.
При отработке участков кимберлитовых трубок, пересекающих флюидосодержащие горизонты во вмещающей толще горных пород выемку запасов этажа начинают с отработки защитного слоя вдоль внешнего контура кимберлитовой трубки, с закладкой выработанного пространства и слоевых этажных выработок с применением водонепроницаемого твердеющего закладочного материала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана отработка прямолинейных вертикальных слоев; на фиг. 2 показана отработка концентрических замкнутых вертикальных слоев; на фиг. 3 показана первая стадия отработки вертикального слоя; на фиг. 4 показана вторая стадия отработки вертикального слоя; на фиг. 5 показана третья стадия отработки вертикального слоя; на фиг. 6 показана опережающая отработка защитного слоя по внешнему контуру кимберлитовой трубки при ведении работ в пределах мощности флюидонесущего горизонта.
Способ подземной разработки кимберлитовых трубок содержит: верхнюю 1 и нижнюю 2 подготовительные выработки, кимберлитовую трубку 3, короткую ось 4 горизонтального сечения 5, смежные прямолинейные вертикальные слои 6 и 7, очистные скважины 8, длинную ось симметрии 9, внешний контур 10, концентрические замкнутые вертикальные слои 11, верхнюю 12 и нижнюю 13 слоевые выработки, твердеющую закладку 14, выработанное пространство 15, прирезки 16, взрывные скважины 17, временные разделительные целики 18, флюидонесущий горизонт 19, вмещающую толщину горных пород 20, защитный слой 21, закладочный материал с водоупорными свойствами 22.
Способ реализуется следующим образом. Из подготовительных выработок верхней 1 и нижней 2, пересекающих кимберлитовую трубку 3 вдоль короткой оси 4 ее горизонтального сечения 5 начинают добычные работы с отработки двух смежных прямолинейных вертикальных слоев 6 и 7 с мощностью, равной диаметру очистной скважины 8 и длиной, определяемой из выражения:
м,
где: 
- длина прямолинейных слоев, LT и ВТ - соответственно, длина длинной 9 и короткой 4 осей симметрии горизонтального сечения 5 кимберлитовой трубки 3, D - диаметр очистной скважины 8,
располагающихся вдоль длинной оси 9 симметрии горизонтального сечения 5 кимберлитовой трубки 3 (фиг. 1) и продолжают ведение добычных работ путем последовательной отработки от центра к внешнему контуру 10 концентрических замкнутых вертикальных слоев 11 (фиг. 2). Каждый вертикальный прямолинейный слой 6 и 7 и каждый замкнутый вертикальный слой 11 отрабатывают в три стадии: на первой стадии (фиг. 3) на всю длину слоя, независимо от его формы, одним из известных способов (например, с применением буровзрывных работ) проходят верхнюю 12 и нижнюю 13 слоевые выработки; на второй стадии (фиг. 4) запасы каждого вертикального слоя 11 отрабатывают одним из известных способов (например, путем бурения очистных скважин большого диаметра 8 с помощью буровой установки Robbins 73 RHC и разрушением временных разделительных целиков 18 взрывными скважинами 17) с полной твердеющей закладкой 14 выработанного пространства 15 последовательно вынимаемыми прирезками 16, имеющими длину:
м,
где: 
- длина прирезки 16, м; ТТ - время полного твердения закладки 14, час; 
- соответственно, время бурения очистной скважины 8, час и взрывных скважин 17, час; 
- минимальная толщина временного разделительного целика 18, м между очистными скважинами 8,.
На третьей стадии (фиг. 5) производят закладку верхней 12 и нижней 13 слоевых выработок с применением известной технологии, компенсирующей недозаклад объема и усадку закладки 14 при твердении.
При отработке кимберлитовых трубок 3, пересекающих флюидонесущий горизонт 19 во вмещающей толще горных пород 20 выемку запасов (фиг. 6) всегда начинают с отработки защитного слоя 21 вдоль внешнего контура 10 кимберлитовой трубки 3 с заполнением выработанного пространства 15 и слоевых выработок 12 и 13 закладочным материалом 22 с водоупорными свойствами одного из известных составов (например, закладки со специальными модификаторами типа МБ 10-50 С [1] стр. 62-71).
1. Способ подземной разработки кимберлитовых трубок, включающий в себя этажную отработку рудного тела, подготовительные работы, в виде проходки на каждом горизонте подготовительной выработки, пересекающей все рудное тело вдоль короткой оси его сечения, выемку руды путем выбуривания очистных скважин большого диаметра с разрушением рудных временных разделительных целиков между ними буро-взрывными работами, выпуск отбитой рудной массы и управление горным давлением за счет применения твердеющей закладки, отличающийся тем, что выемку запасов этажа начинают с отработки двух смежных прямолинейных вертикальных слоев, с мощностью, равной диаметру очистной скважины, и длиной:
м, где:
l i - длина прямолинейного вертикального слоя, м;
LT и ВТ - соответственно, длина длинной и короткой осей симметрии сечения кимберлитовой трубки, м;
D - мощность одного вертикального слоя, м,
расположенных вдоль длинной оси симметрии горизонтального сечения кимберлитовой трубки и продолжают путем последовательной отработки в направлении от центра к внешнему контуру концентрических замкнутых вертикальных слоев, форма которых в горизонтальном сечении соответствует форме рудного тела, а каждый вертикальный слой отрабатывают в три стадии: на первой стадии проходят верхний и нижний этажные слоевые выработки по всей длине слоя, на второй стадии запасы вертикального слоя отрабатывают с полной твердеющей закладкой выработанного пространства, последовательно вынимаемыми прирезками, имеющими длину:
м, где:
l 2 - длина прирезки, м;
TT - время полного твердения закладочного материала, час;
tоч и tв - соответственно, время бурения очистной скважины и взрывных скважин, час;
- минимальная толщина временного рудного разделительного целика между очистными скважинами, м,
на третьей стадии производят закладку верхней и нижней этажных слоевых выработок с применением технологии, компенсирующей недозаклад объема и усадку закладочного материала при твердении.
2. Способ подземной разработки кимберлитовых трубок по п. 1, отличающийся тем, что при отработке участков кимберлитовых трубок, пересекающих флюидосодержащие горизонты во вмещающей толще горных пород выемку запасов этажа начинают с отработки защитного слоя вдоль внешнего контура кимберлитовой трубки, с закладкой выработанного пространства и слоевых этажных выработок с применением водонепроницаемого твердеющего закладочного материала.
