Способ подземной разработки рудных месторождений

 

Изобретение относится к подземной разработке месторождений с закладкойвыработанного пространства твердеющими смесями. Цель - повышение эффективности очистной выемки руды за счет уменьшения ее потерь и снижения затрат на возведение изолирующих перемычек. Проходят транспортные , доставочные, вентиляционные и буровые выработки. Производят сплошную выемку руды бурением и взрыванием скважин в камерах. Выработанное пространство закладывают твердеющей смесью сначала до кровли доставочной выработки, затем закладывают оставшуюся часть камеры после твердения уложенной ранее закладки. После этого образуют отрезную щель на контакте руда-закладка взрыванием на незатвердевшую закладку по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вязкости. Первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряд скважин бурят на расстоянии , равном половине линии наименьшего сопротивления. Время замедления взрывания скважин второго ряда и показатель вязкости закладочного материала определяют по расчетным формулам. 3 ил., 1 табл. С/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 С 41/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808685/03 (22) 30.01.90 (46) 15.04.92, Бюл. М 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов (72) А. А. Егорочкин, А. Е. Еженов, Х. Б.

Зиамов, А. К. Казбеков, А. П. Трезнюк и Ю, Н, Фокин (53) 622.273(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 723144, кл. Е 21 С 41/16, 1977, Авторское свидетельство СССР

М 828768, кл. Е 21 С 41/16, 1979, (541 СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ, РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (57) Изобретение относится к подземной разработке месторождений с заклэдкойвыработанного пространства твердеющими смесями, Цель — повышение эффективности очистной выемки руды за счет уменьшения ее потерь и снижения затрат на возведение

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых камерными системами разработки с закладкой выработанного пространства.

Известен способ подземной разработки рудных месторождений, включающий проведение погрузочно-доставочных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей смесью и образованием отрезной щели после твердению закладки бурением и взрыванием скважин.

Недостатком этого способа разработки является выполнение большого объема не Ы 1726744 А1 изолирующих перемычек. Проходят транспортные, доставочные, вентиляционные и буровые выработки. Производят сплошную выемку руды бурением и взрыванием скважин в камерах. Выработанное пространство закладывают твердеющей смесью сначала до кровли доставочной выработки, затем закладывают оставшуюся часть камеры после твердения уложенной ранее закладки. После этого образуют отрезную щель на контакте руда — закладка взрыванием нэ незатвердевшую закладку по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вязкости. Первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряд скважин бурят на расстоянии, равном половине линии наименьшего сопротивления. Время замедления взрывания скважин второго ряда и показатель вязкости закладочного материала определяют по расчетным формулам. 3 ил., 1 табл. производительных затрат на проходку вы- Э работок и бурение скважин в закладке, раз- О убоживание руды закладочным материалом при образовании о резной щели в закладке ф, и увеличение срока отработки камер, вы- ф званного ожиданием времени твердения закладки для проходки выработок и бурения скважин по закладке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подземной разработки рудных месторождений; включающий проведение транспортных, достэвочных, вентиляционных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, сплошную выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей

1726744 смесью, отбойку рудного массива на незатвердевшую закладку и выпуск руды.

Компенсационное пространство для разрыхления отбиваемой руды при этом способе образуют за счет уплотнения неэатвердевшей в пластическом состоянии закладки и подъемом ее в незаложенное пространство верхней части камеры.

Недостатком данного способа разработки являются большие потери руды вследствие проникновения ее в незатвердевшую пластическую закладку в момент отбойки рудного массива и затраты на устройство изолирующих перемычек усиленной конструкции, так как в рассматриваемых условиях на перемычку воздействует значительный статический напор от объема пластичной закладки заложенной части камеры, а также опасность возможного прорыва незатвердевшей пластичной закладки из камеры в выработки.

Целью изобретения — повышение эффективности очистной выемки руды эа счет уменьшения потерь руды и снижения затрат на возведение изолирующих перемычек.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подземной разработки рудных месторождений, включающему проведение транспортных, погрузочно-доставочных, вентиляционных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, сплошную выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей смесью, отбойку рудного массива на неэатвердевшую закладку и выпуск руды, закладку выработанного пространства камер производят сначала до кровли Оогрузочнодоставочных выработок, затем заполнение выработанного пространства твердеющей смесью осуществляют в оставшейся части камеры после твердения уложенной ранее закладки, после чего образуют отрезную щель на контакте руда-закладка вэрыванием по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вязкости, при этом первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряд скважин бурят на расстоянии, равном половине линии наименьшего сопротивления, время замедления взрывания второго ряда скважин определяют из выражения т2=11+Т (где t1 — замедление взрывания скважин первого ряда; Т вЂ” время на отрыв слоя руды вэрыванием первого ряда скважин), показатель вязкости закладочного материала находят по формуле 8=a<®. К», (где а„<. — прочность закладки на сжатие; К» — коэффициент пластичности закладки).

Взрывание рядов скважин в момент затвердения закладки до максимального. значения ее показателя вязкости В позволяет максимально уплотнить закладку и образо5 вать на контакте руда — закладка компенсационную полость для разрыхления отбиваемой в камере руды. При этом после затвердения закладки отбитая руда не проникает в закладку, вследствие чего сокраща10 ются ее потери.

Известно, что прочностные свойства закладки характеризуются ее прочностью на сжатие oc®. а пластические свойства — коэффициентом пластичности К»= "/Eä (где

15 Еу и Ед — модули упругости и полной деформации, характеризующие хрупкие и деформационные свойства закладки).

Прочностные и пластические свойства взаимоувязываются показателем вязкости за20 кладки В=Осж. Кпл.

Испытанием образцов закладки и расчетами установлено, что в период твердения закладки и достижения ею максимального значения показателя В проявляется наибо25 лее рациональное сочетание прочностных и пластических свойств закладки, В этот момент твердения закладка достигает еще незначительную прочность и хрупкость, характеризующие разрушение закладки

Ç0 при воздействии на нее динамической нагрузки (взрыва), с другой стороны, сохраняется сравнительно высокая ее пластичность, способствующая подвижке и уплотнению при воздействии на закладку

35 динамической нагрузки.

В таблице приведены показатели закладки в течение 60 сут, В первые дни твердения закладки идет быстрый темп нарастания ее прочности

40 сг,ж. снижающейся к 8-10 суткам, g наоборот, ее пластические свойства К» к этому периоду резко падают. В момент резкого снижения К» достигается максимальное значение показателя В. Именно в этот период и необходимо взрывать скважины, чтобы уменьшить степень разрушения закладки и одновременно достичь большую подвижку контакта рудного массива с закладкой.

50 При отбойке скважин на затвердевшую закладку камеру заполняют в две очереди:! — пустоты от уровня почвы до кровли выработки, в которой установлена изолирующая перемычка; П вЂ” пустоты остальной верхней части камеры после охватывания закладки 1 очереди. Это позволяет применить сборноразборные изолирующие перемычки облегченного типа и снизить затраты на их возведение.

1726744

Взрывание первых рядов скважин с замедлением t1 и tz позволяет наложить ударную энергию отбитого слоя руды второго ряда на слой руды первого ряда скважин в процессе взрыва и усилитель таким образом воздействие взрыва на закладку, а следовател ьно, в бол ьшей мере уплотнить ее.

При этом создается положительный эффект единой плавной нагрузки на закладку в виде поршневого воздействия, позволяющего уменьшить разрушающее действие взрыва на закладку, но в большей мере увеличить перемещение отбитых слоев руды для.создания компенсационного пространства и нормальной проработки последующих рядов скважин.

При несоблюдении этого условия, как это происходит на практике при обычном короткозамедленном взрывэнии, возникает неоднократность ударных нагрузок и указанного положител ьного эффекта не достигается.

Время замедления электродетонаторов в скважинах первого ряда принимают меньшим, например, мгновенного действия, а время замедления скважин последующего ряда tz=t1+T — на основе расчетов, определяя время Т в зависимости от величины W u известных скоростей распространения ударной волны Чуд и время образования трещин Чтр в отбиваемом слое руды ряда скважин для конкретных физико-механических свойств рудного массива:

W 1 W 1

Т =Туд+ттр =2 — V +

2 уд тр

W И/ 1 1

=W(— + — ), мс.

Чуд 2 Чтр Чуд 2 Чтр

Определение величины Т основано на физической сущности действия взрыва заряда ВВ ряда скважин в отбиваемом слое

Ч/ толщиной, равной в данном случае /г.

После взрыва заряда BB в первом ряду скважин образуется ударная волна, которая движется от заряда 8В до забойной плоскости отбиваемого слоя, отражается от этой плоскости и перемещается в обратном направлении, проявляя откалывающее действие. Время действия ударной волны при

\М этОм Равно1уд = 2 —: Чуд = W: Vyp, .

Под действием отраженной ударной волны в слое происходит трещинообразоваW ние, вРемЯ котоРого РавнО астр = 2 . Чтр

Затем под воздействием давления газов как продукта сгорания ВВ s заряде слой первого ряда скважин начинает отделяться от рудного массива, в зто время и необходимо наложить проявление ударной нагрузки от взрыва слоя второго ряда скважин, т,е. через суммирование времени туд и (тр с учетом время замедления электродетонаторов в скважине первого ряда. При взрывании скважин первого ряда электродетонаторами мгновенного действия (Ьл=0) время tz=T.

Взрываемые первые два ряда скважин образуют отрезную щель шириной, равной

W+ hl и достаточной для первоначального

10 объема компенсационного пространства камеры, где Ж вЂ” величина перемещения кантакта руда-закладка. составляющая по результатам исследований 0,3 и 0,5 W для скважин диаметром 70 и 105 мм.

Принятие расстояния первого ряда скважин от контакта с закладкой и второго ряда скважин от первого ряда, равным W/2, позволяет обеспечить качество дробления руды и достичь лучшего ее отделения от закладочного массива, так как известно, 4TQ

20 на контакте рудного массива с зажимающей средой, представленной обрушенными породами или закладкой, качество дробления руды ухудшается из-за,потери энергии удар25 ных волн. При этом потери отбитой руды уменьшаются

На фиг. 1 изображена. камера.в стадии разбуривания рудного массива взрывными скважинами, поперечный разрез; на фиг. 2

30 — камера в стадии образования отрезной щели взрывом двух первых рядов скважин на контакте руда — закладка, поперечный разрез; на фиг. 3 — камера в стадии полной ее отбойки, поперечный разрез.

На подэтаже в очередной отрабатываемой камере 1, смежной с ранее отработанной и заложенной твердеющей смесью 2 камерой 3, из буровой 4 и вентиляционной

5 выработок рудный массив разбуривают

40 взрывными скважинами 6, причем у контакта руда — закладка 7бурят по. два ряда скважин 8 с W/2 для разделки отрезной щели 9.

После затвердения закладки 2 в смежной камере 8 до максимального значения ее

45 показателя вязкости В, когда закладка приобретает рациональное сочетание прочностных и пластических свойств, т,е. достаточную податливость при меньшей степени ее разрушения; взрыванием пер50 вых двух рядов скважин 8 с замедлением первого ряда ц и второго ряда t2=t>+T образуют отрезную щель 9. Компенсационное пространство при этом образуется за счет взрыва двух скважин и уплотненной заклад55 ки 2 на контакте руда-закладка на величину

Ь. После выпуска руды из щели ширина ее составляет W+ hl, что достаточно для разрыхления отбиваемой в последующем руды.

Величина hl способствует наложение удар7 1726744 8

50

55 ной нагрузки взрыва второго ряда скважин на слой руды первого ряда скважин в момент его отрыва от рудного массива за счет увеличения tz по отношению к tt на величину Т, равную времени, затраченному на отрыв слоя руды первого ряда скважин.

На образованную щель взрывными скважинами 6 отбивают оставшиеся запасы камеры 1,отбитую руду 10 с помощью погрузочно-доставочных машин по доставочным

11 и транспортным 12 выработкам доставляют в рудоспуски.

После полного выпуска отбитой руды 10 камеру 1 закладывают твердеющей смесью

2. При этом закладку выработанного пространства производят сначала до кровли доставочных выработок 11, предварительно установив сборно-разборные изолирующие перемычки 13 облегченного типа. Затем после затвердения уложенной закладки осуществляют заполнение оставшейся пустоты, верхней части камеры 1. После завершения этих работ цикл очистной выемки повторяется в очередной камере 14.

Пример. Предлагаемый способ подземной разработки рудных месторождений использован при освоении полиметаллического месторождения, представленного крутопадающей рудной залежью ценных руд мощностью 20 — 40 м в породах средней устойчивости. Участок месторождения отрабатывали сплошной подзтажно-камерной выемкой руды с закладкой твердеющими смесями и применением самоходного оборудованияия.

Основные параметры выемки: высота этажа 60 м, подзтажэ — 15 м, ширина камер

10 м, длина камер 20 — 40 м, равная мощности рудной залежи, расстояние между погрузочно-дотавочными выработками 8 — 8,5 м. Образование отрезной щели, скважинную отбойку и выпуск руды в камерах осуществляли по предлагаемому способу.

На подэтаже в очередной отрабатываемой камере 1, смежной с ранее отработанной и заложенной твердеющей смесью 2 камерой 3 из буровой 4 и вентиляционной 5 выработок S=9 м2 рудный массив с помощью буровых станков типа ЛПС,— 3 разбурили скважинами 6 диаметром 105 мм с

ЧЧ=2,2 м, причем у контакта руда-закладка

7 пробурили два ряда скважин 8 с Nf/2=1,1 м для разделки отрезной щели 9. Нормативная прочность твердеющей смеси 4,7-5

МПа в трехмесячном возрасте. Состав твердеющей смеси, кг/м „ портландцемент маркй 400-220; отвальные хвосты обогатительной фабрики 1370, вода 400 л/м, На 8-10-е сутки после затвердения закладки 2 в смежной камере 3 до максимального показателя вязкости В=10,5 — 11,5 МПа в камере 1 на контакте руда — закладка взор5 вали два ряда скважин 8 и образовывали отрезную щель 9 шириной 2,7 — 2,8 м, причем перемещение плоскости контакта руда — закладка составляла 0,4 — 0.5 м за счет уплотнения взрывом твердеющей смеси 2 в

10 смежной камере 3.

Показатель вязкости В определяли по расчетным таблицам, составляемым периодически по результатам испытаний образцов-кубиков подаваемой в шахту

15 закладочной смеси на требуемую прочность

,и установления деформационных характеристик Еу и Ед.

Скважины первого ряда взрывали с замедлением t1=0,12 мс, второго ряда — с

20 tz=t<+T=0,12+4,25=4,37 мс.

Регулирование времени замедления взрыва зарядов в скважинах производили с помощью устройства для злектровзрывэния

"Импульс".

25 После выпуска руды из отрезной щели 9 на нее отбивали оставшиеся запасы камеры

1 комплектом скважин 6 с W=2,2 м. Отбитую руду 10 с помощью ПДМ типа Торо-200 по доставочным 11 (S=10 м ) и транспортным

30 12 (S=12,0 м ) выработкам доставляли в блоковые рудоспуски.

После полного выпуска отбитой руды 10 камеру 1 закладывали твердеющей смесью

2: сначала выработанное пространство за35 кладывали до кровли доставочных выработок 11, предварительно устанавливая сборно-разборные изолирующие перемычки облегченного типа из металлических распирающихся стоек обшитых досками. Затем после затвердения уложенной закладки производили заполнение оставшихся пустот верхней части камеры 1. После завершения этих работ цикл очистной выемки повторяли в очередной камере 14.

Использование разработанного способа подземной разработки .рудных месторождений по сравнению с прототипом позволило сократить потери руды и снизить затраты на возведение изолирующих перемычек.

Формула изобретения

Способ подземной разработки рудных месторождений. включающий проведение транспортных, погрузочно-доставочных, вентиляционных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, сплошную выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей смесью, отбойку рудного массива нэ незатвердевшую закладку и выпуск руды, о т л ио

1726744

73 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности очистной выемки за счет уменьшения ее потерь и снижения затрат на возведение изолирующих перемычек, закладку выработанного пространства камер 5 производят сначала до кровли погрузочнодоставочных выработок, затем заполнение выработанного пространства твердеющей смесью осуществляют в оставшейся части камеры после твердения уложенной ранее 10 закладки, после чего образуют отрезную щель на контакте руда-закладка взрыванием по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вяз- 15 кости, при этом первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряда скважин бурят на расстоянии, равном половине линии наименьшего сопротивления, время замедления взрывания второго ряда скважин определяют иэ выражения

l2=tt+T (где ц — замедление взрывания скважин первого ряда; Т вЂ”. время на отрыв слоя руды взрыванием первого ряда скважин), показатель вязкости закладочного материала находят по формуле В= о ж..Кпл(где осж,— — прочность закладки на сжатие Клл-коэффициент пластичности закладки).

1726744

Составитель Н.Чертова

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 1260 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101