Способ разработки мощных рудных месторождений

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных рудных месторождений с обрушением налегающих пород. Способ включает отработку месторождения блоками, проведение подготовительно-нарезных выработок, образование воронок выпуска, формирование барьерного целика прямоугольной формы на границе блоков, бурение и заряжание скважин, взрывную отбойку запасов руды, извлечение отбитой руды из блоков, погашение барьерного целика и выпуск руды. Барьерный целик располагают между рядами воронок выпуска над откаточной выработкой. Воронкам выпуска придают форму усеченного конуса с вертикальными стенками со стороны целика, находящимися в одной плоскости с боковыми его поверхностями. Обуривание целика производят до начала, а обрушение - на момент разубоживания при выпуске основных запасов по первому ряду воронок выпуска со стороны массива. Способ позволяет повысить безопасность работ и эффективность разработки за счет снижения потерь и засорения руды. 2 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных рудных месторождений с обрушением налегающих пород.

Известен способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых большой мощности, включающий деление месторождения на этажи, а этажи на блоки, проходку подготовительных и нарезных выработок, образование оградительного барьерного целика на границе с ранее отработанным блоком, взрывную отбойку и площадный выпуск руды, оградительный барьер образуют из неразрушенной части массива блока и погашают после выпуска основной части объемов руды из блока (см., например, а.с. N 976070, СССР, кл. Е 21 С, 41/06).

Недостатком данного способа является то, что основные запасы блока (85-90%) извлекаются на один ряд воронок выпуска со стороны массива, а на другой - приходится 10-15%. Это приводит к неэффективному использованию погрузочного оборудования и доставочных выработок, расположенных в ряду воронок выпуска со стороны ранее отработанного блока и, как следствие, повышению затрат на единицу продукции.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки мощных рудных месторождений, включающий отработку месторождений блоками, проведение подготовительных и нарезных выработок, образование воронок выпуска, формирование барьерного целика на границе блоков, бурение и заряжание скважин, взрывную отбойку запасов руды, извлечение отбитой руды из блоков, погашение барьерного целика и выпуск руды, барьерный целик формируют прямоугольной формы с заданными параметрами (см., например. а.с. 1794190, СССР, Е 21 С 41/22).

Недостатком этого способа является: во-первых, отсутствие вентиляции по блоку и подходов к платформе ВДПУ для выполнения работ по ликвидации зависаний и вторичному дроблению негабаритных кусков после погашения барьерного целика; во-вторых, при заданной ширине барьерного целика, равной расстоянию от контакта с боковыми породами ранее отработанного блока до ближайшего ряда выпускных воронок, не обеспечивается его устойчивость и сохранность пробуренных скважин в нем, так как ширина целика составляет 1/4 часть ширины блока или 0,5 диаметра воронки выпуска.

Отмеченные недостатки приводят к полной потере руды в барьерном целике в первом случае или частичной - во втором, что повышает себестоимость добычи руды и снижает эффективность способа разработки.

Единый технический результат предлагаемого изобретения - повышение эффективности разработки за счет снижения потерь и засорения руды, а также безопасности горных работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем отработку месторождения блоками, проведение подготовительных и нарезных выработок, образование воронок выпуска, формирование барьерного целика прямоугольной формы на границе блоков, бурение и заряжание скважин, взрывную отбойку запасов руды, извлечение отбитой руды из блоков, погашение барьерного целика и выпуск руды, барьерный целик располагают между рядами воронок выпуска над откаточной выработкой, при этом воронкам выпуска придают форму усеченного конуса с вертикальными стенками со стороны целика, находящимся в одной плоскости с боковыми его поверхностями, при этом обуривание целика производят до начала, а обрушение его - на момент разубоживания при выпуске основных запасов руды по первому ряду воронок выпуска со стороны массива.

Расположение барьерного целика на границе блока между рядами выпускных выработок с вертикальными стенками, являющимися продолжением примыкающих сторон целика обеспечивает его устойчивость, является наиболее рациональным для образования зоны потока истекающей рудной массы, так как в этом случае снижается коэффициент трения кусков руды, прилегающих к стенкам воронок выпуска, а сила, движущая их, принимает максимальное значение и определяется по формуле F_дв = F₁ - F₂, кг, (1) где F₁ - составляющая силы тяжести куска породы, направленная параллельно плоскости, кг; F₂ - сила трения кусков породы о наклонную плоскость, кг.

При F₂=0 движущая сила F_дв принимает максимальное значение и соответствует силе тяжести (F_т), которая определяется по формуле F_дв = F_т = m•q, кг (2) где m - масса налегающих горных пород, сосредоточенная в одном куске, кг; q - ускорение свободного падения тела, равное 9,81 м/сек².

Придание воронкам выпуска вертикальных стенок со стороны барьерного целика обеспечит полноту извлечения руды и после его обрушения, так как при взрыве зарядов скважин, расположенных в барьерном целике параллельно вертикальным плоскостям целика в условиях зажимающей среды, происходит ее подвижка как в сторону отработанного, так и отрабатываемого блока, которая по данным практики достигает 2 м.

При этом благодаря устойчивости целика за счет придания вертикальных стенок с опорой его на надортовый целик с вертикальными стенками в пределах воронок выпуска имеется возможность располагать в нем выработки для бурения восходящих скважин в самом целике и образования горизонтальной подсечки в компенсационной камере, панели и барьерном целике при его обрушении.

Кроме того, при таком расположении барьерного целика с учетом его формы и размеров, сохраняются вентиляционно-смотровые выработки и обеспечивается безопасность работ на весь срок отработки блока.

Отсутствие зарядов скважин непосредственно над откаточными выработками и выработками доставки обеспечивает более продолжительный срок их эксплуатации без дополнительных затрат на поддержание и крепление за счет снижения сейсмического воздействия зарядов ВВ на эти выработки при образовании воронок с вертикальными стенками.

Предлагаемый способ разработки мощных рудных месторождений с формированием барьерного целика прямоугольной формы у границ блока по сравнению с прототипом (а.с. 1794190) отличается следующими признаками: - барьерный целик располагают над ортовым целиком между рядами воронок выпуска; - воронкам выпуска придают форму усеченного конуса с вертикальной стенкой со стороны целика; - барьерный целик подсекают КЗВ зарядов горизонтальных скважин при его обрушении.

Таким образом, каждый из отличительных признаков изобретения обеспечивает более полное и качественное извлечение запасов, как самого целика, так и в целом блока, сохраняя выработки днища и обеспечивая безопасность горных работ на весь срок отработки блока, что в конечном плане повышает эффективность способа разработки.

Сущность предлагаемого способа разработки мощных рудных месторождений поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан поперечный разрез блоков 1, 2 и 3, находящихся соответственно в стадии отработки на момент обрушения целика, добычи камерных запасов и подготовки.

На фиг.2 - план расположения выпускных дучек, воронок, барьерных целиков в блоках, находящихся в стадиях, описанных выше.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовку блоков начинают с проходки откаточных ортов 1, из которых наклонно проходят доставочные выработки 2, которые сбивают с вентиляционно-смотровым ортом 3, служащий для проветривания блока и подхода к доставочной выработке для ведения взрывных работ при ликвидации зависаний в воронках выпуска 4 и дроблении негабарита на весь срок отработки блока.

Из доставочной выработки осуществляют проходку дучек 5, которые с помощью штанговых скважин диаметром 75 мм оформляют рудоприемные воронки в форме усеченного конуса с вертикальными стенками 7.

При проведении подготовительно-нарезных выработок в днище блока на границе блока, находящегося в стадии доработки образуют рудный барьерный целик 8, располагая его между вертикальными стенками воронок выпуска над ортовым целиком 9.

В центральной части барьерного целика над откаточным ортом 1 проходят буроподсечной орт 10, из которого бурят пучки восходящих скважин 11 для обрушения целика и горизонтальные скважины 12 для подсечки всех элементов блока, в том числе и барьерного целика. Одновременно из буровых выработок 13 бурят пучки вертикальных скважин 14 для образования компенсационной камеры 15 и обрушения основных запасов (панели) блока 16. При этом откаточный орт 17 вышележащего горизонта используется в качестве бурового, что снижает затраты на проходку буровых выработок.

Горизонтальные пучки скважин 18 служат для бурения потолочины блока.

После окончания подготовительно-нарезных и буровых работ, выпуска руды из компенсационной камеры до уровня горизонта подсечки производят известными приемами массовое обрушение блока. Затем установками выпуска осуществляют последовательный площадный выпуск руды через рудоприемные воронки 4 с вертикальными стенками 7 под защитой барьерного целика 8, который оказывает влияние на формирование зоны потока таким образом, что породы из сменного отработанного блока достигают воронок выпуска позднее, чем со стороны отрабатываемого блока.

К этому моменту производят погашение барьерного целика 8 пучками восходящих скважин 11, пробуренных из буроподсечного орта 10, из которого горизонтальными скважинами 12 производят подсечку барьерного целика одновременно с его обрушением.

При этом происходит подвижка зажимающей среды со стороны обрушения до 2 м, в результате которой образуется уплотненная вертикальная стенка из обрушенных ранее пород, которая также будет препятствовать проникновению их в отрабатываемый блок.

При обрушении барьерного целика откаточный и вентиляционный орты находятся за пределами радиуса действия основных зарядов ВВ в блоке, что положительно скажется на устойчивости этих выработок в процессе отработки блока.

После обрушения барьерного целика выпуск руды производится равномерно-последовательный с первоочередным выпуском руды из воронок, расположенных под обрушенным целиком, что обеспечивает увеличение потока руды, оставшейся в барьерном целике.

Предлагаемый способ разработки мощных рудных месторождений в условиях глинистых налегающих пород по сравнению с прототипом (а.с. 1794190) позволяет:
1. Снизить потери и засорение руды при массовом обрушении блоков за счет рационального расположения барьерного целика относительно воронок выпуска.

2. Сохранить устойчивость выработок выпуска и доставки, вентиляционно-смотровых - без дополнительных затрат на их поддержание на весь период отработки блока за счет придания воронкам выпуска формы усеченного конуса с вертикальными стенками со стороны целика, а также образования горизонтальной (плоской) подсечки над охраняемыми выработками.

3. Обеспечить безопасность работ при производстве вторичного дробления руды на горизонте выпуска за счет нормальных условий проветривания на весь период отработки блока.

Формула изобретения

Способ разработки мощных рудных месторождений, включающий отработку месторождения блоками, проведение подготовительно-нарезных выработок, образование воронок выпуска, формирование барьерного целика прямоугольной формы на границе блоков, бурение и заряжание скважин, взрывную отбойку запасов руды, извлечение отбитой руды из блоков, погашение барьерного целика и выпуск руды, отличающийся тем, что барьерный целик располагают между рядами воронок выпуска над откаточной выработкой, а воронкам выпуска придают форму усеченного конуса с вертикальными стенками со стороны целика, находящимися в одной плоскости с боковыми его поверхностями, при этом обуривание целика производят до начала, а обрушение - на момент разубоживания при выпуске основных запасов по первому ряду воронок выпуска со стороны массива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2