Способ подземной разработки мощных рудных месторождений

 

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для подземной разработки мощных рудных месторождений при массовых обрушениях массива горных пород в выемочных блоках. Задачей изобретения является снижение сейсмического воздействия ударной волны для обеспечения сохранности выработок, скважин, шахтных коммуникаций и оборудования в смежных блоках, предотвращение передачи на массив горных пород дополнительных напряжений. Задача достигается тем, что при вскрытии и подготовке мощных рудных месторождений рудное тело по простиранию разделяют на выемочные единицы (блоки). В каждом блоке на нижнем горизонте подготавливается комплекс подготовительно-нарезных выработок, на верхнем горизонте подготавливается комплекс буровых выработок. Компенсационную камеру формируют со смещением от контакта со смежными блоками, а на границе со смежными блоками создают вертикальную защитно-экранирующую щель путем разбуривания рудного массива из буровых выработок нисходящими и восходящими скважинами в вертикальном направлении, зарядкой указанных скважин зарядами ВВ и взрыванием скважинных зарядов. Щель образуют с формированием вертикального контакта из уплотненной среды на всю высоту блока. Скважинные заряды указанной щели взрывают с короткозамедленным опережением по отношению к скважинным зарядам, расположенным между компенсационной камерой и смежными блоками. Образованная уплотненная горная масса в защитно-экранирующей щели служит демпферным слоем, защищающим смежный блок, а соответственно расположенные в нем буровые и подготовительно-нарезные выработки, коммуникации и оборудование от воздействия ударных (сейсмических) волн. 3 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для подземной разработки мощных рудных месторождений при массовых обрушениях массива горных пород в выемочных блоках.

Известен способ разработки полезных ископаемых (см. а.с. 1045670, Е 21 С 41/06), включающий проходку подготовительно-нарезных, буровых и выпускных выработок, бурение вееров глубоких скважин, взрывание скважин, образование компенсационной камеры, обрушение блока слоями с последующим выпуском руды, при котором компенсационную камеру образуют в центре блока скважинами, не дозаряженными на высоту указанный камеры, а отбойку слоев руды в блоке ведут в направлении, перпендикулярном к линии наименьшего сопротивления от скважины до компенсационной камеры.

Известен также способ разработки месторождений полезных ископаемых (см. а. с. 534567, Е 21 С 41/06), заключающийся в массовой отбойке руды с предварительным проведением подготовительно-нарезных выработок и выработок для разделки приемного пространства выемочного блока, в котором одновременно с образованием приемного пространства в почве последнего создают вертикальные защитные щели, а затем производят массовую отбойку полезного ископаемого с последующим выпуском через доставочные выработки.

Недостатком указанных способов является нарушение подготовительно-нарезных и буровых выработок, подготовленных скважин в смежных блоках от ударных (сейсмических) нагрузок во время массового взрыва массива горных пород в отрабатываемом выемочном блоке, а также накопление в рудном массиве смежных блоков дополнительных напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ подземной разработки мощных рудных месторождений (Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. - М.: Недра, 1984, с.413, рис. XIII21.а), включающий вскрытие, подготовку выработок в выемочных блоках рудного тела, формирование компенсационной камеры в каждом блоке и обуривание отрабатываемого блока нисходящими и восходящими скважинами, заряжание скважин зарядами ВВ с последующим взрыванием на компенсационную камеру, выпуск отбитой горной массы.

Недостатком данного способа являются нарушения рудного массива, а соответственно пробуренных скважин в смежных блоках от сейсмического воздействия волн, разрушение подготовительно-нарезных и буровых выработок, шихтовых коммуникаций и оборудования от воздействия ударной волны при массовом обрушении массива горных пород в выемочном блоке.

Единым техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение сейсмического воздействия ударной волны для обеспечения сохранности выработок, скважин, шахтовых коммуникаций и оборудования в смежных блоках, предотвращение передачи на массив горных пород дополнительных напряжений.

Единый технический результат достигается тем, что в известном способе подземной разработки мощных рудных месторождений, включающем вскрытие, подготовку выработок в блоках рудного тела, формирование компенсационной камеры в каждом блоке и обуривание отрабатываемого блока нисходящими и восходящими скважинами, заряжание скважин зарядами ВВ с последующим взрыванием на компенсационную камеру, выпуск отбитой горной массы, при этом компенсационную камеру формируют со смещением от контакта со смежными блоками, а на границе со смежными блоками создают вертикальную защитно-экранирующую щель путем разбуривания рудного массива из буровых выработок нисходящими и восходящими скважинами в вертикальном направлении, зарядкой указанных скважин зарядами ВВ и взрыванием скважинных зарядов, причем щель образуют с формированием вертикального контакта из уплотненной среды на всю высоту блока, а скважинные заряды указанной щели взрывают с короткозамедленным опережением по отношению к скважинным зарядам, расположенным между компенсационной камерой и смежными блоками.

Смещение компенсационной камеры от контакта со смежным блоком позволяет сохранить массив смежного блока от разрушения при производстве взрывных работ в выемочном блоке. Формирование компенсационной камеры с короткозамедленным последующим взрыванием пучков скважин, расположенных в выемочном блоке по обе стороны от камеры, позволяет создать эффект встречного гашения ударных (сейсмических) волн.

Формирование защитно-экранирующей щели на границе со смежным блоком из уплотненной горной массы (не выпущенной) позволяет значительно снизить ударную (сейсмическую) волну в связи с ее гашением в уплотненной среде горной породы, так как коэффициенты гашения ударных волн в монолитном массиве составляют 3,0, а в разрушенных горных породах составляют 5,0. Создание защитно-экранирующей щели перед отбойкой горного массива, расположенного между компенсационной камерой и смежным блоком, короткозамедленным взрыванием пучков скважин определяет формирование защитного (демпферного) слоя при массовой отбойке в выемочном блоке, значительно снижающего передачу напряжений из взрываемого блока в горный массив.

Указанное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вертикальный продольный разрез отрабатываемого и смежных выемочных блоков, на фиг. 2 показан разрез по А-А фиг. 1; а на фиг. 3 показан разрез по Б-Б фиг.1.

При вскрытии и подготовке мощных рудных месторождений рудное тело по простиранию разделяют на выемочные единицы (блоки) 1. В каждом блоке 1 на нижнем горизонте подготавливается комплекс подготовительно-нарезных выработок 2, на верхнем горизонте подготавливается комплекс буровых выработок 3. Компенсационную камеру 4 формируют со смещением от контакта со смежным блоком 5 путем взрывания зарядов в скважинах, пробуренных из буровых выработок 3. Рудный массив выемочного блока 1 разбуривают нисходящими 6 и 10 и восходящими 7 и 8 скважинами. В блоке 1 на границе со смежным блоком 5 из буровых 3 и подготовительно-нарезных выработок 2 бурят нисходящие 9 и восходящие 11 скважины. Взрыванием зарядов в скважинах 9 и 11 с помощью короткозамедленного опережения по отношению к скважинам 10 образуют защитно-экранирующую щель. Образованная уплотненная горная масса в защитно-экранирующей щели служит демпферным слоем, защищающим смежный блок 5, а соответственно расположенные в нем буровые и подготовительно-нарезные выработки, коммуникации и оборудование от воздействия ударных (сейсмических) волн. Отбитую руду выпускают через выпускные выработки 12 блока 1.

Предлагаемый способ подготовки и отбойки выемочных блоков при подземной разработке мощных рудных месторождений прошел апробацию на Шерегешском руднике при производстве массовых взрывов в блоках 20, 19, 18, 17 участка "Главный" в этаже 255÷325 м, позволивших предотвратить нарушения пробуренных скважин в смежных блоках, разрушений горных выработок в смежных блоках не обнаружено, обеспечена сохранность коммуникаций и оборудования.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа по четырем взорванным блокам (в базовых блоках нарушения скважин составляли от 3 до 5%, производилось перезакрепление бетоном козырьков выпускных выработок и кровли подготовительно-нарезных выработок, за счет вывала кусков породы отсекались кабели электроснабжения и т.п.) составил 3 млн. 120 тыс. рублей.

Формула изобретения

Способ подземной разработки мощных рудных месторождений, включающий вскрытие, подготовку выработок в блоках рудного тела, формирование компенсационной камеры в каждом блоке и обуривание отрабатываемого блока нисходящими и восходящими скважинами, заряжание скважин зарядами ВВ с последующим взрыванием на компенсационную камеру, выпуск отбитой горной массы, отличающийся тем, что компенсационную камеру формируют со смещением от контакта со смежными блоками, а на границе со смежными блоками создают вертикальную защитно-экранирующую щель путем разбуривания рудного массива из буровых выработок нисходящими и восходящими скважинами в вертикальном направлении, зарядкой указанных скважин зарядами ВВ и взрыванием скважинных зарядов, причем щель образуют с формированием вертикального контакта из уплотненной среды на всю высоту блока, а скважинные заряды указанной щели взрывают с короткозамедленным опережением по отношению к скважинным зарядам, расположенным между компенсационной камерой и смежными блоками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3