Способ разработки месторождений полезных ископаемых

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Способ разработки месторождений полезных ископаемых включает проходку подготовительно-нарезных выработок, отбойку основного рудного массива путем взрывания скважин, принудительное обрушение верхней части слепого рудного массива с оконтуриванием свода естественного равновесия, формирование внутри свода крупноблочной структуры под самообрушение и последующий выпуск обрушенной руды. Принудительное обрушение верхней части слепого рудного массива осуществляют зарядами пучков вертикальных скважин разной длины, при этом количество скважин в пучках в верхней части слепого рудного массива выбирают минимальным, а в основной части массива - максимальным. Взрывание скважинных зарядов для обрушения верхней части рудного массива осуществляют вслед за взрыванием пучков зарядов в основной части рудного массива методом короткозамедленного взрывания с последующим самообрушением верхней части рудного массива и формированием свода естественного равновесия. Количество скважин в пучках верхней и основной частей рудного массива определяется расчетным путем. Единым техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение себестоимости и повышение эффективности отбойки верхней части слепого рудного массива за счет определения оптимального количества и длины скважин в зависимости от нарушенности, трещиноватости и крепости слепого рудного массива, склонного к самообрушению. 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к разработке крутопадающих "слепых" рудных залежей, и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ отработки "слепых" рудных тел (Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1978, с. 396), включающий проведение комплекса подготовительно-нарезных и буровых выработок, обрушение массива блока и части налегающих пород с оставлением породной или рудной подушки для гашения ударной воздушной волны при внезапном самообрушении налегающей толщи.

Недостатком данного способа является большое количество подготовительно-нарезных и буровых выработок на единицу запасов рудного массива, равномерное распределение скважин по всему массиву без учета нарушенности и склонности к самообрушению верхних частей "слепого" рудного массива Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ разработки месторождений полезных ископаемых (по авт.св. 1532705, Е 21 С 41/06), включающий проходку подготовительно-нарезных выработок, отбойку рудного массива путем взрывания скважин, принудительное обрушение части налегающей толщи с оконтуриванием свода естественного равновесия и формирование внутри свода крупноблочной структуры под самообрушение.

Недостатком данного способа является высокая себестоимость подготавливаемой к выемке рудной массы за счет разбуривания верхней части "слепого" рудного массива большим количеством скважин.

Единым техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение себестоимости и повышение эффективности отбойки верхней части "слепого" рудного массива, за счет определения оптимального количества и длины скважин в зависимости от нарушенности, трещиноватости и крепости "слепого" рудного массива, склонного к самообрушению.

Единый технический результат достигается тем, что в известном способе разработки месторождений полезных ископаемых, включающем проходку подготовительно-нарезных выработок, отбойку рудного массива путем взрывания скважин, принудительное обрушение верхней части рудного массива с оконтуриванием свода естественного равновесия и формирование внутри свода крупноблочной структуры под самообрушение и последующим выпуском обрушенной руды, принудительное обрушение верхней части "слепого" рудного массива осуществляют зарядами пучков вертикальных скважин разной длины, при этом количество скважин в пучках верхней части рудного массива выбирают минимальным, а в основной части - максимальным, взрывание скважинных зарядов для обрушения верхней части "слепого" рудного массива осуществляют вслед за взрыванием пучков зарядов в основной части ручного массива методом короткозамедленного взрывания с последующим самообрушением верхней части рудного массива и формированием свода естественного равновесия.

Принудительное обрушение верхней части "слепого" рудного массива зарядами пучков вертикальных скважин разной длины обеспечивает снижение себестоимости подготавливаемой к выемке рудной массы за счет снижения расходов на бурение, заряжание и взрывание скважин.

Принятое решение о разном количестве скважин в пучках в зависимости от расположения пучков в основной части рудного массива или в верхней части обеспечивает повышение эффективности отбойки рудного массива, учитывающее нарушенность, трещиноватость и крепость "слепого" рудного массива.

Короткозамедленное взрывание верхней части рудного массива по отношению к основной части обеспечивает возможность создания компенсационной полости в основной части рудного массива (блока) с последующим обрушением на образовавшуюся полость верхней части рудного массива, значительного ослабления и подготовки к самообрушению в пределах свода естественного равновесия верхней части рудного массива.

Оптимальное количество скважин (n) в пучках основной и верхней частях "слепого" рудного массива с последующим самообрушением верхней части рудного массива и формированием свода естественного равновесия налегающей породной части определяется из выражения где k_m ² - коэффициент трещиноватости массива; f - крепость пород; W² - линия наименьшего сопротивления; k_з - коэффициент сближения зарядов; k_a - коэффициент, учитывающий размер кондиционного куска; а - размер кондиционного куска; k_c ² - коэффициент, учитывающий эффект совместного воздействия близко расположенных скважин; Т² - теплота взрыва; d² - диаметр скважин; δ - плотность заряжания; Р_н - процентное содержание негабаритных кусков руды горной массы.

Указанное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена вертикальная проекция "слепой" рудной залежи с вертикальными скважинами равной длины; на фиг.2 показан разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 показан разрез по Б-Б на фиг.1.

При вскрытии и подготовке мощных крутопадающих "слепых" рудных залежей, склонных к самообрушению, в породном массиве 1 верхние части подготавливаемых к выемке рудных тел 2 вскрываются комплексом буровых выработок 3. Разбуривание рудного тела 2 осуществляется пучками скважин 4 и 5 с последующим заряжанием и взрыванием скважин для дробления рудного массива и выпуска рудной массы. Определение количества скважин в основной 4 и верхней 5 частях "слепой" рудной залежи производится согласно приведенной формуле. В верхней части скважины 5 бурятся в меньшем количестве с использованием естественной трещиноватости, нарушенности, крепости и склонности к естественному самообрушению "слепых" рудных залежей. Скважины 5 в верхней части разбуриваются до контакта рудной залежи 2 с породным массивом 1, при взрывании скважин 5 с различной длиной происходит формирование свода естественного равновесия рудного массива 1.

На основании геолого-маркшейдерской разведки определяются мощность, расположение и контуры "слепого" рудного тела (см. фиг.1). Определение количества скважин 4 и 5 в пучках, количество и расположение самих пучков зависит от мощности "слепой" рудной залежи 2, трещиноватости, крепости руды и т. п. факторов. Из подготовленного комплекса буровых выработок 3 разбуривают пучки скважины 5 в верхней части рудного массива 2 (см. фиг.2) и пучки скважины 4 в основной части рудного массива (см. фиг.3).

Предлагаемый способ разработки "слепых" рудных залежей прошел апробацию на Шерегешской шахте (п. Шерегеш, Кемеровской обл.) при подготовке 3 блоков, блоки 18, 19 и 8-а в этаже 325-395 м. Согласно представленной формуле был произведен перерасчет количества и длины скважин, месторасположения пучков скважин в указанных блоках. Общее количество скважин в блоках сократилось на 825 пог. м с соответственной экономией на бурение, заряжание и взрывание скважин. Качественные показатели выпущенной руды отвечали плановым показателям. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа в 3 блоках Шерегешской шахты составил 930,0 тыс. рублей.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий проходку подготовительно-нарезных выработок, отбойку основного рудного массива путем взрывания скважин, принудительное обрушение верхней части слепого рудного массива с оконтуриванием свода естественного равновесия, формирование внутри свода крупноблочной структуры под самообрушение и последующий выпуск обрушенной руды, отличающийся тем, что принудительное обрушение верхней части слепого рудного массива осуществляют зарядами пучков вертикальных скважин разной длины, при этом количество скважин в пучках в верхней части слепого рудного массива выбирают минимальным, а в основной части массива - максимальным, взрывание скважинных зарядов для обрушения верхней части рудного массива осуществляют вслед за взрыванием пучков зарядов в основной части рудного массива методом короткозамедленного взрывания с последующим самообрушением верхней части рудного массива и формированием свода естественного равновесия, количество скважин в пучках верхней и основной частей рудного массива определяется из выражения где k_m ² - коэффициент трещиноватости массива; f - крепость пород; W² - линия наименьшего сопротивления; k₃ - коэффициент сближения зарядов;
k_a - коэффициент, учитывающий размер кондиционного куска;
а - размер кондиционного куска;
k_c ² - коэффициент, учитывающий эффект совместного воздействия близко расположенных скважин;
Т² - теплота взрыва;
d² - диаметр скважин;
δ - плотность заряжания;
Р_н - процентное содержание негабаритных кусков руды горной массы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3