Способ разработки сложноструктурных месторождений

 

Изобретение относится к горной промышленности. В способе разработки сложноструктурных крутопадающих и наклонных месторождений, включающем проходку подготовительно-нарезных выработок, подэтажную выемку полезного ископаемого камерами, формирование под висячим боком подэтажа временного рудного целика с обнаженной стенкой, оформляемой под наклоном, противоположным углу падения рудного тела, образование отрезной щели на высоту подэтажа, отбойку руды в камере взрывными скважинами, последующее разрушение целика и выпуск отбитой руды через выпускные выработки, отбойку руды и породных прослоев осуществляют раздельно наклонными слоями, отрезную щель и отбиваемые слои оформляют под углом, согласным с углом падения рудного тела. Обнаженную стенку временного рудного целика формируют под углом, равным углу сдвижения рудного массива. Часть массива, ограниченная с одной стороны отрезной щелью и с другой - обнаженной стенкой временного рудного целика, отбивают в первую очередь, часть массива, ограниченного с одной стороны отрезной щелью и с другой - лежачим боком - во вторую очередь, а в третью - производят обрушение временного рудного целика. Изобретение позволяет повысить полноту и качество извлечения полезного ископаемого из недр, обеспечить безопасные условия ведения очистных работ и исключить вероятность разрушения взрывных скважин. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для отработки крутопадающих и наклонных сложноструктурных рудных тел средней мощности и мощных, включающих согласные с элементами залегания рудных тел породные прослои, в условиях с ослабленной устойчивостью руд и вмещающих пород.

Известен способ разработки сложных рудных тел, включающий по-дэтажную отбойку рудного массива, торцевой выпуск отбитой руды под обрушенными породами и отбойку породного массива в прослое, в котором образуют расширяющийся в направлении сверху вниз транспортный канал на длину горизонтальной мощности прослоя и через образованный канал перепускают обрушенные породы при выпуске отбитой руды под прослоем (авторское свидетельство СССР № 1528004, кл. Е 21 С 41/06, 1988).

Недостатком известного способа является невозможность его применения в условиях, когда обрушение вмещающих пород вслед за отбойкой является недопустимым, в частности при необходимости поддержания земной поверхности или подземных коммуникационных систем. Кроме этого, осуществление известного способа сопровождается высоким уровнем разубоживания руды, обусловленного неконтролируемым перемешиванием отбитой руды с отбитыми породами прослоев в процессе выпуска рудной массы.

Известен также способ разработки неустойчивых руд с неправильным контуром рудного тела, включающий подэтажную отбойку, магазинирование и выпуск руды с последующей закладкой выработанного пространства, в котором замагазинированную руду верхнего подэтажа выпускают по мере отбойки и магазинирования руды нижнего подэтажа и производят закладку твердеющими смесями выработанного пространства верхнего подэтажа (авторское свидетельство СССР № 569715, кл. Е 21 С 41/06, 1977).

Недостатком известного способа являются высокие потери замагазинированной руды, обусловленные “замоноличиванием” ее верхней части твердеющей закладкой и, как следствие, невозможностью выпуска этой части руды. Кроме того, валовый способ выемки запасов рудной залежи, включающей породные прослои, при торцевом выпуске существенно снижает качество выдаваемой рудной массы, а в условиях с пониженной устойчивостью вмещающих пород возможность применения известного способа исключается полностью вследствие высокой вероятности неконтролируемого обрушения вмещающих пород лежачего бока залежи при их подработке.

Известным также является способ разработки крутопадающих месторождений, включающий проходку нарезных выработок, сплошную выемку блоками, образование компенсационного пространства в виде отрезной щели, бурение и отбойку руды веерами глубоких скважин на компенсационное пространство, выпуск руды и закладку выработанного пространства твердеющими смесями, в котором отрезную щель формируют в висячем боку по простиранию путем взрывания скважин на блоковый отрезной восстающий и магазинируют в ней отбитую руду на период очистных работ и затвердевания закладки в предыдущем блоке, при этом отрезную щель создают в каждое последующем блоке до начала очистных работ в предыдущем блоке и на границах блоков в отрезной щели оставляют временные рудные целики (авторское свидетельство СССР № 896959, кл. Е 21 С 41/06, 1980).

Недостатком известного технического решения является невозможность его применения в условиях с неустойчивыми вмещающими породами, обусловленная высокой вероятностью неуправляемого самообрушения пород со стороны висячего бока и, как следствие, повышенной опасностью очистных работ. Кроме того, валовая выемка запасов рудной залежи, содержащей породные прослои, приводит к снижению качества выпускаемой рудной массы и потерям руды.

Прототипом изобретения является способ разработки крутопадающих и наклонных месторождений, включающий проходку подготовительно-нарезных выработок, подэтажную выемку полезного ископаемого камерами, формирование под висячим боком верхнего подэтажа временного рудного целика с обнаженной стенкой, образование вертикальной отрезной щели, отбойку руды в камере взрывными скважинами, последующее обрушение целика и выпуск отбитой руды через выпускные выработки, в котором временный целик формируют в верхнем подэтаже, обнаженную стенку оформляют под наклоном, противоположном углу падения рудного тела, образованием отрезной щели на высоту подэтажа и отбойкой на нее запасов руды со стороны висячего бока, причем наклонную стенку целика оформляют под углом самотечного перемещения руды, затем на образованное пространство отбивает запасы руды со стороны лежачего бока со взрыводоставкой руды к выпускным выработкам, а временный целик обрушают в последнюю очередь отбойкой скважин в восходящем порядке (авторское свидетельство СССР № 1510445, кл. Е 21 С 41/06, 1987).

Одним из существенных недостатков известного технического решения является высокий уровень разубоживания при отработке сложноструктурных рудных тел, включающих породные прослои, согласные с элементами залегания рудных тел. Обусловлено это тем, что применение валового способа выемки запасов приводит к засорению руды породами прослоев и, как следствие, к снижению содержания полезного компонента в добытой рудной массе.

Другими существенными недостатками прототипа являются повышенная опасность ведения очистных работ и высокие потери руды, поскольку, во-первых, вертикальное оформление отбиваемых слоев в условиях отработки ослабленных массивов приводит к их неконтролируемому обрушению, во вторых, оформление обнаженной стенки под углом самотечного перемещения руды способствует созданию зоны пиковых нагрузок в области целика, прилегающей к нижней границе его обнаженной стенки и являющейся источником динамических проявлений горного давления, в частности самообрушения рудного массива. В обоих случаях выемка обрушенной руды является процессом небезопасным и весьма сложным, при этом неизбежны высокие потери руды. Кроме того, вертикально ориентированные взрывные скважины пересекают рудные и породные включения с нередко ослабленными контактами, что приводит к частичному либо полному разрушению скважин.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение полноты и качества извлечения полезного ископаемого из недр, обеспечение безопасных условий очистных работ и исключение вероятности разрушения взрывных скважин.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что способ разработки крутопадающих и наклонных месторождений, включающий проходку подготовительно-нарезных выработок, подэтажную выемку полезного ископаемого камерами, формирование под висячим боком подэтажа временного рудного целика с обнаженной стенкой, оформляемой под наклоном, противоположным углу падения рудного тела, образование отрезной щели на высоту подэтажа, отбойку руды в камере взрывными скважинами, последующее обрушение целика и выпуск отбитой руды через выпускные выработки, отличается тем, что отбойку руды и породных прослоев осуществляют раздельно наклонными слоями, отрезную щель и отбиваемые слои оформляют согласно с элементами залегания рудного тела, а обнаженную стенку временного рудного целика оформляют под углом, равным углу сдвижения рудного массива, причем часть массива, ограниченную с одной стороны отрезной щелью и с другой - обнаженной стенкой временного рудного целика, отбивают в первую очередь, часть массива, ограниченного с одной стороны отрезной щелью и с другой - лежачим боком - во вторую очередь, а в третью - производят обрушение временного рудного целика.

Вертикально оформленные отрезная щель и отбиваемые слои пересекает руду и породные прослои. Процесс их раздельной выемки с применением скважинной отбойки в этом случае существенно усложняется, во первых, за счет разрушения взрывных скважин, пересекающих разно-прочные руды и породные прослои, и, во-вторых, вследствие засорения отбитой руды породами прослоев и снижения за счет этого полноты и качества извлечения полезного ископаемого из недр. Напротив - оформление отрезной щели и отбиваемых слоев согласно с элементами залегания рудного тела создает благоприятные условия для раздельной выемки руды и породных прослоев, согласных с элементами залегания рудного тела. При этом достигается необходимая устойчивость стенок как отрезной щели, так и отбиваемых слоев, а вероятность самообрушения массива и разрушение взрывных скважин исключаются. Тем самым обеспечиваются высокие качественные и количественные показатели извлечения полезного ископаемого из недр, создаются безопасные условия очистных работ и исключается вероятность разрушения взрывных скважин.

Формирование обнаженной стенки временного рудного целика под углом, равным углу сдвижения массива, существенно снижает вероятность возникновения зоны пиковых нагрузок в области целика, прилегающей к нижней границе его обнаженной стенки, и опасных динамических проявлений горного давления, в частности обрушения массива в нижней части целика. В свою очередь, уменьшение его объема позволяет снизить количественные значения потерь руды при его обрушении.

Применение заявляемого технического решения при отработке рудных тел со сложной морфологией, включающих породные прослои, согласные с элементами залегания рудного тела, в условиях с неустойчивыми вмещающими породами позволит повысить полноту и качество извлечения полезного ископаемого из недр, обеспечить безопасные условия ведения очистных работ.

На фиг.1 представлены конструктивные элементы заявляемого способа разработки в проекции очистной камеры С-С на вертикальную плоскость вкрест простирания рудного тела. На фиг.2 показан разрез по плоскости А-А на фиг.1 в проекции очистной камеры на горизонтальную плоскость. На фиг.3 изображен разрез по плоскости Б-Б на фиг.1. На фиг.4 - стадии отработки его камерных запасов в проекции на вертикальную плоскость вкрест простирания рудного тела.

На чертежах изображены: 1 - подэтажные полевые штреки; 2 - буровые орты; 3 - погрузочные заезды; 4 - отрезная щель; 5 - временный рудный целик; 6 - контуры отбиваемых слоев; 7 - породные прослои; 8 - поверхность борта траншеи; 9 - плоскость отбиваемого слоя.

Способ разработки осуществляют следующим образом.

Для выемки запасов крутопадающего или наклонного рудного тела проводят подэтажные подготовительно-нарезные выработки, включающие полевые штреки 1, буровые, доставочные орты 2 и погрузочные заезды 3, после чего в проектных контурах очистной камеры и в пределах высоты подэтажа оформляют отрезной восстающий, располагаемый под углом, равным углу падения залежи α, который посредством скважинной отбойки расширяют до необходимых размеров компенсационного пространства (отрезной щели 4), ориентируемого по простиранию залежи. Расположение отрезной щели под углом, равным углу падения залежи, предотвращает пересечение отрезной щелью породных прослоев, повышая тем самым устойчивость ее стенок и улучшая качественные и количественные характеристики попутно добываемой руды.

Выемку камерных запасов производят комплектами веерных скважин вкрест простирания рудного тела наклонными слоями 6, причем в первую очередь отрабатывает запасы, ограниченные с одной стороны отрезной щелью 4, а с другой - обнаженной стенкой временного рудного целика 5 (стадия I на фиг.4). Обнаженную стенку временного рудного целика оформляют под углом, равным углу сдвижения массива ϕ_с. При этом условии исключается вероятность неконтролируемого обрушения массива, а объем запасов, локализованных в его границах, уменьшается, вследствие чего повышается безопасность работ на всех стадиях очистной выемки и снижаются потери руды при обрушении целика.

Камерные запасы, ограниченные отрезной щелью 4 с одной стороны и лежачим боком - с другой, вынимают во вторую очередь (стадия II на фиг.4), а временный рудный целик 5 обрушают в последнюю очередь (стадия III на фиг.4). Оформление отбиваемых слоев 6 под углом, согласным с элементами залегания рудного тела, создает благоприятные условия для раздельной выемки руды и породных прослоев 7, что позволяет, во-первых, снизить уровень первичного (конструктивного) разубоживания, а во-вторых, повысить полноту извлечения полезного ископаемого из недр.

Предлагаемая технология способствует формированию устойчивых стенок камеры. При этом исключается вероятность неконтролируемого обрушения ослабленных рудного и породного массивов, уровни первичного и вторичного разубоживания руды и эксплуатационных потерь снижаются. Кроме того, обеспечиваются безопасные условия ведения очистных работ и исключается вероятность разрушения взрывных скважин.

Формула изобретения

Способ разработки сложноструктурных крутопадающих и наклонных месторождений, включающий проходку подготовительно-нарезных выработок, подэтажную выемку полезного ископаемого камерами, формирование под висячим боком подэтажа временного рудного целика с обнаженной стенкой, оформляемой под наклоном, противоположным углу падения рудного тела, образование отрезной щели на высоту подэтажа, отбойку руды в камере взрывными скважинами, последующее разрушение целика и выпуск отбитой руды через выпускные выработки, отличающийся тем, что отбойку руды и породных прослоев осуществляют раздельно наклонными слоями, отрезную щель и отбиваемые слои оформляют под углом, согласным с углом падения рудного тела, а обнаженную стенку временного рудного целика формируют под углом, равным углу сдвижения рудного массива, причем часть массива, ограниченную с одной стороны отрезной щелью и с другой - обнаженной стенкой временного рудного целика, отбивают в первую очередь, часть массива, ограниченного с одной стороны отрезной щелью и с другой - лежачим боком - во вторую очередь, а в третью - производят обрушение временного рудного целика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4