Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой
Владельцы патента RU 2309253:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел, например кимберлитовых трубок, подземным способом с заполнением выработанного пространства сухой закладкой в восходящем порядке. Способ включает проходку вентиляционного, откаточного, разрезного штреков, вентиляционного и закладочного восстающих, рудоспуска, выемку руды в слоевых рассечках, доставку руды в слое, проведение закладочных работ в слоевых рассечках. Перед началом слоевой выемки этажа в верхней и нижней его частях возводят железобетонные перекрытия, повторяющие форму горизонтального сечения кимберлитовой трубки, опирают их на вмещающие кимберлитовую трубку породы. Перед закладкой каждой слоевой рассечки ее по периметру и длине изолируют гибким перекрытием, закрепляемым по бокам рассечки в кровлю и почву выработки по ее длине анкерной крепью. После закладки рассечки осуществляют выемку руды в соседней рассечке. В качестве гибкого перекрытия можно использовать металлическую сетку-рабицу, полимерную сетку или брезент. Изобретение направлено на повышение безопасности ведения работ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел, например кимберлитовых трубок, подземным способом с заполнением выработанного пространства сухой закладкой в восходящем порядке.
Известен способ отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке и сухой закладкой (патент РФ №2132461, опубл. 1999.06.27, E21C 41/22). В верхней части выработанного пространства блока выполняют искусственное днище для отработки вышележащего блока в виде каркасов доставочной выработки и камер для выпуска руды, которые временно заполняются инертными материалами, а промежутки между каркасами заполняют твердеющей закладкой. Удаление инертных материалов из каркасов ведут во время оформления днища для обработки блока в вышележащем этаже. Отбойку руды в блоке проводят одновременно из всех скважин на ограниченное компенсационное пространство с обеспечением полного заполнения блока отбитой рудой. Выпуск отбитой руды производят одновременным дозированным включением в работу всех вибропитателей в блоке, при этом производят заполнение освобождающегося очистного пространства сухой закладкой. Недостатком данного способа является сложность, а также большой объем проходки и строительства выработок выпуска, а также высокая опасность ведения работ, связанная с возможным сдвижением и обрушением столба вышележащих руд и пород при восходящем порядке выемки.
Известен способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой, принятый за прототип (патент РФ №2186981, опубл. 2002.08.10, E21C 41/22). Способ включает выемку руды слоевыми рассечками, проходку закладочно-вентиляционных выработок, выемку руды в слоевых рассечках, доставку руды в слое и проведение закладочных работ в слоевых рассечках. В очередном слое проходят разрезной штрек и закладочно-вентиляционные штреки на границе панели, из разрезного штрека под острым углом к его длинной оси комбайном ведут выемку руды в слоевой рассечке под углом 2-15° к горизонту до закладочно-вентиляционного штрека и добытую руду доставляют до разрезного штрека и по разрезному штреку до рудоспуска конвейерами. При переходе комбайна в следующую слоевую рассечку в отработанной слоевой рассечке ведут закладочные работы, для этого из перепускной восстающей выработки конвейерами подают закладочный материал в виде дробленой горной породы определенного гранулометрического состава и производят заполнение части объема слоевой рассечки поданной дробленой горной породой, при этом ведут вибрационную укладку ее до максимально возможной степени сложения. Затем производят инъектирование в оставшиеся поры заложенного массива твердеющего раствора, после чего повторяют вышеуказанные операции до заполнения слоевой рассечки закладкой в виде дробленой горной породы с порами, заполненными твердеющим раствором. После выемки руды из всех слоевых рассечек панели и заполнения их закладкой ведут выемку руды комбайном из целиков между заложенными слоевыми рассечками, после чего заполнение выработанного объема целиков ведут также дробленой горной породой с последующим инъектированием в нее твердеющего раствора технологическими операциями, используемыми при заполнении слоевых рассечек. После отработки слоя ведут заполнение разрезного и закладочно-вентиляционных штреков дробленой горной породой с использованием для ее транспортировки установленных в них конвейеров, причем укладку дробленой горной породы и последующее инъектирование в нее твердеющего раствора ведут технологическими операциями, которые используют при заполнении слоевых рассечек. Над заполненными закладкой разрезным и закладочно-вентиляционными штреками комбайном проходят разрезной и закладочно-вентиляционные штреки для выемки нового слоя с выдачей попутно добытой руды конвейерами, использованными при отработке предыдущего слоя. После проходки указанных штреков слоя производят перемонтаж конвейеров подъемом и закреплением их к кровле этих пройденных штреков для отработки нового слоя. Недостатком данного способа являются сложность и высокие затраты, связанные с использованием операций инъектирования сухой закладки, а также высокая опасность ведения работ, связанная с возможным сдвижением и обрушением столба вышележащих руд и пород при восходящем порядке выемки.
Техническим результатом изобретения является упрощение операций способа, снижение затрат на операции способа за счет исключения необходимости инъектирования сухой закладки, а также повышение безопасности ведения работ при восходящем порядке выемки.
Технический результат достигается тем, что в способе слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой, включающем проходку вентиляционного, откаточного, разрезного штреков, вентиляционного и закладочного восстающих, рудоспуска, выемку руды в слоевых рассечках, доставку руды в слое, проведение закладочных работ в слоевых рассечках, согласно изобретению перед началом слоевой выемки этажа в верхней и нижней его частях возводят железобетонные перекрытия, повторяющие форму горизонтального сечения кимберлитовой трубки, опирают их на вмещающие кимберлитовую трубку породы, причем перед закладкой каждой слоевой рассечки ее по периметру и длине изолируют гибким перекрытием, закрепляемым по бокам рассечки в кровлю и почву выработки по ее длине анкерной крепью, а после ее закладки осуществляют выемку руды в соседней рассечке.
Технический результат достигается также тем, что в качестве гибкого перекрытия используют металлическую сетку-рабицу.
Технический результат достигается также тем, что в качестве гибкого перекрытия используют полимерную сетку.
Технический результат достигается также, что в качестве гибкого перекрытия используют брезент.
Применение способа, по сравнению с прототипом, позволяет упростить операции способа, снизить затраты на операции способа за счет исключения необходимости инъектирования сухой закладки, а также повысить безопасность ведения работ при восходящем порядке выемки.
Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой поясняется схемами: на фиг.1 показан вертикальный разрез кимберлитовой трубки по линии А-А, на фиг.2 показан горизонтальный разрез по линии Б-Б, на фиг.3 показан вертикальный разрез кимберлитовой трубки по линии С-С, на фиг.4 показан вид А, увеличено, где:
1 - кимберлитовая трубка;
2 - сухая закладка;
3 - разрезной штрек;
4 - железобетонные перекрытия в верхней и нижней частях этажа;
5 - откаточный штрек;
6 - вентиляционный штрек;
7 - слоевые рассечки в разных стадиях процессов очистной выемки (бурение, доставка, закладка);
8 - закладочный восстающий;
9 - вентиляционный восстающий;
10 - автосъезд;
11 - рудоспуск;
12 - гибкое перекрытие, например, из металлической, полимерной сетки или брезента;
13 - анкерное крепление гибкого перекрытия 12 в кровлю и почву слоевой рассечки 7;
hэт - высота этажа.
Слоевая отработка кимберлитовой трубки в восходящем порядке обладает как преимуществами, так и характерными недостатками. Восходящий порядок выемки позволяет снизить себестоимость добычи руды за счет использования закладочных материалов с меньшей нормативной прочностью. Помимо этого значительно уменьшается влияние компрессионных свойств закладочного массива на параметры сдвижения поверхности за счет уплотнения закладочного массива воздействием передвигающимся по нему самоходным оборудованием или специальными виброукладчиками. Наряду с вышеописанными преимуществами восходящий порядок выемки имеет существенный недостаток - работы ведутся под большим столбом (высотой) кимберлитовой трубки. Этот столб руды в зависимости от физико-механических свойств вмещающих пород практически в любой момент времени может неуправляемо обрушиться, и тогда возведенный массив из закладки не сможет эффективно противодействовать этим нагрузкам, что приведет к потере оборудования, работающего в слое (слоевых рассечках), а также к людским потерям. С целью исключения вышеописанного явления предлагается перед началом очистной выемки этажа, ограниченного высотой этажа hэт, в верхней и нижней его частях возвести железобетонные перекрытия 4. Эти перекрытия 4 будут воспринимать на себя вес сухой закладки, а также служить целиком, предотвращающим "посадку" кимберлитовой трубки. Также возведение перекрытий 4 позволит в пределах месторождения вести выемку в нисходящем порядке, в пределах блока - в восходящем порядке. За счет использования гибких перекрытий 12, работающих как ограждение, сухая закладка 2 может не инъектироваться, что позволит значительно снизить затраты на добычу руды.
Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой осуществляют следующим образом. Проводят кольцевые откаточный 5 и вентиляционный 6 штреки. Соединяют их автосъездом 10, рудоспуском 11, закладочным 8 и вентиляционным 9 восстающими. Автосъезд 10 необходим для доступа самоходного оборудования, например самоходной буровой каретки, погрузочно-доставочной техники, анкероустановщика и т.д., к запасам слоя. После этого в верхней и нижней частях этажа, принимаемых исходя из необходимой по технико-экономическим соображениям высоты этажа hэт, возводят железобетонные перекрытия 4, повторяющие форму кимберлитовой трубки 1 в плане (подобны ей в горизонтальном сечении). Толщину перекрытий 4 рассчитывают исходя из возможной нагрузки на них сухой закладкой 2 с учетом устойчивости руд и пород. Перекрытия 4 опирают на вмещающие кимберлитовую трубку породы. Величину "заделки" перекрытий 4 принимают исходя из физико-механических свойств вмещающих пород. Железобетонные перекрытия создают известными технологиями, например, с помощью выемки руды из рассечек 7 и последующей закладкой их твердеющей закладкой с армировкой по необходимым параметрам. После создания перекрытий 4 производят выемку руды в слоевых рассечках 7 после проходки слоевого разрезного штрека 3, служащего транспортной выработкой в каждом слое из автосъезда 10 (на фиг.1-4 показаны различные стадии очистной выемки при использовании для отбойки руды буровзрывных работ). Доставку руды производят к рудоспуску 11. После полной выемки запасов руды 1 в контуре слоевой рассечки 7, то есть перед ее закладкой, в рассечке монтируют гибкое перекрытие 12. Изолирующее перекрытие 12 монтируют по периметру и длине слоевой рассечки 7, образуя своеобразный рукав, повторяющий форму рассечки 7. Материалом перекрытия может быть металлическая сетка-рабица, полимерная сетка или брезент. Материал гибкого перекрытия выбирают исходя из сыпучих свойств сухой закладки 2 и ее гранулометрического состава. Например, брезент необходимо применять при наличии большого количества мелких фракций в сухой закладке 2. Материалом сухой закладки могут служить как породы от проходки подготовительно-нарезных выработок, так и хвосты обогатительных фабрик, подаваемые с поверхности. Перекрытие 12 закрепляют по бокам рассечки 7 в кровлю и почву выработки анкерным креплением 13 для сохранения им формы после обнажения с одной из сторон и воздействия на него веса сухой закладки 2. После этого производят закладку слоевой рассечки 7 сухой закладкой 2, подаваемой через закладочный восстающий 8, и доставляют ее в рассечку, например, с помощью самоходного метателя. Затем производят выемку соседней слоевой рассечки 7. Таким образом отрабатывают с закладкой запасы слоя, после чего переходят в восходящем порядке на выемку следующего после закладки нижнего слоевого разрезного штрека 3. Для вентиляции этажа подают свежий воздух по вентиляционному восстающему 9, который проходит по разрезному штреку 3, с помощью вентиляторов местного проветривания (на чертежах условно не показаны) подается в слоевые рассечки 7, после чего отводится по закладочному восстающему 8.
Применение данного способа слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой обеспечивает следующие преимущества:
- упрощение операций способа;
- снижение затрат на операции способа за счет исключения необходимости инъектирования сухой закладки;
- повышение безопасности ведения работ при восходящем порядке выемки.
1. Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой, включающий проходку вентиляционного, откаточного, разрезного штреков, вентиляционного и закладочного восстающих, рудоспуска, выемку руды в слоевых рассечках, доставку руды в слое, проведение закладочных работ в слоевых рассечках, отличающийся тем, что перед началом слоевой выемки этажа в верхней и нижней его частях возводят железобетонные перекрытия, повторяющие форму горизонтального сечения кимберлитовой трубки, опирают их на вмещающие кимберлитовую трубку породы, причем перед закладкой каждой слоевой рассечки ее по периметру и длине изолируют гибким перекрытием, закрепляемым по бокам рассечки в кровлю и почву выработки по ее длине анкерной крепью, а после ее закладки осуществляют выемку руды в соседней рассечке.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гибкого перекрытия используют металлическую сетку-рабицу.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гибкого перекрытия используют полимерную сетку.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гибкого перекрытия используют брезент.
