Способ разработки рудных месторождений подэтажным обрушением

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, используется для разработки рудных залежей мощностью более 20 м любого угла падения, представленных рудами средней и ниже средней ценности и рядового качества. Способ включает проведение на подэтаже доставочного штрека, ортов, погрузочных заездов, оконтуривающего штрека, вентиляционной восстающей выработки, а также послойную отбойку рудных панелей веерами скважин в зажатой среде, послойный выпуск отбитой руды одновременно через орты и погрузочные заезды под обрушенными породами, проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии. Одновременно проводят не более двух погрузочных заездов по мере развития очистных работ. Осуществляют отбойку рудных панелей прямоугольной формы в поперечном сечении слоями толщиной, пропорциональной высоте подэтажа. Рудные панели нижнего подэтажа и отбитые слои руды в них вынимают в шахматном порядке относительно рудных панелей и слоев отбитой руды верхнего подэтажа. Послойный выпуск отбитой руды ведут в две стадии: сначала выпускают часть запаса слоя руды до достижения предельного разубоживания, а оставшуюся часть запаса слоя руды магазинируют, затем выпускают замагазинированную часть запаса слоя руды совместно со слоями отбитой руды нижнего подэтажа через его орты и погрузочные заезды. Технический результат: повышение устойчивости выработок, находящихся в зоне влияния опорного давления, снижение объема подготовительно-нарезных работ, достижение высоких показателей извлечения руды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Техническое решение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для разработки рудных залежей мощностью более 20 м любого угла падения, представленных рудами средней и ниже средней ценности и рядового качества.

Известен способ разработки рудных месторождений подэтажным обрушением по патенту РФ №2208162, Е21С 41/22, опубл. в БИ №19, 2003 г., включающий проведение на горизонтах выпуска выработок: штреков, ортов и вентиляционных восстающих, проведение на подэтажах буровых выработок и отбойку рудных панелей скважинами с образованием временного целика над выработками горизонта выпуска, отбойку временного целика секциями с отставанием от отбойки рудных панелей, послойно в зажиме и торцовым выпуском отбитой руды под обрушенными породами. Дополнительно между ортами проходят погрузочные заезды, а отбойку рудных панелей на подэтажах ведут по простиранию рудного тела, в то время как отбойку временного целика секциями осуществляют из ортов вкрест простирания рудного тела. Выпуск отбитой руды производят по площадно-торцовой схеме одновременно через упомянутые орты и погрузочные заезды, которые используют для проветривания очистных забоев.

Недостатками известного способа являются проведение буровых выработок на подэтаже и, как следствие, повышенный объем проходческих работ, худшие показатели извлечения вследствие невозможности качественного управления процессом выпуска отбитой руды и двухстадийность процесса очистной выемки, включающей отбойку рудной панели и извлечение временного целика, что не обеспечивает достаточной эффективности разработки.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разработки рудных месторождений подэтажным обрушением по патенту РФ №2301335, Е21С 41/22, опубл. в БИ №17, 2007 г., включающий проведение на горизонте выпуска выработок: доставочного штрека, ортов, погрузочных заездов, оконтуривающего штрека, вентиляционной восстающей выработки, буровых выработок, отбойку рудных панелей, имеющих в поперечном сечении ромбовидную форму, веерами скважин в зажатой среде и выпуск отбитой руды по площадно-торцовой схеме одновременно через орты и погрузочные заезды под обрушенными породами с проветриванием очистных забоев за счет общешахтной депрессии. В качестве буровых выработок используют орты горизонта выпуска. Отбойку рудных панелей осуществляют слоями различной толщины. Выпуск отбитой руды ведут слоями, чередуя площадно-торцовую схему выпуска отбитой руды одного слоя с торцовой схемой выпуска отбитой руды другого слоя.

Недостатками известного способа являются сложная организация обуривания рудных панелей, имеющих в поперечном сечении ромбовидную форму, веерами скважин и, как следствие, снижение производительности буровых работ, повышенные требования к нормативам подготовленных к выемке запасов в результате одновременного ведения горных работ не менее чем на двух подэтажах, обусловленных формой рудных панелей, необходимость в погашении погрузочного заезда после выпуска каждого слоя отбитой руды для обеспечения безаварийной отбойки смежного слоя руды, а также повышение опасности ведения очистной выемки вследствие снижения устойчивости выработок, находящихся в зоне влияния опорного давления.

Техническая задача: повышение безопасности за счет повышения устойчивости выработок, находящихся в зоне влияния опорного давления, и повышение эффективности технологии за счет снижения объема подготовительно-нарезных работ и достижения высоких показателей извлечения руды из недр при разработке месторождений, представленных рудами средней и ниже средней ценности и рядового качества.

Поставленная задача решается тем, что в способе разработки рудных месторождений подэтажным обрушением, включающем проведение на подэтаже доставочного штрека, ортов, погрузочных заездов, оконтуривающего штрека, вентиляционной восстающей выработки, а также послойную отбойку рудных панелей веерами скважин в зажатой среде, послойный выпуск отбитой руды одновременно через орты и погрузочные заезды под обрушенными породами, проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии, согласно техническому решению одновременно проводят не более двух погрузочных заездов по мере развития очистных работ, осуществляют отбойку рудных панелей, имеющих в поперечном сечении прямоугольную форму, слоями толщиной, пропорциональной высоте подэтажа. Рудные панели нижнего подэтажа и отбитые слои руды в них вынимают в шахматном порядке относительно рудных панелей и слоев отбитой руды верхнего подэтажа, а послойный выпуск отбитой руды ведут в две стадии. На первой стадии выпускают часть запаса слоя руды до достижения предельного разубоживания, а оставшуюся часть запаса слоя руды магазинируют. На второй стадии выпускают замагазинированную часть запаса слоя руды совместно со слоями отбитой руды нижнего подэтажа через его орты и погрузочные заезды.

Проведение погрузочных заездов по мере развития очистных работ, когда в одновременной отработке должно находиться не более двух погрузочных заездов, обеспечивает высокую устойчивость выработкам, находящимся в зоне влияния опорного давления за счет снижения изрезанности массива пород выработками на подэтаже, что ведет к повышению безопасности способа разработки.

Послойная отбойка рудных панелей, имеющих в поперечном сечении прямоугольную форму, с толщиной слоев, пропорциональной высоте подэтажа, обеспечивает снижение объемов подготовительно-нарезных работ более чем на 30% и рост интенсивности выемки полезных ископаемых за счет увеличения высоты подэтажа, а следовательно, и повышение эффективности технологии.

Выемка в шахматном порядке рудных панелей нижнего подэтажа и отбитых слоев руды в них относительно рудных панелей и слоев отбитой руды верхнего подэтажа, а также послойный выпуск отбитой руды в две стадии, когда на первой стадии выпускают часть запаса слоя руды до достижения предельного разубоживания, а оставшуюся часть запаса слоя руды магазинируют, на второй стадии выпускают замагазинированную часть запаса слоя руды совместно со слоями отбитой руды нижнего подэтажа через его орты и погрузочные заезды, обеспечивают достижение высоких показателей извлечения руды из недр без существенной потери качества добытой руды за счет повышения управляемости параметрами выпуска, а значит и повышение эффективности технологии.

Целесообразно принять следующие параметры отбиваемых слоев руды:

- ширина d слоя

где k - коэффициент, зависящий от предельного разубоживания в последней дозе выпуска отбитой руды, д.ед.;

ρ - показатель сыпучести отбитой руды, м;

h - высота подэтажа, м;

К_р - коэффициент разрыхления замагазинированной руды, д.ед.;

- толщина n слоя

где - коэффициент, учитывающий высоту и область влияния фигуры выпуска в зависимости от предельного разубоживания, д.ед.;

К_н - коэффициент пропорциональности между разрыхленной и замагазинированной рудой, д.ед.;

R¹ - предельное разубоживание в последней дозе выпуска, д.ед.

При этих параметрах отбиваемых слоев руды достигаются высокие показатели извлечения руды из недр и достаточная устойчивость выработок в зоне опорного давления, обеспечивая тем самым безопасность и эффективность технологии.

Сущность способа разработки рудных месторождений подэтажным обрушением иллюстрируется примером реализации и чертежами фиг.1-3, где на фиг.1 показана схема способа разработки рудных месторождений подэтажным обрушением по простиранию залежи; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 - план выработок верхнего подэтажа; на фиг.3 - схема-план шахматного порядка выемки рудных панелей нижнего подэтажа и отбитых слоев руды в них относительно рудных панелей и слоев отбитой руды верхнего подэтажа.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Весь комплекс подготовительно-нарезных работ выполняют в пределах верхнего 1 и нижнего 2 подэтажей (фиг.1). Во вмещающих боковых породах 3 лежачего бока залежи (фиг.2) проводят доставочный штрек 4, одновременно с которым по рудному телу 5 у висячего бока залежи проводят оконтуривающий штрек 6, последний соединяют с доставочным штреком 4 посредством ортов 7, между которыми, в свою очередь, последовательно по мере развития очистных работ проводят погрузочные заезды 8. Погрузочных заездов 8 в одновременной работе не должно быть больше двух. Из оконтуривающего штрека 6 проводят вентиляционную восстающую выработку 9. Отбойку рудных панелей 10 (далее - панели 10), имеющих в поперечном сечении прямоугольную форму, осуществляют слоями 11 толщиной, пропорциональной высоте верхнего подэтажа 1. Отбойку руды в слоях выполняют в зажатой среде веерами скважин 12, пробуренных из ортов 7. Послойный выпуск отбитой руды ведут одновременно через орты 7 и погрузочные заезды 8 под обрушенными породами 13 в две стадии. На первой стадии выпускают часть запаса слоя 11 руды до достижения предельного разубоживания (60÷75%), а оставшуюся часть 14 запаса слоя 11 руды магазинируют. На второй стадии выпускают замагазинированную часть 14 запаса слоя 11 руды совместно со слоями 11 отбитой руды нижнего подэтажа 2 через его орты 7 и погрузочные заезды 8. Панели 10 нижнего подэтажа 2 и слои 11 отбитой руды в них вынимают в шахматном порядке относительно панелей 10 и слоев 11 отбитой руды верхнего подэтажа 1 (фиг.3). Очистные забои 15 и 16 проветривают за счет общешахтной депрессии с выбросом загрязненной струи воздуха в оконтуривающий штрек 6 и далее в вентиляционную восстающую выработку 9.

Описанный способ, учитывая, что проведение погрузочных заездов 8 выполняют по мере развития очистных работ, когда в одновременной отработке находится не более двух погрузочных заездов 8, позволяет обеспечить высокую устойчивость выработкам, находящимся в зоне влияния опорного давления, а следовательно, и повысить безопасность технологии.

Параметры отбиваемых слоев руды определяют из выражений (1), (2). При этих параметрах достигают высоких показателей извлечения руды и безопасности работ.

1. Способ разработки рудных месторождений подэтажным обрушением, включающий проведение на подэтаже доставочного штрека, ортов, погрузочных заездов, оконтуривающего штрека, вентиляционной восстающей выработки, а также послойную отбойку рудных панелей веерами скважин в зажатой среде, послойный выпуск отбитой руды одновременно через орты и погрузочные заезды под обрушенными породами, проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии, отличающийся тем, что одновременно проводят не более двух погрузочных заездов по мере развития очистных работ, осуществляют отбойку рудных панелей, имеющих в поперечном сечении прямоугольную форму, слоями толщиной, пропорциональной высоте подэтажа, при этом рудные панели нижнего подэтажа и отбитые слои руды в них вынимают в шахматном порядке относительно рудных панелей и слоев отбитой руды верхнего подэтажа, а послойный выпуск отбитой руды ведут в две стадии, причем на первой стадии выпускают часть запаса слоя руды до достижения предельного разубоживания, а оставшуюся часть запаса слоя руды магазинируют, на второй стадии выпускают замагазинированную часть запаса слоя руды совместно со слоями отбитой руды нижнего подэтажа через его орты и погрузочные заезды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры отбиваемых слоев руды определяют из следующих выражений:
ширина d слоя
, м,
где k - коэффициент, зависящий от предельного разубоживания в последней дозе выпуска отбитой руды, д.ед.;
ρ - показатель сыпучести отбитой руды, м;
h - высота подэтажа, м;
К_р - коэффициент разрыхления замагазинированной руды, д.ед.,
толщина n слоя
n≈ηd, м,
где - коэффициент, учитывающий высоту и область влияния фигуры выпуска в зависимости от предельного разубоживания, д.ед.;
К_н - коэффициент пропорциональности между разрыхленной и замагазинированной рудой, д.ед.;
R¹ - предельное разубоживание в последней дозе выпуска, д.ед.