Способ подземной разработки жильных месторождений

Изобретение относится к области горного дела, к подземной разработке сложных жил, имеющих оруденение во вмещающих породах. Разработку рудных тел ведут в три стадии. На первой стадии балансовые запасы блока либо ограничивают по простиранию рудными целиками и отрабатывают горизонтальными слоями или вертикальными прирезками, либо, при высоком содержании полезного компонента в балансовых запасах жил, рудные целики заменяют на искусственные, которые возводят до начала отработки блока, размер которых по линии простирания жилы определяют из условия предотвращения потерь продуктивных растворов на стадии выщелачивания. На второй стадии на образованное очистное пространство, используемое в качестве компенсационного, по всей площади очистного блока отбивают забалансовые запасы оруденелых вмещающих пород в висячем и лежачем боках блока путем последовательного одновременного взрывания слоев со стороны висячего и лежачего бока навстречу друг другу. Толщину отбиваемого с каждой стороны очистного пространства слоя определяют по формуле. На третьей стадии производят гидроизоляцию выработок нижнего горизонта, извлекают из отбитых оруденелых вмещающих пород висячего и лежачего боков полезные компоненты методом выщелачивания и оставляют горную массу в качестве закладки выработанного пространства. Изобретение позволяет повысить полноту извлечения запасов месторождений. 6 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке жильных месторождений, представленных сложными жилами, имеющими оруденение во вмещающих породах.

Известен способ подземной разработки сложных жил с валовой выемкой балансовой части запасов жилы [1]. Недостатком данного способа является то, что при наличии оруденения во вмещающих породах эта часть потенциальных запасов необратимо теряют после отработки рудной жилы.

Наиболее близким до технической сущности и достигаемым результатам является способ разработки месторождений с блоковым выщелачиванием полезного компонента (прототип) [2]. Недостатком данного способа является невысокий, по сравнению с перерабатывающими обогатительными гидрометаллургическими предприятиями, коэффициент извлечения полезного компонента при подземном выщелачивании всего объема запасов руды.

Целью изобретения является повышение полноты извлечения запасов месторождений, представленных сложными жилами, залегающими в оруденелых вмещающих породах. Поставленная цель достигается тем, что разработку рудных тел таких месторождений ведут в три стадии. На первой стадии балансовые запасы блока, ограниченного по простиранию рудными целиками, отрабатывают одним из известных способов, например, сплошной системой разработки с отбойкой руды вертикальными прирезками из восстающих. На второй стадии на образованное очистное пространство, используемое в качестве компенсационного, по всей площади очистного блока отбивают забалансовые запасы оруденелых вмещающих пород в висячем и лежачем боках блока путем последовательного взрывания слоев со стороны висячего и лежачего бока навстречу друг другу, при этом суммарную толщину слоев обуренных оруденелых вмещающих пород, прирезаемых со стороны висячего и лежачего бока, определяют по условиям заполнения очистного пространства по формуле:

$${\displaystyle \sum M_{П}}=\frac{M_{Б}}{{к}_{р}-1}$$ ,

где $${\displaystyle \sum M_{П}}$$ - суммарная толщина слоев обуренных оруденелых вмещающих пород, прирезаемых со стороны висячего и лежачего бока, м; М_Б - ширина очистного пространства, м; к_р - коэффициент разрыхления при взрывном разрушении оруденелых вмещающих пород, ед.

Для получения эффекта дополнительного дробления отбиваемых оруденелых вмещающих пород до крупности, обеспечивающей эффективное выщелачивание, за счет использования кинетической энергии соударения при встречном движении отбитых оруденелых вмещающих пород, толщину отбиваемого с каждой стороны очистного пространства слоя определяют по формуле:

$$W_{П}=q^{1/3}\cos (90-\alpha )\frac{\sqrt[m]{A}}{\sqrt[2m]{\frac{3\delta }{2\gamma d}}}$$ , м

где W_П - толщина отбиваемого слоя, м; А - коэффициент, зависящий от свойств разрушаемого материала, ед.; m - коэффициент, зависящий от типа ВВ, ед.; γ - объемный вес разрушаемого материала, ед.; d - средний диаметр куска при дроблении под выщелачивание, м; δ - удельный расход энергии на образование новой поверхности, Дж/м² ; q - удельная энергия заряда, Дж/м; α - угол падения рудного тела, град.

На третьей стадии производят гидроизоляцию выработок нижнего горизонта, извлекают из отбитых оруденелых вмещающих пород висячего и лежачего боков полезные компоненты известным методом выщелачивания и оставляют горную массу в качестве закладки выработанного пространства.

При отработке жил с высоким качеством руды в балансовой части запасов, когда потери в рудных междублоковых целиках экономически недопустимы, возводят до начала отработки блока с обеих сторон по его границам искусственные целики одним из известных методов, например путем отработки балансовой части запасов жилы сплошной системой разработки с отбойкой руды вертикальными прирезками из восстающих с последующей твердеющей закладкой. Размер этих целиков по линии простирания жилы определяют из условия предотвращения потерь продуктивных растворов на стадии выщелачивания:

L_П=2к_фТ_в(H-h),

где L_П - размер искусственных целиков по линии простирания жилы, м; к_ф - коэффициент фильтрации продуктивного раствора для материала целика; T_в - время выщелачивания блока, сут.; Н и h - соответственно, высота этажа и этажной выработки, м.

Размер целика вкрест простирания равен ширине очистного пространства при отработке балансовой части запасов жилы.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид очистного блока на первой стадии разработки с рудными междублоковыми целиками. На фиг.2 показано вертикальное сечение очистного блока на первой стадии разработки. На фиг.3 показано вертикальное сечение очистного блока при послойной встречной отбойке слоев со стороны висячего и лежачего бока навстречу друг другу на второй стадии отработки блока. На фиг. 4 показан общий вид очистного блока на третьей стадии его отработки методом выщелачивания. На фиг.5 показано вертикальное сечение блока после выщелачивания полезного компонента из оруденелых вмещающих пород на третьей стадии отработки блока с оставлением горной массы в виде закладки. На фиг.6 показано формирование искусственного междублокового целика.

Способ подземной разработки жильных месторождений содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 этажные выработки, рудную жилу 3, балансовую часть запасов жилы 4, забалансовые оруденелые вмещающие породы 5, очистной блок 6, рудные междублоковые целики 7, восстающие 8, отбитую руду 9, буровые рассечки 10, очистное пространство 11, взрывные скважины 12, отбиваемые слои 13, отбитые оруденелые вмещающие породы 14, гидроизолирующие перемычки 15, выщелачивающий раствор 16, продуктивный раствор 17, закладку 18, искусственный целик 19, твердеющую закладку 20.

Способ осуществляется следующим образом. После проходки верхней 1 и нижней 2 этажных выработок рудную жилу 3, состоящую из балансовой часть запасов жилы 4 и забалансовых оруденелых вмещающих пород 5, разделяют на очистные блоки 6 с рудными междублоковыми целиками 7. Балансовую часть запасов 4 жилы 3 отрабатывают одним из известных способов, например сплошной системой разработки с отбойкой руды вертикальными прирезками из восстающих 8 (фиг.1). Одновременно с отработкой балансовой части запасов 4 жилы 3 или после нее из буровых рассечек 10 производят обуривание оруденелых вмещающих пород 5 взрывными скважинами 12 с обеих сторон балансовой части запасов 4 жилы 3. Суммарную толщину слоев обуренных оруденелых вмещающих пород 5, прирезаемых со стороны висячего и лежачего бока, определяют по условиям заполнения очистного пространства 11 по формуле:

$${\displaystyle \sum M_{П}}=\frac{M_{Б}}{{к}_{р}-1}$$ ,

где $${\displaystyle \sum M_{П}}$$ - суммарная толщина слоев обуренных оруденелых вмещающих пород, прирезаемых со стороны висячего и лежачего бока, м; М_Б - ширина очистного пространства, м; к_р - коэффициент разрыхления при взрывном разрушении оруденелых вмещающих пород, ед. (фиг.2).

После окончания отработки балансовой части запасов 4 жилы 3 и выпуска отбитой руды 9 производят заряжание взрывных скважин 12 и начинают отбойку оруденелых вмещающих пород 5 последовательно слоями 13 с обеих сторон очистного пространства 11 навстречу друг другу (фиг.3). Для получения эффекта дополнительного дробления отбиваемых оруденелых вмещающих пород 5 до крупности, обеспечивающей эффективное выщелачивание, за счет использования кинетической энергии соударения при встречном движении отбитых оруденелых вмещающих пород 14, толщину отбиваемого с каждой стороны очистного пространства 11 слоя 13 определяют по формуле:

$$W_{П}=q^{1/3}\cos (90-\alpha )\frac{\sqrt[m]{A}}{\sqrt[2m]{\frac{3\delta }{2\gamma d}}}$$ , м

где W_П - толщина отбиваемого слоя, м; А - коэффициент, зависящий от свойств разрушаемого материала, ед.; m - коэффициент, зависящий от типа ВВ, ед.; γ - объемный вес разрушаемого материала, ед.; d - средний диаметр куска при дроблении под выщелачивание, м; δ - удельный расход энергии на образование новой поверхности, Дж/м²; q - удельная энергия заряда, Дж/м; α - угол падения рудного тела, град.

После отбойки оруденелых вмещающих пород 5 с обеих сторон очистного пространства 11 производят установку гидроизолирующих перемычек 75 на нижней 2 этажной выработке и заполняют очистной блок 6 выщелачивающим раствором 16 на срок, необходимый по условиям выщелачивания, после чего полученный продуктивный раствор 17 сливают из очистного блока 6 и отправляют на последующую переработку (фиг.4), оставляя отбитые вмещающие породы 14 в качестве закладки 18 (фиг.5).

При отработке жил 3 с высоким качеством руды в балансовой части запасов 4, когда потери в рудных междублоковых целиках 7 экономически недопустимы, возводят до начала отработки блока 6 с обеих сторон по его границам искусственные целики 19 одним из известных методов, например путем отработки балансовой части запасов 4 жилы 3 сплошной системой разработки с отбойкой руды вертикальными прирезками из восстающих с последующей твердеющей закладкой 20 (фиг.6). Размер этих целиков по линии простирания жилы (L_П) определяют из условия предотвращения потерь продуктивных растворов на стадии выщелачивания:

L_П=2к_фТ_в(H-h),

где к_ф - коэффициент фильтрации продуктивного раствора для материала целика; Т_в - время выщелачивания блока, сут.; Н и h - соответственно, высота этажа и этажной выработки, м.

Размер целика вкрест простирания равен ширине очистного пространства при отработке балансовой части запасов жилы.

Источники информации

1. Агошков М.И., Мухин М.Е., Назарчик А.Ф., Мамсуров Л.А., Рафиенко Д.И. Системы разработки жильных месторождений. М.: Госгортехиздат, 1960. 376 с. (стр.99 рис.49).

2. Кротков В.В., Лобанов Д.П., Нестеров Ю.В., Абдульманов И.Г. Горно-химическая технология добычи урана. М.: ГЕОС, 2001. 368 с. (стр.92-94).

Способ подземной разработки жильных месторождений, залегающих в оруденелых вмещающих породах, выемочными блоками с междублоковыми целиками, включающий в себя подготовку, нарезку, очистную выемку, доставку руды и управление горным давлением, отличающийся тем, что отработку блока ведут в три стадии: на первой стадии балансовые запасы блока либо ограничивают по простиранию рудными целиками и отрабатывают горизонтальными слоями или вертикальными прирезками, либо, при высоком содержании полезного компонента в балансовых запасах жил, рудные целики заменяют на искусственные, которые возводят до начала отработки блока, при этом размер целиков по линии простирания жилы определяют по формуле:
L_П=2к_фТ_в(H-h), м,
где L_П - размер искусственных целиков по линии простирания жилы, м;
к_ф - коэффициент фильтрации для материала целика, ед.;
Т_в - время выщелачивания единичного блока, сут;
Н - высота этажа, м;
h - высота этажной выработки, м;
а размер вкрест простираний принимают равным ширине очистного пространства М_Б, при отработке балансовой части запасов жилы, на второй стадии на образованное очистное пространство, используемое в качестве компенсационного, по всей площади очистного блока отбивают забалансовые запасы оруденелых вмещающих пород в висячем и лежачем боках блока путем последовательного взрывания слоев со стороны висячего и лежачего бока навстречу друг другу, при этом суммарную толщину слоев обуренных оруденелых вмещающих пород, прирезаемых со стороны висячего и лежачего бока, определяют по условиям заполнения очистного пространства по формуле:
$${\displaystyle \sum M_{П}}=\frac{M_{Б}}{{к}_{р}-1},$$
где $${\displaystyle \sum M_{П}},$$ - суммарная толщина слоев обуренных оруденелых
вмещающих пород, прирезаемых со стороны висячего и лежачего бока, м;
М_Б - ширина очистного пространства, м;
к_р - коэффициент разрыхления при взрывном разрушении оруденелых вмещающих пород, ед.,
а дополнительное дробление отбиваемых оруденелых вмещающих пород до крупности, обеспечивающей эффективное выщелачивание, обеспечивают за счет использования кинетической энергии соударения при встречном движении отбитых оруденелых вмещающих пород, для чего толщину отбиваемого с каждой стороны очистного пространства слоя определяют по формуле:
$$W_{П}=q^{1/3}\cos (90-\alpha )\frac{\sqrt[m]{A}}{\sqrt[2m]{\frac{3\delta }{2\gamma d}}},м,$$
где W_П - толщина отбиваемого слоя, м;
А - коэффициент, зависящий от свойств разрушаемого материала, ед.;
m - коэффициент, зависящий от типа ВВ, ед.;
γ - объемный вес разрушаемого материала, ед.;
d - средний диаметр куска при дроблении под выщелачивание, м;
δ - удельный расход энергии на образование новой поверхности, Дж/м;
q - удельная энергия заряда, Дж/м;
α - угол падения рудного тела, град;
на третьей стадии производят гидроизоляцию выработок нижнего горизонта, извлекают из отбитых оруденелых вмещающих пород висячего и лежачего боков полезные компоненты известным методом выщелачивания и оставляют горную массу в качестве закладки выработанного пространства.