Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд



Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд
Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд

 


Владельцы патента RU 2490459:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд. Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд включает разделение рудного тела на этажи, а этажей на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке, выемку руды в пределах слоя заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами, проходку заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом. При отработке второго и последующих слоев проходят первичные и вторичные заходки, вначале проходят первичные заходки, расстояние между которыми принимают равным ширине вторичной заходки, после закладки первичных заходок твердеющим материалом и набора твердеющим материалом нормативной прочности между закладочными массивами, созданными в первичных заходках, проходят вторичные заходки, при этом при проходке первичных заходок их боковым поверхностям придают форму плоскостей, наклоненных в сторону смежных вторичных заходок, а угол между боковой поверхностью первичной заходки и горизонтальной плоскостью определяют из выражения. Техническим результатом заявляемого способа является повышение безопасности горных работ и снижение затрат на проходку заходок. 2 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд.

Известен способ разработки месторождений неустойчивых руд (Патент RU №2309253, опубл. 27.10.2007), включающий разделение рудного тела на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в восходящем порядке, выемку слоев горизонтальными или слабонаклонными очистными заходками и закладку заходок твердеющими материалами.

Недостатками данного способа являются повышенная опасность очистных работ, связанная с обрушением кровли и боков заходок, а также значительные затраты на крепление заходок и закладку выработанного пространства. Это объясняется периодическим, по мере отработки слоев, деформированием подрабатываемого рудного массива, связанным с неполным заполнением выработанного пространства закладочным материалом, уплотнением закладочного массива в процессе его твердения и ведением очистных работ в слоях. В связи с увеличением степени нарушенности подрабатывамого рудного массива переход на отработку каждого нового вышерасположенного слоя сопровождается возрастанием опасности горных работ и издержек производства.

Известен способ разработки крутопадающих месторождений неустойчивых руд (Патент RU №2209972, опубл. 10.08.2003). Данный способ включает разделение рудного тела на этажи, а этажей на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке. В слоях проходят стартовые подготовительные выработки. Выемку руды в пределах слоев производят горизонтальными или слабонаклонными очистными заходками, проходимыми от стартовых подготовительных выработок. Заходки после их проведения на всю длину закладывают твердеющими материалами. В качестве стартовых выработок используют штреки или орты.

Недостатками данного способа при отработке мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд являются повышенная опасность очистных работ и значительные затраты на крепление очистных заходок.

Известен способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд (Патент RU №2405108, опубл. 27.11.2010). Данный способ, принятый в качестве способа-прототипа, включает разделение рудного тела на этажи, а этажей на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке. Выемку руды в пределах слоев заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами. Проходку заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом, созданным при отработке вышерасположенных слоев.

Недостатками данного способа при отработке мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд являются:

- Повышенная опасность горных работ, обусловленная высокой интенсивностью самопроизвольных обрушений пород и руды из боков заходок второго и последующих слоев, расположенных под закладочным массивом.

- Низкая скорость проходки заходок, связанная с необходимостью зачистки обрушившейся из боков заходок горной массы и «оборки» боковых поверхностей заходок перед выполнением закладочных работ; установкой по всей длине заходок крепи с перекрытием боков заходок специальной затяжкой.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение безопасности горных работ и снижение затрат на проходку заходок.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд, включающем разделение рудного тела на этажи, а этажей на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке, выемку руды в пределах слоя заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами, проходку заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом, при отработке второго и последующих слоев проходят первичные и вторичные заходки, вначале проходят первичные заходки, расстояние между которыми принимают равным ширине вторичной заходки, после закладки первичных заходок твердеющим материалом и набора твердеющим материалом нормативной прочности между закладочными массивами, созданными в первичных заходках, проходят вторичные заходки, при этом при проходке первичных заходок их боковым поверхностям придают форму плоскостей, наклоненных в сторону смежных вторичных заходок, а угол между боковой поверхностью первичной заходки и горизонтальной плоскостью определяют из выражения

φ≥arctgh/1,

где: φ - угол наклона боковых поверхностей первичных заходок к горизонтальной плоскости, град;

h - высота заходки, м;

1 - глубина распространения в рудный массив в боку первичной заходки области разрушения рудного массива горным давлением при расположении боковой поверхности первичной заходки под углом 90° к горизонтальной плоскости, м.

Сущность заявляемого способа разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд поясняется схемами, представленными на фиг.1 и фиг.2.

Схема на фиг.1 иллюстрирует последовательность проходки первичных и вторичных заходок второго слоя под закладочным массивом, созданным при отработке первого слоя.

На фиг.1:1 - рудный массив;

2 - закладочный массив, созданный в результате заполнения выработанного пространства (пройденных заходок) твердеющими материалами;

3, 5, 7 - первичные заходки (3 и 5 заложены твердеющими материалами, 7 - пройдена, но не заложена твердеющими материалами);

4, 6 - вторичные заходки (4 - пройдена, но не заложена твердеющими материалами, 6 - в стадии проходки).

8 - рудный массив;

а - ширина первичных заходок, м;

b - ширина вторичных заходок, м;

m - мощность первого слоя, м;

h - мощность второго слоя (высота заходок второго слоя), м;

φ - угол наклона боковых поверхностей первичных заходок к горизонтальной плоскости, град.

На фиг.2 представлена схема, поясняющая место расположения в боку первичной заходки области разрушения рудного массива горным давлением при расположении боковой поверхности первичной заходки под углом 90° к горизонтальной плоскости.

На фиг.2: а - ширина первичной заходки, м;

ОР - боковые поверхности первичной заходки, расположенные под углом 90° к горизонтальной плоскости;

OPF - области разрушения рудного массива горным давлением в боках первичной заходки;

1 - глубина распространения в рудный массив в боку первичной заходки области разрушения рудного массива горным давлением при расположении боковой поверхности первичной заходки под углом 90° к горизонтальной плоскости, м.

Способ осуществляют следующим образом.

Рудное тело разделяют на этажи, а этажи на горизонтальные или слабонаклонные слои, которые отрабатывают в нисходящем порядке. Выемку руды в пределах слоя производят путем проходки заходок. Выработанное пространство (пройденные заходки) закладывают твердеющими материалами.

При отработке второго и последующих слоев различают первичные и вторичные заходки. Вначале проходят первичные заходки шириной а, расстояние между которыми принимают равным ширине вторичной заходки b. При проходке первичных заходок их боковым поверхностям придают форму плоскостей, наклоненных в сторону смежных (рядом расположенных) вторичных заходок, а угол между боковой поверхностью первичной заходки и горизонтальной плоскостью определяют из выражения φ≥arctgh/1.

Проходка первичных заходок с наклонными боковыми поверхностями технически просто реализуется как при проходке заходок комбайнами избирательного действия (например, П-110, АМ-50), так и при буровзрывном способе их проходки.

После закладки первичных заходок и набора твердеющим материалом нормативной прочности между закладочными массивами, созданными в первичных заходках, проходят вторичные заходки. Так первичные заходки 3 и 5 (фиг.1) пройдены и заложены твердеющим материалом. Боковые поверхности DC и NM этих заходок наклонены в сторону вторичной заходки 4. После того, как твердеющий материал в заходках 3 и 5 достигнет нормативной прочности, проходят вторичную заходку 4 и закладывают ее твердеющим материалом.

Придание при проходке первичных заходок 3, 5 и 7 (фиг.1) их боковым поверхностям формы плоскостей, наклоненных в сторону вторичных заходок, и расположение боковых поверхностей первичных заходок под углом φ≥arctgh/1 к горизонтальной плоскости позволяет снизить интенсивность самопроизвольного обрушения руды из боков первичных заходок. Это объясняется тем, что руду из областей OPF (фиг.2) разрушения горным давлением рудного массива в боках первичной заходки извлекают при проходке заходки.

При расстоянии между первичными заходками 3, 5 и 7, (фиг.1), равном ширине вторичной заходки b, и проведении вторичных заходок 4 и 6 после закладки первичных заходок твердеющим материалом и набора твердеющим материалом нормативной прочности между закладочными массивами, созданными в первичных заходках, исключается возможность самопроизвольных обрушений боков вторичных заходок. Это объясняется тем, что при указанном расстоянии между первичными заходками и принятой очередности выполнения операций в боках вторичных заходок находится устойчивый закладочный массив из твердеющих материалов.

Глубину 1 распространения в рудный массив в боку первичной заходки области разрушения рудного массива горным давлением при расположении боковой поверхности первичной заходки под углом 90° к горизонтальной плоскости (фиг.2) определяют в каждом конкретном случае с использованием известных методик шахтных, лабораторных или аналитических исследований.

Параметры a, b, m и h определяют при проектировании технологической схемы отработки рудного тела с учетом влияющих геологических и горнотехнических факторов.

Использование заявляемого способа позволяет повысить безопасность горных работ и снизить затраты на проходку заходок. Повышение безопасности работ связано: с исключением самопроизвольных обрушений рудной массы из боков заходок; повышением качества закладки выработанного пространства. Снижение затрат связано с: уменьшением объемов работ, связанных с зачисткой заходок от рудной массы и «оборкой» боковых поверхностей заходок перед выполнением закладочных работ; уменьшением затрат на крепление и затяжку боков заходок; увеличением скорости проходки заходок.

Заявляемый способ предназначен для применения при подземной разработке мощных крутопадающих рудных залежей, характеризующихся низкими прочностными характеристиками руд. В Российской Федерации данный способ с получением значительного социального (безопасность) и экономического эффекта может быть использован при отработке богатых железорудных месторождений Белгородской группы: Яковлевского, Гостищевского и др.

Пример конкретного применения в условиях Яковлевского рудника.

На Яковлевском руднике отрабатывают крутопадающее месторождение богатых железных руд. Главные типы руд данного месторождения - рыхлые железнослюдково-мартитовые и мартито-железнослюдковые руды с низкими значениями пределов прочности на одноосное сжатие, от 0,3 до 15 МПа.

Система разработки слоевая, порядок отработки слоев - нисходящий. Мощность слоя - 4,5 м, ширина первичных (а, фиг.1) и вторичных (b, фиг.1) заходок - 5 м.

При проведении очистных заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом в условиях Яковлевского рудника, в результате повышенного горного давления происходит разрушение рудного массива в боках заходок и самопроизвольное обрушение рудной массы в заходки. Одновременно на участках заходок длиной около 5 м обрушается до 5-6 тонн руды и более. Глубина 1 (фиг.2) распространения в рудный массив в боку первичной заходки области разрушения рудного массива горным давлением при расположении боковой поверхности первичной заходки под углом 90° к горизонтальной плоскости составляет 0,5-1,0 м.

При реализации заявляемого способа частота случаев самопроизвольных опасных обрушений рудной массы из боков заходок уменьшается в несколько раз, суммарное снижение затрат на проведение и поддержание очистных заходок оставляет не менее 15-20% по сравнению с известными способами, скорость проходки заходок увеличивается не менее, чем на 10-15%.

Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд, включающий разделение рудного тела на этажи, а этажей на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке, выемку руды в пределах слоя заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами, проходку заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом, отличающийся тем, что при отработке второго и последующих слоев проходят первичные и вторичные заходки, вначале проходят первичные заходки, расстояние между которыми принимают равным ширине вторичной заходки, после закладки первичных заходок твердеющим материалом и набора твердеющим материалом нормативной прочности между закладочными массивами, созданными в первичных заходках, проходят вторичные заходки, при этом при проходке первичных заходок их боковым поверхностям придают форму плоскостей, наклоненных в сторону смежных вторичных заходок, а угол между боковой поверхностью первичной заходки и горизонтальной плоскостью определяют из выражения
φ≥arctgh/l,
где φ - угол наклона боковых поверхностей первичных заходок к горизонтальной плоскости,
h - высота заходки,
l - глубина распространения в рудный массив в боку первичной заходки области разрушения рудного массива горным давлением при расположении боковой поверхности первичной заходки под углом 90° к горизонтальной плоскости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке участков рудного поля с мощностью рудной залежи до 8 м с пологим и наклонным залеганием рудного тела, неустойчивыми рудами и вмещающими породами камерно-столбовой системой разработки с применением самоходного оборудования.

Изобретение относится к области горного дела, к подземной разработке сложных жил, имеющих оруденение во вмещающих породах. .

Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых слоевой выемкой с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью и может быть использовано при доработке кимберлитовых месторождений подземным способом.

Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке рудных месторождений. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел этажно-камерными системами.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке россыпных месторождений Севера. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке пологих и наклонных рудных тел мощностью более 8 м с неустойчивыми рудами и вмещающими породами.

Изобретение относится к горному делу, к способам извлечения полезного ископаемого из рудных жил. .
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для формирования рудопотока с требуемым процентным содержанием железа при разработке сложноструктурных месторождений богатых железных руд.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке маломощных пологих рудных месторождений полезных ископаемых. .

Изобретение относится к области горного дела, в частности к подземной разработке рудных месторождений

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих рудных месторождений, характеризующихся низкими прочностными характеристиками руд

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки рудных месторождений. Способ включает проходку комплекса вскрывающих, подготовительных и нарезных подземных горных выработок, отбойку и доставку руды, управление горным давлением, транспортирование, подъем руды до горизонта рудоприемного бункера. Отработку очистных блоков осуществляют с помощью камерных систем с последующей закладкой выработанного пространства. Проходку ряда выработок и технологических камер осуществляют за пределами рудного массива в породах лежачего бока. В технологических камерах устанавливают два отдельных мобильных модуля дробления, связанных между собой системами транспортировки компонентов твердеющей закладочной смеси включающей отбитую породу. Первый модуль крупного дробления размещают в подготовительных или нарезных горных выработках, а второй - мелкого дробления - непосредственно над закладываемым пространством и совмещают с модулем смешивания твердеющей закладочной смеси, при этом разгрузку из модуля мелкого дробления осуществляют через приемный лоток и скважину в закладываемое пространство. Дробление горных пород в модуле мелкого дробления обеспечивается до содержания класса - 0,074 не менее 32%. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке пластов комбайнами на наклонных пластах. Изобретение позволяет повысить производительность работы комбайна за счет увеличения его резательной способности. Способ добычи руды камерами на наклонных пластах, включающий отработку полезного ископаемого с применением самоходного комбайна и сообщением ему дополнительного напорного усилия в восходящих камерах. Дополнительное напорное усилие создают за счет тягового запаса самоходного бункера-перегружателя, который непрерывно толкает комбайн на забой, при этом скорости комбайна и бункера-перегружателя синхронизируют.

Способ подготовки днищ блоков относится к подземной добыче руд при площадном выпуске больших объемов руды и применении погрузочно-доставочных машин (ПДМ). Способ включает проходку доставочных ортов и траншейного орта на уровне кровли погрузочных заездов. Траншейный орт проходят зигзагообразно с отклонением от осевой линии очистного блока на величину, равную предполагаемому износу козырька, которая может составлять до 2 м. Из доставочных ортов под углом 60-90° проходят погрузочные заезды, которые сбивают в шахматном порядке с траншейным ортом в местах его максимального отклонения от оси очистного блока. Тупиковую часть погрузочных заездов - выпускных ниш проходят до оформления выпускной траншеи под траншейным ортом путем единовременного взрывания шпуровых зарядов. Отбитую под траншейным ортом руду магазинируют и используют в качестве рабочей площадки для осуществления бурения, заряжания и взрывания скважин при оформлении выпускной траншеи. Затем из траншейного орта производят укрепление рудного целика и козырька над погрузочными заездами. После этого осуществляют оформление выпускной траншеи путем заряжания и взрывания вееров скважин из траншейного орта. Технический результат - повышение безопасности работ, производительности труда на выпуске и доставке руды, показателей извлечения руды из блока за счет сохранения рабочей длины погрузочных заездов, рационального порядка проведения погрузочных заездов в днище и укрепления наиболее важных его элементов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к подземной разработке месторождений с твердеющей закладкой выработанного пространства. Способ включает проведение подготовительных и нарезных выработок, подэтажную отработку рудного тела сверху вниз камерами ромбовидной формы, при этом отработка камер по высоте осуществляется в три стадии. Верхняя часть камеры отрабатывается с комбайновой отбойкой руды, заходкой треугольной формы с оформлением кровли камеры в виде свода, следующий нижележащий слой до нижней границы смежных заложенных камер отбивается с применением мелкошпуровой отбойки нисходящими шпурами, образуя таким образом рудную подушку над не отбитой частью камеры. Нижняя половина камеры, прилегающая к рудному массиву, отбивается секциями, взрыванием вееров скважин, пробуренных из нижележащего буродоставочного орта. После взрыва каждой секции производится частичный торцевой выпуск руды в буродоставочный орт самоходными ковшовыми погрузочно-доставочными машинами, чем создается разрыхление в призабойной зоне. После полной отбойки запасов камеры производится окончательный выпуск отбитой руды через буродоставочный орт с применением самоходных погрузочно-доставочных машин с дистанционным управлением. После окончания выпуска руды камера закладывается. Технический результат - повышение эффективности подземной разработки, снижение сейсмического и динамического воздействия зарядов ВВ на закладочный массив, снижение потерь и разубоживания. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для зачистки отбитой руды. Устройство включает подвешенную на направляющие с возможностью перемещения по ним каркасную тележку, водораспределительную трубу, оборудованную водоструйными насадками и водоподающим шлангом. Устройство дополнительно снабжено штангой, присоединенной к каркасной тележке с помощью шпильки с возможностью поворота вокруг оси шпильки. Водораспределительная труба присоединена к нижнему концу штанги с помощью зажимного штока с возможностью поворота вокруг его оси. К верхнему концу штанги прикреплена гибкая тяга, пропущенная через закрепленный на каркасной тележке коуш. Штанга выполнена прямой или изогнутой в форме уголка. Технический результат заключается в снижении трудоемкости при изменении направления действия струи воды в процессе зачистки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке наклонных рудных залежей малой и средней мощности. Способ включает проведение подготовительных и нарезных выработок, бурение шпуров в забое выемочного блока, заряжание и взрывание шпуров, уборку отбитой рудной массы, гидравлическую зачистку отработанного блока, при этом шпуры в нижнем ряду располагают на расстоянии 2-3 диаметров шпура, заряжают через один с рассредоточенным зарядом, при этом шпуры каждого последующего ряда ориентированы по одной линии в направлении восстания рудной залежи. Сокращение потерь отбитой рудной мелочи достигается за счет создания желобов на лежачем боку рудной залежи, при гидравлической зачистке отработанного блока движение гидросмеси, состоящей из воды и рудной мелочи, происходит по гладкой поверхности желобов. Изобретение обеспечивает повышение эффективности разработки рудных тел и сокращение на 15-20% потерь обогащенной рудной мелочи при гидравлической зачистке отработанного выемочного блока. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке рудных тел с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива включает формирование отверстия в рудном массиве и закрепление в нем неподвижно жесткого стержня на фиксированную глубину, подачу твердеющей закладочной смеси в выработанное пространство, разрушение рудного массива с частью приконтактного слоя массива твердеющей закладки. При отработке рудного массива разрушают стержень, находящийся в рудном массиве и в приконтактном слое массива твердеющей закладки, а величину подработки твердеющей закладки определяют по разности по формуле: Δ=L-L1-L2, где Δ - величина подработки массива твердеющей закладки; L - полная длина несквозной полости, расположенной внутри стержня; L1 - длина заглубления стержня в отверстии рудного массива; L2 - длина несквозной полости, оставшейся после разрушения рудного массива. Изобретение позволяет определять величину подработки массива твердеющей закладки. 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке крутопадающих месторождений, представленных неустойчивыми рудами и вмещающими породами. Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел включает разделение рудного тела на слои, отрабатываемые в нисходящем порядке, выемку слоев заходками и закладку выработанного пространства твердеющими материалами, определение мест расположения и размеров полостей вывалов над закладочным массивом, проходку заходок вприсечку к закладочному массиву, подачу твердеющих материалов по присечным заходкам к местам дозакладки полостей вывалов над закладочным массивом. До подхода забоя присечной заходки к полости вывала, расположенной над закладочным массивом, проходку присечной заходки останавливают, из присечной заходки пробуривают две скважины к верхней границе полости вывала, одну из скважин используют для подачи в полость вывала твердеющего материала, по второй скважине отводят воздух из полости вывала в присечную заходку, после закладки полости вывала и достижения закладочным материалом нормативных значений предела прочности продолжают проходку присечной заходки, причем минимально допустимое расстояние от забоя присечной заходки до полости вывала при проведении работ по закладке полости вывала принимают больше глубины зоны интенсивного разрушения горным давлением рудного массива впереди забоя присечной заходки. Техническим результатом заявляемого способа является повышение полноты закладки выработанного пространства, снижение трудоемкости работ, связанных с закладкой выработанного пространства, и повышение безопасности горных работ. 2 ил.
Наверх