Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих рудных месторождений, характеризующихся низкими прочностными характеристиками 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 слоев заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами, проходку заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом. При проходке заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом с опережением забоя заходки в ее боках, представленных неустойчивым рудным массивом, под углом к продольной оси заходки пробуривают шпуры. Через шпуры в период их нахождения впереди забоя заходки в рудный массив нагнетают скрепляющий состав. При этом расстояние между шпурами принимают равным удвоенной глубине проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава, а длину шпуров определяют из выражения. Техническим результатом заявляемого способа разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд является повышение безопасности горных работ, увеличение скорости проходки заходок и повышение качества закладочных работ. 2 ил.

 

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

Известен способ разработки мощных крутопадающих 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 рудных тел (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 залежей 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 производят заходками. Выработанное пространство закладывают твердеющими материалами. Заходки второго и последующих слоев проходят 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 и перекрытием боков заходок специальной затяжкой; низкое качество закладочных работ, что связано с наличием в боках заходок и на почве заходок разрушенной руды.

Техническим результатом заявляемого способа разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд является повышение безопасности горных работ, увеличение скорости проходки заходок и повышение качества закладочных работ.

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 слоев заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами, согласно изобретению при проходке заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом с опережением забоя заходки в ее боках, представленных неустойчивым рудным массивом, под углом к продольной оси заходки пробуривают шпуры, через шпуры в период их нахождения впереди забоя заходки в рудный массив нагнетают скрепляющий состав, при этом расстояние между шпурами принимают равным удвоенной глубине проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава, а длину шпуров определяют из выражения

l>b/sin β,

где

l - длина шпура, м;

b - глубина распространения в боку заходки, представленного неустойчивыми рудами, области, в пределах которой рудный массив разрушается под воздействием опорного горного давления, формирующегося над краевой частью рудного массива, и подземных вод, м;

β - величина угла между продольной осью заходки и осью шпура, град.

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

На фиг.1 представлена принципиальная схема (вид в плане), поясняющая место расположения в боку заходки шпуров, через которые в рудный массив нагнетают скрепляющий состав.

На фиг.2 приведен вертикальный разрез в плоскости, перпендикулярной продольной оси заходки, для ситуации, в которой один бок заходки представлен неустойчивым рудным массивом, а второй - закладочным массивом.

На фиг.1 и фиг.2: 1 - рудный массив; 2 - закладочный массив, созданный в результате заполнения выработанного пространства твердеющими материалами; 3 - заходка, проходимая под закладочным массивом, созданным при отработке вышерасположенного слоя; 4 - шпуры; 5 - граница области проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава; r - глубина проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава; h - мощность отрабатываемого слоя (высота заходки); b - глубина распространения в боку заходки, представленного неустойчивыми рудами, области, в пределах которой рудный массив разрушается под воздействием опорного горного давления, формирующегося над краевой частью рудного массива, и подземных вод; l - длина шпура; β - величина угла между продольной осью заходки и осью шпура.

Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд осуществляют следующим образом.

Рудное тело разделяют на этажи, а этажи на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке. Выемку руды в пределах слоев производят заходками. Выработанное пространство (пройденные заходки) закладывают твердеющими материалами. Заходки второго и последующих слоев проходят под закладочным массивом, созданным при отработке вышерасположенного слоя.

При проходке заходки 3 с опережением забоя 6 заходки в ее боку, представленном неустойчивым рудным массивом, под углом β к продольной оси заходки пробуривают шпуры 4. Через шпуры 4 в период их нахождения впереди забоя заходки в массив, представленный неустойчивыми рудами, нагнетают скрепляющий состав. В качестве скрепляющих составов могут быть использованы известные скрепляющие составы на основе фенол- и карбамидоформальдегидных, эпоксидных, полиэфирных смол, полиуретанов и акриламида. Для нагнетания скрепляющих составов в шпур используют насосы известных конструкций.

Нагнетание скрепляющего состава позволяет повысить устойчивость рудного массива после обнажения его очистными работами. Кроме того, при нагнетании скрепляющего состава обеспечивается равномерное насыщение этим составом обрабатываемого массива. После затвердевания скрепляющего состава он является препятствием для проникновения подземных вод в область неустойчивых руд. Данное обстоятельство имеет существенное значение при отработке месторождений богатых железных руд. При увлажнении богатых железных руд наблюдается резкое снижение их прочностных характеристик, а при повторном увлажнении богатые железные руды переходят в плывунное состояние.

Бурение шпуров с опережением забоя заходки и нагнетание скрепляющего состава в рудный массив в период нахождения шпуров впереди забоя заходки позволяет повысить эффективность способа за счет уменьшения глубины герметизации устья шпура, а следовательно, более надежного упрочнения рудного массива в областях, непосредственно прилегающих к заходке.

Расстояние между шпурами принимают равным 2r, где r - глубина проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава. При величине расстояния между шпурами, равного 2r, обеспечивается создание в боку заходки сплошной области упрочненного рудного массива при минимальных затратах на бурение шпуров.

Глубина проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава r (фиг.1) зависит от давления создаваемого насосом при нагнетании скрепляющего состава, проницаемости рудного массива, свойств скрепляющего состава. В каждом конкретном случае глубина проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава может быть определена в результате шахтных, лабораторных или аналитических исследований. При проведении шахтных исследований для определения данного параметра в рудном массиве пробуривают шпур, через шпур в рудный массив нагнетают скрепляющий состав. О глубине r (фиг.1) проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава судят, например, по результатам определения прочностных характеристик рудного массива с использованием образцов рудного массива, взятых на различном расстоянии от шпура.

Длину шпуров l определяют из выражения

l>b/sin β.

При выполнении неравенства l>b/sin β с опережением забоя 6 (фиг.1) заходки в ее боках создается область с повышенными прочностными характеристиками, что обеспечивает достижения технического результата заявляемого способа.

Величина параметра b зависит от глубины горных работ; состава и физико-механических свойств пород, залегающих в кровле заходки; прочностных характеристик неустойчивых руд их водонасыщенностью.

Величину данного параметра b определяют с использованием известных методик шахтных, лабораторных или аналитических исследований с учетом конкретных геологических и горнотехнических факторов. При проведении шахтных исследований о величине данного параметра судят, например, по результатам определения прочностных характеристик рудного массива с использованием образцов рудного массива, взятых на различном расстоянии от стенки заходки. В пределах области разрушения рудного массива прочностные характеристики ниже, чем за пределом этой области.

Величина угла β зависит от длины шпура 4 (фиг.1) и величины подвигания забоя заходки 6 (фиг.1) за цикл проходческих работ. При реально возможной длине шпура и величине подвигания забоя заходки за цикл проходческих работ угол β=35-65°.

Использование заявляемого способа позволяет повысить безопасность горных работ, увеличить на 10-15% и более скорость проходки заходок, повысить качество закладочных работ.

Повышение безопасности работ связано с исключением самопроизвольных обрушений рудной массы из боков заходок. Увеличение скорости проходки заходок обусловлено уменьшением объемов работ по зачистке заходок от рудной массы и «оборке» боковых поверхностей заходок перед выполнением закладочных работ. Повышение качества закладочных работ связано с исключением самопроизвольных обрушений рудной массы из боков заходок и более полной закладке выработанного пространства твердеющими материалами.

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

Пример реализации заявляемого способа в условиях отработки богатых железных руд Яковлевского месторождения

Глубина горных работ - 650 м. Система разработки рудного тела - слоевая с отработкой слоев заходками. Высота заходок - 4,5 м, ширина - 5,0 м. Руда - рыхлая железнослюдково-мартитовая, с пределом прочности на одноосное сжатие 4-8 МПа. Выработанное пространство закладывают твердеющими материалами. Заходки второго и последующих слоев проходят под закладочным массивом, созданным при отработке вышерасположенных слоев. В качестве скрепляющего материала используют составы на основе эпоксидных смол.

Глубина распространения в боку заходки, представленном неустойчивыми рудами, области, в пределах которой рудный массив разрушается под воздействием опорного горного давления, формирующегося над краевой частью рудного массива, и подземных вод составляет в рассматриваемых условиях b=1,2 м.

Глубина проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава r составляет 0,6 м.

Длину шпуров l принимают равной 1,9 м, расстояние между шпурами - 1 м.

Величину подвигания забоя заходки 6 (фиг.1) за цикл проходческих работ принимают равной 1,5 м.

При принятой длине шпура l и величине подвигания забоя заходки (1,5 м) за цикл проходческих работ угол β=40°.

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, отличающийся тем, что при проходке заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом с опережением забоя заходки в ее боках, представленных неустойчивым рудным массивом, под углом к продольной оси заходки пробуривают шпуры, через шпуры в период их нахождения впереди забоя заходки в рудный массив нагнетают скрепляющий состав, при этом расстояние между шпурами принимают равным удвоенной глубине проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава, а длину шпуров определяют из выражения
l>b/sin β,
где
l - длина шпура, м;
b - глубина распространения в боку заходки, представленного неустойчивыми рудами, области, в пределах которой рудный массив разрушается под воздействием опорного горного давления, формирующегося над краевой частью рудного массива, и подземных вод, м;
β - величина угла между продольной осью заходки и осью шпура, град.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов.

Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно к укреплению подземных горных выработок. Технический результат заключается в повышении безопасности работ при закреплении выработок и упрощении конструкции устройства и способа монтажа защитного материала.

Изобретение относится к горному делу, а именно к строительству подземных сооружений, в частности к созданию крепи горных выработок в трещиноватых породах. Технический результат направлен на уменьшение стоимости упрочнения породного массива вокруг выработки за счет уменьшения объема тампонажа дорогих быстротвердеющих смол, возможность извлечения и повторного использования герметизаторов (пакеров) шпуров, упрощения инъекционного оборудования.

Изобретение относится к области строительства горных выработок в сложных инженерно-геологических условиях с повышенными смещениями массива или со значительным горным давлением, а также тоннелей различного назначения в аналогичных условиях.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано преимущественно при разработке рудных месторождений для охраны подготовительных и капитальных выработок, приведения в неудароопасное состояние различного вида целиков и других элементов систем разработки в зонах повышенных напряжений горного массива.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проведения и крепления подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для охраны подготовительных горных выработок. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для перехода горных выработок механизированным комплексом при разработке угольных пластов.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для поддержания повторно используемых подготовительных выработок. .

Изобретение относится к горному делу и направлено на совершенствование конструкции ограждения горной выработки. .

Изобретение относится к способам, используемым в горной промышленности для зачистки отбитой руды при разработке крутопадающих месторождений, например, системами с магазинированием руды.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами, например кимберлитовых трубок.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке крутопадающих месторождений, представленных неустойчивыми рудами и вмещающими породами.

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.

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.

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.

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.

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.
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.

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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке кимберлитовых месторождений в районах с вечномерзлыми грунтами, характерными для Крайнего Севера и Сибири. Обеспечивает повышение производительности добычи алмазов и сопутствующих минералов при обеспечении экологической безопасности для окружающей среды. Сущность изобретения: алмазодобывающий комбинат включает сепараторную фабрику, заводы по выплавке металлов из минералов, сопутствующих алмазам, и энергоблок с аккумулятором электроэнергии. При этом на комбинате использован алмазодобывающий комбайн с буровым устройством и камерой обогащения алмазов, обеспечивающий возможность проведения поиска кимберлитовой трубки в пределах алмазоносного поля. Остающиеся после бурения скважины использованы в качестве элементов теплового насоса при отапливаемых объектах. Металлы, выплавленные на заводах, использованы на месте добычи для сооружения зданий и линий электропередач. Основания отапливаемых объектов, в том числе и плавильных заводов, над продуваемым подпольем оборудованы пилонными фундаментами с реакторами по периметру здания, заполненными водой с маслом. Под тяжелым оборудованием внутри здания размещены пилоны с реакторами, установленными кольцеобразно, объединенные масляными и водяными торами. Реакторы со стороны отапливаемой части здания покрыты утеплителем, а внутри содержат нагреватель и выполнены с возможностью заполнения водой их нижней части и маслом в верхней части реактора. При замерзании воды и создании высокого давления в реакторе обеспечена возможность попадания масла в верхний масляный тор с низким давлением, откуда его можно откачивать насосом в нижний масляный тор с постоянным высоким давлением, откуда по трубе обеспечена возможность попадания масла в гидромонитор для выработки электроэнергии. Обеспечена возможность размораживания воды в реакторах поочередно по кольцу в пределах пилона, обеспечивая его устойчивость. Под пилоном установлена подпилонная подушка, которая опирается на стакан фундамента, стоящий на утрамбованном слое гравия. На пилоне покоится надпилонная подушка, в которую вставлена стойка, а на подпилонную подушку опираются также плиты нижнего перекрытия, под которым образовано холодное проветриваемое пространство. На надпилонной подушке покоится верхнее перекрытие, на котором установлено оборудование и, в том числе, плавильная печь. Аналогично обустроены ленточные фундаменты из поставленных впритык друг к другу по контуру здания реакторов. 12 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих рудных месторождений, характеризующихся низкими прочностными характеристиками 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 слоев заходками, закладку выработанного пространства твердеющими материалами, проходку заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом. При проходке заходок второго и последующих слоев под закладочным массивом с опережением забоя заходки в ее боках, представленных неустойчивым рудным массивом, под углом к продольной оси заходки пробуривают шпуры. Через шпуры в период их нахождения впереди забоя заходки в рудный массив нагнетают скрепляющий состав. При этом расстояние между шпурами принимают равным удвоенной глубине проникновения в рудный массив в окрестности шпура скрепляющего состава, а длину шпуров определяют из выражения. Техническим результатом заявляемого способа разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд является повышение безопасности горных работ, увеличение скорости проходки заходок и повышение качества закладочных работ. 2 ил.

Наверх