Способ отработки крутопадающих рудных месторождений



Способ отработки крутопадающих рудных месторождений
Способ отработки крутопадающих рудных месторождений
Способ отработки крутопадающих рудных месторождений

 


Владельцы патента RU 2534301:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных месторождений. Рудную залежь по высоте разделяют на ярусы. Месторождение вскрывают на всю глубину или на глубину разведанных запасов и отрабатывают в восходящем порядке. Нижний и все вышележащие нечетные, считая снизу, ярусы отрабатываются камерами с заполнением камер сухой породной закладкой, все вышележащие четные ярусы - системой с обрушением руды и вмещающих пород. Четный ярус отрабатывается после выемки камер нижележащего и вышележащего яруса и заполнения последних закладкой. Междукамерные целики в пределах яруса между заполненными сухой закладкой камерами и также отрабатываются системой с обрушением. Изобретение позволяет обеспечить устойчивость пород висячего бока в период отработки камер и уменьшить площадь нарушения земной поверхности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел.

Известен способ подземной разработки крутопадающих рудных тел высокоэффективными системами с обрушением руды и вмещающих пород, при котором выработанное пространство заполняется обрушенными налегающими породами (1).

Недостатками способа являются большие площади обрушения земной поверхности, невозможность размещения в подземном выработанном пространстве пустых пород, а в случае использования подземных обогатительных комплексов (2) - хвостов обогащения.

Известен способ разработки крутопадающих рудных тел подземным способом в восходящем порядке камерной системой разработки с заполнением выработанного пространства сухой закладкой, в качестве которой могут быть использованы как пустая порода (3, 4), так и хвосты обогащения (5).

Недостатком способа является то, что пропорционально увеличению размеров выработанного пространства (камер) растет и величина горного давления на конструктивные элементы системы разработки, исключающего возможность безграничного увеличения размеров камер, вследствие чего по границам камер необходимо оставление рудных целиков, способы извлечения которых в этих технических решениях не обосновываются.

Наиболее близким по технической сущности является восходящий способ отработки месторождения (6). Суть способа состоит в том, что вскрытие производят на всю глубину месторождения или на глубину разведанных запасов, затем оборудуют концентрационный горизонт, развивают подготовительные работы и приступают к добыче руды на самом нижнем этаже. Отработанные камеры заполняют сухой закладкой (пустыми породами или хвостами обогащения) и производят дальнейшую выемку в восходящем порядке.

Недостатком данного способа является невозможность управления горным давлением, что может привести к внезапному обрушению висячего бока и вышележащего рудного массива в момент, когда камеры не заполнены закладкой, что чревато возможными катастрофическими последствиями. Указанный недостаток делает восходящий способ разработки месторождения потенциально опасным и в описанном варианте практически неприменимым. Возможно оставление в выработанном пространстве междуэтажных и междукамерных целиков, но это приведет к большим потерям руды и уменьшению эффективности отработки месторождения.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение устойчивости пород висячего бока в период отработки камер и уменьшение площади нарушения земной поверхности по сравнению с системами с обрушением.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки крутопадающих рудных месторождений рудную залежь по высоте разделяют на ярусы, вскрывают месторождение на всю глубину или на глубину разведанных запасов и производят отработку нижнего яруса камерами в восходящем порядке с заполнением выработанного пространства сухой закладкой (пустой породой или хвостами обогащения), затем таким же способом отрабатывают третий снизу по высоте ярус, а после его выемки и заполнения сухой закладкой отрабатывают второй снизу ярус системой с обрушением и таким же способом в восходящем порядке производят отработку остальных запасов месторождения с выемкой нечетных (снизу) ярусов камерами с закладкой, а четных - системой с обрушением, причем высота нечетных ярусов, отрабатываемых камерами с закладкой, определяется устойчивой площадью обнажения висячего бока яруса, а высота четных ярусов - необходимыми для поддержания висячего бока на период отработки смежных камер нечетных ярусов размерами устойчивого целика.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами (фиг.1, 2 и 3), где:

1 - рудное тело; 2 - ствол шахты; 3 - квершлаги; 4, 6, 8 - ярусы, отрабатываемые камерами с сухой закладкой; 5, 7 - ярусы, отрабатываемые системой с обрушением; 9 - сухая закладка (пустая порода или хвосты обогащения), 10 - отбитая руда второго яруса; 11 - обрушенная порода висячего бока; 12 - зона обрушения пород висячего бока после выемки руды второго яруса; 13 - максимальные размеры зоны обрушения при полной отработке месторождения предлагаемым способом; 14 - зона обрушения при отработке всего месторождения системой с обрушением.

Способ осуществляется следующим образом:

Разделяют месторождение (рудный массив 1) по высоте на ярусы, вскрывают месторождение на всю глубину или на глубину разведанных запасов стволом 2 и квершлагами 3. Ярусы могут состоять из одного или нескольких этажей и быть неодинаковыми по высоте, что зависит от устойчивости руд и пород (в частности, пород висячего бока) (фиг.1).

Первый нижний ярус 4 отрабатывают камерами в восходящем порядке с заполнением выработанного пространства сухой закладкой 9 (пустой породой или хвостами обогащения). Затем в таком же порядке производят отработку третьего снизу яруса 6 также с заполнением выработанного пространства сухой закладкой. После этого производят отработку второго снизу яруса 5 системами с обрушением (массовое взрывание рудного массива и выпуск руды под обрушенными породами). При этом высоту первого и третьего (нечетных снизу) ярусов 4, 6 рассчитывают в зависимости от параметров напряженно-деформированного состояния горного массива таким образом, чтобы обеспечить устойчивость открытых камер до момента их заполнения закладкой. Высота второго снизу яруса 5 (целика) рассчитывается таким образом, чтобы, во-первых, гарантировать устойчивость камер первого и третьего ярусов, во-вторых, обеспечить обрушение пород висячего бока после взрывания целика 5.

Отработка вышележащих ярусов 7, 8 и т.д. осуществляется аналогичным способом - сначала камерами вынимаются нечетные (считая снизу) ярусы, камеры заполняются сухой закладкой, а затем системой с обрушением отрабатываются четные ярусы.

Состояние горного массива после взрывания второго яруса показано на фиг.2. Сухая закладка 9 располагается снизу и сверху отбитой руды 10 второго яруса, которая выпускается через выработки выпуска в лежачем боку рудного тела. В процессе выпуска при крутом падении рудного тела в выработанное пространство в первую очередь затекает вышележащая сухая закладка, а затем оставшиеся пустоты заполняются обрушившимися породами висячего бока 11. При этом в висячем боку развивается зона обрушения налегающих пород 12 (фиг.3). Зона обрушения пород висячего бока формируется не в период отработки первого нижнего яруса, а при выемке руды второго яруса. Зона обрушения пород висячего бока 12 в зависимости от глубины разработки может выходить или не выходить на земную поверхность. При полной отработке месторождения зона обрушения развивается в сторону лежачего бока, максимальные ее размер показан контуром 13. На фиг.3 также показан размер зоны обрушения при отработке всего месторождения системой с обрушением 14, который существенно выше, чем при предлагаемом способе.

Таким образом, предлагаемый способ отработки месторождений позволяет размещать в выработанном пространстве пустые породы и хвосты обогащения и обеспечивает заметное уменьшение площади обрушения земной поверхности по сравнению с системами с обрушением.

По такому же принципу могут быть отработаны и междукамерные целики в пределах каждого яруса.

Источники информации, принятые во внимание

1. Справочник по горнорудному делу. Под редакцией В.А. Гребенюка. М.: Недра, 1983 г.

2. Ю.Д. Шварц. Подземные комплексы по добыче и переработке минерального сырья - предприятия XXI века // Горная промышленность, 2000, №1.

3. Патент на изобретение РФ №2229600 E21C 41/00, опубликовано 27.05.2004.

4. Патент на изобретение РФ №2132461 E21C 41/00, опубликовано 27.06.1999.

5. Патент на изобретение РФ №2385956 C1, опубликовано 10.04.2010.

6. В.Л. Яковлев, Ю.В. Волков, О.В. Славиковский. О стратегии освоения меднорудных месторождений Урала // Горный журнал, 2003, №9 - с.3-7.

1. Способ отработки крутопадающих рудных месторождений, включающий разделение рудной залежи по высоте на ярусы, восходящий порядок отработки месторождения и сухую закладку выработанного пространства, отличающийся тем, что с целью обеспечения устойчивости пород висячего бока в период отработки камер и уменьшения площади нарушения земной поверхности по сравнению с системами с обрушением нижний и все вышележащие нечетные, cчитая снизу, ярусы отрабатываются камерами с заполнением камер сухой закладкой, а все вышележащие четные ярусы - системой с обрушением руды и вмещающих пород, причем четный ярус отрабатывается после выемки камер нижележащего и вышележащего яруса и заполнения последних закладкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что междукамерные целики в пределах яруса, остающиеся между заполненными сухой закладкой камерами, отрабатываются системой с обрушением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке кимберлитовых месторождений в районах с вечномерзлыми грунтами, характерными для Крайнего Севера и Сибири.

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

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 горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд. Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд включает разделение рудного тела на этажи, а этажей - на горизонтальные или слабонаклонные слои, отрабатываемые в нисходящем порядке. Выемку руды в пределах второго и последующих слоев под закладочным массивом ведут заходками с использованием комбайнов избирательного действия. Транспортирование руды по заходкам осуществляют погрузочно-доставочными машинами. Заходки после их проходки закладывают твердеющими материалами. Заходки первой очереди проходят по рудному массиву, присечные заходки проходят между закладочными массивами, созданными в смежных заходках первой очереди. При проходке заходок первой очереди их боковым поверхностям в нижних частях, прилегающих к подошве заходки, придают форму плоскостей, перпендикулярных горизонтальной плоскости, в верхних частях, прилегающих к кровле, боковым поверхностям заходок первой очереди придают форму плоскостей, наклоненных в сторону смежных присечных заходок. При этом высоту нижних частей боковых поверхностей заходок, прилегающих к подошве заходки, принимают равной высоте погрузочно-доставочной машины, а угол между верхними наклоненными частями боковых поверхностей заходки и горизонтальной плоскостью определяют из выражения. Изобретение позволяет увеличить скорость проходки присечных заходок, повысить безопасность горных работ. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке рыхлых рудных месторождений, в том числе и мощных и богатых, перекрытых слабыми наносными породами. Камерный способ отработки мощных, ценных, рыхлых рудных месторождений включает секторальную отработку руды с последующим формированием пустотелой камеры в виде шестигранной призмы. Предварительно в надрудной толще налегающих пород над сотовой камерой формируют купол, предотвращающий обрушение налегающих пород. Под куполом посекционно формируют стены камеры. Последовательно сверху вниз на всю глубину рудного тела на каждом секторе устанавливают опалубку под стены пустотелых камер с последующей закладкой в нее бетона. К созданной камере формируют аналогичным образом примыкающие к ней соседние камеры для образования единой камерной сотовой конструкции. Камеры соединяют проходами для удобства эксплуатации. Изобретение позволяет обеспечить формирование вертикальных сотовых камер с последующим использованием их в качестве подземного хранилища или помещения для организации металлургических производственных процессов, уменьшаются затраты на отработку рудных месторождений. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к подземной разработке месторождений, представленных пологими и наклонными жилами. Отработку очистных блоков при выемке жил ведут в две стадии. На первой стадии заполняют выработанное пространство при продвижении фронта очистной выемки путем уборки после отбойки руды в каждом очистном цикле из каждого рудного вала только части отбитой рудной массы в виде полосы, прилежащей непосредственно к очистному забою, ширину которой определяют по формуле. Так как при отбойке каждого слоя в выработанном пространстве очистного блока оставляют часть рудного вала, то после отбойки всего блока выработанное пространство будет полностью заполнено отбитой рудной массой. На второй стадии отработки блока производят гидроизоляцию всех выработок на его внешнем контуре и методами физико-химической геотехнологии извлекают из руды, заполняющей выработанное пространство, полезные компоненты, а переработанную таким образом руду оставляют в качестве закладки. Изобретение позволяет повысить эффективность подземной разработки пологих и наклонных жил, снизить объемы непроизводительных работ по поддержанию выработанного пространства, возрастающие по мере увеличения глубины разработки. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке руд, в частности алмазосодержащих, залегающих в виде целиков за контуром карьера непосредственно под ответственными объектами. Техническим результатом является повышение эффективности укрепления массива горных пород в зоне возможного сдвижения при выработке руд, что обеспечивает их устойчивое состояние и надежность размещения наземных объектов. Способ включает проходку подземных выработок с открытых выработанных пространств карьеров, закладку выработанного пространства при выемке целиков техникой подземных работ. При этом предварительно укрепляют массив горных пород под объектами с помощью свай, размещаемых вдоль площади наземных объектов в наклонных скважинах и формируемых путем заливки скважин твердеющим раствором с установкой по центру свай армирующих элементов. Далее производят выемку целиков при одновременной закладке выработанного подземного пространства пустыми породами с укладкой на их поверхности упрочняющего покрытия. 1 пр., 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности при подэтажно-камерной или камерной системах разработки маломощных рудных тел. Способ установления допустимой минимальной мощности рудного тела включает в себя определение фактической мощности рудного тела в массиве горных пород и содержания в нем полезного компонента. Определяют геометрические параметры: ширину и высоту подэтажного штрека, расстояние между кровлей и почвой соседних подэтажных штреков, ширину неустойчивой зоны заколов. Допустимую минимальную мощность рудного тела определяют математически, подставляя численные значения параметров в математическую формулу. Сравнивая фактическую и расчетную величину мощности рудного тела, принимают решение о целесообразности добычи полезного компонента из данного рудного тела. Изобретение позволяет добывать руду с балансовым содержанием полезного компонента, что обеспечивает эффективность горных работ и последующих процессов переработки. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел камерными системами. Способ включает проходку выработок для деления рудного тела на панели, камерно-целиковый порядок выемки руды в панели и закладку выработанного пространства твердеющей смесью. Отработку рудного тела осуществляют со средней его части в двух направлениях по вертикали. Вначале формируют разрезной этаж с расположением камер в «шахматном» порядке, каждую вторую камеру смещают на половину ее высоты относительно соседней, причем камерам придают форму шестигранника, затем верхнюю часть рудного тела от разрезного этажа отрабатывают камерами прямоугольной формы с «шахматным» расположением в восходящем порядке, а нижнюю часть - в нисходящем. Отработку камер в нисходящем порядке осуществляют после полной закладки соосных камер, отработанных в восходящем порядке над заложенными камерами разрезного этажа. После отработки восходящие камеры на 1/25-1/3 их высоты закладывают гидравлической закладкой, остальную часть - твердеющей, а нисходящие камеры закладывают твердеющей смесью на 3/4-2/3 их высоты. Закладку пустот в кровле заложенных восходящих камерах осуществляют из соседних вышележащих восходящих камер по мере их закладки твердеющими смесями. Изобретение позволяет повысить интенсивность отработки и обеспечить безопасность горных работ. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ включает разделение рудной площади на блоки, проведение подготовительных и нарезных выработок с формированием камер, проходкой в них отрезного восстающего, созданием на его основе отрезной щели и формированием выпускной воронки в виде траншеи, с последующей отбойкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющей смесью. Подготовительные и нарезные выработки проходят одновременно на рабочем и вентиляционном горизонтах. При проведении подготовительных выработок проходят транспортные и вентиляционные штреки по породе, а нарезные выработки выполняют в крест простиранию месторождения с заездами на подготовительные выработки в лежачем и висячем боках. При этом блок делят на камеры первой и второй очереди, на границе которых проходят транспортные орты. В камерах первой очереди по центру проходят буровые орты, которые соединяют заездами с транспортными ортами. Затем осуществляют отработку камер первой очереди, закладывают их и после набора прочности из подготовительной выработки проходят буровой орт по центру камер второй очереди, который соединяют заездами с транспортным ортом. Затем осуществляют отработку камер второй очереди, закладывают их и после набора прочности проходят орт на границе блоков и проводят отработку третьей очереди - оставшихся целиков между камерами и блоками, которые затем закладывают. Cпособ позволит сократить количество нарезных выработок и снизить потери руды практически до полной их ликвидации. 3 ил.

Способ может быть использован при разработке наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород. Способ включает проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами. Камеры и целики размещают по простиранию рудного тела, а выработки, через которые осуществляют доступ к буровым и буро-доставочным штрекам, размещают в междублоковых целиках. Буровые выработки, из которых осуществляют обрушение пород в камеры, проходят в налегающих породах над камерами, а объем отбиваемых пород обеспечивает заполнение отработанного пространства не менее чем на высоту камер с последующим самообрушением налегающих пород. Отбойку рудных целиков производят послойно совместно с налегающими породами, а торцевой выпуск отбитой из целиков руды ведут под обрушенными породами. Породу из нарезных выработок отгружают в отработанные камеры. Отгрузку руды из камер осуществляют высокопроизводительным самоходным оборудованием, как с ручным, так и с дистанционным управлением. Техническим результатом является высокопроизводительная добыча руды из наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров при оптимизации показателей потерь руды, разубоживания, объемов подготовительных выработок. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Техническим результатом является определение длины полости, оставшейся в закладочном массиве после отработки рудного массива путем исключения попадания в полость кусков руды или закладки, а следовательно, и величины подработки твердеющей закладки. Способ включает формирование отверстия в рудном массиве и закрепление в нем неподвижно на фиксированную глубину жесткого стержня, имеющего внутри несквозную полость, подачу твердеющей закладочной смеси в выработанное пространство, отработку рудного массива с частью массива твердеющей закладки с разрушением стержня в зоне отработки, определение полной длины несквозной полости стержня, длины заглубления стержня в отверстии в рудном массиве и длины полости, оставшейся в закладочном массиве после отработки рудного массива, перед закреплением стержня в рудном массиве часть его полости, расположенной в выработанном пространстве, заполняют низкопрочным материалом, отрабатывают рудный массив и определяют длину несквозной полости стержня, оставшейся в закладочном массиве после отработки рудного массива, путем протыкания низкопрочного материала спицей и измерения этой длины с помощью мерной линейки, расположенной на спице, причем в качестве низкопрочного материала применяют, например, монтажную пену. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке тонких, пологих и наклонных жил. Способ заключается в подготовке и нарезке очистных блоков, взрывной отбойке секций скважинами с формированием породного вала, параллельного очистному забою, в возведении закладочных перемычек вдоль подготовительных выработок и в заполнении промежутков между смежными породными валами твердеющей закладкой. Возведение закладочных перемычек и заполнение твердеющей закладкой промежутков между смежными породными валами производят в процессе отработки блока, посекционно, с отставанием от очистного забоя на ширину одной секции при выемке жил в породах ниже средней устойчивости или, после полной отработки блока, последовательно на всю наклонную высоту блока при выемке жил в породах средней и выше средней устойчивости. Целью изобретения является повышение безопасности горных работ и расширение области применения геотехнологии с раздельной выемкой руды и породы. 3 ил.
Наверх