Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых крутого падения вблизи водных объектов

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых комбинированным способом, и в частности к отработке залежей крутого падения, в том числе трубкообразной формы, вблизи водных объектов. Техническим результатом является предотвращение прорыва воды в горные выработки при отработке подкарьерных запасов, исключение потерь полезного ископаемого в разделительном целике и уменьшение разрыва во времени между добычей полезного ископаемого открытым и подземным способами. Способ включает сооружение на дне карьера породной подушки с противофильтрационным суглинисто-пленочным экраном, отведение дренажных рассолов по водоотливной штольне для безопасной отработки нижележащих запасов полезного ископаемого. При этом производят выемку предохранительного целика, состоящего из полезного ископаемого, и заменяют его искусственным целиком из материала закладки, при этом замену производят одновременно с проведением добычных работ в карьере при отсутствии опасности прорывов воды из карьера в подземные выработки, а самому искусственному целику придают устойчивую сводообразную форму. 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых комбинированным (открыто-подземным) способом, и в частности к отработке залежей крутого падения, в том числе трубкообразной формы, вблизи водных объектов.

В настоящее время при комбинированном способе разработки месторождений вначале их отработка ведется, как правило, открытым способом, а затем подземным. Для предотвращения или снижения опасности прорывов воды из затапливаемого карьера в подземные горные выработки оставляется предохранительный рудный целик между открытыми и подземными выработками. Недостатками этого способа являются: потери или консервация запасов в целике на длительный период отработки нижележащего полезного ископаемого с учетом сложности ведения горных работ вблизи водного объекта, необходимость длительной эксплуатации системы заглубленного водоотлива и связанное с этим ухудшение экологической ситуации в районе горных работ, большой разрыв во времени между добычей полезных ископаемых открытым и подземным способом, что негативно влияет на экономику горного предприятия и, главное, опасность прорыва воды в подземные горные выработки при нарушении сплошности целика под влиянием горных работ или необнаруженного ранее геологического нарушения.

Известен способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой и механизированный комплекс для его осуществления. Способ включает выемку руды слоевыми рассечками, в очередном слое проходят разрезной и оконтуривающие штреки, из разрезного штрека в первой и второй панелях проходят монтажные камеры до оконтуривающих штреков, в монтажных камерах каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь из самоходных гидрофицированных тумб, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры, и монтируют магистральный закладочный конвейер по разрезному штреку и транспортные рудные конвейеры в оконтуривающих штреках. [Патент РФ RU 203420 С2, М.Кл. Е21С 41/22; E21D 23/00; 25.07.2001, БИ. - 2003. - №12].

Недостатком способа является высокая вероятность прорыва воды в подземные горные выработки при восходящем порядке отработки залежи полезного ископаемого, возрастающая по мере приближения фронта добычных работ к затапливаемому карьеру, и большие потери или длительная консервация запасов полезного ископаемого в предохранительном рудном целике.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ первоочередной выемки предохранительного целика с созданием условий для безопасной отработки нижележащих запасов полезного ископаемого и прекращения функционирования заглубленного водоотлива. С целью защиты подземного рудника от затопления данным способом предусмотрено сооружение на дне карьера породной подушки с противофильтрационным суглинисто-пленочным экраном, отведение дренажных рассолов по водоотливной штольне, их откачка погружными насосами и сброс в накопитель минерализованных вод. Система должна действовать до момента образования искусственного разделительного целика из твердеющего закладочного материала, предотвращающего проникновение вод в подземный рудник, после чего карьер затапливается, а дальнейшую подземную разработку месторождения осуществляют под защитой закладочного массива. Указанная схема обеспечивает полноту извлечения высокоценных руд, но при этом требуется решить ряд геомеханических задач, с тем чтобы определить параметры и оценить последствия применения рекомендуемых технологий, последовательности и порядка выемки запасов. Результаты расчетов и анализа полей напряжений и деформаций показали, что при успешно выполненной сухой консервации карьера разделительная потолочина R мощностью 15~20 м должна обеспечивать устойчивость горных конструкций при отработке запасов слоевой восходящей выемкой с полной закладкой выработанного пространства. Использование искусственного разделительного целика мощностью 100 м из твердеющей закладки прочностью 3-4 МПа позволяет надежно защитить подземные горные выработки от обводнения [Замесов Н.Ф., Айнбиндер И.И., Звеков В.А. и др. «Подземная разработка рудных месторождений в сложных горнотехнических условиях». Горный журнал. №4. 2005 г.].

Недостатками способа являются: низкая надежность сухой консервации карьера и большой разрыв во времени между добычей полезных ископаемых открытым и подземным способами. Попытки применить этот способ на руднике «Мир» АК «АЛРОСА» при разделительном целике мощностью 20 метров привели к возникновению и росту трещин, проникновению рассолов в подземное пространство рудника.

Целью изобретения является предотвращение прорывов воды в горные выработки, проводимые под затапливаемым карьером, снижение потерь полезного ископаемого в разделительном целике и уменьшение разрыва во времени между добычей полезного ископаемого открытым и подземным способом за счет создания искусственного целика из твердеющей закладки до окончания добычных работ в карьере.

Указанная цель достигается тем, что одновременно с добычными работами в карьере ведутся работы по вскрытию запасов месторождения для подземной добычи полезного ископаемого, по отработке этих запасов в нисходящем порядке от планируемого дна карьера и по созданию искусственного предохранительного целика вместо целика из высокоценного полезного ископаемого.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана отработка разделительного целика и его закладка от планируемого дна карьера в нисходящем порядке; на фиг. 2. показан искусственный целик сводообразной формы, равный по мощности разделительному целику.

Способ комбинированной (совмещенной) разработки месторождений полезных ископаемых крутого падения вблизи водных объектов реализуется следующим образом.

Одновременно с добычными работами в карьере (отработка слоев 1, 2, 3, 4, 5) ведут работы по вскрытию запасов месторождения для подземной добычи полезного ископаемого, по отработке этих запасов в нисходящем порядке от планируемого дна карьера и по созданию искусственного предохранительного целика вместо целика из высокоценного полезного ископаемого, при этом разделительный целик из твердеющей закладки создают до завершения работ в карьере, т.е. при отсутствии опасности прорыва воды из карьера в подземные выработки. Подземные горные работы начинают на горизонте планируемого дна карьера и ведут в нисходящем порядке. Добычные работы в карьере ведут до соприкосновения его дна с заложенным пространством. Для повышения устойчивости искусственного массива ему придают форма свода путем более плотной закладки в средней части отрабатываемых слоев и менее плотной в периферийных. Целесообразным является также применение твердеющей закладки в средней части отрабатываемых слоев (1′, 2′, 3′, 4′, 5′) и гидравлической в периферийных.

Необходимую мощность разделительного целика R между открытыми и подземными работами вычисляют по формулам:

или

где ηmax - величина оседания пород в основании водного объекта;

εкр - величина относительной деформации растяжения, при которой породы, подстилающие водный объект, теряют сплошность (критическая деформация);

y - остаточный напор, отсчитываемый от кровли водоупорных пород, отделяющих толщу пород, в которой проектируются подземные выработки, от вышележащего водного объекта;

mэф - эффективная мощность вынимаемой залежи или ее слоя, определяется из выражения:

mэф=(hк+hн)(1-В)+Bm,

где hK - величина сближения кровли с почвой (конвергенция) до возведения закладки, определяется опытным путем, м;

m -мощность отрабатываемой рудной залежи или ее слоя, м;

hн - неполнота закладки, м;

В - коэффициент усадки, определяют по таблице 1.

Отработку разделительного целика и его закладку начинают от планируемого дна карьера в нисходящем порядке, как это показано на фиг. 1. Наиболее плотную закладку производят в средней части отрабатываемых слоев (1′, 2′, 3′, 4′, 5′), а менее плотную в периферийных. После отработки полезного ископаемого в разделительном целике и закладки выработанного пространства создают искусственный целик сводообразной формы, равный по мощности разделительному целику, как это показано на фиг. 2. Дальнейшая отработка полезного ископаемого подземным способом ведется под надежной защитой созданного искусственного целика, обеспечивающего безопасную отработку подкарьерных запасов под защитой этого целика и позволяющего полностью избежать потерь ценного полезного ископаемого в разделительном целике и исключить расходы на «сухую» консервацию карьера.

Таким образом, способ позволяет предотвратить прорывы воды в горные выработки при отработке подкарьерных запасов, исключить потери полезного ископаемого в разделительном целике и уменьшить разрыв во времени между добычей полезного ископаемого открытым и подземным способами за счет создания искусственного целика из закладки до окончания добычных работ в карьере.

Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых крутого падения вблизи водных объектов, предусматривающий сооружение на дне карьера породной подушки с противофильтрационным суглинисто-пленочным экраном, отведение дренажных рассолов по водоотливной штольне для безопасной отработки нижележащих запасов полезного ископаемого, отличающийся тем, что производят выемку предохранительного целика, состоящего из полезного ископаемого, и заменяют его искусственным целиком из материала закладки, при этом замену производят одновременно с проведением добычных работ в карьере при отсутствии опасности прорывов воды из карьера в подземные выработки, а самому искусственному целику придают устойчивую сводообразную форму.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземного обогащения руды при разработке рудных месторождений. Подземная обогатительная фабрика состоит из комплекса дробления и грохочения и комплекса обогащения.

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов включает деление горного отвода на участки, на дневной поверхности каждого участка сооружают рабочую площадку путем удаления наносов над внутренним пластом нерабочей мощности.

Изобретение относится к горному делу, в частности к комбинированной разработке пологих пластов угольных месторождений. Техническим результатом является снижение разрыва во времени между открытыми и подземными горными работами, а также уменьшение эксплуатационных потерь угля.

Изобретение относится к горному делу, в частности к открыто-подземной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов горизонтальными слоями мобильными средствами механизации, применяемыми при ведении подземных горных работ.

Изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых, и может быть использовано при освоении месторождения горючих сланцев, содержащих ценные химические элементы, например магний.

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.
Изобретение предназначено для использования в гидротехническом строительстве, в частности для создания дамб хвостохранилищ в районах со значительной техногенной нагрузкой на водные объекты.

Изобретение относится к горной промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности отработки маломощного пласта за счет повышения извлечения полезного ископаемого из недр регулярной прорезкой междукамерных целиков и обеспечения эффективного проветривания и удаления пыли из рабочей зоны машинистов выемочной машины и самоходного транспортного оборудования в отработанное пространство.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при открыто-подземной разработке угольных пластов. Способ включает формирование промплощадок, с которых проводят наклонные вскрывающие выработки по границам каждой панели на глубину контурной границы разреза.

Изобретение относится к горному делу, в частности к проведению вскрывающих наклонных горных выработок для отработки угольных пластов. Техническим результатом является совмещение проведения устья и части выработки - ствола по наносам с оснащением промплощадки и увеличение скорости проведения стволов по наносам с исключением трудоемкого ручного труда.

Способ герметизации противофильтрационного экрана под водоемом после отработки карьера предназначен для ликвидации притока подземных вод в горные выработки при доработке месторождений подземным способом, к примеру, для условий криолитозоны Западной Якутии. Технической задачей является повышение прочности и усиление противофильтрационных свойств экрана при заполнении (консервации) карьера для безопасного проведения подземных горных работ. Для этого в нижнюю часть уже созданного противофильтрационного экрана, содержащего долеритовые породы, закачивают цементный раствор на основе сульфатостойкого или глиноземистого цемента с 2% добавкой хлористого кальция под давлением 0,7-0,8 МПа, превышающим гидростатическое, через скважины, пробуренные из подземных выработок. Выдерживают до затвердевания. После затвердевания созданный породоцементный слой противофильтрационного экрана и верхнюю часть рудного целика дополнительно тампонируют локальными инъекциями гелеобразующих составов ГАЛКА® под давлением 0,5-0,6 МПа, меньшим давления разрыва толщи рудного предохранительного целика, оставленного под противофильтрационным экраном. Гелеобразующий состав ГАЛКА® имеет следующее соотношение компонентов, мас. % : соль алюминия 5-15; карбамид 20-35; уротропин 3-10; вода - остальное. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых комбинированным способом, в частности, в гористой и холмистой местности. Техническим результатом является снижение объемов и стоимости вскрышных работ и их вредное влияние на экологическую среду, повышение устойчивости уступов и бортов карьера, сокращение сроков освоения месторождений и уменьшение потерь полезных ископаемых. Способ включает определение местоположения потенциальных поверхностей скольжения и укрепление контактной прочности пород по этим поверхностям. При этом одновременно с вскрышными работами в карьере производят работы по вскрытию месторождения для подземной добычи полезного ископаемого под наиболее высокой частью горы или холма, производят выполаживание откосов уступов и бортов карьера под влиянием подземных горных работ, повышая их устойчивость. Причем выполаживают и потенциальную поверхность скольжения, повышая устойчивость всего массива горных пород, в качестве критерия устойчивости борта карьера принимают угол наклона склона горы или холма, сформировавшийся в течение длительного времени под интегральным влиянием строения и свойств массива горных пород, климатических условий и других особенностей осваиваемой территории, подземные горные работы в зоне влияния на борт карьера ведут в два этапа, на первом этапе выполаживают борта карьера, обеспечивая безопасную и эффективную отработку месторождения открытым способом, на втором этапе, после завершения работ открытым способом вблизи борта карьера, производят отработку оставшихся запасов подземным способом, при этом нерабочий борт карьера выполняют примерно параллельно склону горы или холма, существовавшему до начала ведения горных работ, из точки в основании склона горы или холма, где заканчивается кривизна, начинается прямолинейная часть склона и склон пересекается горизонтальной поверхностью, проводят линию в сторону залежи полезного ископаемого под граничным углом до пересечения ее с залежью, принимают полученную точку пересечения за границу между открытыми и подземными горными работами на первом этапе их осуществления, рассчитывают и наносят на вертикальный разрез ожидаемые сдвижения от подземных горных работ, вычитанием полученных величин оседаний из контура склона до подработки получают его контур после подработки, продолжают работу в карьере, сохраняя приданную ему устойчивость борта, или полностью переходят на подземную добычу полезного ископаемого, или повторяют цикл перечисленных выше операций, при этом повышение устойчивости достигается за счет выполаживания бортов карьера и склонов горы или холма за счет поворота векторов в сторону массива и за счет уменьшения нагрузки на потенциальную поверхность скольжения. 4 ил.

Способ отработки месторождения твердых полезных ископаемых по комбинированной схеме, включающей открытую добычу со слоевой выемкой полезного ископаемого сверху вниз со дна карьера и скважинную гидродобычу полезного ископаемого ниже дна карьера путем отработки снизу вверх выемочных камер. В случае отработки месторождения, содержащего неглубокозалегающий и глубокозалегающий пласты ТПИ, разделенные толщей пустой горной породы, вначале отрабатывают открытым способом посредством сухоройного карьера неглубокозалегающий пласт, а затем закрытым способом посредством скважинной гидродобычи глубокозалегающий пласт, разбуривая с очищенного дна карьера вертикальные скважины до подошвы глубокозалегающего пласта и образуя в нем поле выемочных камер в пределах вертикальной проекции контура карьерного поля. Выработанные объемы выемочных камер и карьера над выработанными выемочными камерами последовательно закладывают породами вскрыши. Открытую добычу ТПИ из неглубокозалегающего пласта в сухоройном карьере ведут с опережением движения линии фронта забоя при экскавации твердого полезного ископаемого по сравнению с движением линии фронта забоя, образуемого рядом выемочных камер в глубокозалегающем пласте при скважинной гидродобыче. Подземную добычу ТПИ в глубокозалегающем пласте посредством скважинной гидродобычи производят с закладкой породами вскрыши выработанного объема каждой выемочной камеры непосредственно после ее отработки, а выемочные камеры выполняют в виде объемов цилиндрической формы с осями симметрии, совпадающими с вертикальными, пробуренными со дна карьера до подошвы глубокозалегающего пласта ТПИ, скважинами высотой, равной мощности глубокозалегающего пласта, и диаметром, равным длине предельного устойчивого пролета толщи пустой горной породы, разделяющей неглубокозалегающий и глубокозалегающий пласты. Камеры располагают в шахматном порядке рядами параллельно линии фронта экскавации ТПИ из неглубокозалегающего пласта в карьере, оставляя межкамерные и межрядовые целики. Обеспечивается повышение эффективности отработки месторождения ТПИ. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для вскрытия месторождений с использованием нескольких ступеней вскрытия. Способ включает проведение вертикального главного подъемного ствола с поверхности за зоной сдвижения вмещающих пород и слепого главного ствола для вскрытия глубоких горизонтов с перегрузкой руды, поднятой по нижележащему слепому стволу, в бункер-накопитель и скипы вышерасположенного подъемного ствола. Слепой ствол второй очереди вскрытия соединяют с поверхностью скважиной, пробуренной до уровня откаточного горизонта. Канат подъемной машины пропускают через скважину, закрепляют на нем подъемный сосуд, перемещающийся на высотных отметках второй или последующих ступеней вскрытия месторождения, а диаметр скважины принимают не менее 10 диаметров каната подъемной машины. Изобретение позволяет сократить объёмы горно-капитальных работ, ускорить ввод в эксплуатацию запасы нижних этажей, повысить безопасность проведения работ по вскрытию месторождений. 1 ил.
Наверх