Способ подземной разработки крутопадающих рудных тел нисходящим порядком камерной системой

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых нисходящим порядком камерными системами с твердеющей закладкой, особенно при отработке крутопадающими рудными телами со слабоустойчивыми вмещающими породами. Способ включает формирование несущего слоя твердеющей закладкой, проходку горных выработок, включая полевые штреки на уровне почвы будущих камер, и буродоставочные орты на всю длину рудного тела до контакта с вмещающими породами, формирование камер полигональной формы со смещением камер смежных этажей на половину их ширины, с отбойкой руды взрывом пробуренных из буродоставочных ортов в отступающем порядке от контакта со вмещающими породами восходящих скважин и закладкой выработанного пространства после погашения камеры на высоту не менее ее половины. Камеры полигональной формы формируют в средней части с прямоугольными в вертикальном сечении объемами с высотой, равной высоте буродоставочной выработки смежного вышележащего этажа. Техническим результатом является повышение эффективности отработки месторождения, повышение безопасности и сокращение сроков ведения горнопроходческих работ и закладочных работ. 3 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых нисходящим порядком камерными системами с твердеющей закладкой, особенно при отработке крутопадающими рудными телами со слабоустойчивыми вмещающими породами.

Известен способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами по патенту на изобретение RU 2502872 С1, 27.12.2013, МПК Е21С 41/22, Бюл. №36, патентообладатели Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова", Акционерная компания "АЛРОСА" (открытое акционерное общество)), включающий проведение подготовительных и нарезных выработок, подэтажную отработку рудного тела сверху вниз камерами ромбовидной формы при отработке камеры по высоте по стадиям и выпуск руды, отличающийся тем, что верхнюю часть камеры отрабатывают с комбайновой отбойкой руды, заходкой треугольной формы с оформлением кровли камеры в виде свода естественного равновесия с прихватом закладки и одновременным извлечением рудной мелочи, оставшейся на почве вышележащего подэтажного орта, нижележащий слой до нижней границы смежных заложенных камер отбивают с применением мелкошпуровой отбойки нисходящими шпурами, нижнюю половину камеры, прилегающую к рудному массиву, отбивают секциями, взрыванием вееров скважин, пробуренных из нижележащего буродоставочного орта, а окончательный выпуск отбитой руды производят после полной отбойки запасов камеры с применением самоходных погрузочно-доставочных машин с дистанционным управлением.

К недостаткам известного способа следует отнести: высокую трудоемкость подготовительных горнопроходческих (проходка противоположных подэтажных штреков) и очистных работ верхней заходки (с применением проходческого комбайна избирательного действия), необходимость полной закладки камеры твердеющей литой закладкой.α

Известен способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами (патент на изобретение RU 2558841 С1, 10.08.2015, МПК Е21С 41/22, E21F 15/00, Бюл. №22, патентообладатель ОАО "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр"), включающий разделение залежи на панели, камерно-целиковый порядок отработки очистных камер в панели и закладку выработанного пространства твердеющей смесью, отличающийся тем, что отработку крутопадающего рудного тела ведут со средней его части в двух направлениях по вертикали, при этом первоначально 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, при этом 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.

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость формирования разрезного этажа, а также необходимость полной закладки восходящих камер.

Известен способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами по патенту на изобретение RU 2515285 С1, 10.05.2014, МПК Е21С 41/16, Бюл. №13, патентообладатели ОАО "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр", Акционерная компания "АЛРОСА" (ОАО)), включающий формирование искусственного массива проходкой и закладкой заходок на разрезном и подразрезном слое, нисходящую выемку запасов под искусственным массивом и закладку выработанного пространства. При осуществлении способа под искусственным массивом формируют переходный слой-подэтаж путем поочередной проходки заходок первой очереди высотой, равной высоте слоя, и заходок второй очереди, высота которых равна высоте слоя-подэтажа, при этом заходкам первой очереди придают в вертикальном сечении форму перевернутой трапеции, а заходкам второй очереди - неправильного шестиугольника, причем ширину верхних оснований фигур этих заходок и ширину заходок вышележащего (подразрезного) слоя принимают равной величины, затем запасы месторождения ниже переходного слоя-подэтажа отрабатывают камерами в шахматном порядке со смещением на подэтаж, в поперечном сечении которым придают вид шестигранника, вытянутого по вертикали, при этом верхнюю часть камер формируют в виде трапеции размерами половина высоты камеры, контуры верхнего основания которой совпадают с контурами основания заложенных заходок первой очереди в переходном слое - подэтаже, а контуры боковых верхних сторон - с контурами нижних сторон заложенных соседних заходок второй очереди, нижней же части камеры, размерами половины ее высоты и придают в вертикальном сечение форму перевернутой трапеции. Обуривание заходок второй очереди слоя-подэтажа производят из заходок подразрезного слоя, используя их качестве буровой выработки. После отработки запасов руды в заходке второй очереди ее закладку осуществляют одновременно с используемой в качестве буровой выработки заходкой подразрезного слоя. Верхнюю половину камер отрабатывают под закладочным массивом, а нижнюю - в руде, при этом углы наклона боковых стенок верхней половины камеры из закладочного материала и боковых стенок из руды, нижней половины камеры, имеют равные значения. Очистные камеры после отработки не менее 2/3 их высоты закладывают твердеющей смесью.

К недостаткам известного способа следует отнести: высокую трудоемкость подготовительных работ за счет разноски буровых и откаточных выработок на противоположные стороны от рудного тела, сложность реализации отбойки руды нисходящими скважинами (постоянный контроль за недопущением прихвата бурового инструмента и глубиной скважин, недопущение их пересыпания до момента заряжания), большой расход компонентов при закладке отработанных камер твердеющей смесью на 2/3 их высоты, что отражается на себестоимости отработки месторождения).

Наиболее близким техническим решением является способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд (патент на изобретение RU 2648371 С1, 26.03.2018, МПК Е21С 41/22, E21F 15/00, E21F 1/00, Бюл. №9, патентообладатель ФГБОУ ВО "Санкт-Петербургский горный университет"), включающий проходку буродоставочных ортов, выемку полезного ископаемого ориентированными вкрест простирания горизонтальными или слабонаклонными камерами полигональной формы, со смещением камер смежных этажей на половину их ширины, с отбойкой руды взрывом скважин и закладкой выработанного пространства, отличающийся тем, что камеру заполняют закладкой с оставлением в кровле камеры недозаклада и формируют вентиляционно-закладочный орт в верхней части камеры, обеспечивающий проветривание камеры за счет общешахтной депрессии, и после отработки камер в этаже производят закладку вентиляционно-закладочного орта.

К недостаткам известного способа следует отнести: высокую трудоемкость подготовительных горнопроходческих работ (полевые выработки вентиляционно-доставочные и вентиляционно-закладочные штреки располагаются с противоположных сторон от рудного тела), ограниченность отработки камерами, ориентированными вкрест простирания, а также необходимость полной закладки камер после их отработки твердеющей закладочной смесью, что отражается на себестоимости отработки месторождения.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение эффективности отработки крутопадающего месторождения полезного ископаемого камерной системой за счет повышения безопасности и сокращения сроков ведения горнопроходческих работ путем формирования оптимальной схемы отработки рудного тела, в том числе и формирования геометрии камер, а также снижения себестоимости закладочных работ за счет уменьшения количества закладочной смеси.

Техническая проблема решается при осуществлении способа подземной разработки крутопадающих рудных тел нисходящим порядком камерной системой, включающего формирование несущего слоя твердеющей закладкой, проходку горных выработок, включая полевые штреки на уровне почвы будущих камер, и буродоставочные орты на всю длину рудного тела до контакта с вмещающими породами, формирование камер полигональной формы со смещением камер смежных этажей на половину их ширины, с отбойкой руды взрывом пробуренных из буродоставочных ортов в отступающем порядке от контакта со вмещающими породами восходящих скважин и закладкой выработанного пространства после погашения камеры на высоту не менее ее половины. Камеры полигональной формы формируют в средней части с прямоугольными в вертикальном сечении объемами с высотой, равной высоте буродоставочной выработки смежного вышележащего этажа.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема отработки крутопадающего рудного тела, на фиг. 2 - вертикальный разрез А-А через рудное тело, на фиг. 3 - схема отработки рудного тела камерами с прямоугольной вставкой в средней части. Позиционными номерами обозначены:

1 - несущий слой;

2 - рудное тело;

3 - полевой штрек;

4 - буродоставочный орт;

5 - веер буровзрывных скважин;

6 - закладочная смесь;

7 - порода в качестве "нулевой закладки".

Заявляемый способ осуществляется следующим способом (фиг.1, 2). После формирования несущего слоя 1 (защитного перекрытия в виде искусственного массива) в рудном теле 2 на уровне почвы будущих камер проходится полевой штрек 3, из которого осуществляется проходка буродоставочного орта 4 на всю длину рудного тела до противоположного контакта с вмещающими породами. Далее из пройденной выработки в отступающем порядке снизу вверх бурятся веера буровзрывных скважин 5 и производится отбойка руды. Тем самым формируются нижние половины слабонаклонных бортов камер, верхняя их половина создается в пределах, сформированных висячими боками вышележащих смежных камер. При этом достигается полигональная форма выполнения камер (ромбовидная форма с горизонтальными верхним и нижним основаниями), что обеспечивает суплементарный взаимный распор заложенных в этаже камер, придавая дополнительную устойчивость конструкции погашаемой камеры в целом и повышая безопасность комбинированной отработки месторождения за счет качественного формирования висячих боков камер.

Возможен вариант, когда веера буровзрывных скважин 5 бурятся четко из кровли буродоставочного орта 4. За счет такого расположения крайних боковых вееров параллельно борту создается гарантированная строгая геометрия нижней половины слабонаклонных бортов формируемой камеры и верхней половины смежных камер. При этом формируется сложная полигональная форма камер с прямоугольной в вертикальном сечении вставкой в их середине (фиг.3). Таким образом, высота прямоугольной вставки в средней части камеры будет равна высоте буродоставочной выработки смежной камеры.

Дополнительно к указанному рассматриваемая конфигурация формируемых камер с прямоугольной вставкой позволит минимизировать закладочные работы.

После отработки камеры очистное пространство погашается закладочной смесью 6 на уровень не ниже половины ее высоты, остальная часть может быть погашена породой 7 ("нулевой закладкой") при обеспечении требуемой несущей способности закладочного массива. Отработка камер в пределах горизонта ведется через 1-2 камеры, в зависимости от состояния массива и с целью минимизации сейсмического воздействия на устойчивость смежных камер.

Изобретение позволит увеличить темпы отработки месторождения, значительно сократив горнопроходческие и закладочные работы, и повысить безопасность очистных работ за счет дополнительной устойчивости висячих бортов погашаемых камер.

Способ подземной разработки крутопадающих рудных тел нисходящим порядком камерной системой, включающий формирование несущего слоя твердеющей закладкой, проходку горных выработок, включая полевые штреки на уровне почвы будущих камер, и буродоставочные орты на всю длину рудного тела до контакта с вмещающими породами, формирование камер полигональной формы со смещением камер смежных этажей на половину их ширины, с отбойкой руды взрывом пробуренных из буродоставочных ортов в отступающем порядке от контакта со вмещающими породами восходящих скважин и закладкой выработанного пространства после погашения камеры на высоту не менее ее половины, отличающийся тем, что камеры полигональной формы формируют в средней части с прямоугольными в вертикальном сечении объемами с высотой, равной высоте буродоставочной выработки смежного вышележащего этажа.