СПОСОБ ОТРАБОТКИ БЛОКОВ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ Российский патент 1995 года по МПК E21C41/22 

Изобретение относится к подземной разработке мощных рудных месторождений в условиях больших глубин.

Известны способы отработки разрезных технологических блоков на больших глубинах, в соответствии с которыми отработку полезных ископаемых производят на компенсационные камеры различного объема прямоугольной формы и на зажатую среду.

Преимуществом данных способов является то, что за счет создания камер можно производить взрывание блоков с последующим выпускном полезного ископаемого, например железной руды.

Однако при наличии высокого горного давления снижается устойчивость компенсационных камер, наблюдаются потери пробуренных скважин в блоках, а также создаются опасные условия труда.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, в соответствии с которым осуществляют отработку разрезных технологических блоков с образованием компенсационных камер эллипсовидной формы.

Недостатком данного способа является то, что из-за изменения направления компоненты главного составляющего напряжения в массиве наблюдаются вывалы горных пород из бортов камер, а также концентрация напряжения в вершинах эллипса.

Целью изобретения является повышение эффективности отработки полезных ископаемых с обеспечением безопасности горных работ.

Для этого компенсационные камеры различного объема располагают в шахматном порядке в соответствии с направлением максимального главного напряжения. Компенсационные камеры увеличенного объема располагают в зонах повышенной концентрации напряжений.

На фиг. 1 изображен первый разрезной блок, продольный разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез Б-Б на фиг. 1.

Для осуществления предложенного способа рудное тело 1 или его часть предварительно разрезают на всю высоту этажа компенсационными камерами 2 различного объема 3, круглой формы 4 в шахматном порядке вкрест простирания рудного тела 1. Компенсационные камеры выполняют обычным буровзрывным способом. Обрушение первого разрезного блока 5 производят на компенсационные камеры 2 при помощи взрывания нисходящих 6 и восходящих 7 сближенных скважинных зарядов ВВ.

Например, применительно к условиям месторождений Горной Шории и Хакассии наличие тектонических полей обусловлено тем, что месторождения находятся в пределах сейсмоактивной зоны Алтае-Саянской складчатой области, в которой имеют место современные тектонические движения земной коры с деформациями сжатия.

Вне зоны влияния очистных работ на Таштагольском месторождении максимальные силы сжатия действуют по простиранию рудной зоны (азимут 140 ± 20^о) и составляет 2,5 γ Н, средние по величине и действующие вкрест простирания равны 1,3 γ Н, вертикальные соответствуют γ Н.

На Абаканском месторождении вне зоны влияния очистных работ максимальное главное напряжение имеет северо-западное направление (азимут 135-145^о), наклонено под углом 0-20^о к горизонтальной плоскости и в 3 раза превышает вес столба пород. Среднее по величине главное напряжение направлено на северо-восток (по простиранию) и в 2,5 раза больше веса налегающих пород, минимальное действует в вертикальной плоскости и равно γ Н.

Под влиянием очистной выемки первоначальное поле напряжений изменяется. Так, в условиях Таштагольского месторождения в зоне очистной выемки концентрация сжимающих напряжений вкрест простирания достигает 5 γ Н ( σ₁) и по простиранию 3,5 γ Н (σ₂).

Абсолютная величина напряжений на рассматриваемых месторождениях в зоне влияния очистных работ достигает 130-140 МПа, что соизмеримо с пределом прочности пород и руд. В связи с этим могут создаваться условия для проявления горного давления в динамической форме.

На Таштагольском месторождении при образовании компенсационных камер (особенно в первых в этаже разрезных блоках) имеют место горные удары различной интенсивности. Разрушаются рудные борта камер как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Это объясняется неравномерным тектоническим полем напряжения: горизонтальные составляющие напряжения больше вертикальной и не равны между собой. В результате этого возникают большие касательные напряжения, которые и вызывают проявление горного давления в динамической форме.

В 1990 году на шахте Таштагольского рудоуправления произведен массовый взрыв по первому разрезному блоку N 17 в этаже (-280) - (-210) м по предлагаемому изобретению.

Компенсационные камеры 2 круглой формы 4 в количестве семи штук были расположены в шахматном порядке вкрест простирания рудного тела 1 и совпадали с направлением максимального напряжения ( σ₁). Оценка уровня напряжений в массиве осуществлялась с применением методов электрометрии, разгрузки, сейсмологического и др. При напряжении, равном, например, 500 кгс/см², объемы составляли 980 м³, а при напряжении более 800 кгс/см² - 2000 м³ и более. Расположение компенсационных камер 2 в шахматном порядке в соответствии с направлением максимального напряжения σ₁ позволяет перераспределять и снижать напряжения σ₁ и σ₂ как в разрезном блоке 5, так и в целиках 8. Расположение камер 2 с объемом 2000 м³ в зоне повышенной концентрации напряжений способствовало снижению уровня сейсмических явлений (толчков с энергией 10² - 10⁷ Дж) с 85 до 25 шт. в сравнении с отработкой разрезного блока в этаже (-210) - (-140) м, при этом снизились потери скважин в блоке и повысилась безопасность работ.

Использование: применяется при подземной разработке мощных рудных месторождений в условиях больших глубин. Сущность изобретения: способ включает подготовку блоков, образование компенсационных камер, отбойку на них полезного ископаемого концентрическими вертикальными слоями с встречным радиально направленным выбросом руды, определение направления максимального напряжения в массиве, формирование компенсационных камер различного объема в шахматном порядке по направлению максимальных главных напряжений в рудном массиве, при этом компенсационные камеры увеличенного объема образуют в зонах повышенной концентрации напряжений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ОТРАБОТКИ БЛОКОВ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ, включающий подготовку блоков проведением подготовительных и нарезных выработок, определение направлений максимальных главных напряжений в рудном массиве, формирование компенсационных камер и отбойку на них запасов руды блока концентрическими вертикальными слоями с встречным радиально направленным выбросом отбитой руды, отличающийся тем, что формирование компенсационных камер осуществляют по направлению максимальных главных напряжений в рудном массиве в шахматном порядке, при этом образование компенсационных камер производят различного объема с круглой формой поперечного сечения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование компенсационных камер увеличенного объема производят в зонах повышенной концентрации напряжений.