СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Р.Б.ЮНА Российский патент 1999 года по МПК E21C41/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отработки месторождений полезных ископаемых независимо от их мощности и угла залегания.

Известен способ комбинированной разработки месторождений, включающий ведение добычных работ открытым способом с использованием самоходной техники, перепуском горной массы в пройденные ранее подземные выработки и последующей выдачей ее по конвейерному уклону на поверхность (патент США N 4103972 кл. 299/18, 1978).

Недостатком известного решения является невозможность отработки значительных по площади залежей и значительные объемы вскрышных работ.

Наиболее близким к изобретению является способ комбинированной разработки месторождений, включающий вскрытие залежи вертикальным стволом и квершлагами и отработку основных запасов открытыми горными работами. В пределах горизонта добычные работы начинают с обрушения и выпуска пород висячего бока, после чего ведут отработку запасов. Бурение взрывных скважин для отбойки руды осуществляют со дна карьера, горную массу транспортируют по выработкам отрабатываемого горизонта (а. с. СССР N 1461930 кл. E 21 C 41/06, 1989).

Недостатком известного решения является значительный объем вскрышных работ, обусловленный невозможностью формирования карьера с крутым конечным углом борта.

Изобретение направлено на сокращение объема вскрышных работ за счет крутого угла заложения борта карьера.

Это достигается тем, что в способе комбинированной разработки месторождений, включающем вскрытие месторождения подземными выработками и отработку основных запасов открытыми горными работами с формированием предохранительных берм на уступах карьера, бурением нисходящих скважин с поверхности уступов и транспортом горной массы по подземным выработкам отрабатываемого горизонта на поверхность, в плане отработку запасов каждого горизонта ведут в направлении бортов карьера с формированием предохранительных призм у проектного его контура, отбойку которых осуществляют на заключительной стадии работ на горизонте с формированием вертикального или близкого к вертикальному откоса в пределах горизонта, а отбитую при этом горную массу перепускают на подземные транспортные выработки нижележащего горизонта, после чего извлекают на поверхность, при этом основные запасы горизонта отрабатывают от рудоспуска к борту карьера с привлечением самоходной техники, для отработки предохранительных призм используют оборудование с дистанционным управлением, запасы последних извлекают селективными методами, а предохранительную берму борта карьера формируют на несколько горизонтов, породы за контуром карьера, расположенные в пределах зоны сдвижения, укрепляют предварительно напряженными анкерами и/или инъектированием вяжущих растворов через скважины, пробуренные через тело предохранительных призм, а на различных глубинах в них дополнительно замоноличивают концы стальных канатов, размещаемых на земной поверхности и анкеруемых вне зоны сдвижения, причем разбуривание предохранительных призм осуществляют горизонтальными или восходящими скважинами.

Предусмотренный порядок ведения работ позволяет сформировать в пределах горизонта вертикальный или близкий к вертикальному угол заложения борта. Это стало возможным за счет того, что формируемые на отрабатываемом горизонте вдоль всего борта предохранительные призмы препятствуют возникновению аварийных ситуаций вследствие возможных локальных обрушений пород в совокупности с предусмотренным порядком ведения работ по выемке запасов упомянутых предохранительных призм, а дополнительные мероприятия по повышению устойчивости зоны в приконтурном массиве пород обеспечивают устойчивость его на весь период работы горнодобывающего предприятия.

На фиг.1 представлена схема реализации способа в условиях отработки мощной крутопадающей рудной залежи, вскрытой посредством спирального съезда, при формировании предохранительных берм на каждом горизонте; на фиг. 2 - то же при формировании предохранительной бермы на два горизонта и укреплении законтурного массива пород.

Способ реализуют следующим образом.

Вскрытие месторождения осуществляют посредством выработки 1, например, спирального съезда для самоходного оборудования, располагаемой вне зоны сдвижения, и транспортных горизонтальных или наклонных выработок (заездов) 2. В качестве вскрывающей выработки 1 также могут быть использованы наклонный ствол, оборудованный конвейером, или вертикальный, со скиповым подъемом. Вскрытие значительных по площади месторождений возможно несколькими выработками 1.

В случае распространения полезного ископаемого на значительную глубину, отработку запасов месторождения ведут несколькими горизонтами 3. На уровне каждого горизонта 3 от транспортных выработок 2 к вышележащему горизонту проходят рудоспуски 4.

Отработку месторождения ведут карьерными уступами, при этом запасы каждого горизонта 3 разбуривают с поверхности этих уступов нисходящими скважинами 5, взрыванием которых осуществляют отбойку основных запасов горизонта 3. Отбитую горную массу транспортируют по заездам 2, например, при помощи самоходного оборудования, после чего по спиральному съезду 1 доставляют на поверхность.

В плане выемку основных запасов горизонта 3 ведут в направлении бортов 6 карьера, оставляя по их периметру временные предохранительные призмы 7 шириной, достаточной для обеспечения безопасных условий работы на весь период присутствия рабочих на данном горизонте. В качестве варианта возможно ведение выемки от рудоспуска 4, используемого на начальной стадии в качестве компенсационной щели.

Для удержания приконтурного массива 8 от обрушения в период ведения работ в карьере может быть сформирован упрочняющий пояс 9 путем инъекции скрепляющими растворами или смолами пород зоны предполагаемого сдвижения 10 на заключительной стадии работ по отработке месторождения, а также установкой предварительно напряженных анкеров 11, замки которых размещены за пределами зоны предполагаемого сдвижения 10. С этой же целью на различных глубинах в породах зоны предполагаемого сдвижения 10 могут замоноличиваться концы стальных канатов 12, размещаемых на земной поверхности и анкеруемых вне зоны сдвижения 10. Под уложенные на поверхности канаты 12 до их натяжения укладывают бывшие в употреблении рельсы, трубы и т.д. для предотвращения прорезания канатами 12 грунтов на поверхности в процессе приложения к ним нагрузки.

Скрепляющие составы могут нагнетаться как до установки анкеров 11, так и после. В случае инъектирования растворов до установки анкеров 11, в их состав могут дополнительно включаться добавки, замедляющие процесс твердения. Количество и состав этих добавок подбираются из условия наступления полимеризации нагнетаемого состава после натяжения анкеров 11. В этом случае прочностные характеристики упрочненного массива будут более высокими за счет выдавливания из трещин лишнего раствора и более глубокой проработки этим раствором трещиноватого массива пород.

Инъекцию пород для упрочняющего пояса 9 ведут при помощи горизонтальных или наклонных скважин 13, пробуренных через тело предохранительных призм 7.

Количество, величину натяжения и несущую способность предварительно напряженных анкеров 11 определяют исходя из условия обеспечения устойчивости борта 6 карьера в течение срока службы горнодобывающего предприятия.

Место заложения рудоспуска 4 горизонта 3 определяют из условия расположения его устья у границы предохранительной призмы 7 на дне выработанного пространства карьера.

После выемки основных запасов горизонта 3 осуществляют отработку оставшихся запасов полезного ископаемого в предохранительных призмах 7 с формированием конечного проектного контура 6 карьера. Их массив предварительно разбуривают горизонтальными скважинами 14 посредством буровых кареток, устанавливаемых у груди забоя, или веерами восходящих скважин (не показаны), буримых от подошвы предохранительных призм 7. Обуривание предохранительных призм 7 веерами восходящих скважин возможно также из специально пройденных для этого заходок (не показаны) или транспортных выработок (заездов) 2. Буро-взрывные работы при отбойке предохранительных призм 7 ведут с формированием конечной поверхности формируемого борта 6 горизонта 3 вертикальной или же близкой к вертикальной в пределах этого горизонта.

На заключительной стадии отработки запасов горизонта 3 отбитую горную массу предохранительных призм 7 посредством оборудования с дистанционным управлением доставляют к рудоспуску 4 и перепускают на нижний горизонт 3, после чего транспортируют на поверхность по выработкам 2 и спиральному съезду 1.

В случае расположения предохранительных призм 7 на границе "руда" - "порода" осуществляют селективную выемку.

В процессе отработки горизонта 3 борт 6 карьера формируют с предохранительную берму 15, ширину которой определяют из условия обеспечения достаточно надежной защиты находящихся на нижележащих отрабатываемых горизонтах 3 людей и оборудования от падения камней и аккумулирования материала осыпи на время ведения работ. Данные бермы не предполагают использования их для транспорта или иных, кроме указанных, целей, что обеспечивает их минимальную ширину и максимальную суммарную крутизну борта 6.

В отдельных случаях при весьма устойчивых вмещающих породах целесообразно формировать одну предохранительную берму 15 на несколько горизонтов 3.

Способ относится к горной промышленности и может быть использован для отработки месторождений полезных ископаемых независимо от их мощности и угла залегания. Способ позволяет сократить объем вскрышных работ. Изобретение предусматривает вскрытие месторождения подземными выработками, отработку основных запасов открытыми горными работами с формированием предохранительных берм на уступах карьера. В плане запасы каждого горизонта отрабатывают взрыванием нисходящих скважин в направлении бортов карьера с формированием предохранительных призм у проектного его контура, отбойку которых осуществляют на заключительной стадии работ на горизонте с формированием вертикального или близкого к вертикальному откоса в пределах горизонта. Отбитую горную массу от разрушения предохранительных призм перепускают на подземные транспортные выработки нижележащего горизонта, после чего извлекают на поверхность. Породы приконтурного массива укрепляют инъектированием и/или установкой предварительно направленных анкеров. 4 з.п.ф-лы. 2 ил.

1. Способ комбинированной разработки месторождений, предусматривающий вскрытие его подземными выработками и отработку основных запасов открытыми горными работами с формированием предохранительных берм на уступах карьера, бурением нисходящих скважин с поверхности уступов и транспортом горной массы по подземным выработкам отрабатываемого горизонта на поверхность, отличающийся тем, что в плане отработку запасов каждого горизонта ведут в направлении бортов карьера с формированием предохранительных призм у проектного его контура, отбойку которых осуществляют на заключительной стадии работ на горизонте с формированием вертикального или близкого к вертикальному откоса в пределах горизонта, а отбитую при этом горную массу перепускают на подземные транспортные выработки нижележащего горизонта, после чего извлекают на поверхность. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основные запасы горизонта отрабатывают от рудоспуска к борту карьера с привлечением самоходной техники, для отработки предохранительных призм используют оборудование с дистанционным управлением, запасы последних извлекают селективными методами, а предохранительную берму борта карьера формируют на несколько горизонтов. 3. Способ по п.4, отличающийся тем, что породы за контуром карьера, расположенные в пределах зоны сдвижения, укрепляют предварительно напряженными анкерами и/или инъектированием вяжущих растворов через скважины, пробуренные через тело предохранительных призм. 4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что в породы за контуром карьера на различных глубинах дополнительно замоноличивают концы стальных канатов, размещаемых на земной поверхности и анкеруемых вне зоны сдвижения. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что разбуривание предохранительных призм осуществляют горизонтальными или восходящими скважинами.