СПОСОБ ОТРАБОТКИ ВЫТЯНУТОГО ПО ПРОСТИРАНИЮ КИМБЕРЛИТОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НАКЛОННЫМ СЛОЕМ ПОД ГИБКИМ ОГРАЖДАЮЩИМ ПЕРЕКРЫТИЕМ МЕХАНИЗИРОВАННЫМ КОМПЛЕКСОМ Российский патент 2000 года по МПК E21C41/22 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке вытянутых по простиранию рудных тел кимберлитовых месторождений.

Известен способ разработки рудных тел (см., например, а.с. N 881323 E 21 C 41/06), включающий проходку восстающего и выемку руды слоями сверху вниз в радиальном направлении под прикрытием, причем восстающий проходит по центру рудного тела, а отбойку производят одним очистным забоем по спирали вокруг указанного восстающего с перемещением добытой руды в последний. Кроме того, для улучшения проветривания могут проходить фланговый восстающий и вентиляционный штрек, проходка последнего опережает очистную выработку на один оборот, а вентиляционный штрек соединяют фланговым восстающим с очистным забоем.

Недостатком известного технического решения является малая производительность, не позволяющая использовать механизированный комплекс.

Наиболее близким по технической сущности является способ с применением механизированной крепи для подземной разработки кимберлитовых трубок (см., например, статью Б.А.Фролов, В.И.Клишин "Механизированный способ подземной разработки кимберлитовых трубок". Сборник "Геомеханическое обоснование технологических решений при разработке руд подземным способом" Новосибирск, ИГД СО АН СССР 1984 г. с 86-93). Основа данного способа заключается в проходке в центральной части трубки рудоспускного ствола, за пределами рудного тела - главного ствола для подъема руды. Стволы между собой сбиваются транспортными выработками и некоторым количеством вентиляционных стволов по контуру кимберлитовой трубки. Далее подготавливают один или несколько радиальных забоев, оснащенных механизированной крепью. И на нее настилают гибкое ограждающее перекрытие. Подготовка радиального забоя заключается в придании ему наклона для выемки по спирали. По контуру вынимаемого рудного тела создают спиральный кольцевой штрек, соединяющий забой с вентиляционными стволами.

Отработку кимберлитовой трубки ведут в нисходящем порядке спиральными забоями с механизированной крепью вокруг рудоспуска. По мере выемки слоя руды выводят спиральный кольцевой штрек, наращивают вентиляционные стволы, а выработанное пространство заполняют закладкой.

Недостатком данного технического решения являются большие потери руды при отработке месторождений не круглой, а вытянутой формы.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение потерь руды при отработке вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения.

Поставленная задача решается следующим образом. Для отработки вытянутого по простиранию алмазного месторождения по флангам проходят два ствола, причем расстояние от стволов до контакта месторождения по флангам равна длине механизированной крепи. Под гибким перекрытием вокруг стволов проходят слоевой наклонный съезд с углом, обеспечивающим снижение почвы съезда за один оборот на высоту слоя.

Отработку наклонного слоя ведут под гибким ограждающим перекрытием из наклонного съезда механизированным комплексом - на прямолинейных участках наклонного съезда, мини-лавами, а участки слоя вокруг стволов отрабатывают радиальными заходками при развороте механизированной крепи.

Участки наклонного слоя за пределами действия механизированного комплекса отрабатывают тупиковыми заходками проходческого комбайна с поддержанием гибкого ограждающего перекрытия самоходной механизированной крепью (самоходными гидрофицированными тумбами).

Кроме того, по контакту месторождения могут проходить наклонный слоевой вентиляционный штрек, который через вентиляционные скважины соединяют с вентиляционной выработкой на транспортном горизонте.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются:
- Для отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения по флангам проходят два ствола, причем расстояние от стволов до контакта месторождения по флангам равна длине механизированной крепи.

Данное техническое решение обеспечивает нормальную работу очистного забоя, оборудованного механизированной крепью, а именно: спуск добытой руды, подачу воздуха для вентиляции и его выдачу в вентиляционные выработки на транспортном горизонте, спуск и подъем механизмов, устройств и расходуемых материалов для обслуживания механизированного комплекса, электроснабжение механизированного комплекса, подъем и спуск обслуживающего персонала механизированного комплекса, запасной аварийный выход, оборудованный лестницами. Все выше указанное размещается в отделениях двух стволов с необходимым гарантийным резервом.

- Под гибким ограждающим перекрытием вокруг стволов проходят слоевой наклонный съезд с углом, обеспечивающим снижение почвы съезда за один оборот на высоту слоя.

Данное техническое решение упрощает схему и технологию подготовки очередного слоя к добыче. Слоевой наклонный съезд проходит одним забоем по нисходящей траектории вокруг стволов, пройденных на флангах месторождения. Участки слоевого наклонного съезда между осями стволов желательно проходить под углом, необходимым для снижения почвы съезда, а участки слоевого наклонного съезда вокруг стволов целесообразно проходить горизонтально.

При проходке слоевой наклонный съезд соединяется с обоими стволами, сбойками (камерами), обеспечивающими работу механизированного комплекса (транспортировку руды, вентиляцию, энергоснабжение и техническое обслуживание).

- Отработку наклонного слоя ведут под гибким ограждающим перекрытием из слоевого наклонного съезда механизированным комплексом - на прямолинейных участках наклонного съезда, мини-лавами, а участки слоя вокруг стволов отрабатывают радиальными заходками при развороте механизированной крепи.

Данное техническое решение позволяет механизировать процесс добычи руды в слое, обеспечить безопасное ведение очистных работ под двойной надежной защитой - гибким ограждающим перекрытием и механизированной крепью. Отработка наклонного слоя мини-лавами обеспечивает высокую производительность очистного забоя, позволяет увеличить скорость продвигания забоя, что повысит безопасность ведения очистных работ.

Разворот механизированного комплекса вокруг стволов уменьшает трудоемкость перемещения механизированной крепи в блоке путем исключения перемонтажа ее после отработки очередного участка наклонного слоя. Все запасы руды в блоке отрабатываются небольшой длиной до 40 м механизированной крепи, что сокращает капитальные затраты на тонну добытой руды.

- Участки наклонного слоя за пределами действия механизированного комплекса отрабатывают тупиковыми заходками посредством проходческого комбайна с поддержанием гибкого ограждающего перекрытия, например самоходной механизированной крепью.

Данное техническое решение обеспечивает полноту выемки наклонного слоя, снижая при этом трудоемкость добычи руды.

В слое могут оставаться целики между ветвями наклонного съезда при их прохождении между стволами. Эти целики целесообразно отрабатывать тупиковыми заходками, используя проходческий комбайн, а для поддержания гибкого ограждающего перекрытия, например, самоходные механизированные крепи или гидрофицированные тумбы.

При отработке слоя могут оставаться вне зоны действия механизированного комплекса раздувы, апофизы и различные расширения на контактах месторождения. Для сокращения этих потерь также целесообразно использовать проходческое оборудование для добычи и для временного поддержания гибкого ограждающего перекрытия самоходную механизированную крепь.

- По контакту месторождения проходят наклонный слоевой вентиляционный штрек, который через вентиляционные скважины соединяют с вентиляционной выработкой на транспортном горизонте.

Данное техническое решение позволит отрабатывать мощные месторождения более 40 м. Наличие слоевого вентиляционного штрека обеспечивает проветривание длинной лавы прямоточной струей за счет общешахтной депрессии.

Применение вентиляционных скважин (вместо выработок) снижает трудоемкость подготовки блока. Наличие в блоке двух фланговых стволов обеспечивается безопасный выход из очистного забоя, поэтому соединение вентиляционного штрека с вентиляционным горизонтом вертикальными выработками нецелесообразно.

Сущность предлагаемого технического решения.

Для отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения по флангам в рудном теле проходят два ствола, причем расстояние от стволов до контакта месторождения по флангам равно длине механизированной крепи. Под гибким ограждающим перекрытием вокруг стволов проходят слоевой наклонный съезд с углом, обеспечивающим снижение почвы съезда за один оборот на высоту слоя. Отработку наклонного слоя ведут под гибким ограждающим перекрытием из слоевого наклонного съезда механизированным комплексом на прямолинейных участках наклонного съезда, мини-лавами, а участки наклонного слоя вокруг стволов отрабатывают радиальными заходками при развороте механизированной крепи.

Участки наклонного слоя за пределами действия механизированного комплекса отрабатывают тупиковыми заходками посредством проходческого комбайна с поддержанием гибкого ограждающего перекрытия, например самоходной механизированной крепью.

По контакту месторождения могут проходить наклонный слоевой вентиляционный штрек, который через вентиляционные скважины соединяют с вентиляционной выработкой на транспортном горизонте.

Пример выполнения способа отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения наклонным слоем под гибким ограждающим перекрытием механизированным комплексом показан на фиг. 1, 2 и 3.

Фиг. 1 - Показаны принципиальная схема способа отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения наклонным слоем под гибким ограждающим перекрытием механизированным комплексом - вертикальный разрез.

Фиг.2 - То же, план по отрабатываемому наклонному слою.

Фиг. 3 - Узел варианта с проходкой слоевого вентиляционного штрека - при разработке мощного месторождения.

Кимберлитовая трубка по вертикали разрезается на этажи высотой 80-100 м. В этаже кимберлитовая трубка отрабатывается одним блоком, если даже длина по простиранию достигает 300 м. На транспортном горизонте 1 (фиг. 1, 2) ведут проходку горизонтальных транспортных 2 и вентиляционных 3 выработок. Транспортные выработки 2 соединяются с рудоподъемным стволом (рудоподъемный ствол не показан), а вентиляционная выработка 3 соединяется с вентиляционным стволом (вентиляционный ствол не показан). Транспортная выработка 2 и вентиляционная выработка 3 на горизонте соединены перемычками с вентиляционными дверьми.

На верхнем горизонте блока образуют монтажный слой, например, выполняют на дне отработанного карьера. По флангам месторождения проходят два ствола. Один из них, основной ствол 4, оборудует, например, отделениями для спуска руды, отделением спуска-подъема оборудования и расходуемых материалов, людей, отделением с запасным лестничным ходком. Через основной ствол 4 подается свежая струя воздуха.

Вспомогательный ствол 5, например, служит для выдачи отработанного воздуха и оборудуется вспомогательным подъемным устройством - для спуска-подъема людей при аварийных ситуациях. Причем расстояние от стволов 4 и 5 до контакта месторождения 6 по флангам примерно равно длине механизированной крепи 7. Это необходимо для разворота механизированной крепи 7 при обходе стволов 4 и 5.

В монтажном слое вокруг стволов 4 и 5 проходят слоевой наклонный съезд с углом, обеспечивающим снижение почвы съезда за один оборот вокруг стволов 4 и 5 на высоту слоя 2-6 м (высота механизированной крепи).

Слоевой наклонный съезд 8 соединяют со стволами 4 и 5 камерами 9, через которые производится спуск руды, вентиляция, подъем материалов и оборудования и обслуживание механизированного комплекса.

Проходят монтажную камеру и монтируют механизированный комплекс 7. Вся площадь кимберлитового месторождения покрывается гибким ограждающим перекрытием 9 (рассматривается вариант, когда верхняя часть месторождения была отработана карьером), например, выполненным сплетенным из металлической полосы, усиленные несущими швеллерными балками и связанные между собой скрепляющими полосами (конструкция гибкого ограждающего перекрытия и технология возведения - известные технические решения). На гибком ограждающем перекрытии 9 уложен слой 10 дробленых пород толщиной 3-10 метров в качестве демпфирующего слоя. Над демпфирующим слоем 12 могут располагаться горные породы обрушения бортов карьера, хвосты обогатительных фабрик и. т. д.

Отработку блока ведут наклонным слоем под гибким ограждающим перекрытием 9 из слоевого наклонного съезда 8 механизированным комплексом 7 мини-лавами (лавами длиной не более 30-40 метров - укороченная длина механизированной крепи). Участки наклонного слоя вокруг стволов 4 и 5 отрабатывают радиальными (клиновыми) заходками при развороте механизированного комплекса.

Участки наклонного слоя за пределами действия механизированной крепи 7 (целики между стволами шахт, раздувы на контакте кимберлитового месторождения) отрабатывают тупиковыми заходками 11 посредством проходческого комбайна с поддержанием гибкого ограждающего перекрытия, например, самоходной механизированной крепью 12. Для отработки мощных месторождений более 40 метров по контакту 6 месторождения проходят наклонный слоевой вентиляционный штрек 13 (фиг. 2,3), которые через вентиляционные скважины 14 соединяют вентиляционной выработкой 3 на транспортном горизонте.

Пример выполнения способа отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения наклонным слоем под гибким ограждающим перекрытием механизированным комплексом.

Вскрытие транспортного горизонта 1, а также проходка транспортной 2 и вентиляционной выработки 3 ведется известными приемами. Из транспортной выработки 2 проходят основной фланговый ствол 4 для спуска руды, вентиляции и операций по обслуживанию работ в очистном забое. Из вентиляционной выработки 3 проходят вспомогательный ствол 5 для выдачи отработанного воздуха, и других работ по обслуживанию очистного забоя. Стволы проходят с днища карьера (в примере рассматривается вариант отработки первого блока по окончании открытых горных работ в карьере). Вокруг стволов 4 и 5 проходят слоевой наклонный съезд 8 и забой для монтажа механизированной крепи 7 и всех устройств очистного забоя всю площадь кимберлитового месторождения покрывают гибким ограждающим перекрытием 9. На перекрытие укладывают слой 10 горных пород для демпфирования ударов при обрушении отработанного пространства.

Отработку блока ведут наклонным слоем под гибким ограждающим перекрытием из слоевого наклонного съезда 8 механизированным комплексом 7 - технологией мини-лав (технология мини-лав известна и широко используется в угольной промышленности). Вслед за продвижением механизированного комплекса происходит плавное опускание гибкого ограждающего перекрытия 9 с демпфирующим слоем 10.

Участки наклонного слоя вокруг стволов 4 и 5 отрабатывают радиальными клиновыми заходками при развороте механизированного комплекса 7 (добыча угля при развороте механизированным комплексом широко используется в угольной промышленности). Также после прохода механизированного комплекса 7 происходит плавное опускание гибкого перекрытия 9.

Механизированным комплексом 7 при движении по наклонной траектории вокруг ствола вынимается наклонный слой руды. Отработанное пространство заполняется породами, лежащими над гибким ограждающим перекрытием. Толщина наклонного слоя равна высоте механизированной крепи, и по завершении оборота высота блока уменьшается на высоту слоя, и цикл повторяется до полной отработки запасов.

Участки наклонного слоя за пределами действия механизированной крепи 7 - целики между стволами шахт, апофизы и раздувы на контактах месторождения - выбираются одновременно с подвиганием механизированного комплекса, для этого используют, например, проходческие комбайны (комплексы). Для поддержания гибкого перекрытия при выборке целиков используют, например, самоходные механизированные крепи. При разработке мощных месторождений по контуру месторождения проходят с опережением слоевой вентиляционный штрек 13. Отработку месторождения ведут механизированным комплексом 7 по технологии длинных лав (технология хорошо освоена в угольной промышленности) под гибким ограждающим перекрытием 9.

Предлагаемая технология обеспечивает полноту выемки месторождения неправильной (некруглой) формы.

Способ относится к горной промышленности и может быть использован при подземной разработке кимберлитовых месторождений. Для отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения по флангам в рудном теле проходят два ствола, причем расстояние от стволов до контакта месторождения по флангам равно длине механизированной крепи. Под гибким ограждающим перекрытием вокруг стволов проходит слоевой наклонный съезд с уклоном, обеспечивающим снижение почвы съезда за один оборот на высоту слоя. Отработку наклонного слоя ведут под гибким ограждающим перекрытием из слоевого наклонного съезда механизированным комплексом на прямолинейных участках наклонного съезда, мини-лавой. Участки слоя вокруг стволов отрабатывают радиальными заходками при развороте механизированной крепи. Участки наклонного слоя за пределами действия механизированного комплекса отрабатывают тупиковыми заходками проходческим комбайном с поддержанием гибкого ограждающего перекрытия самоходной механизированной крепью. Кроме того, по контакту месторождения проходят наклонный слоевой вентиляционный штрек, который через вентиляционные скважины соединяют с вентиляционной выработкой на транспортном горизонте. Применение способа позволяет снизить потери руды при отработке вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ отработки вытянутого по простиранию кимберлитового местонахождения наклонным слоем под гибким ограждающим перекрытием механизированным комплексом, включающий проходку выработок на транспортном горизонте, образование монтажного слоя в верхней части блока, монтаж механизированного комплекса и гибкого ограждающего перекрытия, проходку рудоспускного ствола, отличающийся тем, что для отработки вытянутого по простиранию кимберлитового месторождения по флангам в рудном теле проходят два ствола, причем расстояние от стволов до контакта месторождения по флангам равно длине механизированной крепи, и под гибким ограждающим перекрытием вокруг стволов проходят слоевой наклонный съезд с углом, обеспечивающим снижение почвы съезда за один оборот на высоту слоя, а отработку наклонного слоя ведут под гибким ограждающим перекрытием из слоевого съезда механизированным комплексом на прямолинейных участках наклонного съезда мини-лавами, а участки слоя вокруг стволов отрабатывают радиальными заходками при развороте механизированной крепи, а участки наклонного слоя за пределами действия механизированного комплекса отрабатывают тупиковыми заходками проходческим комбайном с поддержанием гибкого ограждающего перекрытия, например, самоходной механизированной крепью. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по контакту месторождения проходят наклонный слоевой вентиляционный штрек, который через вентиляционные скважины соединяют с вентиляционной выработкой на транспортном горизонте.