СПОСОБ ОТРАБОТКИ ТРУБКООБРАЗНЫХ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НАКЛОННЫМИ СЛОЯМИ ПО ВОССТАНИЮ МЕХАНИЗИРОВАННЫМ КОМПЛЕКСОМ С ЗАКЛАДКОЙ Российский патент 2000 года по МПК E21C41/22 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке трубкообразных вытянутых по простиранию алмазных месторождений.

Известен способ разработки трубкообразных разных тел (см. авт.св. N 1618885, E 21 C 41/16), включающий проведение подготовительных и нарезных выработок, слоевую восходящую отработку вертикальных полос с закладкой очистного пространства твердеющими смесями. В этом случае нарезную выработку в слое проходят по контуру рудного тела не более чем на половину ее длины, отработку ведут одновременно по всей площади рудного тела полосами первой и второй очереди с отставанием выемки второй очереди на высоту, обусловленную скоростью твердения закладки и учитывающую действие ударных волн по эмпирической формуле, при этом отработку каждого слоя в полосах первой очереди ведут с формированием разных целиков на сопряжениях нарезной и очистной выработок. После закладки очистных выработок слоя взрывом шнуров в ее кровле проходят нарезную выработку полос предыдущего слоя. Нарезную выработку в слое полос второй очереди проходят по сформированным целикам в присечку к заложенной нарезной выработке полос первой очереди.

Недостатками данного способа являются большой расход цемента для приготовления твердеющих смесей и зависимость интенсивности отработки от времени упрочнения закладки в предыдущих полосах.

Также известен способ разработки рудных тел (см. aвт.cв. N 881323, E 2l 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 перепуском отбитой руды в последний. Кроме того, что для улучшения проветривания могут проходить фланговый восстающий и вентиляционный штрек, проходка последнего опережает очистную отработку на один оборот, а вентиляционный штрек соединяют фланговым восстающим с очистным забоем.

Недостатком технического решения является сложность поддержания отработанного пространства без смещений боковых пород, что не допускает применения этого способа при отработке месторождения якутских алмазов под водоносным горизонтом.

Наиболее близким по технической сущности является способ с применением механизированной крепи для подземной разработки кимберлитовых трубок (см. 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 РАН СССР, 1984г., 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 системой горноподготовительных выработок и некоторым количеством вентиляционных стволов по контуру кимберлитовой трубки. Далее подготавливают один или несколько радиальных забоев, оснащенных механизированной крепью, и на нее настилают гибкое перекрытие.

Подготовка радиального забоя заключается в придании ему наклона для выемки по спирали. По контуру вынимаемого рудного тела создают спиральный штрек, соединяющий очистной забой с вентиляционными стволами. Ввиду того, что технологией данного способа предусмотрен взрывной способ отбойки кимберлита, используются специальные механизированные крепи с динамической адаптивностью. Отработку кимберлитовой трубки ведут в нисходящем порядке радиальными спиральными забоями с механизированной крепью вокруг рудоспуска. По мере выемки слоя руды возводят спиральный кольцевой штрек, наращивают вентиляционные стволы, а выработанное пространство заполняют закладкой.

Недостатком данного технического решения является невозможность использования при отработке месторождения под водоемами и большие потери руды, если месторождение не круглой, а вытянутой формы.

Задачей предлагаемого изобретения является создание механизированной технологии разработки для месторождений неправильной вытянутой формы, сокращение потерь при отработке месторождения под водоносным горизонтом.

Поставленная задача решается следующим образом.

На транспортном и вентиляционном горизонтах по простиранию месторождения (вдоль длинной оси трубкообразного кимберлитового месторождения) проходят горизонтальные выработки, которые через интервалы соединяются между собой вертикальными выработками. Причем фланговые выработки располагают на расстоянии от контакта месторождения, равном длине механизированной крепи. Над транспортным горизонтом с оставлением целика проходят монтажную камеру и монтируют механизированный комплекс. Вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый (одним забоем) наклонный слоевой заезд по восстанию. Причем при проходке с одной стороны выработок почва слоевого заезда поднимается на половину высоты слоя и при дальнейшей проходке по второй стороне почва слоевого заезда поднимается до полной высоты слоя. Из наклонного слоевого заезда ведут отработку наклонного слоя механизированным комплексом мини-лавой (короткими параллельными заходками) между фланговыми вертикальными выработками, а торцевые части слоя отрабатывают при развороте механизированного комплекса. По мере продвижения механизированной крепи производят закладку отработанного слоя.

По меньшей мере под одной из фланговых вертикальных выработок в заложенном массиве монтируют крепь ствола для спуска руды и вспомогательных операций по обслуживанию механизированного комплекса. Для подачи закладки в забой механизированного комплекса используют фланговую вертикальную выработку над стволом.

Кроме того, по контакту рудного тела могут проходить слоевой вентиляционный штрек, соединенный через вертикальную выработку с вентиляционным горизонтом.

Существенные отличия предлагаемого технического решения
- На транспортном и вентиляционном горизонтах по простиранию месторождения проходят горизонтальные выработки, которые через интервалы соединяют между собой. Данное техническое решение обеспечивает при минимальном количестве выработок работу очистного забоя по добыче кимберлита. При этом решаются вопросы обеспечения механизированного комплекса по добыче руды и закладке выработанного пространства, обеспечения вентиляции очистного забоя за счет общешахтной депрессии, создания безопасных условий труда при наличии не менее двух выходов из очистного забоя. Вертикальные выработки используют для вентиляции и как запасной выход из очистного забоя. Количество вертикальных выработок, соединяющих транспортный и вентиляционный горизонт, определяется экономической целесообразностью.

- Фланговые выработки (вертикальные) располагают на расстоянии от контакта месторождения, равном длине механизированной крепи. Данное техническое решение обеспечивает полноту выемки руды в слое по торцам рудного месторождения, позволяет производить разворот механизированного комплекса (без перемонтажа) для отработки наклонного слоя по другую сторону вертикальных фланговых выработок.

- Над транспортным горизонтом с оставлением целика проходят монтажную камеру и монтируют механизированный комплекс. Данное техническое решение позволяет ввести монтаж горного оборудования для добычи руды всего блока. Причем высота блока может быть до 100м и длина по простиранию до 150 м и более, мощности рудного тела 40-80 м и более. Для такого блока будет пройдена монтажная камера сечением З х 6 м, длиной не более 40 м и в ней смонтированы секции механизированной крепи общей длиной 20-40 м, что в совокупности позволяет при минимальных капитальных затратах на тонну добываемой руды вести выработку кимберлитового месторождения. Над транспортной выработкой оставляется минимальный целик 3-5 м, извлечение руды, из которого ведут при отработке нижележащего этажа.

- Вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый (одним забоем) наклонный слоевой заезд по восстанию, причем при проходке с одной стороны вертикальных выработок почва слоевого заезда поднимается на половину высоты слоя и при дальнейшей проходке по второй стороне поднимается до полной высоты слоя.

Данное техническое решение позволяет вести подготовку наклонного слоя (вокруг фланговых вертикальных выработок) с минимальным количеством выработок на 1000 т подготавливаемых запасов. Упрощается технология проведения подготовительной выработки одним забоем по специальной наклонной трассе по восстанию. При полном обороте наклонный заезд поднимается на высоту слоя и без переналадки можно осуществлять подготовку следующего слоя.

- Из наклонного слоевого заезда отработку наклонного слоя ведут механизированным комплексом мини-лавой (короткими параллельными заходками) между фланговыми вертикальными выработками, а торцевые части слоя отрабатывают при развороте механизированного комплекса.

Данное техническое решение обеспечивает большую производительность блока при минимальной длине механизированной крепи. Кроме того, обеспечивается большая скорость продвижения очистного забоя, что улучшает устойчивость кровли и забоя очистного пространства на участке работы механизированной крепи.

Наличие торцевых разворотов механизированного комплекса создает возможность отработки блока на всю высоту этажа 80-100 м без его перемонтажа, что значительно снижает стоимость добычи и снизить эксплуатационные затраты применения механизированного комплекса.

Если учесть, что высота наклонного слоя определяется возможностью механизированной крепи (высотой крепи 2-5 м) и слои располагаются один над другим, при длине месторождения по простиранию 30-200 м угол наклона будет очень маленький. При таких углах наклона механизированная крепь работает так же, как на пологих угольных пластах.

- По мере продвижения механизированной крепи ведут закладку отработанного слоя.

Данное техническое решение обеспечивает заполнение отрабатываемого пространства и позволяет последовательно отрабатывать слои механизированным комплексом по высоте блока. Закладку слоя ведут известными техническими решениями с использованием устройств на механизированной крепи для ведения сухой закладки или сухой закладки с добавлением цемента перед укладкой в очистное пространство.

- По меньшей мере под одной из фланговых вертикальных выработок в заложенном массиве монтируют крепь ствола для спуска руды и вспомогательных операций по обслуживанию механизированного комплекса.

Данное техническое решение обеспечивает с минимальными затратами соединение транспортного горизонта с очистным забоем, оборудованным механизированным комплексом. Смонтировать крепь шахты в закладочном материале - не трудоемкая и не сложная технологическая операция.

В закладке представляется возможным выкрепить практически любой ствол с необходимым количеством отделений, например, для спуска руды, для подъема и спуска узлов, механизмов и людей, для обслуживания механизированного комплекса, для прокладки трубопроводов и кабелей связи и подвода электричества, запасных лестничных ходков, обеспечения подачи воздуха для вентиляции очистного забоя.

Все вышеуказанное можно сосредоточить в одном многоотдельном (трех, четырех) стволе. Кроме того, можно выкреплять два ствола на флангах и, рассредоточив их функции, для удобства обслуживания механизированного комплекса и увеличения производительности блока.

Для подачи закладки с вентиляционного горизонта в забой механизированного комплекса используют фланговую выработку над шахтным стволом.

Данное техническое решение обеспечивает простую схему подачи сухой закладки с вентиляционного горизонта по вертикальной выработке. Над шахтным стволом под выработкой монтируют питатели для перегрузки сухой закладки на конвейер, с помощью которого закладка доставляется в механизированный комплекс для укладки в отработанную часть слоя.

- Кроме того, по контакту рудного тела могут проходить слоевой вентиляционный штрек, соединенный через вертикальную выработку с вентиляционным горизонтом.

Данное техническое решение используется при разработке мощных месторождений, т.е. тогда, когда возникает необходимость проветривания очистного забоя мини-лавы сквозной вентиляционной струей, когда длина забоя более 20 м. Слоевой вентиляционный штрек проходят с опережением, длиной, обеспечивающей постоянную связь через вертикальные выработки с вентиляционным горизонтом.

Через слоевой вентиляционный штрек обеспечивается запасной выход из очистного забоя механизированной крепи.

Сущность предлагаемого технического решения.

На вентиляционном и транспортном горизонтах по простиранию месторождения проходят вентиляционную и транспортную выработки, которые через интервалы соединяют вертикальными вентиляционно-ходовыми выработками. На транспортном горизонте с оставлением целика над транспортной выработкой оборудуют первый слой, для чего проходится монтажная камера, и в нем монтируется механизированный комплекс. Вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый наклонный слоевой заезд по восстанию, из которого ведут отработку наклонного слоя механизированным комплексом. Между фланговыми вертикальными выработками отработку ведут мини-лавой (короткими параллельными заходками), а торцевые части слоя отрабатывают при развороте механизированного комплекса.

Одновременно, при перемещении механизированной крепи ведут заполнение отработанного слоя сухой закладкой.

По меньшей мере под одной из фланговых вертикальных выработок в закладываемом массиве монтируют крепь ствола для спуска руды и вспомогательных операций по обслуживанию механизированного комплекса. Для подачи закладки с вентиляционного горизонта в забой механизированного комплекса используют фланговую вертикальную выработку над вентиляционным стволом. Кроме того, по контакту месторождения могут проходить слоевой вентиляционный штрек, соединенный через вертикальные выработки с вентиляционным горизонтом.

Пример выполнения способа отработки трубкообразных кимберлитовых месторождений наклонными слоями по восстанию механизированным комплексом с закладкой показан на фиг. 1-5.

На фиг. 1 показана принципиальная схема осуществления способа отработки трубкообразного кимберлитового месторождения наклонным слоем по восстанию механизированным комплексом с закладкой, вертикальный разрез;
на фиг. 2 - то же, сечение 1-1 (фиг. 1), план отрабатываемого слоя;
на фиг. 3 - то же, план слоя во время монтажа механизированного комплекса;
на фиг. 4 - схема проходки наклонного заезда в слое, вертикальный разрез;
на фиг. 5 - пример выполнения способа при разработке мощного месторождения с использованием слоевого вентиляционного штрека, проходимого по контакту месторождения.

Кимберлитовое месторождение по вертикали разрезается на этажи высотой 80-100 м. При этом месторождение в этаже отработки ведется одним блоком, если даже размер по простиранию будет несколько сотен метров, а мощность измеряется десятками метров.

На вентиляционном горизонте 1 по простиранию месторождения по центральной части проходят вентиляционную выработку 2 и образуют буровые камеры 3 для бурения вертикальных скважин, которые при последовательном разбуривании образуют вентиляционно-ходовые выработки 4.

На транспортном горизонте 5 (фиг 1,3) по простиранию месторождения по центральной части проходят транспортную выработку 6, в которой посредством ниш 7 осуществляют подсечку скважин (вентиляционно-ходовых выработок 4), пробуренных с вентиляционного горизонта 1.

Скважины могут бурить из ниш 7 вверх до вентиляционного горизонта 1. Расстояние между вертикальными выработками 4 определяется экономическими соображениями и может составлять от 20 до 80 м и более. Фланговые (крайние) вентиляционно-ходовые выработки 4 располагаются на расстоянии от контакта месторождения, равном длине механизированной крепи 8 (механизированного комплекса).

Над транспортным горизонтом 5 с оставлением целика 9 обустраивают первый слой. Для этого проходят монтажную камеру 10 шириной 4-6 м, длиной 15-40 м (до контакта месторождения) и высотой 2,5-4 м (высота механизированной крепи). В монтажной камере 10 производят монтаж механизированной крепи 8. В слое над целиком вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый (непрерывный) наклонный слоевой заезд 11 (фиг. 2,4). На фиг. 4 показана принципиальная схема проходки наклонного заезда 11 в слое - вертикальный разрез. Штрихпунктирными линиями 12 и 13 обозначены оси фланговых вертикальных выработок 4.

Участок наклонного заезда 11 между осями 12 и 13, обозначенного H, проходится наклонно по восстанию. Причем превышение почвы заезда 11 в районе правофланговой выработки (ось 13) должно быть равным половине высоты слоя ((2-4)/2). Кольцевые участки 14 наклонного заезда вокруг фланговых вертикальных выработок проходят горизонтально.

Наклонный заезд 11 по вторую сторону вентиляционно-ходовых выработок также проходят наклонно (на фиг. 4 показан пунктирными линиями) под тем же угломб и на границе оси 12 (левой фланговой) выработки почвы заезда должна подняться на полную высоту наклонного заезда. При дальнейшей проходке слоевого заезда он будет располагаться над ранее пройденным слоевым заездом, к этому времени заполненным закладкой.

Месторождение отрабатывают наклонными слоями между осями 12 и 13 (между фланговыми вертикальными выработками) механизированным комплексом 8 мини-лавой (короткими параллельными заходками). Торцевые части слоя "А" и "В" слоя отрабатывают при развороте механизированной крепи.

Одновременно, при перемещении механизированной крепи ведут закладку 15 отработанного слоя, например сухой закладкой с добавлением цемента. По меньшей мере под одной из фланговых вертикальных выработок 4 (например, по оси 13) в закладываемом массиве монтируют крепь ствола 16 для спуска руды и вспомогательных операций механизированного комплекса 8. Вертикальную выработку 4 над шахтным стволом 16 используют для подачи закладки с вентиляционного горизонта в забой механизированного комплекса 8. Механизированный комплекс 8 снабжен известными техническими решениями для укладки сухой закладки в отработанное пространство.

Для монтажа месторождений, когда проветривание очистного забоя затруднено, по контакту месторождения может быть пройден слоевой вентиляционный штрек 17, который посредством дополнительных вертикальных выработок 18 соединяется с вентиляционным горизонтом.

Пример осуществления способа.

Вскрытие месторождения и проходка вентиляционных 2 и транспортных 6 выработок производятся известными приемами. Из вентиляционных выработок 2 бурят вертикальные скважины, которые подсекаются на транспортном горизонте 5, посредством ниши 7. Скважины последовательным расширением увеличивают до размеров вертикальных вентиляционно-ходовых выработок 4. Над транспортным горизонтом, с оставлением целика 9, организуют первый слой, для чего проходят монтажную камеру 10 и монтируют механизированный комплекс 8.

Вокруг фланговых вертикальных выработок в первом слое проходят наклонный заезд 11, соединяя его по мере проходки с вертикальными выработками 4.

После проходки наклонного съезда 11 с одной стороны (со стороны, где смонтирован механизированный комплекс 8) начинают очистные работы. Добычу руды ведут механизированным комплексом мини-лавой. Для чего механизированный комплекс снабжен очистным или проходческим комбайном, секциями механизированной крепи, средствами для транспортировки добытой руды и устройствами для закладки выработанного пространства в слое. Процесс добычи и закладки выработанного пространства ведут известными приемами по технологии мини-лав. После отработки наклонной части слоя с одной стороны механизированным комплексом при его развороте добывается руда в торцевой части месторождения. Проходческим комбайном проходят слоевой наклонный съезд с другой стороны вертикально-ходовых выработок 4. Затем производится добыча руды из подготовленного наклонного слоя с другой стороны механизированным комплексом также мини-лавами до фланговой вертикальной выработки. При развороте механизированного комплекса производят добычу руды со второго торца месторождения.

При совершении одного оборота вокруг фланговых вертикальных выработок 4 механизированным комплексом будет произведена добыча руды из двух наклонных слоев и двух торцов.

Механизированный комплекс при движении поднимается на высоту слоя (2-4 м) и размещается над ранее отработанным и заполненным закладкой слоем, и цикл повторяется до полной отработки блока. При отработке очередного слоя ведут наращивание ствола для спуска руды с отделениями для обслуживания механизированного комплекса.

При разработке мощных месторождений в слое по контуру проходят слоевой вентиляционный штрек 17, при этом необходимо, чтобы слоевой штрек постоянно был сбит по меньшей мере с одной дополнительной вентиляционной выработкой 18. Добыча руды механизированным комплексом ведется в обычном порядке с увеличенной длиной очистного забоя (равной длине механизированного комплекса).

Способ относится к горной промышленности и может быть использован при подземной разработке трубкообразных, вытянутых по простиранию алмазных месторождений. Сущность способа заключается в том, что в центральной части месторождения проходят восстающую выработку. На вентиляционном и транспортном горизонтах проходят горизонтальные выработки, которые через интервалы соединяют между собой вертикальными выработками, причем фланговые выработки располагают на расстоянии от контакта месторождения, равном длине механизированной крепи. Над транспортным горизонтом с установлением целика проходят монтажную камеру и монтируют механизированный комплекс, вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый слоевой заезд по восстанию, из которого отработку наклонного слоя между фланговыми вертикальными выработками ведут механизированным комплексом мини-лавой (короткими параллельными заходками), а торцевые части слоя отрабатывают при разворотах механизированного комплекса. Одновременно при перемещении механизированного комплекса ведут закладку отработанного слоя. В закладываемом массиве монтируют крепь ствола для спуска руды и обслуживания механизированного комплекса. Для подачи закладки используют вертикальную выработку над стволом. Способ позволяет снизить потери руды при отработке месторождений вытянутой формы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ отработки трубкообразных кимберлитовых месторождений наклонными слоями по восстанию механизированным комплексом с закладкой, включающий образование вентиляционного и транспортных горизонтов, проходку восстающей выработки в центральной части месторождения, выемку руды слоями механизированным комплексом, отличающийся тем, что на транспортном и вентиляционных горизонтах по простиранию месторождения, вдоль длинной оси трубкообразного кимберлитового месторождения проходят горизонтальные выработки, которые через интервалы соединяются между собой вертикальными выработками, причем фланговые выработки располагают на расстоянии от контакта месторождения, равным длине механизированной крепи, а на транспортном горизонте с оставлением целика проходят монтажную камеру и монтируют механизированный комплекс, вокруг фланговых вертикальных выработок с обеих сторон проходят единый наклонный слоевой заезд по восстанию, причем при проходе с одной стороны вертикальных выработок почва слоевого заезда поднимается на половину от высоты слоя и при дальнейшей проходке по второй стороне поднимается до полной высоты слоя, из наклонного слоевого заезда отработку наклонного слоя ведут механизированным комплексом короткими параллельными заходками, между фланговыми вертикальными выработками торцевые части слоя отрабатывают при развороте механизированного комплекса, и по мере продвижения механизированного комплекса ведут закладку отработанного слоя, а по меньшей мере под одной из фланговых вертикальных выработок в закладываемом массиве монтируют крепь ствола для спуска руды и вспомогательных операций по обслуживанию механизированного комплекса, и для подачи закладки с вентиляционного горизонта в забой механизированного комплекса используют фланговую вертикальную выработку над стволом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по контакту месторождения проходят слоевой вентиляционный штрек, который сбивают с вертикальными выработками вентиляционного горизонта.