СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21C41/22 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано горнорудными предприятиями при подземной добыче полезных ископаемых с применением буровзрывных работ. Известен способ разработки рудных тел, включающий образование компенсационных камер с массовым обрушением на них целиков зарядами скважин, при котором выемку в нижней части блока осуществляют траншеями (см., например, а.с. N 456903, СССР, кл. E 21 C 41/06).

Известный способ разработки месторождений полезных ископаемых не обеспечивает устойчивость камер и, как следствие, безопасность работ. Увеличиваются потери скважин, особенно в условиях повышенного горного давления.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки мощных месторождений полезных ископаемых, включающий образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду концентрированными зарядами ВВ (см. а.с. N 496365, СССР, кл. E 21 C 41/06).

Однако недостатком данного способа является стадийность выемки блока (сначала отрабатываются камерные запасы, а затем целики и потолочина). С понижением горных работ на больших глубинах часто происходит самообрушение бортов камер и потолочин, что повышает опасность работ и увеличиваются потери взрывных скважин за счет самообрушения в верхней части блока и сдвижения их в горизонтальной плоскости в средней части.

Кроме того, работа зарядов ВВ в нижней части массива блока происходит в тяжелых условиях из-за отсутствия достаточной компенсации и, как следствие, переуплотнение отбитой руды, затрудняющей выпуск ее после массового обрушения.

Единый технический результат предлагаемого изобретения - снижение потерь скважин и повышение безопасности работ за счет сохранения устойчивости обрушаемого рудного массива.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду концентрированными зарядами ВВ, компенсационное пространство выполняют в виде микрокамер (МК) и располагают их по квадратной сетке, при этом в нижней части массива микрокамере придают форму усеченного конуса с объемом, обеспечивающим коэффициент разрыхления в 1,3-2,0 раза больший, чем в верхней части массива, а на участках рудного массива, ограниченных микрокамерами, в центральной его части располагают вертикальные концентрированные заряды (ВКЗ) во взрывных полостях (ВП) или пучках параллельно-сближенных скважин (ППСС).

При этом микрокамеры по площади и высоте обрушаемого массива располагают равномерно со стороной квадрата, равной кратному значению ширины блока (панели), и определяют по формуле

где a_мк - сторона квадрата, м;
B_бл - ширина блока, м;
n_р - количество принимаемых рядов микрокамер, шт.

В условиях напряженно-деформированного состояния массива равномерное расположение микрокамер по площади и высоте обрушаемого блока обеспечивает равномерное распределение напряжений, действующих в горизонтальной плоскости нормально направленных рудных тел. При этом микрокамеры и рудный массив в пределах блока (панели) приобретают устойчивое состояние и могут выдерживать самые высокие напряжения, за счет чего снижаются потери скважин и обеспечивается безопасность горных работ.

Расположение микрокамер по квадратной сетке создает условия равного сопротивления зарядам, расположенным в центральной части, что обеспечивает равномерность дробления по площади и высоте обрушаемого рудного массива. При этом радиус действия зарядов ВВ (трещинообразования) определяют по формуле
R_тр = 0,71•a_МК, м, (2)
где R_тр - радиус трещинообразования от действия зарядов ВВ, м.

Учитывая, что в нижней части обрушаемого массива имеет место переуплотнение отбитой руды с увеличенным выходом негабарита за счет отклонений скважин от заданного направления, а ее выпуск затруднен в начальной стадии после массового обрушения, микрокамеры выполняют в форме усеченного конуса высотой до 1/3 высоты отбиваемого рудного массива с объемом, обеспечивающим коэффициент разрыхления, в 1,3-2 раза больший, чем в верхней части рудного массива. При этих условиях облегчается работа зарядов ВВ в нижней части блока и обеспечивается равномерный выпуск руды по всей его площади.

Предложенное техническое решение отличается от известного а.с. N 496365 следующими отличительными признаками:
- компенсационное пространство выполняют в виде микрокамер с равномерным расположением их по площади и высоте обрушаемого рудного массива;
- микрокамеры в нижней части образуются в форме усеченного конуса высотой до 1/3 высоты отбиваемого рудного массива;
- коэффициент разрыхления в пределах высоты усеченного конуса в 1,3-2,0 раза больше, чем в верхней части рудного массива;
- микрокамеры располагают по квадратной сетке, со стороной квадрата равной кратному значению ширины блока (панели);
- вертикальные концентрированные заряды (ВКЗ) располагают на участках рудного массива, ограниченного микрокамерами в центральной части на пересечении диагоналей квадрата.

Сущность предлагаемого способа разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления поясняется фиг. 1, фиг. 2. На фиг.1 показан поперечный разрез добычного блока; фиг. 2 - план расположения микрокамер (МК) и взрывных полостей (ВП) для размещения вертикальных концентрированных зарядов (ВКЗ), а также зарядов ВВ для отрезки блока от массива.

Указанный способ осуществляется следующим образом.

Из буровых выработок 1 секционным взрыванием глубоких скважин проходят восстающие выработки для создания компенсационных микрокамер 2 и размещения ВКЗ - 3. После проходки восстающей микрокамеры на 1/3 высоты блока взрывают дополнительные скважины, обуренные под углом - с горизонта подсечки, на пройденный восстающий, образуя конусообразную форму микрокамеры в нижней ее части высотой до 1/3 высоты отбиваемого слоя (панели), т.е.

h_к ≅ 1/3 H_п (см. фиг.1), (3)
где h_к - высота конуса, м;
H_п - высота отбиваемого слоя (панели), м.

При этом объем конусообразных микрокамер должен удовлетворять условию

где ΣV_мк - суммарный объем микрокамер, приходящийся на 1 заряд, м³;
V_вп - объем взрывной полости, м³;
V_м - объем отбиваемой части массива, приходящийся на 1 заряд, м³;
K_кн - коэффициент компенсации в нижней части блока (1/3H_п);
К_кв - коэффициент компенсации в верхней части блока (2/3H_п).

Расположение МК в панели (блока) принимается 2-рядное по квадратной сетке со стороной квадрата, определяемой по формуле (1).

Вертикальные концентрированные заряды располагают в восстающих выработках в центральной части массива, ограниченного МК со стороны массива и МК и зажатого средой со стороны отработки. При этом место расположения ВКЗ определяется в точке пересечения диагоналей квадрата 4 с радиусом действия, определяемого по формуле (2). Для уменьшения потерь и разубоживания руды за счет снижения прихвата породы со стороны висячего и лежачего боков между микрокамерами и зажатой средой располагают ВКЗ в пучках параллельно-сближенных скважин 5 с диаметрально противоположным смещением их по обе стороны от линии размещения зарядов по длине блока (см. а.с. N 1277672, СССР, кл. E 21 С 37/00, 41/06).

Аналогично располагают заряды в последнем ряду микрокамер со стороны массива, смещая их от линии расположения зарядов по ширине блока. Отработку блока производят в одну стадию массовым обрушением с использованием схем КЗВ.

В первую очередь взрывают заряды пучков скважин во II ряду микрокамер со стороны массива с замедлением от центра к флангам блока или одновременно в зависимости от мощности зарядов и длины блока.

При этом осуществляется отрезка блока от массива, предотвращая распространение взрывной волны по рудному телу, снижая сейсмическое воздействие на выработки соседнего блока.

Во вторую очередь взрывают ВКЗ по основному массиву блока 3 с замедлением от центра к флангам блока.

В последнюю очередь обрушается потолочина блока зарядами ВВ 6. Предлагаемый способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления по сравнению с прототипом (а.с. N 496365) позволяет:
1. Снизить потери скважин за счет равномерного распределения напряжений в массиве как по площади, так и высоте обрушаемых блоков.

2. Устранить самообрушение микрокамер и потолочин в условиях высокого горного давления.

3. Обеспечить интенсивный и равномерный выпуск руды в начальной стадии после массового обрушения.

4. Сохранить устойчивость рудного массива до его обрушения зарядами ВВ.

5. Обеспечить безопасность труда рабочих при подготовке блока к отработке и проведению массового взрыва.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых с применением буровзрывных работ. Способ включает образование вертикальных компенсационных микрокамер, располагаемых по квадратной сетке, со стороной квадрата, определяемой по расчетной формуле, микрокамеры выполняют на всю высоту этажа с основанием в нижней части в форме усеченного конуса до 1/3 высоты отбиваемого рудного массива с объемом, обеспечивающим коэффициент разрыхления в 1,3-2 раза больший, чем в верхней части массива; отбойку рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду вертикальными концентрированными зарядами ВВ, расположенными между микрокамерами в центральной части участков рудного массива, ограниченного микрокамерами с радиусом действия, определяемого по формуле. Изобретение позволяет снизить потери скважин и повысить безопасность работ за счет сохранения устойчивости обрушаемого рудного массива. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления, включающий образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду концентрированными зарядами ВВ, отличающийся тем, что компенсационное пространство выполняют в виде микрокамер и располагают их по квадратной сетке со стороной квадрата, определяемой по формуле

где a_мк - сторона квадрата, м;
В_бл - ширина блока (панели), м;
n_p - количество принимаемых рядов микрокамер, шт. 2. Способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления по п. 1, отличающийся тем, что микрокамеру в нижней части массива образуют в форме усеченного конуса с объемом, обеспечивающим коэффициент разрыхления в 1, 3 - 2 раза больший, чем в верхней части массива. 3. Способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления по п.1, отличающийся тем, что вертикальные концентрированные заряды располагают между микрокамерами в центральной части участков массива с радиусом действия
R_тр = 0,71•a_мк, м.