СПОСОБ ОСЛАБЛЕНИЯ КОНТАКТА МЕЖДУ РУДНЫМ ТЕЛОМ И ТВЕРДЕЮЩИМ ЗАКЛАДОЧНЫМ МАССИВОМ Российский патент 2015 года по МПК E21C41/16 E21F15/00 

Область техники: горное дело, в частности подземная разработка рудных месторождений.

Преимущественно изобретение может быть использовано в горном деле при разработке рудных месторождений системами с твердеющей закладкой выработанного пространства.

Известен способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющем закладочным массивом при отработке рудных залежей с твердеющей закладкой, заключающийся в создании до взрывоотбойки руды щели между рудным телом и твердеющим закладочным массивом с помощью подачи жидкости (воды) по буровым скважинам к месту контакта руда - закладка (А.С. СССР №646053, МКИ Е21С 41/22, 1977). Недостаток этого способа заключается в том, что начальный контакт жидкости с закладкой равен сечению скважины, что в дальнейшем ограничивает и зону влияния (образования щели) каждой скважины. При бурении возможен перебур скважин в закладку, т.к. подаваемая в скважину жидкость будет разрушать закладку вне зоны перебура. Следовательно, имеет место значительное разубоживание руды закладочным материалом из зон перебура скважин и "мертвых зон" вне влияния скважин.

Кроме того, известен способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом, включающий закрепление деформируемых элементов на контакте рудного тела и выработанного пространства до его заполнения закладочным материалом и создание полостей на контакте деформацией элементов, в качестве которых используются стержни из металла с эффектом памяти, температура термоупругого мартенситового превращения которых совпадает с температурой экзотермического разогрева закладочного массива на контакте с рудным телом, причем после затвердевания закладки стержни извлекаются (А.С. СССР №1332019, МКИ Е21С 41/06, 1987). Недостатки этого способа - трудоемкость процесса, требует затрат времени и дополнительных денежных средств.

Однако при использовании известных способов не достигается снижение разубоживания, сопровождающееся малыми затратами и незначительной трудоемкостью.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом (Патент №1797670, МПК E21F 15/00, 1993), способ включает в себя напыление на поверхность рудного тела вещества в виде суспензии, способного к интенсивному газообразованию. После чего одновременно с твердеющей закладкой (в ее составе) подают вещество, инициирующее газообразование. В результате создается газовая прослойка, которая предотвращает образование адгезионного соединения руда - твердеющая закладка.

Недостатками данного способа являются высокие трудозатраты и большие капиталовложения.

Основная задача изобретения заключается в ослаблении контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом за счет создания экранирующей поверхности, препятствующей адгезионному соединению «руда - твердеющая закладка». Другой задачей является повышение эффективности работы рудника за счет снижения разубоживания и увеличения содержания полезного компонента в добытой руде.

Достигается это тем, что в способе ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом, включающем нанесение активирующего вещества на рудный борт выработки, нанесение активирующего вещества осуществляют в виде капсулы с ангидритом, которую размещают на дне в устье скважины в качестве забойки, воздействуют на нее взрывом с образованием тонкой пленки на поверхности рудного борта.

Количество ангидрита в капсуле для надежного покрытия обнажаемого рудного борта составляет не менее 500 г. Диаметр капсулы должен соответствовать условию:

Д=0,85÷0,95d,

где Д - диаметр капсулы;

d - диаметр скважины.

Выбор диаметра капсулы связан с диаметром скважины для надежного размещения ее по длине скважины.

Совокупность указанных общих существенных признаков дополняют, развивают и уточняют частные отличительные признаки, учитывающие диаметр капсулы и скважины, которые направлены на решение задачи снижения разубоживания: на поверхность рудного тела рассеивается в виде тонкодисперсного порошка вещество, инициирующее сульфатную коррозию, после взрывной отбойки в приконтактной зоне обнажения рудного борта. При подаче закладочного бетона начинают протекать химические реакции с образованием таумасита, стимулирующие разрушение тонкого слоя бетона на контакте руда - твердеющая закладка. Разрушенный слой является экранирующей поверхностью, которая не позволяет взрывной волне распространяться на закладочный массив.

Между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь: применение тонкодисперсного ангидрита позволяет смоделировать сульфатную коррозию при контакте руда - твердеющая закладка, что, в свою очередь, проявляется образованием экранирующей поверхности, которое приводит к снижению разубоживания и повышению качества руды.

Создание экранирующей поверхности наиболее применимо при камерных системах с закладкой за счет большей эффективности распыления вещества.

Способ реализуется следующим образом. При заряжании камеры для взрывной отбойки в качестве забойки используют капсулу с тонкодисперсным ангидритом, размещаемую на дно в устье скважины. Во время взрыва капсула под действием взрывной волны разрушается, и ее содержимое оседает на стенках рудных бортов. После выемки разрушения камеру заполняют твердеющей закладочной смесью. В результате взаимодействия тонкодисперсного ангидрита на рудных бортах и цемента, входящего в состав закладочной смеси, протекает реакция с образованием таумасита (цементной бациллы). Таумасит разрушает соединение «руда - твердеющая закладка» за счет увеличения своего объема в 2-4 раза. Разрушенный слой выступает в роли экранирующей поверхности. Толщина экранирующей поверхности не превышает 1 см, так как количество рассеянного не менее 500 г ангидрита на рудном борту достаточно для протекания реакции только в приконтактной зоне. Оптимальным считается условие:

Д=0,85÷0,95 d,

где Д - диаметр капсулы;

d - диаметр скважины.

Последующую отбойку руды производят уже при наличии экранирующей поверхности, что уменьшает разрушение закладочного массива за счет отсутствия адгезионного соединения «руда - твердеющая закладка».

Изобретение относится к области горного дела, к разработке рудных месторождений системами с твердеющей закладкой выработанного пространства. Способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом включает размещение на поверхности рудного борта выработки активирующего вещества, подачу твердеющей закладки. Активирующее вещество в виде капсулы, содержащей ангидрит, размещают на дне и в устье скважины, затем воздействуют на нее взрывом с образованием тонкой пленки на поверхности рудного борта. Количество ангидрита в капсуле составляет не менее 500 г. Диаметр капсулы должен соответствовать условию: Д=(0,85÷0,95)d, где Д - диаметр капсулы; d - диаметр скважины. Технический результат заключается в снижении разубоживания и увеличении содержания полезного компонента в добытой руде. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом, включающий размещение на поверхности рудного борта выработки активирующего вещества, подачу твердеющей закладки, отличающийся тем, что активирующее вещество в виде капсулы, содержащей ангидрит, размещают на дне и в устье скважины, затем воздействуют на нее взрывом с образованием тонкой пленки на поверхности рудного борта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество ангидрита в капсуле составляет не менее 500 г.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр капсулы должен соответствовать условию: Д=(0,85÷0,95)d,
где Д - диаметр капсулы;
d - диаметр скважины.