СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОЛОГОПАДАЮЩИХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ Российский патент 2017 года по МПК E21C41/22 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных (более 10-15 метров) пологопадающих (до 20-25 градусов) рудных залежей на больших глубинах (более 500 метров) камерно-целиковой системой разработки с обрушением налегающих пород.

Известен способ разработки рудных залежей, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами (Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. Москва. Недра. 1984 г.).

Недостатком способа является то, что с увеличением глубины работ увеличивается горное и опорное давление, и на определенных глубинах применение систем разработки с обрушением налегающих пород становится опасным, размеры целиков превышают размеры камер, а потери и разубоживание руды становятся недопустимо большими.

Известен способ разработки наклонных рудных залежей в диапазоне углов залегания 15-35 градусов и мощности рудных тел 15-30 метров с обрушением руды и вмещающих пород (патент РФ 2563857), принятый за ближайший аналог, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами.

Недостатком способа является то, что с увеличением глубины разработки ширина камер, отрабатываемых с наименьшими потерями и разубоживанием полезного ископаемого (руды), уменьшается, а ширина целиков, отрабатываемых с большими потерями и разубоживанием, увеличивается, что делает применение этой системы разработки экономически невыгодной с ухудшением безопасности работ.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании способа, обеспечивающего высокопроизводительную добычу руды из пологопадающих рудных залежей на больших глубинах при оптимизации показателей потерь и разубоживания руды.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах, включающем проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту не менее мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами, согласно изобретению, предварительно перед очистными работами формируют защитный слой по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, и очистные работы ведут в пределах защищенных зон.

Защитный слой формируют по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями перед очистными работами, что позволяет на больших глубинах применить высокоэффективную камерно-целиковую систему разработки с обрушением налегающих пород при обеспечении минимальных потерь и разубоживания, а также обеспечить безопасность работ на больших глубинах. Выше защитного слоя формируется защищенная зона, где горное давление значительно ниже, чем в массиве вне этой зоны, и очистные работы ведутся камерно-целиковой системой разработки с обрушением налегающих пород в пределах этой зоны. Это обстоятельство позволяет на больших глубинах при применении камерно-целиковой системы разработки с обрушением налегающих пород увеличить объемы камерной выемки (ширина камер), уменьшить размеры целиков, достичь оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ. При этом производительность выемки при формировании защитного слоя сопоставима с производительностью очистных работ (выработки проходятся, как правило, без крепления).

Следует отметить, что любое другое расположение защитного слоя приведет при системе с обрушением налегающих пород к погашению его (разрушению) очистными работами с разубоживанием руды закладочными твердеющими смесями. Время формирования защитного слоя определяется его площадью, необходимой для выполнения первоначального объема очистных работ, как правило, в пределах шага подготовки. В дальнейшем производится непрерывное наращивание его параллельно с ведением очистных работ.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет в предлагаемом способе достичь заявляемого технического результата, а именно обеспечить высокопроизводительную добычу руды из пологопадающих рудных залежей на больших глубинах при обеспечении безопасности работ.

Соответствие критерию «изобретательский уровень» доказывается следующим образом.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых, имеющий схожий с заявляемым признак: формирование защитного слоя, который может применяться при разработке пологопадающих залежей (патент РФ 2099527). Однако в известном способе в качестве «защитного слоя» формируется породная консоль над целиком, которая на больших глубинах будет или раздавлена, или при ее уменьшении до приемлемых в соответствии с горным давлением размеров полностью сделает этот способ технически и экономически ничтожным. В отличие от этого в заявляемом способе на больших глубинах защитный слой формируется по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, что дает возможность многократно уменьшить горное давление на очистные выработки. Указанные отличия заявляемого способа обеспечивают увеличение объемов камерной выемки (ширина камер), уменьшение размеров целиков, достижение оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ.

В другом известном способе подземной разработки мощных крутопадающих рудных залежей (патент РФ 2411360) системой разработки с закладкой перед очистными работами монтируют защитное перекрытие, состоящее из параллельных ветвей цилиндрических секций, скрепленных между собой и покрытых сеткой. Перекрытие позволяет повысить безопасность отработки крутопадающих залежей руд, залегающих под опасными по прорывам флюидов объектами, подработка которых сопряжена с опасностью прорыва флюидов в пространство рудника. Однако данное перекрытие не является защитой от горного давления и при работах на больших глубинах не применимо. В заявляемом же способе защитный слой не монтируется, не является собранным из конструкций, а формируется по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, что невозможно выполнить в процессе разработки крутопадающих рудных залежей по причине отсутствия «почвы рудного тела».

Таким образом, заявляемый способ отличается от известных аналогов. Указанные отличия способа обеспечивают достижение указанного технического результата, что свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен совмещенный план горных выработок на горизонте подошвы камер;

На фиг. 2 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1;

На фиг. 3 - продольный разрез В-В на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Для разработки мощной пологопадающей рудной залежи (фиг. 1÷3) проходят подготовительные выработки вент - закладочного горизонта (ВЗГ) 1, транспортные штреки защитного слоя и основные транспортные штреки 2, рудоспуски 3 на откаточный (транспортный) горизонт и вентиляционные восстающие 4.

Вент - закладочный горизонт - служит для закладки через закладочные скважины выработок защитного слоя, обрушения налегающих пород в пространство камер и выдачи исходящей струи воздуха.

Защитный слой 5 формируется по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями.

Выше защитного слоя формируется защищенная зона, где горное давление значительно ниже, чем в массиве вне этой зоны (ГЗЗ - граница защищенной зоны, фиг. 2). Это обстоятельство позволяет на больших глубинах при применении камерно-целиковой системы разработки с обрушением налегающих пород увеличить объемы камерной выемки (ширина камер), уменьшить размеры целиков, достичь оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ.

После создания защищенной зоны на определенной площади, как правило, в пределах шага подготовки, начинаются очистные работы.

Очистные работы ведут с обрушением налегающих пород в две стадии. В первую очередь (стадию) отрабатывают камеры 6 с минимальными потерями и разубоживанием. Руда 7 в камерах отгружается из буродоставочных штреков 8 (БДШ) погрузо-доставочными машинами (ПДМ) как с ручным, так и с дистанционным управлением. При этом величина выхода машины с ручным управлением в камеру допускается не более чем на ширину ковша. Окончательная зачистка камер от руды выполняется ПДМ с дистанционным управлением как из БДШ камер, так и из заездов 9 из БДШ целиков.

Затем проводят принудительное обрушение налегающих над камерами пород из буровых вентиляционных штреков 10 вент - закладочного горизонта. Высота обрушенных пород 11 должна быть не менее мощности рудного тела.

Далее отбивают междукамерный целик 12 совместно с налегающими породами (вторая стадия). Слой отбиваемой за один взрыв руды должен соответствовать глубине внедрения ковша погрузо-доставочной машины. Отбитая руда с помощью ПДМ отгружается из торцов БДШ и замещается отбитыми породами.

Одновременная в разных секциях (Lc - длина секции - фиг. 1) по длине блока (Lбл - длина блока - фиг. 1) отработка камер и посадка кровли обеспечивает высокую производительность выемки.

Формирование междублоковых целиков 13 обеспечивает значительный фронт работ. Запасы междублоковых целиков отрабатываются после погашения запасов в смежных блоках.

Принципиально важным в реализации способа разработки является применение ПДМ с дистанционным управлением, позволяющим отгружать руду из камер без присутствия в них персонала. ПДМ должны оснащаться видеокамерами, позволяющими производить дистанционную отгрузку руды из камер.

Предлагаемый способ разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах обеспечивает высокую экономическую эффективность добычи полезных ископаемых при обеспечении безопасности работ.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке мощных, более 10-15 метров, пологопадающих до 20-25 градусов рудных залежей на больших глубинах, более 500 метров. Способ включает проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту не менее мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами. Перед началом очистных работ формируют защитный слой по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями. Для закладки выработок защитного слоя создается вентиляционно-закладочный горизонт, который служит также для обрушения налегающих пород в пространство камер и выдачи исходящей струи воздуха. Выше защитного слоя формируется защищенная зона, где горное давление значительно ниже, чем в массиве вне этой зоны, и очистные работы ведутся камерно-целиковой системой разработки с обрушением налегающих пород в пределах этой зоны. Это обстоятельство позволяет на больших глубинах при применении камерно-целиковой системы разработки с обрушением налегающих пород увеличить объемы камерной выемки - ширину камер, уменьшить размеры целиков, достичь оптимальных показателей потерь и разубоживания руды при значительном повышении безопасности работ. Отгрузку руды из камер осуществляют погрузо-доставочными машинами, как с ручным, так и с дистанционным управлением, породу от проходки выработок вент-закладочного горизонта отгружают в отработанные камеры. 3 ил.

Способ разработки мощных пологопадающих рудных залежей на больших глубинах, включающий проведение подготовительно-нарезных выработок, выемку руды камерами на полную мощность рудного тела с оставлением рудных целиков, принудительное обрушение налегающих пород в пространство камер на высоту не менее мощности рудного тела, отбойку целиков и выпуск руды из целиков под обрушенными породами, отличающийся тем, что предварительно перед очистными работами формируют защитный слой по почве рудного тела проходкой и закладкой выработок твердеющими смесями, и очистные работы ведут в пределах защищенных зон.