СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОПАДАЮЩИХ МАЛОМОЩНЫХ ЖИЛ Российский патент 2020 года по МПК E21C37/16 

Изобретение относится к области строительства и горного дела, а именно к способам разработки полезных ископаемых и может быть использовано для разработки пологопадающих жил малой мощности [E21C37/16, E21C41/16, E21C41/22].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГИХ И НАКЛОННЫХ РУДНЫХ ТЕЛ МАЛОЙ МОЩНОСТИ [RU2441162 (C1), опубл.: 27.01.2012], в котором отработку запасов блока ведут секциями, размер каждой из которых в направлении максимальной изменчивости формы рудного тела устанавливают постоянным и определяют по технологическим условиям. Отбойку руды и породы в очистном блоке ведут секциями в две стадии. На первой стадии за счет дробления и взрыводоставки пустой породы, прирезаемой по технологическим условиям к рудному телу со стороны висячего или лежачего бока, формируют породный вал, прилежащий к линии забоя отбиваемой секции. Компактность его обеспечивают путем последовательной отбойки в отбиваемой секции породных слоев переменной ширины, уменьшающейся в направлении от линии забоя отбиваемой секции вглубь массива. Сформированный таким образом из раздробленной и отброшенной взрывом породы породный вал оставляют в выработанном пространстве очистного блока. На второй стадии отбивают рудное тело на месте залегания с последующей выдачей из очистного блока только отбитой руды.

Недостатком аналога является низкая производительность отбойки руды, обусловленная повышенным разубоживанием и потерями руды при ее выдаче из блока из-за наложения рудного и породного навалов.

Также известен СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МАЛОМОЩНЫХ ПОЛОГИХ И НАКЛОННЫХ РУДНЫХ ЖИЛ [RU2397324 (C1), опубл.: 20.08.2010], включающий проведение подготовительных и нарезных выработок, проведение по простиранию рудной жилы нижележащей транспортной выработки с подрывкой пород почвы рудной жилы, возведение в борту нижележащей транспортной выработки передвижной секционной перегородки, бурение, заряжание взрывчатым веществом (ВВ) рудных и породных шпуров, совместную отбойку руды смежными заходками, смещенными относительно друг друга по простиранию рудной жилы на величину уходки за цикл, путем короткозамедленного и замедленного взрывания зарядов ВВ с опережением взрывания рудных шпуров в смежной заходке относительно взрывания рудных шпуров в первой заходке, формирование вышележащей подэтажной выработки в руде и породах почвы рудной жилы в одном цикле с отбойкой руды, перемещение отбитой руды в нижележащую транспортную выработку, а породы - на почву вышележащей подэтажной выработки, крепление выработок, отгрузку отбитой руды погрузочно-доставочной машиной и зачистку рудного забоя, перемещение передвижной секционной перегородки на величину уходки за цикл, отгрузку породы из вышележащей подэтажной выработки и перемещение ее в лежащее ниже очистное пространство, отличающийся тем, что вышележащую подэтажную выработку формируют с подрывкой вмещающих пород почвы и кровли таким образом, чтобы почва вышележащей подэтажной выработки сопрягалась с почвой очистного пространства отработанных заходок, затем устанавливают дополнительную передвижную секционную перегородку в очистном пространстве, причем бурение рудных и породных шпуров производят в четырех смежных заходках, при этом бурение рудных шпуров в первой и второй заходках осуществляют из нижележащей транспортной выработки, бурение рудных шпуров в третьей заходке осуществляют из вышележащей подэтажной выработки через опережающую щель четвертой заходки, образованную в предыдущем цикле, а бурение породных шпуров в четвертой заходке - из торца вышележащей подэтажной выработки, при этом взрывание рудных шпуров и породных шпуров во всех смежных заходках производят в одном цикле, причем взрывание породных шпуров в четвертой заходке производят с опережением относительно времени взрывания рудных шпуров в третьей заходке с отбросом отбитой породы в вышележащую подэтажную выработку, а взрывание рудных шпуров в третьей заходке производят поочередно снизу вверх по восстанию рудной жилы с миллисекундными интервалами замедления между ними и с опережением относительно времени взрывания рудных шпуров во второй заходке с отбросом отбитой руды в очистное пространство вниз по падению рудной жилы, причем взрывание рудных шпуров во второй заходке производят поочередно, начиная от очистного пространства в глубь массива по простиранию рудной жилы с миллисекундными интервалами замедления между ними и с опережением относительно времени взрывания рудных шпуров в первой заходке с отбросом отбитой руды в очистное пространство, а взрывание рудных шпуров в первой заходке производят аналогично взрыванию рудных шпуров во второй заходке с отбросом отбитой руды в очистное пространство и в нижележащую транспортную выработку, затем производят перемещение отбитой руды в нижележащую транспортную выработку и зачистку остатков отбитой руды в очистном пространстве высоконапорной струей воды, подаваемой от самоходной вододоставочной машины из вышележащей подэтажной выработки, а потом производят демонтаж дополнительной передвижной секционной перегородки в очистном пространстве и ее перемещение на величину уходки за цикл вслед за подвиганием очистных работ, затем отбитую породу из вышележащей подэтажной выработки перемещают в свободное пространство отработанных заходок за указанную дополнительную передвижную секционную перегородку посредством погрузо-доставочной машины.

Недостатком аналога является повышенное разубоживание жильной массы, обусловленное высокими мощностями производимых взрывов и дополнительным разрушением кровли очистной камеры и обрушением пустой породы к отбитой жильной массе.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МАЛОМОЩНЫХ ЖИЛ [RU2418167 (C1), опубл.: 10.05.2011], включающий в себя проведение подготовительных и нарезных выработок, очистную выемку руды прирезками по простиранию с отбойкой скважинами, пробуренными из буровых выработок, разделение руды и породы в процессе отбойки и выдачу горной массы, отличающийся тем, что жилу оставляют в кровле или почве очистного забоя, а руду и породу разделяют при взрывной отбойке прирезки перемещением во взаимно перпендикулярных направлениях, прирезаемые пустые породы путем последовательного взрывания рядов скважин от обнаженной плоскости вглубь массива отбрасывают взрывом в направлении, обратном направлению подвигания очистного забоя, и оставляют ее в выработанном пространстве очистного блока, а затем отбивают жилу путем одновременного взрывания всех скважин с отбросом отбитой жильной массы взрывом в направлении, перпендикулярном направлению отброса породы - вдоль линии нормальной выемочной мощности: от кровли к почве или от почвы к кровле - и выдают ее из очистного блока.

Основной технической проблемой является высокая трудоемкость разработки, обусловленная проведением выработок в двух перпендикулярных направлениях, а также необходимость усиленного заряда в шпурах отбивающих жильную массу, что приводит к излишнему измельчению жильной массы и соответственно повышению потерь полезного компонента.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является обеспечение качественной разработки маломощных жил с минимальными трудозатратами.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ разработки пологопадающих маломощных жил, включающий в себя проведение подготовительных и нарезных выработок, расположение жилы вблизи почвы очистного забоя, разделение вмещающей породы и жилы путем последовательного взрывания рядов скважин во вмещающей породе и взрывное отбивание жилы, выдача жильной массы из очистной камеры, отличающийся тем, что бурят во вмещающей породе над жилой под углом 45° относительно плоскости забоя шпуры, отбивают силой взрыва вмещающую породу в пространство очисткой камеры, по окончании обрушения кровли частично зачищают очистную камеру от отбитой породы, бурят в жиле перпендикулярно плоскости забоя в несколько рядов шпуры с двойной плотностью шпуров в каждом из нижерасположенных рядов, заряжают взрывчатым веществом верхний и через один в каждом из нижерасположенных рядов шпуры с уменьшением количества взрывчатого вещества по рядам снизу вверх, отбивают жильную массу с минимальным ее перемещением по очистной камере.

В частности, частичную зачистку очистной камеры от отбитой породы осуществляют вблизи выхода наружу жилы.

В частности, количество взрывчатого вещества уменьшают по рядам снизу-вверх с возможностью направления энергии взрыва на пустые шпуры.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема первого этапа очистного цикла.

На фиг.2 показана схема второго этапа очистного цикла.

На фиг.3 показана схема третьего этапа очистного цикла.

На фиг.4 показано расположение шпуров в жиле.

На фигурах обозначено: 1 – вмещающая порода, 2 – жила, 3 – очистная камера, 4 – отбитая порода, 5 – шпуры, 6 – жильная масса, 7 – заряженные шпуры, 8 – «пустые» шпуры.

Осуществление изобретения

Жилой принято называть тело, сформировавшееся в результате заполнения минеральным веществом трещины в каких-либо горных породах. В случае, если жила имеет не вертикальное, а наклонное падение, породы, которые залегают над жилой, называются висячим боком, а породы, залегающие под жилой, — лежачим боком жилы. Поверхность, по которой жильное минеральное вещество соприкасается с боковой породой, носит название зальбанда. Размеры жил самые разнообразные. Длина их измеряется десятками метров, первыми сотнями метров, реже километрами, а иногда и десятками километров.

Мощность жил изменяется от десятых долей метра до десятков метров. По падению жилы иногда выклиниваются довольно быстро, но могут протягиваться на значительную глубину, превышающую километр.

Мощность жил редко остается постоянной; обычно же она меняется как по простиранию, так и по падению жилы, то увеличивается в местах раздувов, то уменьшается в местах пережимов. Жила; характеризующаяся раздувами, следующими одни за другим, называется рубцовой. Если эти раздувы находятся близко друг от друга, жила считается четковидной.

Выклинивание жил может быть простым, тупым и сложным. При простом выклинивании мощность жилы постепенно уменьшается вплоть до нуля. При тупом выклинивании мощность жилы резко обрывается. При сложном выклинивании жилы разбиваются на ряд отдельных выступов, или так называемых пальцев. Жилы могут различным образом располагаться среди вмещающих пород. В соответствии с этим выделяются пластовые жилы, залегающие согласно с напластованием горных пород, и жилы секущие, располагающиеся несогласно с напластованием или сланцеватостью вмещающих пород. Как уже отмечалось ранее, жилы, залегающие в полостях отслоения антиклинальных складок, носят название седловидных.

Сложные формы рудных тел широко распространены. Встречаются они преимущественно среди эпигенетических месторождений. Иногда наблюдаются сложно построенные пластовые тела и в сингенетических месторождениях. В этом случае в них наблюдается чередование прослоев полезного ископаемого с прослоями пустой породы.

ВМЕЩАЮЩАЯ ПОРОДА (а. enclosing rock, adjoining rock; н. Nebengestein, Floznebengestein; ф. roche encaissante, eponte; и. roca encajonante, hastiales) — горная порода, в которой заключена рудная залежь, жила или иное геологическое тело с полезным ископаемым.

Шпур - искусственное цилиндрическое углубление в твёрдой среде (горной породе, бетоне) диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. Применяются для размещения зарядов при взрывных работах, для установки анкерной крепи, нагнетания воды или цемента в окружающий массив горных пород и т.п.

Камера — подземная горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину; предназначена для размещения функциональных технологические устройств, оборудования, материалов, инвентаря и др., а также ведения очистных работ при камерной системе разработки и камерно-столбовой системе разработки. Очистная камера - очистная горная выработка с забоем небольшой протяженности (до 12-16 м), ограниченная по бокам массивом или целиками полезного ископаемого, и не имеющие непосредственного выхода на земную поверхность.

Способ разработки пологопадающих маломощных жил осуществляют следующим образом.

При проведении горно-подготовительных и нарезных работ очистной забой располагают таким образом, чтобы разрабатываемая жила 2 с полезными ископаемыми располагалась максимально приближаясь к почве выработки (см.Фиг.1).

Для обеспечения технологического процесса и относительно комфортных условий труда вертикальную мощность очистной камеры 3 принимают от 1,2 до 1,8 метра с возможностью обеспечения мощности очистной камеры 3, позволяющей размещаться и работать персоналу и оборудованию.

На первом этапе очистного цикла производят бурение шпуров 5 диаметром 40-42 мм по вмещающей породе 1 над жилой 2, при этом шпуры 5 располагают под углом 45° относительно плоскости забоя. Увеличение диаметра шпуров 5 и размещаемых в них зарядов увеличивает неравномерность дробления вмещающей породы 1 и ухудшает точность оконтуривания выработки. Увеличение диаметра шпуров 5 и соответственно диаметра патрона взрывчатого вещества приводит к возрастанию зоны разрушения массива и, следовательно, снижению устойчивости пород. В пробуренные шпуры 5 закладывают взрывчатое вещество с возможностью доставки максимальной части отбитой породы 4 в отработанное пространство очистной камеры 3 силой взрыва.

После производства взрывных работ по вмещающим породам 1 и окончания процесса обрушения кровли (набора купола), производят зачистку очистной камеры 3 от отбитой породы 4 (см.Фиг.2).

На втором этапе производят бурение шпуров 5 диаметром 40-42 мм для взрывного разрушения (разупрочнения) жилы 2, рядами перпендикулярно плоскости забоя (см.фиг.2), при этом в нижнем ряду осуществляют контурно-строчечное бурение, при котором количество шпуров 5 в нижних рядах выполняют в два раза больше, чем в верхних рядах (см.Фиг.4). По окончании бурения шпуры 5 заряжают зарядами взрывчатого вещества, при этом заряженным в нижнем горизонтальном ряду выполняют каждый второй шпур 5, а количество заряда взрывчатого вещества уменьшают снизу-вверх по горизонтальным рядам с возможностью направления энергии взрыва на «пустые» шпуры 8 и разрушения жильной массы 6 с минимальным перемещением взорванной жильной массы 6 по очистной камере 3.

Параметры взрывных работ рассчитывают по каждому конкретному добычному блоку с учетом его крепости и уточняют в начале разработки опытными взрывами.

На третьем этапе жильную массу 6 аккумулируют на почве очистной камеры 3 (см.Фиг.3), после достаточного количества накопившейся жильной массы 6 ее доставляют к откаточным сосудам (на фигурах не показаны) и выдают на гора.

Технический результат изобретения – обеспечение качественной разработки маломощных жил с минимальными трудозатратами достигается за счет того, что при взрывной отбойке отбитую породу 4 и жильную массу 6 разделяют в одной очистной камере 3 путем поэтапного взрывания и перемещения в очистную камеру 3 вмещающей породы 1 и жильной массы 6 силой взрыва взрывных зарядов, заложенных в шпурах 5, выполненных под углом 45° во вмещающей породе 1 и перпендикулярно в жиле 2 относительно плоскости забоя, при этом бурение шпуров 5 в жиле 2 выполняют контурно-строчечным методом, при котором шпуры 5 бурят в несколько рядов с двойной плотностью шпуров 5 в каждом из нижерасположенных рядов, а зарядку взрывчатым веществом выполняют в каждый верхний и через один в каждом из нижерасположенных рядов с уменьшением количества взрывчатого вещества по рядам снизу вверх с возможностью минимального дробления, максимально направленного раскалывания и минимального перемещения взорванной жильной массы 6 в очистной камере 3.

Изобретение относится к способу разработки пологопадающих маломощных жил. Техническим результатом является обеспечение качественной разработки маломощных жил с минимальными трудозатратами. Способ разработки пологопадающих маломощных жил включает в себя проведение подготовительных и нарезных выработок, расположение жилы вблизи почвы очистного забоя, разделение вмещающей породы и жилы путем последовательного взрывания рядов скважин во вмещающей породе и взрывное отбивание жилы, выдача жильной массы из очистной камеры. Во вмещающей породе бурят над жилой под углом 45° относительно плоскости забоя шпуры, отбивают силой взрыва вмещающую породу в пространство очисткой камеры. По окончании обрушения кровли частично зачищают очистную камеру от отбитой породы. Бурят в жиле перпендикулярно плоскости забоя в несколько рядов шпуры с двойной плотностью шпуров в каждом из нижерасположенных рядов. Заряжают взрывчатым веществом верхний и через один в каждом из нижерасположенных рядов шпуры с уменьшением количества взрывчатого вещества по рядам снизу вверх. Отбивают жильную массу с минимальным ее перемещением по очистной камере. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ разработки пологопадающих маломощных жил, включающий в себя проведение подготовительных и нарезных выработок, расположение жилы вблизи почвы очистного забоя, разделение вмещающей породы и жилы путем последовательного взрывания рядов скважин во вмещающей породе и взрывное отбивание жилы, выдачу жильной массы из очистной камеры, отличающийся тем, что бурят во вмещающей породе над жилой под углом 45° относительно плоскости забоя шпуры, отбивают силой взрыва вмещающую породу в пространство очисткой камеры, по окончании обрушения кровли частично зачищают очистную камеру от отбитой породы, бурят в жиле перпендикулярно плоскости забоя в несколько рядов шпуры с двойной плотностью шпуров в каждом из нижерасположенных рядов, заряжают взрывчатым веществом верхний и через один в каждом из нижерасположенных рядов шпуры с уменьшением количества взрывчатого вещества по рядам снизу вверх, отбивают жильную массу с минимальным ее перемещением по очистной камере.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частичную зачистку очистной камеры от отбитой породы осуществляют вблизи выхода наружу жилы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество взрывчатого вещества уменьшают по рядам снизу вверх с возможностью направления энергии взрыва на пустые шпуры.