Способ отработки рудных тел Российский патент 2023 года по МПК E21C41/22 E21F15/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке наклонных рудных тел с недостаточно устойчивыми для выемки открытыми камерами налегающими породами. Известен способ отработки наклонных рудных тел с отбойкой на открытую камеру и доставкой руды взрывом в рудоприемные выработки (А.С. №104669). Однако, область применения этого способа ограничивается устойчивыми налегающими породами, не склонными к вывалам и обрушению при обнажении с применением отбойки скважинами.

Наиболее близким к изобретению является способ сплошной отработки рудных тел камерами с последующей закладкой твердеющим материалом, включающий проходку бурового штрека, погрузочно - доставочных ортов, рудоспуска, закладочно - вентиляционных выработок, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели путем отбойки скважин на отрезной восстающий, послойную отбойку вееров скважин в камере с частичным выпуском, непрерывное магазинирование руды для поддержания неустойчивых пород висячего бока, генеральный выпуск уплотненной руды и последующую закладку камеры через скважины твердеющим материалом (Каплунов Д.Р. и др. Комплексное освоение рудных месторождений: проектирование и технология подземной разработки. - М.: ИПКОН РАН, 1988, С. 103, рис. 2.3). Однако, эффективное применение данного способа ограничивается крутопадающими рудными телами (>60-65°). Распространение этой технологии на отработку наклонных рудных тел (30-50°) требует кратного уменьшения высоты очистных камер и соответствующего увеличения всего комплекса выработок-буровых, выпускных, доставочных, вентиляционных, закладочных - или даже перехода на значительно менее эффективную слоевую выемку.

Расширить область применения технологии со сплошной выемкой без уменьшения параметров очистных камер и значительного увеличения затрат позволяет способ отработки рудных тел недостаточно крутого падения камерами со сплошной выемкой и последующей закладкой твердеющим материалом, включающий дополнительный процесс принудительного обрушения в зону выпуска откоса обогащенной руды, остающейся на лежачем боку (патент на изобретение №2784474, 2022, бюл. №33). Способ предусматривает насыщение основания откоса водой, подаваемой через перфорированную трубу из вышерасположенного штрека, и проведение сотрясательного взрыва из скважин, пробуренных под откосом, что вызывает обрушение откоса в зону потока.

Недостатком такой технологии является обнажение висячего бока на период извлечения откоса, что ограничивает ее применение при недостаточно устойчивых налегающих породах.

Изобретение решает задачу рационального комбинирования трех технологических элементов: отбойки с доставкой руды взрывом, отбойки с непрерывным магазинированием руды и закладки твердеющим материалом. Оно направлено на исключение принципиальных недостатков известных способов в указанных условиях -устранение предпосылок для формирования откоса неистекшей обогащенной руды в «мертвой» зоне, не допуская обнажения недостаточно устойчивых для отработки открытыми камерами налегающих пород.

Техническим результатом изобретения является предотвращение потерь руды на лежачем боку путем совмещения контура отбойки с образующей зоны обрушения и выпуска уплотненной в магазине руды, а также не допущения обнажения налегающих пород.

Сущность изобретения раскрывается в совокупности следующих мер и действий. Способ сплошной комбинированной отработки наклонных рудных тел с недостаточно устойчивыми для выемки открытыми камерами налегающими породами включает проходку наклонной буровой выработки по лежачему боку, рудоприемного штрека, погрузочно-доставочных ортов, рудоспуска, закладочных выработок, вентиляционно-ходовых сбоек, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели путем отбойки скважин на отрезной восстающий, бурение вееров скважин, выемку камеры с закладкой твердеющим материалом через скважины.

Принципиальное отличие способа состоит в том, что очистную камеру разделяют по диагонали на две части с формированием разделительной грани под углом наклона, равном углу обрушения уплотненной замагазинированной руды, что устраняет предпосылки для образования откоса обогащенной руды в «мертвой» зоне и ее потерь. Под таким же углом наклона формируют в последующем и боковую грань верхней полукамеры, обеспечивая полное вовлечение отбитой руды в зону выпуска.

Отрабатываемую в первую очередь нижнюю полукамеру отбивают слоями с доставкой руды взрывом в рудоприемный штрек под прикрытием устойчивого рудного массива, что исключает разубоживание от обрушения пород. Доставленную руду каждого слоя полностью выпускают, освобождая емкость для следующего слоя. Исключением является последний слой. Его руда остается в выработках днища и служит перемычкой для локализации закладки, подаваемой через скважины и самотеком заполняющей полукамеру. Толщину последнего слоя и мощность заряда принимают, исходя из полного без остатка заполнения отбитой рудой выработок днища. Эту руду выпускают после затвердения закладки. Незначительная часть руды на границе с закладкой, пропитавшаяся твердеющим материалом, служит укреплению борта рудоприемного штрека и предохраняет от разубоживания.

Верхнюю полукамеру, отрабатываемую во вторую очередь, отбивают слоями «в зажиме» с частичным выпуском и непрерывным магазинированием руды для поддержания налегающих пород. При этом наклон контура отбойки под углом обрушения замагазинированной руды обеспечивает полный охват отбитой руды зоной выпуска, исключая ее потери. После интенсивного генерального выпуска полукамеру заполняют закладкой через скважины. Разделение камеры на две части сокращает в два раза время поддержания налегающих пород в период магазинирования, массового выпуска и закладки. Это способствует минимизации локальных вывалов пород неизбежных при скважинной отбойке.

Способ обеспечивает в сложных горно-геологических условиях сплошную бесцеликовую выемку с высокими показателями извлечения руды.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема разделения камеры на две части и определения параметров технологии, на фиг. 2 показана послойная отбойка нижней полукамеры с доставкой руды взрывом в рудоприемный штрек. Фиг. 3 демонстрирует процесс закладки отработанной нижней полукамеры при заполненных выработках днища рудой, служащей перемычкой для локализации закладки. На фиг. 4 показана стадия разбуривания верхней полукамеры из освобожденного от руды и очищенного рудоприемного штрека. На рисунке обозначены: лежачий бок 1 рудного тела, залегающего под углом α, висячий бок 2, представленный недостаточно устойчивыми породами, разделительная грань 3 между двумя полукамерами, формируемая под углом обрушения уплотненной замагазинированной руды, буровая наклонная выработка 4, пройденная с заглублением 5, точка пересечения А разделительной грани 3 с наклонной буровой выработкой 4, точка пересечения В боковой грани рудоприемного штрека 6 с контуром оруденения 1, рудоприемный штрек 6, погрузочно-доставочные орты 7, рудоспуск 8, закладочные выработки 9, вентиляционно-ходовые сбойки 10, закладочные скважины первой и второй очереди 11 и 12, заложенная камера 15, веера скважин 13 для отбойки нижней полукамеры с доставкой руды взрывом, нижние скважины 14 в веерах 13, заряжаемые более мощными зарядами для усиления метательного эффекта, равные углы сопряжения β плоскости вееров 13 с разделительной гранью 3 и почвой 1 нижней полукамеры, руда 16 последнего слоя, заполняющая выработки днища и служащая перемычкой для локализации закладки 17, подаваемой через скважины 11, рудоприемный штрек 18, освобожденный от руды и очищенный после затвердения закладки 17, веера скважин 19 для отбойки верхней полукамеры с непрерывным магазинированием руды, боковая грань 20 верхней полукамеры, формируемая под углом обрушения уплотненной руды, перемычка 21, устанавливаемая перед закладкой верхней полукамеры, заглубление 22 погрузочно-доставочных ортов 7 по отношению к рудоприемному штреку 6.

Способ осуществляется следующим образом. Вначале определяется максимальная длина камеры. Согласно изобретению, отбойка нижней полукамеры должна производиться без обнажения недостаточно устойчивых налегающих пород. Исходя из этого требования, от верхнего угла вышерасположенной заложенной камеры отстраивается под углом разделительная грань 3 до пересечения с кровлей буровой выработки 4. Точка пересечения А определяет расположение правого борта рудовыпускного штрека 6. При этом верхний правый угол штрека 6 располагают на его пересечении В с контуром оруденения 1. Для увеличения емкости рудоприемный штрек заглубляют в породы лежачего бока. От левого борта этого штрека под углом отстраивают боковую грань 20 верхней полукамеры. Под почвой рудоприемного штрека 6 на расстоянии пробоя 22 зарядами шпуров проходят погрузочно-доставочные орты 7, сбивая их при проходке со штреком 6. Буровую наклонную выработку 4 также проходят с заглублением с таким расчетом, чтобы контурные скважины 14 проходили по лежачему боку 1. Для повышения метательного эффекта их заряжают усиленными зарядами. Буровую выработку 4 располагают на границе с массивом следующей камеры. Это упрощает соединение буровой выработки с помощью сбоек 10 с вентиляционно-ходовой сетью рудника. Веера скважин 13 бурят под таким наклоном, чтобы углы β их сопряжения с почвой 1 и кровлей 3 полукамеры были равными. Это позволяет приблизить траекторию отброса взорванной руды к оси полукамеры для минимизации потерь кинетической энергии от ударов руды о стенки полукамеры.

Отбитую руду каждого слоя полностью выпускают, освобождая рудоприемную емкость для следующего слоя. Только руду 16 последнего слоя оставляют в выработках днища и на нее подают закладку 17, которая поступает через скважины 11 и самотеком заполняет полукамеру. Толщину последнего слоя и мощность взрыва принимают с таким расчетом, чтобы руда полностью и без остатка размещалась в выработках днища, обеспечивая локализацию закладки. Эту руду выпускают после затвердения закладки.

После освобождения от руды и очистки рудоприемного штрека 18 его используют для разбуривания верхней полукамеры веерами скважин 19.

На границе с соседней заложенной камерой проходят отрезной восстающей и отбойкой на него скважин образуют отрезную щель. Отбойку вееров скважин 19 производят слоями «в зажиме» с частичным выпуском и непрерывным магазинированием руды, не допуская обнажения налегающих пород. При этом под углом обрушения уплотненной в магазине руды формируют боковую грань 20 верхней полукамеры. После максимально интенсивного генерального выпуска руды полукамеру закладывают через скважины 12. Для локализации закладки предварительно устанавливают перемычку 21.

Способ позволяет существенно уменьшить вероятность локальных вывалов налегающих пород за счет сокращения времени их частичного обнажения на последнем этапе выемки и закладки верхней полукамеры. Факторами сокращения этого времени являются: уменьшение в два раза объема магазинируемой руды за счет разделения камеры на две части, максимальная интенсивность массового выпуска благодаря использованию высокопроизводительного оборудования, сокращения расстояния доставки за счет использования рудоспусков, массовой закладки через скважины с самотечным заполнением камер.

Рациональное комбинирование магазинирования руды, взрыводоставки и закладки обеспечивает сплошную бесцеликовую выемку с минимальными потерями и разубоживанием.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке наклонных рудных тел с недостаточно устойчивыми для выемки открытыми камерами налегающими породами. Способ сплошной отработки наклонных рудных тел, заключающийся в комбинировании отбойки с доставкой руды взрывом и отбойки с магазинированием руды с последующей закладкой твердеющим материалом, включает проходку наклонной буровой выработки, рудоприемного штрека, погрузочно-доставочных ортов, рудоспуска, закладочных выработок, вентиляционно-ходовых сбоек, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели, бурение вееров скважин, выемку камер с закладкой через скважины. Очистную камеру разделяют по диагонали на две части с формированием разделительной грани под наклоном, равным углу обрушения замагазинированной руды, что устраняет предпосылки для потерь руды в «мертвой» зоне. Отрабатываемую в первую очередь нижнюю полукамеру отбивают с доставкой руды взрывом под прикрытием устойчивого рудного массива и выпускают ее, исключая последний слой, руда которого заполняет выработки днища и служит перемычкой для локализации закладки. Выпускают эту руду после затвердения закладки. Верхнюю полукамеру отбивают слоями «в зажиме» и магазинируют руду. После интенсивного генерального выпуска камеру заполняют закладкой, обеспечивая в сложных горно-геологических условиях бесцеликовую выемку с высокой полнотой извлечения руды. Техническим результатом изобретения является предотвращение потерь руды на лежачем боку путем совмещения контура отбойки с образующей зоны обрушения и выпуска уплотненной в магазине руды, а также недопущение обнажения налегающих пород. 4 ил.

Способ сплошной комбинированной отработки наклонных рудных тел с недостаточно устойчивыми для выемки открытыми камерами налегающими породами, включающий проходку наклонной буровой выработки по лежачему боку, рудоприемного штрека, погрузочно-доставочных ортов, рудоспуска, закладочных выработок, вентиляционно-ходовых сбоек, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели путем отбойки скважин на отрезной восстающий, бурение вееров скважин, выемку камер с закладкой твердеющим материалом через скважины, отличающийся тем, что очистную камеру разделяют по диагонали на две части с формированием разделительной грани под углом наклона, равным углу обрушения уплотненной замагазинированной руды, при этом отрабатываемую в первую очередь нижнюю полукамеру отбивают слоями с доставкой руды в рудоприемный штрек взрывом под прикрытием устойчивого рудного массива и выпускают ее, исключая последний слой, руда которого заполняет выработки днища и служит перемычкой для локализации подаваемой через скважины закладки, выпускают эту руду после затвердения закладки, верхнюю полукамеру отбивают слоями «в зажиме» с непрерывным магазинированием руды для поддержания налегающих пород и после интенсивного генерального выпуска полукамеру заполняют закладкой, обеспечивая бесцеликовую выемку.