Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых Российский патент 2023 года по МПК E21C41/00 E21C41/16 E21C41/26 E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых, представленных размягчаемыми и/или размокаемыми горными породами, а также обводненных песчано-гравийных и фосфоритовых месторождений, в том числе Вятско-Камское, Егорьевское и другие месторождения московской области.

Известен способ комбинированной разработки месторождений, включающий гидравлическую отработку верхней части месторождения с поверхности, проходку вертикального или наклонного полевого ствола, от него к рудному телу капитальных подготовительных горизонтальных или наклонных выработок, отработку, доставку и последующее транспортирование полезного ископаемого (см. патент РФ №2021513, кл. Е21С 45/00, 1992 г).

Недостатком данного способа является невысокая производительность при отработке верхней части месторождения. Кроме того, при отработке нижней части, применяется принципиально иное технологическое оборудование, никак не связанное с гидравлической разработкой, что требует дополнительных значительных капиталовложений на оборудование, транспортные схемы и т.д. Также необходимы значительные затраты на осушение месторождения.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение - повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых.

Технический результат - повышение производительности и снижение затрат на разработку месторождений, представленных размягчаемыми и/или размокаемыми горными породами.

Размягчаемость - способность скальных горных пород снижать прочность при насыщении водой. Она характеризуется, коэффициентом размягчаемости Kр, представляющим собой отношение временного сопротивления породы одноосному сжатию в водонасыщенном (R_сж^w) и воздушно-сухом (R_сж) состояниях: Kр= R_сж^w/ R_сж

Размокаемость - это способность глинистых пород при впитывании воды терять связность и превращаться в рыхлую массу с частичной или полной потерей несущей способности. Интенсивность процесса размокания зависит от характера структурных связей, состава и состояния грунтов. Скорость и интенсивность размыва зависят как от характера водного воздействия, так и от реакции породы на данное воздействие - размываемости.

Технический результат достигается тем, что в способе комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых, включающем гидравлическую отработку верхней части месторождения с поверхности, проходку вертикального или наклонного полевого ствола, проходку от ствола к рудному телу капитальных горизонтальных или наклонных выработок, отработку, доставку и последующее транспортирование полезного ископаемого, вскрытие верхней части месторождения производят открытыми горными работами. заводняют полученный котлован, размещают на поверхности воды плавучее добычное оборудование. После понижения прочности слоя под действием заводняющей жидкости, производят послойную отработку полезного ископаемого, доставку и транспортирование полученной пульпы. Ниже проектного уровня отработки плавучим добычным оборудованием создают искусственную кровлю, под защитой последней ведут подземную этажную отработку. Перед отработкой каждого этажа формируют наклонное искусственное днище из твердеющего материала, после затвердевания которого над искусственным днищем создают технологическое очистное пространство, которое полностью заполняют водой с подпором. По мере размягчения и отслаивания горной массы производят ее выдачу на поверхность, после отработки днище зачищают, а полученную полость закладывают.

Кроме того, на поверхности воды в котловане размещают драгу, которой производят послойную отработку полезного ископаемого, доставку, обогащение и транспортирование полученной пульпы и хвостов обогащения.

При подземной этажной отработке и неустойчивых, размягчаемых и/или размокаемых горных вмещающих породах, по контуру отрабатываемого этажа проходят щели, которые заполняют твердеющим материалом.

При значительных горизонтальных размерах месторождения, этажи разбивают на камеры, между которыми проходят щели, которые заполняют твердеющим материалом, после отработки каждой камеры производят зачистку ее днища и осуществляют закладку.

Для самотечной доставки капитальные горизонтальные или наклонные выработки проходят с уклоном в сторону ствола.

Для интенсификации процесса размокания в воду добавляют поверхностно активные вещества (далее ПАВ).

Перед стволом в капитальных выработках создают пульпоприемники.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен вертикальный разрез разрабатываемого месторождения;

на фиг. 2 - вид по А-А (пдан);

на фиг. 3 - разрез отрабатываемого этажа;

на фиг. 4 - вид по В-В;

на фиг. 5 - план одного из возможных вариантов разбивания этажа на камеры.

Осуществление способа поясняется на примере отработки кимберлитовой трубки.

С поверхности производится вскрытие части месторождения открытыми горными работами. Котлован 1 заводняют жидкостью (водой) 2 на глубину необходимую и достаточную для нормальной работы плавучего добычного оборудования 3, которое размещают на поверхности воды 2. Если месторождение располагается под естественным котлованом или водоемом, их используют для размещения добычного оборудования 3. После понижения прочности очередного слоя 4 горных пород 5, контактирующих с водой 2, производят послойную отбойку и транспортирование по трубопроводу 6 полученной пульпы.

Одновременно после частичной, или полной отработки верхней части месторождения, проходят вертикальный или наклонный ствол 7. От него к рудному телу проходят капитальные горизонтальные 8 или наклонные 9 выработки. Ниже проектного уровня 10 отработки плавучим добычным оборудованием 3, создают искусственную кровлю 11. Искусственная кровля может создаваться подземным методом, для чего к месту ее создания от ствола 7 проходят одну или несколько выработок 12, в которых производят операции по созданию полости в проектном контуре и заполнению ее твердеющим материалом. После полной отработки верхней части месторождения до проектного уровня 10, искусственную кровлю 11 можно создавать открытым методом. Под защитой искусственной кровли 11, ведут подземную этажную отработку.

Перед отработкой этажа 13, под ним формируют наклонное искусственное днище 14. Для создания искусственного днища 14 проходят восстающие 15, от них - горизонтальные выработки 16. Между выработками 16 и 9 (или 8) вынимают горную массу и закладывают твердеющим материалом. После затвердевания последнего над ним создают технологическое очистное пространство, которое полностью заполняют водой 17 с подпором. По мере размокания и отслаивания горной массы от массива 18, производят ее выдачу на поверхность (в виде пульпы).

При неустойчивых, или склонных к размягчению и/или размоканию вмещающих породах 19, по контуру отрабатываемого этажа 13, проходят щели, которые заполняют твердеющим материалом. После затвердевания указанного твердеющего материала образуются стены 20 этажа 13. Указанные щели проходят из горизонтальных выработок 16.

При значительных горизонтальных размерах месторождения этажи 13 разбивают на камеры 21. Между ними проходят щели, которые заполняют твердеющим материалом. После затвердевания указанного твердеющего материала образуются стены 22 камер 21.

Для осуществления самотечной доставки капитальные наклонные 9 выработки проходят с уклоном в сторону ствола 7. Эти выработки и днища желательно создавать с углом наклона большим или равным углу естественного откоса.

При использовании горизонтальных 8 выработок доставку осуществляют принудительно. Для нормальной работы устройств выдающих получаемую пульпу на поверхность, перед стволом 7 в капитальных горизонтальных 8 или наклонных 9 выработках создают пульпоприемники 23.

После полной отработки этажа 13 или, при камерной отработке этажа, каждой камеры 21, искусственное днище 14 зачищают, а полученную полость закладывают закладкой 24, в том числе и твердеющей.

При камерной отработке этажей одновременно можно отрабатывать несколько камер 21, как на одном этаже 13, так и на нескольких. Искусственное днище 14 вышележащего этажа 13 или камеры 21 служит искусственной кровлей при отработке нижележащего этажа или камеры.

Предложенный способ позволит, за счет использования свойств отдельных видов горных пород, а именно способности размягчаться и/или размокать, сократить энергетические и материальные затраты на отбойку, упростить подготовку камер и ведение очистных работ.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых, представленных размягчаемыми и/или размокаемыми горными породами, а также обводненных песчано-гравийных и фосфоритовых месторождений. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых включает гидравлическую отработку верхней части месторождения с поверхности, проходку вертикального или наклонного полевого ствола, проходку от ствола к рудному телу капитальных горизонтальных или наклонных выработок, отработку, доставку и последующее транспортирование полезного ископаемого, вскрытие верхней части месторождения производят открытыми горными работами, заводняют полученный котлован, размещают на поверхности воды плавучее добычное оборудование, которым, после понижения прочности слоя под действием заводняющей жидкости, производят послойную отработку полезного ископаемого, доставку и транспортирование полученной пульпы, ниже проектного уровня отработки плавучим добычным оборудованием создают искусственную кровлю, под защитой которой ведут подземную этажную отработку, перед отработкой каждого этажа формируют наклонное искусственное днище из твердеющего материала, после затвердевания которого над искусственным днищем создают технологическое очистное пространство, которое полностью заполняют водой с подпором, по мере размягчения и отслаивания горной массы производят ее выдачу на поверхность, после отработки днище зачищают, а полученную полость закладывают. Техническим результатом является повышение производительности и снижение затрат на разработку месторождений. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых, включающий гидравлическую отработку верхней части месторождения с поверхности, проходку вертикального или наклонного полевого ствола, проходку от ствола к рудному телу капитальных горизонтальных или наклонных выработок, отработку, доставку и последующее транспортирование полезного ископаемого, вскрытие верхней части месторождения производят открытыми горными работами, заводняют полученный котлован, размещают на поверхности воды плавучее добычное оборудование, которым, после понижения прочности слоя под действием заводняющей жидкости, производят послойную отработку полезного ископаемого, доставку и транспортирование полученной пульпы, ниже проектного уровня отработки плавучим добычным оборудованием создают искусственную кровлю, под защитой которой ведут подземную этажную отработку, перед отработкой каждого этажа формируют наклонное искусственное днище из твердеющего материала, после затвердевания которого над искусственным днищем создают технологическое очистное пространство, которое полностью заполняют водой с подпором, по мере размягчения и отслаивания горной массы производят ее выдачу на поверхность, после отработки днище зачищают, а полученную полость закладывают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности воды в котловане в качестве плавучего добычного оборудования размещают драгу, которой производят послойную отработку полезного ископаемого, доставку, обогащение и транспортирование полученной пульпы и хвостов обогащения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при подземной этажной отработке по контуру отрабатываемого этажа проходят щели, которые заполняют твердеющим материалом.

4. Способ по п. 1 или 3, отличающийся тем, что этаж разбивают на камеры, между которыми проходят щели, которые заполняют твердеющим материалом, после отработки каждой камеры производят зачистку ее днища и осуществляют закладку.

5. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что капитальные горизонтальные или наклонные выработки проходят с уклоном в сторону ствола.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в воду добавляют поверхностно-активные вещества.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в капитальных выработках перед стволом создают пульпоприемники.