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

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке крутопадающих рудных тел малой и средней мощности.

Известен способ отработки крутопадающих рудных тел системой с доставкой руды взрывом, включающий проходку погрузочного орта, выпускных воронок, подэтажных буровых штреков, отрезного восстающего, формирование отрезной щели, отбойку камеры в две очереди с оставлением временного уступа, образующего дополнительную к воронкам рудоприемную емкость и доставку руды взрывом [А.С. №199064, МПК Е21с, Кл. 5 с. 7, 13. VII. 1967, бюл. №15].

Недостатком способа является оставление временного внутрикамерного целика, последующее обрушение которого сопряжено с повышенными потерями и разубоживанием.

Наиболее близким к изобретению является способ отработки крутопадающих рудных тел малой и средней мощности камерами ромбоидальной формы, располагаемыми в шахматном порядке на смежных горизонтах, с отбойкой из подэтажного штрека, доставкой руды силой взрыва и гравитации по наклонным нижним граням камеры и выпуском через одну воронку [А.С. №609433, (51) М. Кл.² Е21с 41/06, 15.12.79, бюл. 46].

Недостатки способа-прототипа:

- низкая производительность подготовки днища с проходкой дучки и воронки;

- низкая интенсивность очистной выемки, так как она лимитирована производительностью выпуска через единственную воронку, расположенную в угловой части камеры;

- уязвимость выпускного отверстия от интенсивного износа в связи с большим объемом руды (до 70-80 тыс.т), выпускаемой через одну воронку, и высокий риск выхода камеры из рабочего состояния;

- недостаточно крутой угол наклона нижних граней камеры на фиг. 2 он равен 45°) для свободного истечения частично замагазинированной (и используемой в качестве рудной подушки, что необходимо для защиты выработок днища от прямых ударов крупными кусками руды;

- тупой угол встречи скважин с контуром камеры, с чем связан гребенчатый его рельеф после отбойки, вызывающий повышенные потери руды при отбойке и ее задержку на почве камеры;

- большая площадь обнажения пород висячего бока, охватывающая два этажа, несет риск масштабного неконтролируемого обрушения камеры;

- многократно повторяющаяся сейсмическая нагрузка от взрывов на протяженную наклонную часть потолочины (целик вдоль верхней грани камеры) в сочетании с горным давлением ослабляет ее и требует увеличения толщины;

- переброс руды взрывом через воронку и оседание обогащенной рудной мелочи на гранях камеры;

- формирование нижней и верхней подсечек небезопасно, затратно и малоэффективно из-за локальной их площади;

- боковое истечение руды из дучки на погрузочный орт 3 (фиг. 2) затрудняет полное использование мощности ПДМ, рассчитанной на торцовую погрузку;

- отбойка ~50% запасов нисходящими скважинами снижает эффективность выемки;

- большая глубина скважин в веерах по середине камеры, соизмеримая с высотой этажа, приводит к перебуру общей длины скважин, труднее поддается контролю проектного направления, ведет к росту выхода негабарита;

- низкие показатели извлечения руды при отработке во вторую очередь надштрекового целика и потолочины;

- в условиях повышенного риска горного производства выпуск руды из камеры (особенно больших размеров) только через одну выработку противоречит требованиям технической эксплуатации о необходимости резервирования пропускной способности наиболее узкого технологического звена;

- резко (кратно) различный объем запасов в слоях, отбиваемых на разных стадиях отработки камеры, затрудняет синхронизацию рудопотоков при отбойке и выпуске;

- большая ресурсоемкость, измеряемая количеством запасов месторождения, занятых горными работами, в расчете на 1 т производственной мощности рудника;

- низкий уровень безопасности горных работ, связанный со значительной вероятностью аварийных ситуаций, ставящих под угрозу невыполнение производственной программы рудника.

Раскрытие сущности изобретения. Изобретение характеризуется многоцелевым преобразованием технологии, обусловленным множественностью и многообразием недостатков. Оно направлено на повышение производительности и интенсивности выемки, показателей извлечения руды, устранение опасности обрушения пород висячего бока, повышение устойчивости выработок днища.

Сущность изобретения раскрывается совокупностью следующих действий и приемов.

Заявленный способ, предусматривающий шахматное расположение камер ромбоидальной формы на смежных этажах, включает проходку погрузочных ортов, доставочного и траншейного штреков, отрезного восстающего, формированием путем отбойки скважин выпускной траншеи на всю мощность рудного тела, образование отрезной щели отбойкой скважин на восстающий. Отбойку камеры осуществляют с доставкой руды силой взрыва и гравитации с частичным магазинированием руды, необходимым для защиты днища от прямых ударов кусками руды.

Отличие способа заключается в том, что путем удвоения числа выпускных выработок наклон нижних граней камеры увеличивают до угла обрушения частично замагазинированной руды. Это решение одновременно обеспечивает принцип 2-кратного резервирования пропускной способности критически «узкого» звена технологии. Для оптимизации буровзрывных работ буровые штреки проходят на двух подэтажах наклонно к горизонту. В целях защиты наклонной части протяженной потолочины от многократного сейсмического воздействия взрывов и выравнивания граней камеры превентивно вдоль этих граней пробуривают сгущенные веера скважин и производят гладкостенное взрывание. В центре камеры формируют временный опорный целик с регулируемыми параметрами, соответствующими устойчивости пород висячего бока. После отработки камеры временный целик обрушают в выпускную траншею.

Положительный эффект изобретения проявляется в комплексе показателей: повышении производительности и интенсивности выемки, полноты и качества извлечения руды, снижении опасности обрушения пород висячего бока, повышении конструктивной прочности днища, надежности выполнения производственной программы.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена общая технологическая схема способа и все технические результаты. На фиг. 2 показано на поперченном разрезе формирование временного опорного целика. Фиг. 3 демонстрирует схему бурения сгущенного веера скважин для гладкостенного взрывания.

На чертеже показаны: доставочный штрек 1, погрузочные орты 2, траншейный штрек 3, армированная лобовина 4 выпускной выработки, потолочина 5, искусственная «трещина» 6, образованная путем гладкостенного взрывания, сгущенный веер скважин 7 для гладкостенного взрывания, буровая ниша 8 для бурения сгущенного веера скважин, выпускная траншея 9, угол наклона нижних граней камеры, равный углу обрушения β частично замагазинированной руды, наклонные подэтажные буровые выработки 10, угол встречи α веера очистных скважин с проектным контуром камеры, временный опорный целик 11, отрезной восстающий 12, раздвоение 13 отрезного восстающего, вентиляционно-ходовая сбойка 14, буровая заходка 15 для обрушения временного опорного целика, обрушенная порода 16.

Осуществление изобретения. Изобретение ориентировано на использование высокопроизводительного горного оборудования, поэтому выбран траншейный способ подготовки днища вместо проходки дучки и воронки по прототипу. Подготовительные работы в камере включают проходку доставочного штрека 1, погрузочных ортов 2 и траншейного штрека 3, который проходят на уровне кровли погрузочных ортов, что исключает необходимость проходки дучек. В условиях горного производства, отличающегося высоким риском, правила эксплуатации требуют резервирования пропускной способности наиболее «узких» технологических звеньев. В способе-прототипе критично «узким» звеном является выпуск руды из камеры, предусматривающий использование для выпуска только одной воронки. В изобретении предусмотрен 100 - процентный резерв производительности выпуска. Но и при увеличении в 2 раза количества выпускных выработок в камере выпускное отверстие (особенно лобовина) остается наиболее уязвимым местом в днище из-за большого объема руды, выпускаемого через одну выработку. Наиболее эффективным средством достижения непрерывности производства является безремонтная эксплуатации днища, обеспечивающая поддержание выработок в рабочем режиме на протяжении всего срока службы. С этой целью перед образованием выпускной траншеи превентивно закрепляется тросовыми штангами сопряжение погрузочного орта с траншейным штреком и особенно надежно с армированием - лобовина 4. Такая мера позволяет избежать ремонтных работ в днище в процессе образования траншеи и очистной выемки. Еще одним слабым звеном способа - прототипа является многократное сейсмическое воздействие взрывных работ на протяженную наклонную часть потолочины 5. Чтобы избежать этого явления, предлагается образовать искусственную « трещину» 6, отделяющую будущую потолочину от отбиваемого массива. В изобретении такую «трещину» создают путем опережающего гладкостенного взрывания сгущенного веера скважин 7 по контуру камеры. Это технологическое решение выполняет и другую важную функцию. Искусственная «трещина» служит плоскостью отдельности, по которой происходит отрыв руды при отбойке камеры и тем самым сглаживается грань камеры, обеспечивая беспрепятственную доставку руды силой взрыва и гравитации. Плоскость отдельности, так же, как и армирование лобовины, создаются превентивно. Бурение сгущенного веера скважин для гладкостенного взрывания осуществляют из буровой ниши 8, образуемой от траншейного штрека. Выпускную траншею 9 формируют путем отбойки скважин после образования искусственной «трещины». Потенциал способа определяется полнотой доставки руды по наклонным граням в выпускную траншею. Способ - прототип не отвечает этому требованию, так как принятый угол наклона нижних граней в 45° и гребенчатый их рельеф приводят к накапливанию части отбитой руды на почве камеры. Усугубляет задержку руды и ее уплотнение в оставляемом на днище слое, необходимом для защиты выработок от прямых ударов кусками руды. В изобретении угол наклона нижних граней камеры увеличен до угла обрушения частично замагазинированной руды β что исключает задержку руды на наклонных гранях. Полному истечению руды из камер способствует и ровная поверхность нижних граней, создаваемая гладкостенным взрыванием. Этот фактор способствует также повышению извлечения руды из потолочины, обрушаемой во вторую очередь.

Принцип поточности производства требует синхронизации и равной производительности смежных технологических процессов, в данном случае отбойки и выпуска. В способе - прототипе объем бурения одной буровой установкой в середине камеры в разы превышает объем бурения на флангах камеры. В таких условиях сложно обеспечить одинаковую производительность отбойки на разных этапах отработки камеры, соответствующую производительности выпуска. В изобретении предусмотрено удвоение количества буровых выработок 10 в камере путем проходки их на двух подэтажах наклонно к горизонту. Это решение не только упрощает регулирование производительности отбойки, но и устраняет перебур общей длины скважин благодаря уменьшению глубины скважин в веерах, способствующему увеличению выхода руды с 1 м скважин. Кроме того, при меньшей глубине скважин проще контролировать их проектное направление, что позволяет уменьшить затяжку камер при отбойке и выход негабарита.

Работоспособность систем камерного типа определяется надежностью управления площадью обнажения пород висячего бока. Способ-прототип не наделен этой функцией, так как рассчитан на постоянную и запредельно большую площадь обнажения висячего бока, соответствующую объединенной высоте двух этажей. Причем, площадь обнажения не привязана к действительной устойчивости пород отрабатываемой камеры, а жестко задана параметрами камеры вышерасположенного этажа. Изобретение наделено гибкой системой управления площадью обнажения пород висячего бока. Схема нарезных работ в камере предусматривает возможность оставления временного опорного целика 11 в центре камеры. Причем, в зависимости от устойчивости пород висячего бока отрабатываемой камеры высота (по падению) целика регулируется. Физико-механические свойства пород висячего бока отрабатываемой камеры с опережением устанавливаются в процессе проходки отрезного восстающего 12. Для возможности оптимального размещения и формирования опорного целика отрезной восстающий в середине камеры раздваивается 13. С вышележащим горизонтом восстающий соединяется вентиляционно-ходовой сбойкой 14. После отработки камеры временный опорный целик обрушают в выпускную траншею из буровой заходки 15. Потолочину 5 вместе с околоштрековым целиком обрушают в последнюю очередь после отработки смежных камер. Изобретение отличается сложной инновационной структурой, многовекторным оптимизационным преобразованием технологии и высоким уровнем креативности.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке крутопадающих рудных тел малой и средней мощности. Способ, предусматривающий расположение камер ромбоидальной формы в шахматном порядке на смежных этажах, включает проходку погрузочных ортов, доставочного и траншейного штреков, буровых подэтажных штреков, отрезного восстающего формирование путем отбойки скважин выпускной траншеи на всю мощность рудного тела, образование отрезной щели путем отбойки скважин на восстающий. Отбойку камеры осуществляют с доставкой руды силой взрыва и гравитации в выпускную траншею. Руду частично магазинируют для защиты днища от прямых ударов кусками руды. Наклон нижних граней камеры увеличивают путем удвоения числа выпускных выработок до угла обрушения частично замагазинированной руды. Для оптимизации буровзрывных работ буровые штреки проходят на двух подэтажах наклонно к горизонту. В целях защиты наклонной части протяженной потолочины от многократного сейсмического воздействия взрывов и выравнивания граней камеры превентивно вдоль этих граней пробуривают сгущенные веера скважин и производят гладкостенное взрывание. В центре камеры формируют временный опорный целик с регулируемыми параметрами, соответствующими устойчивости пород висячего бока. Целик обрушают в выпускную траншею после отработки камеры. Технический результат изобретения заключается в обеспечении повышения производительности и интенсивности выемки и показателей извлечения руды, а также устойчивости висячего бока и днища. 3 ил.

Способ отработки крутопадающих рудных тел малой и средней мощности камерами ромбоидальной формы, располагаемыми в шахматном порядке на смежных этажах, включающий проходку погрузочных ортов, доставочного и траншейного штреков, буровых подэтажных штреков, отрезного восстающего, формирование путем отбойки скважин выпускной траншеи на всю мощность рудного тела, образование отрезной щели отбойкой скважин на восстающий, бурение вееров скважин, отбойку камеры с доставкой руды силой взрыва и гравитации в выпускную траншею, отличающийся тем, что путем удвоения числа выпускных выработок наклон нижних граней камеры увеличивают до угла обрушения частично замагазинированной руды, для оптимизации буровзрывных работ буровые штреки проходят на двух подэтажах наклонно к горизонту, для защиты наклонной части протяженной потолочины от сейсмического воздействия взрывов и выравнивания граней камеры превентивно вдоль этих граней пробуривают сгущенные веера скважин и производят гладкостенное взрывание, в центре камеры формируют временный опорный целик с регулируемыми параметрами, соответствующими устойчивости пород висячего бока.