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

Изобретение относится к горной промышленности и может применяться при отработке выклинивающихся вниз рудных тел с использованием направленной отбойки с доставкой руды взрывом.

Известен способ отработки наклонных рудных тел с использование взрыва для доставки руды в камере, при котором отбойку производят на плоскость перпендикулярную падению рудного тела [А.С. 104699, опубл 1956 г.]. Для подброса руды, задерживающейся на лежачем боку, из наклонных буровых выработок проходят заходки для закладки транспортирующих мин или бурят пучки шпуров.

Недостатки данного способа:

- кроме дополнительных затрат средств и времени на проходку заходок или бурение пучков шпуров этими средствами не обеспечивается полный подброс задерживающейся руды из-за локального их взрывного действия;

- нижний слой руды, движущийся по параллельной лежачему боку траектории, испытывает трение о почву, поэтому быстро теряет кинетическую энергию и задерживается.

Наиболее близким к изобретению является способ отработки крутопадающих рудных тел, включающий проходку погрузочного орта, поэтажных буровых выработок, выпускных воронок, отбойку рудного массива в две очереди по высоте с формированием временного уступа, образующего дополнительную к воронкам рудоприемную емкость [А.С. №199064, опубл. 13.07. 1967, бюл. №15].

Недостатки способа-прототипа:

- оставление внутрикамерного временного целика, последующее обрушение которого сопряжено с повышенными потерями и разубоживанием;

- отбойка на плоскость, перпендикулярную почве, образует горизонтальную траекторию движения отбитой руды, которая в нижнем слое испытывает трение о почву и задерживается;

- для извлечения руды внутрикамерного целика и потолочины, обрушаемых в последнюю очередь, требуется проведение дополнительных выпускных выработок.

Изобретение направлено на многовекторное снижение потерь и разубоживания при выемке камер и потолочин в условиях отработки выклинивающихся вниз рудных тел. Сущность изобретения заключается в создании технологии, включающей придание доставляемой взрывом руде восходящей траектории, поддержание потолочины временной опорной призмой руды, заглубление в породы лежачего бока контурных скважин, исключающее затяжку камеры.

Сущность изобретения раскрывается в комплексе технических результатов, характеризуемых совокупностью следующих действий и операций.

Заявленный способ включает проходку погрузочных ортов-заездов, доставочного и траншейного штреков, подэтажных буровых ортов, наклонной буровой выработки, буро-вентиляционного штрека, отрезного восстающего, формирование путем отбойки скважин выпускной траншеи, образование отбойкой скважин на восстающий отрезной щели. Камера разделяется на два подэтажа с формированием временного уступа, образующего дополнительную к выпускной траншее рудоприемную емкость.

Отличие способа заключается в том, что отбойку с доставкой взрывом осуществляют направленно на плоскость, наклоненную под тупым углом к почве, равном 90°+γ, где γ - угол снижения траектории движения отбитой руды под действием гравитации и воздушного сопротивления. Восходящая траектория движения отбитой руды устраняет трение нижнего слоя о почву и задержку руды. По достижении критического пролета обнажения потолочины формируют временную опорную призму руды под тупым углом к лежачему боку, равном 90+γ. Опорная призма заменяет оставление временного внутрикамерного целика по прототипу кратно большего объема. После отработки верхнего подэтажа производят направленную отбойку опорной призмы под углом 90°+γ к лежачему боку с доставкой руды взрывом в приемную емкость. При этом контурные скважины при бурении заглубляют в породы лежачего бока, добиваясь пересечения линией наименьшего сопротивления взрыву точки сопряжения плоскости отбойки с лежачим боком. Это условие позволяет избежать затяжки камеры и связанных с этим потерь руды. В последнюю очередь в камере отрабатывают с направленной отбойкой и доставкой руды взрывом уступ нижнего подэтажа.

Вслед за отработкой камерных запасов обрушают с коротким замедлением потолочину и после выпуска руды отрабатывают слоями с торцовым выпуском надштрековые целики днища с оставшейся на них рудой.

Направленная отбойка подэтажей в камере и опорной призмы позволяет минимизировать потери и разубоживание руды. По экспертной оценке до 85% запасов блока (без учета междукамерного целика) отрабатывают камерой с направленной доставкой взрывом с потерями на уровне 3-5% и 15% запасов - методом обрушения и послойной отбойки с выпуском под налегающими породами, для которого характерно извлечение от 70 до 80%. При данных параметрах общее извлечение составляет 93%. На уровне 7-8% оценивается и разубоживание. Эти показатели характеризуются как высокие.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена на вертикальном разрезе общая технологическая схема горных работ в камере, включая основные технические результаты изобретения. Узел А поясняет в деталях третий технический результат - заглубление в породы лежачего бока контурных скважин, устраняющее затяжку камеры. На фиг. 2 и 3 показаны последовательные стадии развития очистных работ.

На чертеже показаны орты-заезды 1, доставочный 2 и траншейный 3 штреки, узкая на стадии развития очистных работ выпускная траншея 4 с армированной лобовиной 5 и широкая 6 выпускная траншея в завершенном виде, скос 7 выпускной траншеи выше лобовины, буровые орты нижнего 8 и верхнего 9 подэтажей, наклонная буровая выработка 10, отрезной восстающий 11, сбиваемый с буро-вентиляционным штреком 12, отрезная щель 13, дополнительная рудоприемная емкость 14, скважины развития очистных работ 15 на верхнем подэтаже, последовательно увеличивающегося наклона к направлению доставки руды, скважины направленной отбойки взрывом 16 верхнего подэтажа, траектория движения 17 отбитой руды верхнего подэтажа, уступ 18 нижнего подэтажа, скважины развития очистных работ 19 на нижнем подэтаже, пробуренные с последовательно увеличивающимся наклоном к направлению доставки руды, скважины направленной отбойки 20 нижнего подэтажа, потолочина 21, критический пролет обнажения L₀ потолочины, опорная призма 22 руды, скважины направленной отбойки 23 опорной призмы, контурная скважина 24 опорной призмы, заглубленная в породы лежачего бока 25, траектория движения 26 отбитой руды опорной призмы, линия наименьшего сопротивления ЛНС взрыву, точка пересечения 27 ЛНС с лежачим боком и плоскостью отбойки, вентиляционно-ходовые выработки 29, обрушенная порода 30.

Осуществление изобретения

Выклинивающееся книзу рудное тело разделяют по простиранию на камеры и междукамерные целики, отрабатываемые последовательно. Изобретение относится к отработке камер. Основным процессом заявляемого способа является направленная отбойка с доставкой руды взрывом.

В камере проходят погрузочные орты-заезды 1, доставочный 2 и траншейный 3 штреки. Отбойкой скважин формируют узкую на стадии развития очистных работ траншею 4. Наиболее уязвимым элементом днища траншейного типа является лобовина 5 выпускного отверстия, подверженная интенсивному износу из-за большого (до 100-120 тыс.т) объема руды, выпускаемого через одно отверстие. Для поддержания днища в работоспособном состоянии на весь период его эксплуатации перед расширением траншеи 4 целик вокруг устья погрузочного орта закрепляется анкерами с армированием лобовины 5.

Далее проходят поэтажные буровые орты 8 и 9, наклонную буровую выработку 10, которую заглубляют в породы лежачего бока, отрезной восстающий 11, сбиваемый с буро-вентиляционным штреком 12. Отбойкой скважин на отрезной восстающий формируют отрезную щель 13. Развитие очистных работ начинают с верхнего подэтажа (фиг. 2), который отбивают слоями с доставкой руды взрывом. При этом последовательно увеличивают угол наклона отбиваемых веером скважин 15 вплоть до достижения оптимального угла, равного 90°+γ, где γ - угол снижения траектории движения отбитой руды под действием гравитации и воздушного сопротивления. В качестве дополнительной рудоприемной емкости на этом этапе используют отрезную щель 13.

По аналогичной схеме с небольшим отставанием осуществляют развитие очистных работ и на нижнем подэтаже (фиг. 3). Его также отбивают слоями с доставкой руды взрывом, последовательно увеличивая угол наклона вееров скважин 19. Развитие очистных работ заканчивают, когда угол наклона отбиваемых вееров скважин достигнет 90°+γ. Одновременно с развитием очистных работ на нижнем подэтаже, путем отбойки скважинами углового скоса 7, расширяют выпускную траншею до проектных параметров 6, не повреждая армированную лобовину 5. Рудоприемная емкость к концу развития очистных работ увеличивается до максимального размера 14, обеспечивая улавливание и размещение руды из любой точки камеры.

В дальнейшем отрабатывают только верхний подэтаж путем направленной отбойки при оптимальном угле наклона вееров скважин 16, равном 90+γ. Выбранная траектория 17 движения руды обеспечивает полную ее доставку и дополнительное дробление кусков от соударения с висячим боком.

После достижения пролета обнажения потолочины 21 критической величины Lo формируют временную опорную призму 22 руды, заменяющую временный внутрикамерный целик по прототипу в разы большего размера. Грань призмы сопрягается с лежачим боком 25 под тупым углом, равном 90°+γ. В итоге конструкция кровли камеры приобретает устойчивую куполоподобную форму, обеспечивающую безопасную выемку. Вслед за выемкой верхнего подэтажа интенсивно отрабатывают опорную призму 22 путем отбойки скважин 23. Выбор восходящей по отношению к лежачему боку 25 траектории 26 движения отбитой руды позволяет прицельно доставлять ее взрывом в рудоприемную емкость 14. При этом принципиальное значение имеет полнота не только доставки, но и отбойки руды без затяжки камеры, характерной для обычной технологии. С этой целью контурные скважины 24 бурят с заглублением в породы лежачего бока (узел А). При этом добиваются, чтобы линия наименьшего сопротивления ЛНС, образующая с поверхностью забоя прямой угол, проходила через точку пересечения 27 указанной ЛНС с линией забоя. Это условие предотвращает затяжку камеры. После выемки опорной призмы максимально интенсивно дорабатывают с направленной взрыводоставкой уступ 18 нижнего подэтажа. В этот период обнажение потолочины может превышать критическое значение, при котором возможны трещинообразование и локальные отслоения руды, что обусловливает обрушение потолочины одним взрывом. Но и в этом случае рационально короткозамедленное взрывание, позволяющее руде нижних слоев потолочины с опережением достичь выпускной траншеи. После извлечения руды потолочины под обрушенной налегающей породой послойно с торцовым выпуском отрабатывают надштрековые целики с оставшейся на них рудой.

В заключение отметим, что изобретение имеет высокий инновационный потенциал, характеризуемый многовекторным преобразованием технологии. Многовекторность выразилась в получении комплекса технических результатов, каждый из которых обеспечивает повышение показателей извлечения руды по своему направлению. Таких направлений реализовано, как минимум, три:

- обеспечение направленной доставки взрывом по восходящей траектории, исключающей трение руды о почву;

- замена временного внутрикамерного целика по прототипу временной опорной призмой в разы меньшего объема;

- заглубление контурных скважин в породы лежачего бока, предотвращающее затяжку камеры.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке выклинивающихся вниз рудных тел камерами с использованием направленной отбойки и доставки руды взрывом. Способ включает проходку погрузочных ортов-заездов, доставочного и траншейного штреков, подэтажных буровых ортов, наклонной буровой выработки, буро-вентиляционного штрека, отрезного восстающего, формирование путем отбойки скважин выпускной траншеи, образование отрезной щели отбойкой скважин на восстающий. Камера разделяется на два подэтажа с формированием временного уступа, образующего дополнительную к выпускной траншее рудоприемную емкость. Отбойку с доставкой взрывом осуществляют направленно на плоскость, наклоненную под тупым углом к почве, равном 90°+γ, где γ - угол снижения траектории движения отбитой руды под действием гравитации и воздушного сопротивления. По достижении критического пролета обнажения потолочины формируют временную опорную призму руды под тупым углом к лежачему боку, равном 90°+γ. После отработки верхнего подэтажа производят направленную отбойку опорной призмы под углом 90°+γ к лежачему боку. При этом контурные скважины при бурении заглубляют в породы лежачего бока, что предотвращает затяжку камеры. В последнюю очередь в камере отрабатывают с направленной отбойкой и взрыводоставкой уступа нижнего подэтажа. Техническим результатом изобретения является обеспечение увеличения показателей извлечения руды. 3 ил.

Способ отработки выклинивающихся вниз рудных тел камерами с использованием направленной отбойки с доставкой руды взрывом, включающий проходку погрузочных ортов-заездов, доставочного и траншейного штреков, поэтажных буровых ортов, наклонной буровой выработки, буро-вентиляционного штрека, отрезного восстающего, формирование путем отбойки скважин выпускной траншеи, образование отрезной щели отбойкой скважин на восстающий, разделение камеры на два подэтажа с формированием временного уступа, образующего дополнительную к траншее рудоприемную емкость, бурение вееров скважин, отличающийся тем, что отбойку с доставкой руды взрывом осуществляют направленно на плоскость, наклоненную под тупым углом к почве, равном 90°+γ, где γ - угол снижения траектории движения отбитой руды под действием гравитации и воздушного сопротивления, по достижении критического пролета обнажения потолочины формируют временную опорную призму руды под углом 90°+γ к лежачему боку, после выемки верхнего подэтажа производят направленную отбойку опорной призмы с доставкой руды взрывом, при этом контурные скважины в процессе бурения заглубляют в породы лежачего бока, в последнюю очередь в камере отрабатывают с направленной отбойкой уступ нижнего подэтажа.