Способ подземной разработки рудных месторождений Советский патент 1992 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых камерными системами разработки с заклад- кой выработанного пространства.

Известен способ подземной разработки рудных месторождений, включающий проведение погрузочно-доставочных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей смесью и образованием отрезной щели после твердению закладки бурением и взрыванием скважин.

Недостатком этого способа разработки является выполнение большого объема непроизводительных затрат на проходку выработок и бурение скважин в закладке, раз- убоживание руды закладочным материалом при образовании отрезной щели в закладке и увеличение срока отработки камер, вызванного ожиданием времени твердения закладки для проходки выработок и бурения Скважин по закладке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подземной разработки рудных месторождений, включающий проведение транспортных, доставочных, вентиляционных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, сплошную выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей

XI

ГО

о

XJ

Јь

смесью, отбойку рудного массива на незатвердевшую закладку и выпуск руды.

Компенсационное пространство для разрыхления отбиваемой руды при этом способе образуют за счет уплотнения незатвердевшей в пластическом состоянии закладки и подъемом ее в незаложенное пространство верхней части камеры.

Недостатком данного способа разработки являются большие потери руды вследствие проникновения ее в незатвердевшую пластическую закладку в момент отбойки рудного массива и затраты на устройство изолирующих перемычек усиленной конструкции, так как в рассматриваемых условиях на перемычку воздействует значительный статический напор от объема пластичной закладки заложенной части камеры, а также опасность возможного прорыва незатвердевшей пластичной закладки из камеры в выработки.

Целью изобретения - повышение эффективности очистной выемки руды за счет уменьшения потерь руды и снижения затрат на возведение изолирующих перемычек.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подземной разработки рудных месторождений, включающему проведение транспортных, погрузочно-доста- вочных, вентиляционных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, сплошную выемку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей смесью, отбойку рудного массива на незатвердевшую закладку и выпуск руды, закладку выработанного пространства камер производят сначала до кровли погрузочно- доставочных выработок, затем заполнение выработанного пространства твердеющей смесью, осуществляют в оставшейся части камеры после твердения уложенной ранее закладки, после чего образуют отрезную щель на контакте руда-закладка взрыванием по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вязкости, при этом первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряд скважин бурят на расстоянии, равном половине линии наименьшего сопротивле- ния, время замедления взрывания второго ряда скважин определяют из выражения (где ti - замедление взрывания скважин первого ряда; Т - время на отрыв слоя руды взрыванием первого ряда скважин), показатель вязкости закладочного материала находят по формуле ВкГсж. Кпл. °сж. - прочность закладки на сжатие; Кпл - коэффициент пластичности закладки).

Взрывание рядов скважин в момент затвердения закладки до максимального значения ее показателя вязкости В позволяет максимально уплотнить закладку и образовать на контакте руда-закладка компенсационную полость для разрыхления отбиваемой в камере руды. При этом после затвердения закладки отбитая руда не проникает в закладку, вследствие чего сокращаются ее потери.

Известно, что прочностные свойства закладки характеризуются ее прочностью на сжатие сгсж. а пластические свойства - коэффициентом пластичности (где

Еу и Ед - модули упругости и полной деформации, характеризующие хрупкие и деформационные свойства закладки). Прочностные и пластические свойства взаимоувязываются показателем вязкости закладки . Кпл.

Испытанием образцов закладки и расчетами установлено, что в период твердения

закладки и достижения ею максимального значения показателя В проявляется наиболее рациональное сочетание прочностных и пластических свойств закладки, В этот момент твердения закладка достигает еще незначительную прочность и хрупкость, характеризующие разрушение закладки

при воздействии на нее динамической на- , грузки (взрыва), с другой стороны, сохраняется сравнительно высокая ее пластичность, способствующая подйижке и уплотнению при воздействии на закладку

динамической нагрузки.

В. таблице приведены показатели закладки в течение 60 сут.

В первые дни твердения закладки идет быстрый темп нарастания ее прочности

оЬж. снижающейся к 8-10 суткам, и наоборот, ее пластические свойства КПл к этому периоду резко падают. В момент резкого снижения Кпл достигается максимальное значение показателя В. Именно в этот период и необходимо взрывать скважины, чтобы уменьшить степень разрушения закладки и одновременно достичь большую подвижку контакта рудного массива с закладкой.

При отбойке скважин на затвердевшую закладку камеру заполняют в две очереди: I - пустоты от уровня почвы до кровли выработки, в которой установлена изолирующая перемычка; II - пустоты остальной верхней

части камеры после схватывания закладки 1 очереди. Это позволяет применить сборно- разборные изолирующие перемычки облегченного типа и снизить затраты на их возведение.

Взрывание первых рядов скважин с замедлением ti и t2 позволяет наложить ударную энергию отбитого слоя руды второго ряда на слой руды первого ряда скважин в процессе взрыва и усилитель таким образом воздействие взрыва на закладку, а следовательно, в большей мере уплотнить ее. При этом создается положительный эффект единой плавной нагрузки на закладку в виде поршневого воздействия, позволяющего уменьшить разрушающее действие взрыва на закладку, но в большей мере увеличить перемещение отбитых слоев руды для создания компенсационного пространства и нормальной проработки последующих рядов скважин.

При несоблюдении этого условия, как это происходит на практике при обычном корот- козамедленном взрывании, возникает неоднократность ударных нагрузок и указанного положительного эффекта не достигается.

Время замедления электродетонаторов в скважинах первого ряда принимают меньшим, например, мгновенного действия, а время замедления скважин последующего ряда - на основе расчетов, определяя время Т в зависимости от величины W и известных скоростей распространения ударной волны Ууд и время образования трещин VTp в отбиваемом слое руды ряда скважин для конкретных физико-механических свойств рудного массива:

, т 9. W 1 , W 1 I - I уд т Ттр - i -FT

W W VyA 2VTP

W(V.

1

+

Vyfl+ 2 1

V

тр

УД

2 V

мс.

тр

Определение величины Т основано на физической сущности действия взрыва заряда ВВ ряда скважин в отбиваемом слое толщиной, равной в данном случае w/2.

После взрыва заряда ВВ в первом ряду скважин образуется ударная волна, которая движется от заряда В В до забойной плоскости отбиваемого слоя, отражается от этой плоскости и перемещается в обратном направлении, проявляя откалывающее действие. Время действия ударной волны при

этом равно1уд 2 -у : Ууд W : Ууд .

Под действием отраженной ударной волны в слое происходит трещинообразование, время которого равно tTp -я-: VTp Затем под воздействием давления газов как продукта сгорания ВВ в заряде слой первого ряда скважин начинает отделяться от рудного массива, в это время и необходимо наложить проявление ударной нагрузки

от взрыва слоя второго ряда скважин, т.е. через суммирование времени т.уД и tTp с учетом время замедления электродетонаторов в скважине первого ряда. При взрывании 5 скважин первого ряда электродетонаторами мгновенного действия (т.) время . Взрываемые первые два ряда скважин образуют отрезную щель шириной, равной W+ Al и достаточной для первоначального

10 объема компенсационного пространства камеры, где Д1 - величина перемещения контакта руда-закладка, составляющая по результатам исследований 0,3 и 0,5 W для скважин диаметром 70 и 105 мм.

15 Принятие расстояния первого ряда скважин от контакта с закладкой и второго ряда скважин от первого ряда, равным W/2, позволяет обеспечить качество дробления руды и достичь лучшего ее отделения от

20 закладочного массива, так как известно, что на контакте рудного массива с зажимающей средой, представленной обрушенными породами или закладкой, качество дробления руды ухудшается из-за,потери энергииудар25 ных волн. При этом потери отбитой руды уменьшаются..

На фиг. 1 изображена, камера.в стадии разбуривания рудного массива взрывными скважинами, поперечный разрез; на фиг. 2

30 - камера в стадии образования отрезной щели взрывом двух первых рядов скважин на контакте руда-закладка, поперечный разрез; на фиг. 3 - камера в стадии полной ее отбойки, поперечный разрез.

35 На подэтаже в очередной отрабатываемой камере 1. смежной с ранее отработанной и заложенной твердеющей смесью 2 камерой 3, из буровой 4 и вентиляционной 5 выработок рудный массив разбуривают

40 взрывными скважинами 6. причем у контакта руда-закладка 7 бурят по два ряда скважин 8 с W/2 для разделки отрезной щели Q. После затвердения закладки 2 в смежной камере 8 до максимального значения ее

45 показателя вязкости В, когда закладка приобретает рациональное сочетание прочно- стных и пластических свойств, т.е. достаточную податливость при меньшей степени ее разрушения, взрыванием пер50 вых двух рядов скважин 8 с замедлением первого ряда и и второго ряда образуют отрезную щель 9. Компенсационное пространство при этом образуется за счет взрыва двух скважин и уплотненной заклад55 ки 2 на контакте руда-закладка на величину Д|. После выпуска руды из щели ширина ее составляет W+ Д1, что достаточно для разрыхления отбиваемой в последующем руды. Величина Д| способствует наложение ударной нагрузки взрыва второго ряда скважин на слой руды первого ряда скважин в момент его отрыва от рудного массива за счет увеличения т.2 по отношению к ц на величину Т, равную времени, затраченному на отрыв слоя руды первого ряда скважин.

На образованную щель взрывными скважинами 6 отбивают оставшиеся запасы камеры 1 .отбитую руду 10 с помощью погру- зочно-доставочных машин по доставочным 11 и транспортным 12 выработкам доставляют в рудоспуски.

После полного выпуска отбитой руды 10 камеру 1 закладывают твердеющей смесью 2. При этом закладку выработанного пространства производят сначала до кровли до- ставочных выработок 11, предварительно установив сборно-разборные изолирующие перемычки 13 облегченного типа. Затем после затвердения уложенной закладки осуществляют заполнение оставшейся пустоты верхней части камеры 1. После завершения этих работ цикл очистной выемки повторяется в очередной камере 14.

Пример. Предлагаемый способ подземной разработки рудных месторождений использован при освоении полиметаллического месторождения, представленного крутопадающей рудной залежью ценных руд мощностью 20-40 м в породах средней устойчивости. Участок месторождения отрабатывали сплошной подэтажно-камерной выемкой руды с закладкой твердеющими смесями и применением самоходного оборудования.

Основные параметры выемки: высота этажа 60 м, подэтажа - 15 м, ширина камер 10 м, длина камер 20-40 м, равная мощности рудной залежи, расстояние между по- грузочно-дотавочными выработками 8-8,5 м. Образование отрезной щели, скважин- ную отбойку и выпуск руды в камерах осуществляли по предлагаемому способу.

На подэтаже в очередной отрабатываемой камере 1, смежной с ранее отработанной и заложенной твердеющей смесью 2 камерой 3 из буровой 4 и вентиляционной 5 выработок м рудный массив с помощью буровых станков типа ЛПС.-3 разбу- рили скважинами 6 диаметром 105 мм с ,2 м, причем у контакта руда-закладка 7 пробурили два ряда скважин 8 с ,1 м для разделки отрезной щели 9. Нормативная прочность твердеющей смеси 4,7-5 МПа в трехмесячном возрасте. Состав твердеющей смеси, кг/м3; портландцемент марки 400-220; отвальные хвосты обогатительной фабрики 1370, вода 400 л/м3.

На 8-10-е сутки после затвердения закладки 2 в смежной камере 3 до максимального показателя вязкости ,5-11,5 МПа в камере 1 на контакте руда-закладка взор- вали два ряда скважин 8 и образовывали отрезную щель 9 шириной 2,7-2,8 м, причем перемещение плоскости контакта руда-закладка составляла 0,4-0,5 м за счет уплотне- ния взрывом твердеющей смеси 2 в 0 смежной камере 3.

Показатель вязкости В определяли по расчетным таблицам, составляемым периодически по результатам испытаний образцов-кубиков подаваемой в шахту 5 закладочной смеси на требуемую прочность З.-дИ установления деформационных характеристик Еу и Ед.

Скважины первого ряда взрывали с замедлением ,12 мс, второго ряда -с 0 ,12+4,,37MC.

Регулирование времени замедления взрыва зарядов в скважинах производили с помощью устройства для электровзрывания Импульс.

5 После выпуска руды из отрезной щели 9 на нее отбивали оставшиеся запасы камеры 1 комплектом скважин 6 с ,2 м. Отбитую руду 10 с помощью ПДМ типа Торо-200 по доставочным 1Т ( м2) и транспортным 0 .12(,0 м2) выработкам доставляли в блоковые рудоспуски.

После полного выпуска отбитой руды 10 камеру 1 закладывали твердеющей смесью 2: сначала выработанное пространство за- 5 кладывали до кровли доставочных выработок 11, предварительно устанавливая сборно-разборные изолирующие перемычки облегченного типа из металлических распирающихся стоек обшитых досками. Затем 0 после затвердения уложенной закладки производили заполнение оставшихся пустот верхней части камеры 1. После заверше- ния этих работ цикл очистной выемки повторяли в очередной камере 14. 5 Использование разработанного способа подземной разработки .рудных месторождений по сравнению с прототипом позволило сократить потери руды и снизить затраты на возведение изолирующих пере- 0 мычек.

Формула изобретения

Способ подземной разработки рудных месторождений, включающий проведение транспортных, погрузочно-доставочных, 5 вентиляционных и буровых выработок, бурение и взрывание скважин, сплошную вы- - емку руды камерами, закладку выработанного пространства твердеющей смесью, отбойку рудного массива на незатвердевшую закладку и выпуск руды, о т л ис

чающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистной выемки за счет уменьшения ее потерь и снижения затрат на возведение изолирующих перемычек, закладку выработанного пространства камер производят сначала до кровли погрузочно- доставочных выработок, затем заполнение выработанного пространства твердеющей смесью осуществляют в оставшейся части камеры после твердения уложенной ранее закладки, после чего образуют отрезную щель на контакте руда-закладка взрыванием по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вяз0

кости, при этом первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряда скважин бурят на расстоянии, равном половине линии наименьшего сопротивления, время замедления взрывания второго ряда скважин определяют из выражения (где ti - замедление взрывания скважин первого ряда; Т - время на отрыв слоя руды взрыванием первого ряда скважин), показатель вязкости закладочного материала находят по формуле В ..Кпл (где сгсж.- - прочность закладки на сжатиег Кпл коэф- фициент пластичности закладки).

15

Изобретение относится к подземной разработке месторождений с закладкойвы- работанного пространства твердеющими смесями. Цель - повышение эффективности очистной выемки руды за счет уменьшения ее потерь и снижения затрат на возведение изолирующих перемычек. Проходят транспортные, доставочные, вентиляционные и буровые выработки. Производят сплошную выемку руды бурением и взрыванием скважин в камерах. Выработанное пространство закладывают твердеющей смесью сначала до кровли доставочной выработки, затем закладывают оставшуюся часть камеры после твердения уложенной ранее закладки. После этого образуют отрезную щель на контакте руда-закладка взрыванием на незатвердевшую закладку по руде двух первых рядов скважин с замедлением при достижении закладкой максимального значения показателя ее вязкости. Первый от контакта с закладкой ряд скважин и второй от первого ряд скважин бурят на расстоянии, равном половине линии наименьшего сопротивления. Время замедления взрывания скважин второго ряда и показатель вязкости закладочного материала определяют по расчетным формулам. 3 ил., 1 табл. С/