Способ разработки месторождений полезных ископаемых Советский патент 1993 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке месторождений руд малой и средней ценности в условиях сохранения дневной поверхности.

Известен способ разработки месторождений, включающий выемку камер, последующую их закладку хвостами обогащения и оставление вертикальных междукамерных целиков.

Недостаток способа - повышение потери руды в целиках, обусловленные необходимостью увеличения ширины целиков, по сравнению с чисто камерной выемкой, для компенсации бокового давления закладочного материала.

Наиболее близок к предлагаемому способ выемки месторождений полезных ископаемых камерной системой, включающий выемку запасов камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием и с

углом наклона боковых поверхностей по отношению к горизонтальной плоскости, образование в выработанном пространстве камер искусственных целиков закладкой его твердеющими смесями, формирование рудных целиков, отработку рудных целиков после закладки камер и заполнение выработанного пространства после отработки рудных целиков закладочным материалом.

Недостатки способа:

- высокая опасность работ вследствие низкой устойчивости искусственных целиков;

- разубоживание горной массы вследствие контакта отбиваемой руды с поверхностью искусственных целиков.

Цель изобретения - повышение безопасности работ за счет увеличения устойчивости искусственных целиков и снижение разубоживания руды закладочным материаXI

00

о ю о

том за счет исключения контакта отбивае- иой руды рудных целиков с поверхностью чскусственных целиков.

Для достижения поставленной цели в способе, включающем выемку запасов ка- иерами трапециевидной формы с большим нижним основанием и с углом наклона бо- овых поверхностей по отношению к горизонтальной плоскости, образование в зыработанном пространстве камер искусст- зенных целиков заполнением его закладочными смесями, формирование рудных деликов, отработку рудных целиков после закладки камер и заполнение выработанно- -о пространства после отработки рудных деликов закладочным материалом наклонные боковые поверхности камео тоапецие- зидной формы оформляют под углом 75-85° три отработке рудных целиков на контакте поверхностями искусственных целиков формируют несущую рудную корку, при этом толщину несущей рудной корки определяют по формуле

г-а к а+Со

--я-- I LO

где а - сумма полупролетов горизонтальных обнажений кровли камер по обе стороны корки, м; Со - горизонтальная ширина вертикального целика, расположенного между пустыми камерами, сумма полупролетов горизонтальных обнажений кровли которых равна а, м; Ки - коэффициент изменения устойчивости целика, который определяется экспериментальным или расчетным путем, как отношение действующих напряжений в вертикальном целике при незаполненных закладкой камерах и наклонном целике при заложенных каме- . pax.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез залежи в период отработки камер; на фиг. 2 - вертикальный разрез залежи в период отработки целиков.

Месторождение разделяют на трапеци- евидные камеры и целики. Параметры камер принимают по условиям устойчивости рудных и породных обнажений. Высоту и длину междукамерных целиков принимают равными соответствующим параметрам камер. Ширина целика в нижней части принимается по условиям обеспечения поддержания кровли.

После проходки откаточных 1 и вентиляционных 2 выработок формируют горизонт выпуска и погрузки 3 рудной массы, проходят отрезные восстающий 4 и штрек 5, буровые орты б, закладочные штрек 7 и восстающие (скважины) 8, разбуривают

массив скважинами 9, взрыванием которых образуют по простиранию рудной залежи отрезную щель. После образования отрезной щели из буровых ортов 6 разбуривают скважины 10, взрыванием которых отбивают камерный запас, при этом угол наклона боковых поверхностей камеры составляет 75-85° по отношению к горизонтальной плоскости. После выемки камер в выработках, примыкающих к ним, сооружают фильтрующие 11 и изолирующие 12 перемычки. После заполнения по закладочным выработкам 7 и 8 двух смежных камер приступают к выемке междукамерного целика. Для этого вначале формируют выработки горизонта выпуска и погрузки 3, проходят отрезные восстающий 13 и штрек 14 и разбуривают массив сква-, жинами 15, взрыванием которых образуют отрезную щель. Отбойку массива целика производят скважинами 16, пробуренными из выработок 17, при этом скважины 16 бурят таким образом, чтобы по контакту с закладочным массивом была сформирована несущая рудная корка одинаковой по высоте горизонтальной ширины, определяемой по формуле

г а

к а+с° 1 Ки Со 1

где а - сумма полупролетов горизонтальных обнажений по обе стороны корки, м; С0 - горизонтальная ширина вертикального целика, расположенного между пустыми камерами, сумма полупролетов горизонтальных обнажений которых равна а, м; Ки- коэффициент изменения устойчивости целика, который определяется экспериментальным или расчетным путем как отношение действующих напряжений в вертикальном целике при незаполненных камерах и наклонном целике при заполненных камерах.

Корректность формулы доказывается следующими выкладками.

Известно, что необходимые размеры целика находят из сопоставления действующих напряжений с пределом прочности S у Н К асж КФ

S п

О)

где S - площадь кровли, поддерживаемая целиком, м :

S (a + c) in

у- плотность налегающих пород, т/м3; Н - глубина от земной поверхности, м; К - коэффициент, учитывающий, что часть давления налегающей толщи передается на окружающий массив; S - площадь поперечного сечения целика, м ; асж временное сопротивление руды, слагающей целик, одноосному сжатию, тс/м ; п - запас

прочности целика; Кф - коэффициент формы целика; а - сумма полупролетов камер по обе стороны целика, м; m - горизонтальная мощность залежи, м; С - ширина целика, м. При постоянной мощности залежи S . ( а + С ) m а+С С

5 m С Тогда формула (1) примет вид

(2)

(3)

или

а +С

Осж Кф

СпуН К В формуле (4) у Н К щие напряжения в целике;

прочность целика, т.е. С +а Од

или

сг Од(а+С) и

При ведении горных работ камерами с последующей закладкой в какой-то момент времени наступает самое худшее из условий устойчивости состояние целика, когда он располагается между пустой и заполненной камерами (4). В этом случае целику необходимо поддерживать кровлю и дополнительно воспринимать боковую нагрузку от закладочного материала, действующую в сторону пустой камеры. Для сохранения той же устойчивости ширина целика, расположенного между пустой и заполненной камерами, должна быть больше ширины целика, расположенного между незаполненными камерами, что приводит к повышенным потерям руды в целиках.

При отработке месторождений камерной системой прочность целиков определится по формуле

1 Г-

(7)

tjj Одо О + Со)

Одо (а + Со ) Одз ( а + С3)

О)

(Ю)

(11)

10

15

20

25

30

35

40

ОдзСо

Таким образом, получена формула для определения ширины целика (корки), расположенного между пустой и заполненной камерами. --;Ки - коэффициент изменения

Одз

устойчивости целика (корки).

Увеличить устойчивость целика возможно, наклонив его в сторону закладочного материала и использовав подпор целика закладкой. Угол наклона целика может изменяться от 90° - вертикальный целик - до 45-50° - угол естественного откоса навала руды. При меньших углах наклона руда не будет скатываться в выпускные отверстия, а будет скапливаться на целике, что приведет к дополнительным потерям.

Пример конкретного выполнения.

Началу горных работ предшествуют расчет параметров системы разработки, определение размеров выемочных блоков. Для условий шахты Гигант ПО Кривбасс- руда для горизонта - 710 м параметры этажно-камерной системы, рассчитанные по инструкции, без учета влияния закладки на устойчивость целиков, следующие, м:

Ширина камер по кровле 30

Высота этажа 60

Ширина целиков 20

Ширина вертикальных целиков с учетом одностороннего подпора закладки определится по формуле (II)

г -а

з Одо . а +СС

о.

ДЗ

Со

-1

Изобретение может быть использовано при отработке месторождений руд малой и средней ценности в условиях сохранения дневной поверхности. Цель - повышение безопасности работ за счет увеличения устойчивости искусственных целиков и снижение разубоживания руды закладочным материалом за счет исключения контакта отбиваемой руды рудных целиков с поверхностью искусственных целиков, Выемку запасов руды ведут камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием. Наклонные боковые поверхности камер оформляют под углом 75-85°.Закладкой выработанного пространства камер образуют искусственные целики. При отработке рудных целиков на контакте с поверхностями искусственных целиков формируют несущую рудную корку. Толщину рудной корки определяют по расчетной формуле. После отработки рудных целиков выработанное пространство заполняют закладочным материалом, 2 ил,

где Со - ширина целика, расположенного между пустыми камерами;

Одо действующие напряжения в целике при незаполненных камерах.

При отработке месторождений камерами с закладкой прочность целиков определится по формуле

о

(8)

. Одз ( а + С3 )

Сз

где С3 - ширина целика, расположенного между пустой и заполненной камерами; Одз - действующее напряжение в целике при одной заполненной камере.

При одинаковых прочностных параметрах целиков, сравнивая (7) и (8) будем иметь

45

50

55

30

где

0,896

до

20 +30 20

24 м,

-1

Одз

0,896 - коэффициент изменения

устойчивости целика, определенный на основании аналитических экспериментов (согласно акту исследований).

Принимаем угол наклона корки в пределах от 75 до 85°. При наклоне целика под углом 80° к горизонту ширина камер по кровле останется 30 м, по почве - 50 м, ширина камеры в целике - по кровле 30 м, по почве 10 м (из графических построений). Ширина наклонного целика

30

n 20+30 1 3,07--jo-- 1

5 м.

Однако 5 м нельзя принять из условия устойчивости от динамических воздействий взрывов на целик. Минимальная ширина целика в таком случае должна быть не менее трех линий наименьшего сопротивления (6). В данных условиях ЛНС равно 2,5 м, таким образом, ширина целика (корки) принимается 8 м.

Проходят откаточные 1 и вентиляционные 2 выработки, формируют горизонт выпуска и погрузки 3 горной массы, проходят отрезные восстающий 4 и штрек 5, буровые орты 6, закладочные штрек 7 и восстающие (скважины) 8, разбуривают массив скважинами 9, взрыванием которых образуют по простиранию рудной залежи отрезную щель. После образования отрезной щели из буровых ортов 6 разбуривают скважины 10, взрыванием которых отбивают камерный запас. При этом угол наклона боковых поверхностей 80° (угол равен принятому углу наклона целика) по отношению к горизонтальной плоскости. После выемки камер в выработках, примыкающих к ним, сооружают фильтрующие 11 и изолирующие 12 перемычки. После заполнения по закладочным выработкам 7 и 8 двух смежных камер приступают к выемке междукамерного целика. Для этого вначале формируют выработки горизонта выпуска и погрузки 3, проходят отрезные восстающий 13 и штрек 14 и разбуривают массив скважинами 15, взрыванием которых образуют отрезную щель. Отбойку массива целика производят скважинами 16, пробуренными из выработок 17, при этом скважины бурят таким образом, чтобы по контакту с закладочным массивом была сформирована несущая корка одинаковой по высоте горизонтальной ширины, определенной на основании расчетов и равной 8 и. После отработки целика

закладывают выработанное пространство по закладочным выработкам 7 и 8.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий выемку запасов камерами трапециевидной формы с большим нижним основанием и с углом наклона боковых поверхностей по отношению к горизонтальной плоскости, образование в выработанном пространстве камер искусственных целиков заполнением его закладочным материалом, формирование рудных

целиков, отработку рудных целиков после закладки камер и заполнение выработанного пространства после отработки рудных целиков закладочным материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения

безопасности работ за счет увеличения устойчивости искусственных целиков и снижения разубоживания руды закладочным материалом за счет исключения .контакта отбиваемой руды рудных целиков с поверхностью искусственных целиков, наклонные боковые поверхности камер трапециевидной формы оформляют под углом 75-85°,, при отработке рудных целиков на контакте с поверхностями искусственных целиков

формируют несущую рудную корку, при этом толщину несущей рудной корки определяют по формуле

а

а +СС

-1

Со

где а -сумма полупролетов горизонтальных обнажений кровли по обе стороны корки, м; Со - горизонтальная ширина вертикального целика, расположенного между

пустыми камерами, сумма полупролетов горизонтальных обнажений которых равна а, м;

Ки- коэффициентизменения устойчивости целика.