Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых Советский патент 1993 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к открытым способам разработки месторождений и может быть использовано для добычи песчано-глинистых, фосфорных руд, строительных материалов, титано-циркониевых песков, угля и ДР.

Известен способ открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающий их вскрытие и отработку карьером с постоянным его углублением и расширением до экономически целесообразного контура, вскрытие законтурных зон месторождений скважинами и отработку уступов карьера заряжением и взрыванием этих скважин.

Недостатки данного способа заключаются в увеличении затрат на отработку законтурных зон ввиду высокой стоимости ВВ, процесса заряжения скважин, значительного выхода негабарита, повышенных потерь и разубоживание полезных ископаемых при взрывной их отработке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие и отработку месторождения, бурение скважин с поверхности, гидроразмыв

vj 00 ЧЭ 4 О О

пород с формированием камер, транспортирование полезного ископаемого на поверхность. По данному способу после отработки основной части месторождения карьером, законтурные крыльевые части месторождения дорабатываются способом скважинной гидродобычи (СГД).

К недостаткам описанного способа следует отнести следующее:

- повышенные потери полезных ископаемых ввиду неполноты отработки законтурных зон карьера, значительных их размеров за счет недоизвлечения запасов из зон сдвижения откосов карьера;

- низкая обеспеченность безопасности отработки законтурных, крыльевых частей по причине отсутствия геомеханического обеспечения добычи запасов из них,

Целью изобретения является повышение степени извлечения полезного ископаемого за предельным контуром карьера при обеспечении безопасности работ в зоне возможного сдвижения массива.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающем вскрытие и отработку месторождения, бурение скважин с поверхности, гидроразмыв пород сформированием камер, транспортирование полезного ископаемого на поверхность. Отработку полезного ископаемого сначала ведут за зоной сдвижения пород, после чего укрепляют массив пород по границе зоны сдвижения путем формирования искусственных целиков по высоте скважин снизу - вверх и пересекающих плоскость сдвижения, а после укрепления массива отрабатывают полезное ископаемое в зоне сдвижения; искусственные целики формируют поперек скважин; искусственные целики формируют гидроразмывом кольцеобразной щели и последующим заполнением ее скрепляющим составом: в качестве скрепляющего состава используют смесь из вскрышных пород и цемента.

Следует отметить, что каждый отличительный признак в отдельности не может способствовать достижению поставленной цели, а приведенные в совокупность отличительные признаки не обнаружены в известных технических решениях, что позволяет считать данное техническое решение обладающим существенными отличиями.

Отработка полезного ископаемого сначала за зоной сдвижения пород позволяет безопасно разрабатывать остаточные запасы полезного ископаемого за предельным контуром карьера и тем самым повысить степень его извлечения из недр.

Укрепление массива пород по границе зоны сдвижения путем формирования искусственных целиков по высоте скважин снизу вверх и пересекающих плоскость

сдвижения после отработки запредельных запасов обеспечивает максимальное извлечение полезного ископаемого при соблюдении условий безопасности ведения горных работ в зоне сдвижения пород.

0 Формированием искусственных целиков поперек скважин, гидроразмывом кольцеобразных щелей и заполнением их скрепляющим составом достигается надежное закрепление зоны сдвижения пород в

5 плоскости скольжения откосов карьера и тем самым достигается геомеханическое обеспечение доработки запасов полезного ископаемого за предельным контуром карьера.

0 Использование в качестве скрепляющего состава смеси из вскрышных пород и цемента снижает затраты на осуществление способа, улучшает его экологические аспекты и повышает эффективность способа в

5 целом,

На фиг. 1 представлена принципиаль- ная схема реализации способа в вертикальном разрезе; на фиг. 2 - то. же, для отдельного уступа в увеличенном масштабе.

0 Месторождение 1 вскрывают и отрабатывают карьером 2 до экономически оправданного контура. Законтуренные зоны 3 карьера вскрывают основными добычными скважинами 4 параллельно откосу карьера

5 2 (фиг. 1, 2). При необходимости за основными скважинами бурят дополнительные до- бычные скважины 5. После отработки добычных камер 6 из скважин 4 и 5 в основных скважинахсооружают в восходящем по0 рядке целики 7, а в плоскости скольжения 8 зоны сдвижения сооружают, одновременно, вторую очередь дополнительных добычных скважин 9, из которых отрабатывают участок законтурной зоны перед скважинами 4

5 (фиг. 2).

Последовательность технологических операций по данному способу следующая. Вскрытие и отработку месторождения 1 ведут открытым способом до достижения

0 экономически целесообразных контуров карьера 2 (фиг. 1). Остаточные запасы законтурной зоны 3 месторождения 1 отрабатывают гидроразмывом с образованием камер 6 через основные добычные скважины 4,

5 которые бурят на расстоянии равном величине плоскости скольжения 8 параллельно откосу карьера 2 (фиг, 1, 2). Если за скважинами 4 остаются достаточные для рентабельной выемки запасы полезных ископаемых, то их вскрывают дополнительными скважинами 5 и отрабатывают гидроразмывом. По окончании выемки полезных ископаемых из основных скважин 4, в них снизу-вверх гидроразмывом проходят через определенный интервал, в зависимости от типа пород и глубине скважин 4, кольцеобразные щели с нагнетанием в них скрепляющего состава и формируют искусственные целики 7 поперек скважин (фиг. 2). Одновременно с креплением пород в скважинах 4 на расстоянии максимального радиуса размыва от них рубят дополнительные добычные скважины 9, в зоне плоскости скольжения 8 и дорабатывают через них остаточные запасы полезных ископаемых крыльевых частей месторождения 1 (фиг. 1), Наличие искусственных целиков 7 на краю плоскости 8 позволяет предотвратить их разрушение. Дополнительно, для упрочения целиков 7 на них в восходящем порядке формируют из смеси пород вскрыши и цементного раствора более мощные целики.

Пример. Осадочное месторождение титано-циркониевых песков представлено выдержанным по мощности пластом с линзообразными крыльевыми частями мощностью не более 2,0-3 м. Глубина залегания - до 200 м. Месторождение вскрыто и отработано до границ его крыльев-линз карьером. Протяженность крыльев до 60 м. Для их отработки (запасы песков в них достигают 60000м) предложен способ скважинной гидродобычи (СГД) ввиду их легкой размываемое™ и достаточно устойчивых пород кровли - глин. В соответствие со схемой комбинированного способа карьер - СГД. за зоной сдвижения откоса бурят основные скважины ниже почвы линзы на 1,5-2 м с диаметром обсадки 273 мм. Затем в скважины опускают скважинный гидродобычной снаряд диаметром 219 мм и гидроразмывом в обе стороны от скважин на расстоянии 10-12 м формируют круговые добычные камеры высотой до 3 м. Одновременно, на расстоянии 15-20 м от основных скважин в направлении от эткоса карьера бурят ряды дополнительных скважин с диаметром обсадки 146-168 мм под СГС диаметром 108 мм (89 мм). Через эти скважины также производят доработку крыльев - линз гидроразмывом. По окончании выемки песков из основных скважин в них, снизу вверх, с помощью СГС в почве и кровле камер, и далее через 10-15 м, проходят кольцевые щели шириной до 1,5-3 м, в которые также СГС нагнетают цементный раствор и укладывают на них смесь глинистых пород вскрыши и цемента в виде столба высотой 1,5-2 м. После формирования таких искусственных целиков поперек основных скважин производят доработку полезного ископаемого в зоне сдвижения через дополнительные скважины.

Использование предложенного спосо- ба комбинированной разработки месторождений твердых полезных ископаемых позволит достичь положительного эффекта, выражающегося в следующем:

- затраты на добычу твердых полезных 0 ископаемых сохраняются на прежнем уровне и даже снижаются при увеличении извлечения полезных ископаемых из недр на 5-10%;

- обеспечивается высокая безопас- 5 ность открытых горных работ и способа СГД за счет надежности крепления откосов карьера;

-улучшаются социально-экологические аспекты горного производства за счет при- 0 менения малооперационного, экологически чистого и социально благоприятного способа СГД;

- появляется возможность повышения эффективности комплексного освоения ме- 5 сторождений путем применения СГД для реконструкции карьера в целях дальнейшего его использования в народном хозяйстве. Формула изобретения

1. Способ открытой разработки место0 рождений полезных ископаемых, включающий вскрытие и отработку месторождения, бурение скважин с поверхности, гидроразмыв пород с формированием камер, транспортирование полезного ископаемого на

Ь поверхность, отличаю щи и с я тем, что, с целью повышения степени извлечения полезного ископаемого за предельным контуром карьера при обеспечении безопасности работ в зоне возможного сдвигания пород

0 массива, сначала отработку полезного ископаемого ведут за зоной сдвижения пород, после их отработки укрепляют массив пород по границе зоны сдвижения путем формирования искусственных целиков по высоте

5 скважины снизу вверх и пересекающих плоскость сдвижения, после укрепления массива отрабатывают полезное ископаемое в зоне сдвижения.

2. Способ по п. 1,отличающийся 0 тем, что искусственные целики формируют поперек скважин.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что искусственные целики формируют гидроразмывом кольцеобразной щели 5 и последующим заполнением ее скрепляющим составом.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве скрепляющего состава используют смесь из вскрышных пород и цемента.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для добычи песчано-глинистых, фосфорных руд, строительных материалов, угля. Цель изобретения,- повышение степени извлечения полезного ископаемого за предельным контуром карьера при обеспечении безопасности работ в зоне возможного сдвиже- ния пород массива. Месторождение отрабатывают открытым способом. После вскрытия бурят скважины с поверхности, производят гидроразмыв пород с формированием камер. Транспортируют полезное ископаемое на поверхность. Отработку полезного ископаемого ведут сначала за зоной сдвижения пород. После чего укрепляют массив пород по границе зоны сдвижения путем формирования искусственных целиков по высоте скважин снизу-вверх, пересекающих плоскость сдвижения, а после укрепления массива отрабатывают полезное ископаемое в зоне сдвижения. Искусст- венные целики формируют поперек скважин гидроразмывом кольцеобразной щели и последующим заполнением ее скрепляющим составом из смеси вскрышных пород и цемента. 3 з.п.ф-лы, 2 ил. СП с