Способ разработки пологих рудных тел малой и средней мощности Советский патент 1993 года по МПК E21C41/22 

м

п

Изобретение относится к горной про- шленности и может использоваться для дземной разработки месторождений,

представленных пологими рудными телами малой и средней мощности от 1,2 - 1,5 до 5 м с углом падения до 10°.

Известен способ выемки пологопадаю- щих маломощных рудных тел с закладкой выработанного пространства подрываемыми породами, при котором взрывают последовательно с замедлением сначала породы кровли скважинами и затем руду шпурами, расположенными соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости забоя 1. При этом взорванные породы силой )ззрыва отбрасываются в выработанное пространство, а взорванная руда образует навал у забоя,

Данный способ дает возможность отделить взорванную руду от пород при отработке рудных тел мощностью до 1,2 - 1,5 м с увеличением выемочной мощности до 1,8 - 2,0 м и тем самым снизить разубоживание, которое возникает при валовой выемке,

Однако в этом способе не решены вопросы поддержания кровли вблизи забоя. Так, крепление кровли, например, стойками не достаточно эффективно, поскольку они будут выбиваться взрываемыми породами. В случае поддержания кровли взорванными породами возможны ее деформации и обрушения, так как породы при взрывании на свободное компенсационное пространство практически не уплотняются и будут податливыми.

При мощности рудных тел 1,8 - 2,0 м и более применение данного способа нецелесообразно, поскольку выемка руды может производится достаточно эффективна в пределах, не превышающих мощность рудного тела, с незначительным разубоживани- ем и поэтому, необходимости отделения руды от пород не возникает.

Известен также способ разработки жильных месторождений камерами со сква- жинной отбойкой 2. В этом способе, снача- лэ бурят и взрывают скважины, расположенные в средней части рудного тела параллельно плоскости забоя, образуя щель, и убирают руду. Затем бурят шпуры над щелью и под ней, а также скважины, которые располагают, как указано выше. В дальнейшем взрывают шпуры одновременно, используя щель в качестве компенсаци- онного пространства, и скважины с замедлением с целью образования новой щели для следующего взрыва и производят доставку руды.

Этот способ может повысить эффективность взрывных работ. Но он является трудоемким и не предусматривает создание большого фронта работ для эффективного применения погрузочно-доставочного оборудования.

Кроме того, известен способ разработки пологих тонких рудных тел столбами по

восстанию с отбойкой скважинами, расположенными параллельно плоскости забоя, и скреперной доставкой, в котором образуют рудный навал под кровлю с целью предотв- ращения разлета взрываемой руды в выработанном пространстве 3. Для этого сначала образуют щель, на которую одновременно с двух сторон взрывают руду скважинами с таким расчетом, чтобы оставалось

0 пространство для прохода скрепера. Затем производят частичную доставку руды в при- забойной части, снова образуя пространство для размещения взрываемой руды и прохода скрепера, и производят отбойку ру5 ды. В дальнейшем после достижения расчетной ширины рудного навала, зависящей от производительности добычи, производят основную доставку руды со стороны выработан- нго пространства, кровлю которой крепят стой0 ками по мере продвижения очистной выемки.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость в постоянном креплении кровли, так как рудный навал, образо5 ванный взрыванием на свободное компенсационное пространство, как и порода в приведенном выше способе 1, практически не уплотняется и не может устранить деформации и обрушения кровли. Кроме

0 этого, возникают неудобства при установке бурового оборудования и скреперовании на наклонной плоскости.

И, наконец, известен способ разработки наклонных рудных тел со сплошной вы5 емкой и обрушением кровли 4.

Руду взрывают скважинами, расположенными в верхней и нижней части рудного тела параллельно плоскости забоя, на слой ранее взорванной руды с таким расчетом;

0 что нижняя скважина взрывается в тот мо. мент, когда руда, взорванная верхними

скважинами, перемещается над нижней.

При этом взорванная руда отбрасывается от

забоя и образует навал под кровлю.

5 Перед очередным взрыванием проводят частичную доставку руды у забоя, а основную доставку производят со стороны выработанного пространства с сохранением навала замагазинированной руды, кото0 рый служит для предотвращения разлета взрываемой руды и поддержания кровли.

В указанном способе рассмотрены процессы ведения очистных работ после того, как создали навал замагазинированной ру5 ды. А решение по его созданию в начальной стадии очистных работ не приводится.

К недостаткам этого способа также относятся недостаточно надежное поддержание кровли замагазинированной рудой, которая при взрывании на свободное компенсационное пространство, как порода, так и рудный навал в приведенных выше способах соответственно 1 и 3, не обладает высокой несущей способностью, а также сложная схема взрывания руды, для которой требуется экспериментальное определение параметров расположения сква- жин, времени замедлений и тщательный подбор электродетонаторов короткозамед- ленного действия.

I Цель изобретения - снижение затрат на до ычу за счет повышения надежности под- де )жания пород кровли в зоне очистных ра ют.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки пологих рудных тел малой и средней мощности, включающем проведение подготовительно- наэезных выработок, очистную выемку ру- дь секциями, бурение скважин в пл эскостях, параллельных плоскости очистного забоя, формирование параллельно плоскости очистного забоя первоначэльно- . го компенсационного пространства и последующего компенсационного простран- ст ia в процессе очистной выемки, коротко- заиедленное взрывание скважин в секции на компенсационное пространство, поддержание кровли очистного пространства фс рмированием навала отбитой руды ее вз эыводоставкой, магазинирование отбито i руды в формируемом навале, отгрузку за иагазинированной руды из навала со сто- рсны выработанного пространства в процессе очистной выемки и обрушение пород кровли следом за отгрузкой руды, формиро- вг ние компенсационного пространства осу- щэствляют обьемом, меньше обьема разрушенной руды отбираемых секций, путем проведения компенсационных выработок в отбитой руде или в рудном массиве, а тЈкже в отбитой руде и рудном массиве, магазинирование руды навала осуществляют с коэффициентом разрыхления 1,2 - 1,45, причем при формировании навала руду уп- лотняют взрыванием скважин в зажатой сведе после отбойки на компенсационное пространство, а ширину отбиваемых секций определяют из выражения:

SSn

м

(р - 1 ) 2 m k I

где S - среднее сечение компенсационной в фаботки,

п - количество компенсационных выработок;

0 5 Б 5

Кр 1,2 - 1,45 - коэффициент разрыхления уплотненной руды;

m - средняя мощность рудного тела в пределах секции, м;

5к - количество одновременно взрываемых секций.

На фиг. 1 показан план горных работ с расположением компенсационных выработок в отбитой руде для взрывания одиноч0 ных секций; на фиг. 2 - план горных работ с расположением компенсационных выработок в рудном массиве для одновременного взрывания двух секций; на фиг. 3 - план горных работ с расположением компенса5 ционных выработок в отбитой руде и рудном массиве для одновременного взрывания трех секций; на фиг. 4 - разрез по простиранию рудного тела малой мощности с расположением компенсационных выработок в отбитой руде для взрывания одиночных секций; на фиг. 5 - разрез по простиранию рудного тела секций мощности с расположением компенсационных выработок в рудном массиве для одновременного взрывания двух секций; на фиг. 6 - разрез по простиранию рудного тела средней мощности с расположением компенсационных выработок в отбитой руде и рудном массиве для одновременного взрывания трех сек0 ций; на фиг. 7 - разрез вкрест простирания рудного тела малой мощности; на фиг. 8,9 - разрезы вкрест простирания рудного тела средней мощности с различным расположением скважин. ,

Способ осуществляется .следующим образом.

Рудное тело вкрест простирания (при горизонтальном залегании вкрест простирания или по простиранию) разделяют откаточными выработками 1 и 2 на панели, которые отрабатывают от центра к флангам или от фланга к флангу.

Подготовительно-нарезные работы в панели заключаются в проведении из откаточной выработки 1 разрезной компенсаци- онной выработки, вентиляционных выработок 3 (при расположении компенсационных выработок 4 в отбитой руде, фиг. 1} или компенсационных выработок 5(при рас0 положении их в рудном массиве, фиг. 2 и 3), которые также используют в качестве вентиляционных до соединения с откаточной выработкой 2 смежной панели. С разрезной компенсационной, вентиляционных или

5 компенсационных выработок проводят буровые выработки б, количество которых зависит от расстояния между откаточными выработками и длины скважин. Откаточную выработку 1 сбивают ходками 7 с ближней буровой выработкой, оставляя для поддер0

жания откаточной выработки временные целики 8.

Отбойку руды ведут секциями 9 на компенсационные выработки, расположенные в отбитой руде или рудном массиве, а также в отбитой руде и рудном массиве.

В данном случае секцией является объём руды, взрываемый в один прием с замед- лениями в одном направлении; На одну компенсационную выработку, расположенную в отбитой руде, можно взорвать только одну секцию, а на одну компенсационную выработку, расположенную в рудном массиве, - две секции с двух сторон или одну секцию с одной стороны.

Компенсационные выработки представля ют собой ограниченное компенсационное пространство, недостаточное для свободного размещения отбитой руды в насыпном состоянии, Руда, отбитая н а ограниченное компенсационное пространство, полностью заполняет его и уплотняется при этом. За счет этого она имеет значительно большую несущую способность, чем при отбойке на свободное компенсационное пространство, когда практически не происходит ее уплотнения. .

В начальной стадии очистных работ взрывают одну или одновременно две секции на разрезную компенсационную выработку. В дальнейшем возможно несколько вариантов отбойки, предусматривающих различное количество одновременно взрываемых секций при различном расположении компенсационных выработок. Например,1 взрывание одиночных секций на одиночные компенсационные выработки 4, расположенные в отбитой руде (фиг. 1), одновременное взрывание двух секций на две компенсационные выработки 5, расположённые в рудном массиве (фиг. 2), или одновременное взрывание трех секций на две компенсационные выработки 4 и 5, расположенные в отбитой руде и рудном-массиве (фиг. 3). Возможны также варианты, предусматривающие одновременное взрывание большого количества секций на большее количество компенсационных выработок.

Секции.обуривают скважинами 10 из буровых выработок 6 и откаточной выработки 2 в плоскостях, параллельных плоскости очистного забоя. Откаточную выработку 2 используют также и для обуривания шпурами временных целиков 8 в смежной панели.

Скважины при малой мощности рудных тел (до 2 м) располагают параллельно в рядном или шахматном порядке. При средней мощности рудных тел (от 2 до 5 м) скважины имеют параллельное и наклонное или параллельное, наклонное и веерное расположение в рядном или шахматном порядке. Длина скважин зависит от мощности и выдержанности рудных тел и составляет от 5 - 7 до 15 - 20 м. Расстояние между скважинами (линия наименьшего сопротивления) в секции в направлении от компенсационной выработки может быть одинаковым или уменьшено для лучшей подвижки взрываемой руды.

0 Для бурения скважин применяют колонковые перфораторы, переносные и самоходные буровые станки.

Скважины взрывают короткозамедлен- но. При этом последние скважины в секции

5 работают в зажиме.

Отбойку секций на компенсационные выработки производят независимо от основной доставки руды, создают большой объем замагазинированной руды и соответ0 ственно фронт работ для эффективного применения погрузочно-доставочного оборудования. При этом в.процессе проведения компенсационных выработок производится частичная доставка руды,

5 . Доставку начинают в той части панели, где ранее располагалась разрезная компенсационная выработка, после того, как зама- газинирован достаточный объем руды, и в дальнейшем ведут основную доставку со

0 стороны выработанного пространства. В. процессе основной доставки сохраняют навал 11 уплотненной замагазинированной руды для поддержания кровли.в зоне ведения очистных работ и погашают выработан5 ное пространство путем обрушения пород кровли взрыванием скважин. Стенки из отбитой руды как при основной доставке, так и при частичной при расположении компенсационных выработок в отбитой руде офор0 мляют под углом естественного откоса.

Для доставки руды применяют низкопрофильные и обычные погрузочно-трэнс- п.ортные машины, самоходные погрузчики, скребковые конвейеры и автосамосвалы.

5 Несущая способность навала уплотненной замагазинированной руды зависит от коэффициента разрыхления, значения которого принимают в зависимости от пластично-деформационных свойств кровли в

0 пределах от 1,2 до 1,45, и его ширины, которую с целью создания фронта работ для применения погрузочно-доставочного оборудования при расположении компенсационных выработок в отбитой руде или в

5 отбитой руде и рудном массиве принимают равной не менее 10 - 12 м, а при расположении компенсационных выработок только в рудном массиве - не менее 3 - 5 м.

Коэффициент разрыхления для неустойчивой слабо податливой кровли, которая

при

небольших деформациях обрушается,

при-шмают 1,2 - 1,25, Меньшие значения коэффициента разрыхления практически тру; ,но получить, к тому же они нежелательны, поскольку отбитая руда будет настолько сил но уплотнена, что потребуется ее до- пол -штельное рыхление для обеспечения раб эты погрузочно-транспортного оборудован 1Я..... .

Для устойчивой кровли, которая при зна итёльных деформациях не теряет пла- сти (еских свойств и не обрушается, коэффициент разрыхления принимают 1,4 - 1,45. Dpi больших значениях коэффициента раз- ры ления отбытая руда практически не уплотняется и не обладает достаточной нес/щей способностью..

В остальных случаях коэффициент раз- рьпления принимают 1,25 -1,4.

Между коэффициентом разрыхления, объемом секции и объемом компенсационное выработки существует известная ЗЭВИCHN ость:

Ут +У2 Vi

(1)

где Кр - коэффициент разрыхления;

/ - nfvuoM roviiMM кл

Vi - объем секции, м

ки, м

V2 - объем компенсационной выработТо же самое можно выразить через линейные размеры секции, длину и сечение компенсационной выработки:

KD

Urn +LS Llm

(2)

гд« L - длина секции и компенсационной выработки, м;

I - ширина секции, м;. m - средняя мощность рудного тела в прэделах секции, м;

S - среднее сечение компенсационной выработки, м2..

Используя зависимость (2), получим формулы для расчета ширины секций, котоприведены ниже.

Ширина одиночной секции при взрываний на одну компенсационную выработку:

Гс

5 О)

ры

I

м

( kp - 1 ) m

Общая ширина нескольких одновре- менно взрываемых секций на несколько компенсационных выработок:

Jsn

(kp-1)

i

где п - количество компенсационных выработок; .

k - количество секций. Ширина секции даже при одиночном 5 взрывании на одну компенсационную выработку может изменяться в больших пределах. Так, при различных значениях коэффициента разрыхления от 1,45 до 1,2, постоянном сечении компенсационной вы0 работки 9 м2 и постоянной мощности рудного тела 3 м ширина секции изменяется от 6,6 до 15 м.

Для поддержания кровли вблизи обрушения применяют обычные и переносные

5 гидравлические стойки 12, а также механи- зированную гидравлическую крепь 13. При слабоустойчивой кровле в подготовительно- нарезных и очистных выработках применяют штанговое крепление.

0 Способ разработки пологих рудных тел согласно изобретению имеют следующие преимущества.

Во-первых, обеспечивается надежное поддержание кровли в зоне ведения очист5 ных работ за счет того, что кровля поддерживается навалом уплотненной руды, а не навалом руды без уплотнения. Это позволяет предотвратить деформации кровли, при которых происходят ее обрушения.

0 Во-вторых, обеспечивается магазини- рование руды в достаточно большом объеме и тем самым создаётся фронт работ для эффективного применения погрузочно-доста- вочного оборудования за счет того, что руду

5 отбивают одиночными или одновременно несколькими секциями независимо от основной доставки.

Кроме того, при наличии указанных выше преимуществ обеспечивается макси0 мальная полнота выемки.

Результаты расчета технико-экономической эффективности данного способа показывают, что производительность труда забойного рабочего увеличивается в 2,5 - 3

5 раза, а затраты на добычу снижаются на 10

-20%:.

Формула изобретения 1. Способ разработки пологих рудных тел малой и средней мощности, включаю0 щий проведение подготовительно-нарезных выработок, очистную выемку руды секциями, бурение скважин в плоскостях, параллельных плоскости очистного забоя, формирование параллельно плоскости очи5 стного забоя первоначального компенсационного пространства и последующего компенсационного пространства в процессе очистной выемки, короткоэамедленное взрывание скважин в секции на компенсационное пространство, поддержание кровли очистного пространства формированием навала отбитой руды ее взрыводоставкой, магазинирование руды в формируемом навале, отгрузку замагазинированной руды из навала со стороны выработанного пространства в процессе очистной выемки и обрушение пород кровли следом за отгрузкой руды, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на добычу за счет повышения надежности поддержания пород кровли в зоне очистных работ, формирование компенсационного пространства осуществляют объемом меньше объема разрушенной руды отбиваемых секций, магазинирование руды навала осуществляют с коэффициентом разрыхления 1,2 - 1,45, причем при формировании навала руду уплотняют взрыванием скважин в зажатой среде после отбойки на компенсационное пространство, а ширину отбиваемых секций определяют из выражения:

i

Sn

(kp-ni

м,

m k

0

где S - среднее сечение компенсационной выработки, м2;

п - количество компенсационных выработок;

Кр 1,2 - 1,45 - коэффициент разрыхления уплотненной руды:

m - средняя мощность рудного тела в пределах секции, м;

k - количество одновременно взрываемых секций.

2. Способ по п. 1,отл и чающийся тем, что формирование компенсационного пространства в процессе очистной выемки осуществляют в отбитой руде,

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что формирование компенсационного пространства в процессе очистной выемки осуществляют в рудном массиве.

4. Способ по п. 1,отличающийся

тем, что формирование компенсационного

пространства в процессе очистной выемки

осуществляют в отбитой руде и рудном массиве.

fe

Авигеи