Способ разработки мощных крутопадающих рудных месторождений

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ нисходящем порядке, подэтажную скважинную отбойку и выпуск руды из подэтажных камер,закладку выработанного пространства этажных камер с формированием в их днище несущего слоя из закладочной смеси повышенной прочности и с заполнением остальной части камер закладочной смесью пониженной прочности. Камеры верхнего подэтажа отрабатывают с формированием в кровле временной рудной потолочины, под которой ведут отбойку и выпуск руды из камер верхнего подэтажа в пределах шага ее самообрушения, а отбойку и выпуск руды из камер нижнего подэтажа ведут в зажиме обрушенных кусков временной рудной потолочины. Боковую поверхность днища этажных камер формируют под углом, равным углу естественного откоса отбитой руды, а в смежных этажах камеры смещают на половину их ширины. Временной рудной потолочине придают форму свода. Основания сводов временных рудных потолочин на их сопряжениях укрепляют штанговой крепью из этажных ортов. В качестве закладочной смеси пониженной прочности используют гидравлическую смесь.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Корпорация Казахмыс(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ(56) Предварительный патент РК 7649, Е 21 С 41/16, 1999(57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке мощных крутопадающих месторождений крепких руд подземным способом. Задачей изобретения является повышение эффективности разработки мощных крутопадающих рудных месторождений. Техническим результатом изобретения является снижение разубоживания руды закладочным материалом и затрат на закладку выработанного пространства камер. Способ включает проведение этажных и подэтажных буро-погрузочно-доставочных ортов,выемку руды этажными камерами по камерноцеликовой системе и подэтажными камерами в 22525 Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке мощных крутопадающих месторождений крепких руд подземным способом. Известен способ разработки мощных крутопадающих рудных месторождений,включающий проведение этажных и подэтажных буро-погрузочно-доставочных ортов, сплошную выемку руды этажными и подэтажными камерами в нисходящем порядке со смещением камер нижнего подэтажа по отношению к верхнему в сторону рудного массива, скважинную отбойку и выпуск руды из подэтажных камер, закладку выработанного пространства этажных камер твердеющими смесями различной прочности. Причем в днищах камер формируют несущий слой из закладки повышенной прочности, а остальную часть камер заполняют твердеющими смесями пониженной прочности.(Предварительный патент РК 8016, Е 21 С 41/16,бюл.9, 1999). Недостатком известного способа является низкая эффективность разработки, обусловленная- низкой производительностью добычи, так как отработку следующей этажной камеры можно начинать только после твердения закладки (до 60 дней) в смежной отработанной камере на этаже- потерями отбитой руды из-за расположения буро-погрузочно-доставочного орта с одной стороны подэтажной камеры и отсутствия возможности полной уборки руды с противоположной стороны камеры- потерями руды из-за образования в выработанном пространстве камеры нижнего подэтажа нависающего уступа массива руды неотработанной соседней камеры верхнего подэтажа, что может привести к нарушению устойчивости и разрушению части массива руды камеры верхнего подэтажа со стороны еще не заложенной камеры нижнего подэтажа разубоживанием руды закладочным материалом из-за разрушения закладочного массива камер верхнего этажа под влиянием взрывных работ в камерах нижнего этажа- большими затратами на твердеющую закладку. Ближайшим аналогом является способ разработки мощных крутопадающих рудных месторождений, включающий проведение этажных и подэтажных буро-погрузочно-доставочных ортов,выемку руды этажными камерами по камерноцеликовой системе и подэтажными камерами в нисходящем порядке со скважинной отбойкой и выпуском руды из них. Этажные камеры по простиранию залежи располагают в вертикальном створе их боковых стенок, смещая друг относительно друга на половину высоты камеры. Закладку выработанного пространства этажных камер по высоте производят разнопрочными закладочными смесями вначале в днище камеры формируют несущий слой из твердеющей закладочной смеси повышенной прочности, затем до уровня подэтажа камеру заполняют твердеющей закладочной смесью пониженной прочности, а верхнюю половину камеры между ранее 2 отработанными камерами заполняют инертными материалами. (Предварительный патент РК 7649,Е 21 С 41/16, бюл.6, 1999). Недостатком известного способа является низкая эффективность разработки, обусловленная разубоживанием руды закладочным материалом из-за разрушения закладочного массива камер верхнего этажа под влиянием взрывных работ в камерах нижнего этажа- большими затратами на твердеющую закладку, а также на транспортировку инертных закладочных материалов, например, породы из проходческих выработок с помощью погрузочно-доставочных машин. Задачей изобретения является повышение эффективности разработки мощных крутопадающих рудных месторождений. Техническим результатом изобретения является снижение разубоживания руды закладочным материалом и затрат на закладку выработанного пространства камер. Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе разработки мощных крутопадающих рудных месторождений,включающем проведение этажных и подэтажных буро-погрузочно-доставочных ортов, выемку руды этажными камерами по камерно-целиковой системе и подэтажными камерами в нисходящем порядке,подэтажную скважинную отбойку и выпуск руды из подэтажных камер, закладку выработанного пространства этажных камер с формированием в их днище несущего слоя из закладочной смеси повышенной прочности и с заполнением остальной части камер закладочной смесью пониженной прочности,камеры верхнего подэтажа отрабатывают с формированием в кровле временной рудной потолочины, под которой ведут отбойку и выпуск руды из камер верхнего подэтажа в пределах шага ее самообрушения, а отбойку и выпуск руды из камер нижнего подэтажа ведут в зажиме обрушенных кусков временной рудной потолочины. Кроме того, боковую поверхность днища этажных камер формируют под углом, равным углу естественного откоса отбитой руды, а в смежных этажах камеры смещают на половину их ширины- временной рудной потолочине придают форму свода- основания сводов временных рудных потолочин на их сопряжениях укрепляют штанговой крепью из этажных ортов- в качестве закладочной смеси пониженной прочности используют гидравлическую смесь. Благодаря тому, что камеры верхнего подэтажа отрабатывают с формированием в кровле временной рудной потолочины, под которой ведут отбойку и выпуск руды из камер верхнего подэтажа в пределах шага ее самообрушения, а отбойку и выпуск руды из камер нижнего подэтажа ведут в зажиме обрушенных кусков временной рудной потолочины,обеспечивается защита закладочного массива в днище камер верхнего этажа от разрушения под влиянием взрывных работ во время отбойки руды в камерах нижнего этажа. За счет этого для закладки выработанного пространства камер в качестве 22525 закладочной смеси пониженной прочности можно использовать гидравлическую закладочную смесь,что позволяет уменьшить затраты на закладку. Выпуск руды из камер верхнего подэтажа под защитой рудной потолочины происходит без разубоживания закладочным материалом, а выпуск руды из камер нижнего подэтажа в зажиме обрушенных кусков рудной потолочины - с минимальным разубоживанием. За счет этого уменьшается разубоживание руды закладочным материалом. За счет того, что боковую поверхность днища этажных камер формируют под углом, равным углу естественного откоса отбитой руды, а в смежных этажах камеры смещают на половину их ширины,обеспечивается максимальный выпуск отбитой руды в днищах камер. Придание временной рудной потолочине формы свода позволяет минимизировать потери руды в ней. Укрепление оснований сводов временных рудных потолочин на их сопряжениях штанговой крепью из этажных ортов позволяет сохранить устойчивость потолочины в пределах шага самообрушения. Таким образом, повышается эффективность разработки мощных крутопадающих рудных месторождений. Сопоставительный анализ заявляемого решения с ближайшим аналогом показывает, что заявляемый способ разработки мощных крутопадающих рудных месторождений отличается от известного тем, что камеры верхнего подэтажа отрабатывают с формированием в кровле временной рудной потолочины, под которой ведут отбойку и выпуск руды из камер верхнего подэтажа в пределах шага ее самообрушения, а отбойку и выпуск руды из камер нижнего подэтажа ведут в зажиме обрушенных кусков временной рудной потолочины. Также тем, что- боковую поверхность днища этажных камер формируют под углом, равным углу естественного откоса отбитой руды, а в смежных этажах камеры смещают на половину их ширины- временной рудной потолочине придают форму свода- основания сводов временных рудных потолочин на их сопряжениях укрепляют штанговой крепью из этажных ортов- в качестве закладочной смеси пониженной прочности используют гидравлическую смесь. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 изображен разрез участка месторождения (схема отработки и закладки камер на смежных этажах) на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1(стадия отработки подэтажных камер) на фиг.3 разрез Б-Б по фиг.1 (стадия закладки камеры). Способ осуществляют следующим образом. В соответствии с горно-геологическими условиями и требованиями к выбору наиболее приемлемой системы разработки для обеспечения полноты извлечения запасов, безопасности ведения горных работ и получения наибольшей прибыли принимают камерно-целиковую систему с закладкой выработанного пространства. Подготовку месторождения производят этажными и подэтажными штреками 1. На каждом этаже и подэтаже в контуре рудного тела по оси и длине камер проходят буропогрузочно-доставочные орты 2. На смежных этажах орты 2 и этажные камеры 3 смещают на половину ширины камеры. Этажные камеры 3 отрабатывают в нисходящем порядке по камерно-целиковой системе в три очереди. К отработке камеры 3 следующей очереди приступают после полной отработки смежных камер 3 на этаже, закладки их и достижения закладочным массивом нормативной прочности. Возможно совмещение отработки камер 3 на смежных этажах,например, при использовании специальных добавок для ускорения затвердевания закладочного массива в отработанных камерах 3 третьей очереди на верхнем этаже можно приступать к отработке камер 3 первой очереди на нижнем этаже. Этажные камеры 3 отрабатывают подэтажными камерами верхнего 4 и нижнего 5 подэтажей. В торце ортов 2 в обе стороны по ширине камер подэтажей 4, 5 по контакту толщи пород и массива руды образуют заезды, из которых проходят отрезной восстающий, который расширяют в отрезную щель,используемую как компенсационное пространство для размещения отбитой и разрыхленной руды 6 в начальной стадии отработки камер подэтажей 4, 5. Затем обуривают камеры подэтажей 4, 5 по всей длине параллельными рядами восходящих скважин 7 и тем самым создают запас руды, готовый к отбойке вертикальными слоями. При отработке камеры верхнего подэтажа 4 в ее кровле формируют временную рудную потолочину 8, имеющую форму свода. Для этого скважины 7 не добуривают до границы кровли верхнего подэтажа 4. Предварительно, после проходки этажных ортов 2 и до их погашения, намечаемый контур оснований сводов потолочин 8 на их сопряжениях укрепляют железобетонными штангами 9. Под защитой потолочины 8 ведут отбойку и выпуск руды 6 из камеры верхнего подэтажа 4 до тех пор, пока длина потолочины 8 (п) меньше длины шага ее самообрушения (ш.о). При пш.о происходит самообрушение потолочины 8. В случае задержки самообрушения потолочины 8 ее обрушают принудительно взрывом перебуренных в нее скважин 7. Для этого скважины 7 перебуривают в потолочину 8 с интервалом равным шагу ее самообрушения. При этом потолочина 8 разбивается на куски 10,которые падают на оставшуюся часть не выпущенной руды 6 с торца камеры нижнего подэтажа 5. Отбойку и выпуск руды 6 из камеры нижнего подэтажа 5 ведут в зажиме обрушенных кусков 10 потолочины 8 с минимальным разубоживанием закладочным материалом. В процессе выпуска руды 6 негабаритные куски 10 могут быть раздроблены взрывом накладных зарядов и выпущены вместе с рудой 6 с торца орта 2. 3 22525 При отработке камер нижнего подэтажа 5 боковую поверхность днища 11 формируют под углом, равным углу естественного откоса отбитой руды 6. После окончания отработки камер подэтажей 4, 5 выработанное пространство этажной камеры 3 изолируют перемычками 12 и по трубопроводу 13 заполняют закладочной смесью. При этом днище 11 камеры 3 заполняют твердеющей закладочной смесью 14 повышенной прочности, а остальную верхнюю часть камеры 3 - гидравлической закладочной смесью 15 без вяжущего. Для обеспечения достаточной прочности закладочного массива в днище 11 прочность его на сжатие должна быть не менее 2,0 МПа. При соблюдении этого условия рудная потолочина 8 не является несущей конструкцией, а служит для предохранения от сейсморазрушения закладочного массива в днище 11 под влиянием взрывных работ в камерах нижнего этажа и от прорыва гидравлической закладочной смеси 15 во время дренажа воды из нее. Соответственно она не должна рассчитываться на поддержание веса массива гидравлической закладки. Исходя из этого, длину потолочины 8 рассчитывают на нагрузку от собственного веса. Шаг самообрушения потолочины 8 ш.о определяют по формуле прочность руды на изгиб где изгпрочность руды на изгиб изг (25) р р(0,10,2)сж сжсжКтрКБВР сж - средняя характеристика прочности руды на сжатие, сж 100 МПа Ктр, КБВР - коэффициенты влияния трещиноватости и скважинной отбойки,Ктр 0,4 КБВР 0,7 сжсжКтрКБВР 1000,40,7 28 МПа р(0,10,2)сж 0,1282,8 МПа изг (25) р 22,85,6 МПа или 560 т/м 2 С - сцепление рудной потолочины 8 с закладочным массивом,С 0,04-0,05 МПа или 4-5 т/м 2- толщина рудной потолочины 8, 5 м- объемный вес руды,2,6 т/м 3. Соответственно для рассматриваемых условий ожидаемый (расчетный) шаг самообрушения потолочины 8 составляет Предлагаемый способ позволяет повысить эффективности разработки мощных крутопадающих рудных месторождений за счет снижения разубоживания руды закладочным материалом и затрат на закладку выработанного пространства камер. Полнота извлечения запасов составляет 8590, разубоживание руды 7-8. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разработки мощных крутопадающих рудных месторождений, включающий проведение этажных и подэтажных буро-погрузочнодоставочных ортов, выемку руды этажными камерами по камерно-целиковой системе и подэтажными камерами в нисходящем порядке,подэтажную скважинную отбойку и выпуск руды из подэтажных камер, закладку выработанного пространства этажных камер с формированием в их днище несущего слоя из закладочной смеси повышенной прочности и с заполнением остальной части камер закладочной смесью пониженной прочности, отличающийся тем, что камеры верхнего подэтажа отрабатывают с формированием в кровле временной рудной потолочины, под которой ведут отбойку и выпуск руды из камер верхнего подэтажа в пределах шага ее самообрушения, а отбойку и выпуск руды из камер нижнего подэтажа ведут в зажиме обрушенных кусков временной рудной потолочины. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что боковую поверхность днища этажных камер формируют под углом, равным углу естественного откоса отбитой руды, а в смежных этажах камеры смещают на половину их ширины. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что временной рудной потолочине придают форму свода. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что основания сводов временных рудных потолочин на их сопряжениях укрепляют штанговой крепью из этажных ортов. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве закладочной смеси пониженной прочности используют гидравлическую смесь.