способ повторной разработки мощных рудных месторождений

Формула изобретения

Способ повторной разработки мощных рудных месторождений, включающий отработку их технологиями этажного и подэтажного обрушения и выпуск обрушенной горной массы под покрывающими породами, отличающийся тем, что под выработанным пространством, заполненным горной массой в виде отбитой потерянной руды и самообрушенных пустых пород, проходят дозировочную камеру для дозирования выпущенной горной массы и дробления крупных глыб самообрушенных пустых пород, в кровле которой проходят вибродоставочные наклонные выработки, монтируют в них вибропитатели, а торцы этих выработок сбивают траншеями с выработанным пространством, после чего ведут выпуск горной массы дозами, равными объемам дозировочной камеры под каждым вибропитателем, включением в одновременную работу всех смонтированных вибропитателей, при этом при отгрузке очередной дозы горной массы ведут селективное дробление крупных глыб самообрушенных пустых пород с выдачей габаритных кусков этих пород по отдельной технологической линии, причем во время ликвидации застреваний крупных глыб в вибродоставочных наклонных выработках производят дробление их зарядами взрывчатых веществ и ведут довыпуск дозы горной массы индивидуальным включением вибропитателей.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке рудных месторождений, и может быть использовано для извлечения потерянной руды после отработки технологиями этажного и подэтажного обрушения с выпуском обрушенной руды под покрывающими породами.

При подземной добыче руды самыми производительными и высокоэффективными являются технологии с этажным и подэтажным обрушением руды и выпуском ее под покрывающими породами, имеющие разные варианты.

Крупным недостатком этих технологий являются потери руды в недрах - от 10 до 20% и более. После отработки месторождения выработанное пространство заполняется крупноблочными самообрушенными пустыми породами висячего и лежачего бока, перемешанными с раздробленной потерянной рудой при отработке, причем общее содержание полезного ископаемого в этой горной массе в большинстве случаев больше, чем кондиционное для разрабатываемого месторождения.

За многолетний срок добычи в выработанном пространстве месторождений накопилось огромное количество потерянной руды, так, например, на рудниках Кривого Рога по данным В.В.Куликова /В.В.Куликов "Совместная и повторная разработка рудных месторождений", Москва, "Недра", 1972 г., с.123/ - около миллиарда тонн, которую в настоящее время экономически целесообразно извлекать.

Известен способ повторной разработки месторождений полезных ископаемых /см. а.с. СССР N 1025887, E 21 C 41/00, Бюл.N 24, 1983 г./, включающий выемку горных пород уступами сверху вниз по лежачему боку рудного пласта с образованием берм, выемку горных пород уступами по висячему боку рудного пласта и добычу ранее оставленного в целиках полезного ископаемого, в котором на пологие и наклонные залежи, ранее отработанные камерно-столбовой системой, по лежачему боку рудного пласта проходят первую траншею и ее бортом вскрывают ранее отработанные камеры с оставленными целиками, образуя берму первого уступа, вкрест простирания рудного пласта разбуривают налегающие породы над первым рядом целиков и направленным взрывом отбрасывают разрушенные налегающие породы в ранее отработанные камеры и на берму первого уступа с последующим разравниванием указанных пород в сторону ранее отработанных камер до уровня дна траншеи, затем разбуривают ранее оставленные целики, взрывают их и убирают отбитую руду, после чего проходят следующую траншею и повторяют операции в указанной последовательности.

Недостатком известного способа является ограниченная область применения - это камерно-столбовые системы отработки месторождений полезных ископаемых.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ повторной разработки рудных месторождений, осуществленный на Никитовском руднике /см. В.В.Куликов "Совместная и повторная разработка рудных месторождений", Москва, "Недра", 1972 г., с.135-137/, согласно которому повторную разработку ведут, применяя технологию этажного самообрушения с выпуском самообрушившейся горной массы через выпускные воронки, а доставку и погрузку - скреперными установками.

Недостатками известного технического решения являются неуправляемость процесса самообрушения, трудоемкость выпуска крупнокусковой горной массы скреперными установками, низкая производительность, что послужило причиной отказа от применения этой технологии.

Из-за отсутствия эффективного высокопроизводительного и безопасного способа повторной разработки подземным способом в настоящее время повторную разработку в основном ведут открытым способом. В то же время на многих рудниках, использующих технологию этажного и подэтажного обрушения, применение повторной отработки открытым способом неэффективно или невозможно.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание высокопроизводительного способа по извлечению потерянной руды при разработке месторождения этажным и подэтажным обрушением за счет создания управляемого единого потока в выработанном пространстве. Поставленная задача решается следующим образом.

Под выработанным пространством, заполненным горной массой в виде отбитой потерянной руды и самообрушенных пустых пород, проходят дозировочную камеру для дозирования выпущенной горной массы и дробления крупных глыб самообрушенных пустых пород, в кровле которой проходят вибродоставочные наклонные выработки и в них монтируют вибропитатели, а торцы этих выработок сбивают траншеями с выработанным пространством. После чего ведут выпуск горной массы дозами, равными объемам дозировочной камеры под каждым вибропитателем, включением в одновременную работу всех смонтированных вибропитателей. При этом при отгрузке очередной дозы горной массы ведут селективное дробление крупных глыб самообрушенных пустых пород с выдачей габаритных кусков этих пород по отдельной технологической линии. Во время ликвидации застреваний крупных глыб в вибродоставочных наклонных выработках производят дробление их зарядами взрывчатых веществ /ВВ/ и ведут довыпуск дозы горной массы индивидуальным включением вибропитателей.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются:

Под выработанным пространством, заполненным горной массой в виде отбитой потерянной руды и самообрушенных пустых пород, проходят дозировочную камеру для дозирования выпущенной горной массы и дробления крупных глыб самообрушенных пустых пород.

Это позволяет с минимальными затратами /используя имеющуюся сеть подземных горных выработок, вскрывающих месторождение/ подготовить к извлечению потерянную руду, находящуюся в выработанном пространстве. При этом одна дозировочная камера обеспечивает повторную разработку шириной ленты до 20 м и более /ширина ленты может быть равна диаметру зоны потока и равна расстоянию между крайними вибродоставочными наклонными выработками в дозировочной камере/ и длиной, равной мощности рудного тела.

Дозировочная камера обеспечивает повторную разработку горной массы в выработанном пространстве на высоту до 200 м и более, которая определяется износом вибропитателей и состоянием крепи дозировочной камеры для обеспечения безопасных условий ведения работы.

При износе вибропитателей и разрушении крепи дозировочной камеры в большинстве случаев целесообразно пройти новую дозировочную камеру, ниже отработавшей свой срок.

Все вышеуказанное обеспечивает минимальные расходы по вскрытию запасов горной массы в выработанном пространстве для повторной разработки, то есть высокую производительность процесса.

Дозировочная камера используется для размещения одновременно выпускаемой дозы горной массы и ее сечение должно быть увязано с высотой понижения слоя горной массы в выработанном пространстве. Сечение дозировочной камеры должно быть от 12 до 30 м² и более.

Дозировочная камера должна обеспечивать размещение оборудования /например, бутобоев/ для дробления крупных глыб самообрушенных пустых пород или отвечать требованиям по безопасному ведению взрывных работ.

В кровле дозировочной камеры проходят вибродоставочные наклонные выработки, монтируют в них вибропитатели, а торцы этих выработок сбивают траншеями с выработанным пространством.

Это обеспечивает выпуск горной массы из выработанного пространства, включающей в себя крупные глыбы самообрушенных пустых пород.

В качестве вибропитателей целесообразно, например, использовать вибропитатели типа ВДПУ-4ТМ /Вибрационная доставочно-погрузочная установка - 4ТМ - серийно выпускаемая с 1968 года по сей день на Магнитогорском заводе/. Эти вибропитатели способны извлекать из выработанного пространства глыбы длиной до 3 м, а два других размера должны быть на 20 - 30% меньше размера выработки, то есть сечение этих выработок 2 х 2 м и более. Производительность одного вибропитателя до 1000 т/час.

Вышеуказанное обеспечит выгрузку крупных глыб из выработанного пространства и, как следствие, высокую производительность. Практический опыт /вибропитателями ВДПУ-4ТМ погружено около миллиарда тонн различных руд/ показывает, чем крупнее руда, тем безопаснее идет выгрузка.

При движении крупных кусков по рабочей площадке скорость их автоматически снижается. Нет инерционного перемещения потока. При выключении привода движение куска сразу прерывается, что обеспечивает надежное управление выпуском горной массы.

Кроме того, при движении крупных кусков по рабочей площадке изменяется звук работы вибропитателя и опытный горнорабочий, находясь на расстоянии 30 м и более, визуально не видя работающий вибропитатель, по звуку легко определяет крупность выгружаемой горной массы.

Траншейная подсечка выработанного пространства, большое сечение выбродоставочных наклонных выработок, мощный высокопроизводительный вибропитатель позволяют в совокупности выдавать крупные глыбы самообрушенных пустых пород в дозировочную камеру с большой производительностью.

После перечисленных операций ведут выпуск горной массы дозами, равными объемам дозировочной камеры под каждым вибропитателем, включением в одновременную работу всех смонтированных вибропитателей.

Вышеуказанное позволяет обеспечить образование единого потока в выработанном пространстве над всей дозировочной камерой площадью до 2000 м² и более. В этом едином потоке большого сечения глыбы самообрушенных пустых пород до 5 м и более движутся, не искажая траекторию потока /подобно кусочку в массе песка/. Такое движение позволяет равномерно подрабатывать выработанное пространство равномерными дозами выпуска. Для того, чтобы обеспечить равномерность дозы, в техническом решении в качестве дозы принят объем дозировочной камеры под каждым из вибропитателей, расположенный под углом естественного откоса. После заполнения этого объема дозировочной камеры одновременно включают все вибропитатели. Вибропитатели работают 1 - 5 мин, при этом объем дозы под всеми вибропитателями до 500 т и более. Равномерные дозы обеспечивают опускание горной массы в выработанном пространстве на определенную равную высоту, что сохраняет верхний контакт с налегающими породами и исключает перемешивание горной массы, обеспечивая в итоге большую производительность при повторной разработке месторождения.

При этом при отгрузке очередной дозы горной массы ведут селективное дробление крупных глыб самообрушенных пустых пород с выдачей габаритных кусков этих пород по отдельной технологической линии.

Вышеуказанное позволяет удалить часть самообрушенной пустой породы. При отработке месторождения подэтажным обрушением с торцевым выпуском потери руды составляют 15% и более из слоя, причем руда равномерно- и мелкодробленая. Самообрушенные пустые породы бортов крупноблочные. Вибропитатели позволяют выгружать из выработанного пространства без помех крупные глыбы до 3 м и более. При отгрузке вначале крупные глыбы пустых пород дробят, например, кумулятивными зарядами ВВ до кондиционного размера и отгружают по отдельной технологической линии. Оставшуюся горную массу из мелкой фракции самообрушенных пустых пород и руды выдают для обогащения. Селективное удаление крупноблочной породы снижает энергоемкость процесса по переработке горной массы.

Во время ликвидации застреваний крупных глыб в вибродоставочных наклонных выработках производят дробление их зарядами ВВ и ведут довыпуск дозы горной массы индивидуальным включением вибропитателей.

Это позволяет сохранять емкость дозы выпуска, обеспечивая равномерность опускания горной массы в выработанном пространстве. Кроме того, ликвидация зависаний в отдельной вибродоставочной наклонной выработке во время паузы /перед очередным включением в одновременную работу всех вибропитателей/ обеспечивает одинаковый старт по движению сыпучего материала при запуске.

При одновременном запуске в работу всех вибропитателей образуется один общий поток горной массы в выработанном пространстве, что стабилизирует процесс.

Сущность предлагаемого технического решения.

Под выработанным пространством, заполненным горной массой в виде отбитой потерянной руды и самообрушенных пустых пород, проходят дозировочную камеру для дозирования выпущенной горной массы и дробления крупных глыб самообрушенных пустых пород.

В кровле дозировочной камеры проходят вибродоставочные наклонные выработки, в которых монтируют вибропитатели. Торцы этих выработок обивают траншеями с выработанным пространством.

Выпуск горной массы ведут дозами, равными объемам дозировочной камеры под каждым вибропитателем, включением в одновременную работу всех смонтированных вибропитателей.

При отгрузке очередной дозы горной массы ведут селективное дробление крупных глыб самообрушенных пустых пород с выдачей габаритных кусков этих пород по отдельной технологической линии.

Во время ликвидации застреваний крупных глыб в вибродоставочных наклонных выработках производят дробление их зарядами ВВ и ведут довыпуск дозы горной массы индивидуальным включением вибропитателей.

Пример осуществления способа повторной разработки мощных рудных месторождений показан на фиг. 1 - 5.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема осуществления способа повторной разработки мощных рудных месторождений - проекция на вертикальную плоскость вкрест простирания месторождения;

на фиг. 2 - то же, разрез I - I на фиг. 1;

на фиг. 3 - узел выпуска горной массы /поперечный разрез дозировочной камеры/;

на фиг. 4 - узел выпуска горной массы из выработанного пространства с использованием спаренных дозировочных камер;

на фиг. 5 - узел выпуска горной массы из выработанного пространства на одну дозировочную камеру с вибропитателями, расположенными в шахматном порядке.

Предлагаемый способ используют для повторной разработки месторождений технологиями этажного и подэтажного обрушения, когда в выработанном пространстве после многолетней эксплуатации накопилось много отбитой потерянной руды при отработке нескольких этажей /горизонтов/.

Используя вскрывающие месторождение горные выработки 1 /фиг. 1, 2/, под выработанным пространством 2, заполненным горной массой, проходят дозировочную камеру 3, входящую в узел выпуска. Дозировочная камера 3 /фиг.3/ предназначается для размещения дозы горной массы, поступающей из выработанного пространства 2, дробления в ней поступивших крупных глыб самообрушенных пустых пород, размещения погрузочно-транспортного оборудования для выгрузки выпущенной дозы, а также бутобоев для дробления негабаритных кусков. В кровле дозировочной камеры 3 проходят вибродоставочные наклонные выработки 4, в которых монтируют вибропитатели 5, способные работать в полном завале горной массы и выдавать из выработанного пространства крупнокусковую горную массу.

Расстояние между двумя смежными вибродоставочными наклонными выработками 4 /фиг. 1/ должно обеспечивать пересечение зон потоков, образующихся над каждым из вибропитателей, то есть целик 6 может быть равным трем - семи метрам. При одновременном включении всех вибропитателей 5, смонтированных в вибродоставочных наклонных выработках 4 и выгружающих горную массу в дозировочную камеру 3, в выработанном пространстве 2 образуется единый поток движущейся горной массы.

В нижней части выработанного пространства 2 поток в сечении описывается эллипсом, вытянутым над дозировочной камерой 3, расширяясь кверху и превращаясь в круг. На фиг. 2 пунктирными линиями показана зона потока горной массы в выработанном пространстве 2 при одновременной работе всех вибропитателей 5.

Над торцами вибродоставочных наклонных выработок 4 проходят траншейную выработку, которую сбивают с выработанным пространством 2 траншеями 7.

Для обслуживания вибропитателей 5 в дозировочной камере 3 может быть выполнен подвесной полок 8 с ограждением 9. На стенке дозировочной камеры 3 закреплены скобы 10 и имеется настил 11 для доступа к приводу вибропитателя 5 и в вибродоставочную наклонную выработку 4.

При больших объемах горной массы в выработанном пространстве 2 узел выпуска может быть выполнен с использованием спаренных дозировочных камер 3 /фиг. 4/, между которыми проходят вентиляционную ходовую выработку 12 со сбойками 13.

Для обслуживания вибропитателей 5 и сбоек 13 подвешивают настилы 11.

При ограниченных высотах выработанного пространства 2, заполненного горной массой, узел выпуска может включать дозировочную камеру 3, в которой вибродоставочные наклонные выработки 4 проходят в шахматном порядке и в них монтируют вибропитатели 5 /фиг.5/.

Когда выработанное пространство 2 имеет большую вытянутую площадь /большая длина месторождения по простиранию/, может быть использовано несколько параллельно расположенных дозировочных камер 3, а оси их размещения определяют по данным обследования выработанного пространства 2.

Пример осуществления способа повторной разработки мощного рудного месторождения.

Для повторной разработки месторождения под выработанным пространством 2 проходят дозировочную камеру 3, затем вибродоставочные наклонные выработки 4, в которых монтируют вибропитатели 5.

После монтажа вибропитателей 5 проходят траншейную выработку, а торцы этих выработок сбивают траншеями с выработанным пространством 2.

Затем монтируют приспособления для обслуживания вибропитателей 5 /полки 8, настилы 11, скобы 10, пускатели/ поз. не обозначены/ и т.д./. Выпуск горной массы из выработанного пространства 2 ведут одновременным включением в работу всех смонтированных вибропитателей 5. В данном примере в работу включают восемь вибропитателей /по четыре вибропитателя 5 в каждой из спаренных дозировочных камер 3/. В выработанном пространстве 2 образуется единый поток горной массы сечением около 2000 м². Вибропитатели 5 работают 1 - 5 мин, заполняя объем дозировочной камеры 3 под углом естественного откоса /около 300 т/.

После выпуска дозы с полка 8 производят досмотр выпущенной горной массы. При необходимости ведут ликвидацию застрявших крупных глыб в вибродоставочной наклонной выработке 4 накладными, например, кумулятивными зарядами. Доставку горной массы из выработанного пространства 2 для дозаполнения объема в дозировочной камере 3 ведут индивидуальным включением вибропитателей 5. Обеспечив безопасные условия работы, приступают к отгрузке горной массы из дозировочной камеры 3, например, самоходными погрузочно-доставочными машинами. При этом при отгрузке горной массы выделяют крупные глыбы /специальная конструкция вибропитателя 5 позволяет выдавать из выработанного пространства 2 глыбы до трех - пяти метров в одном из наибольших размеров/.

Крупные глыбы самообрушенных пустых пород дробят, например, кумулятивными зарядами до кондиционных размеров и погрузочно-доставочными машинами транспортируют до специальной технологической линии по выдаче самообрушенных пустых пород.

Дозированным выпуском с последующей разборкой горной массы обеспечивают повышение содержания полезного ископаемого в выдаваемой руде, что повышает эффективность повторной разработки месторождения. Использование высокопроизводительных вибропитателей 5 при одновременной их работе обеспечивает большую производительность /до 300 т в течение одной - пяти минут/ по выдаче горной массы из выработанного пространства 2, а применение мощных погрузочно-доставочных машин позволяет добиваться высокой производительности выемочного участка по повторной разработке месторождений.