способ разработки рудных тел

Формула изобретения

Способ разработки рудных тел, включающий разделение выемочного участка на камеры, оформление в нижней части камеры подсечного пространства и рудоприемных выработок, послойную отбойку руды веерными комплектами скважин, пробуриваемыми в рудном массиве из наклонного бурового восстающего с одновременной доставкой руды силой взрыва в рудоприемные выработки, закладку камер после их отработки, отличающийся тем, что отбойку руды ведут на закладку, а угол наклона _з закладки принимают равным 18-45° к горизонтали, причем высоту камер принимают равной от 8 до 20 м, а наклонную длину камер L_к принимают из выражения



где H_к - высота камеры, м;

_з - угол наклона закладки;

₀ - начальная скорость полета отбитой массы, определяемая по формуле



K_ст - структурный коэффициент, K _ст=1,1÷1,3;

g - ускорение свободного падения,

g=9,81 м/с²;

W - линия наименьшего сопротивления, м;

В_к - ширина отбиваемого слоя, м;

q_ВВ - удельный расход ВВ, кг/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке горизонтальных и слабонаклонных рудных тел подземным способом.

Известен способ разработки наклонных рудных тел, (патент РФ № 2081319, E21C 41/22, опубл. 1994.04.28). Сущность: при выемке рудного запаса в верхней половине камеры руду отбрасывают силой взрыва в специальную траншею с плоским дном, создаваемую посередине камеры и ориентированную по простиранию, из которой руда после отбойки каждого слоя убирается погрузочно-доставочными машинами с дистанционным управлением. При этом траншея создается путем взрывания пробуренных из траншейного штрека скважин и оформлением откоса при уборке навала руды, обитой в камере без отбрасывания ее в нижние рудоприемные выработки. Высота откоса принимается с учетом общей емкости траншеи, достаточной для размещения в ней отбитой в слое руды с учетом ее разрыхления, а также с учетом траектории полета кусков руды, отбитой из верхней части слоя, с тем, чтобы они попали непосредственно в траншею. Недостатком данного способа является узкая область применения, связанная с возможностью использования только на наклонных рудных телах.

Известен способ разработки наклонных рудных тел, принятый за прототип (заявка на изобретение РФ № 94024953, E21C 41/22, опубл. 1996.06.10). Сущность: способ заключается в разделении выемочного участка на камеры, ориентированные по падению, оформлении в нижней части камеры подсечного пространства и рудоприемных выработок послойной отбойки руды веерными комплектами скважин, пробуриваемыми в рудном массиве из наклонного бурового восстающего, с одновременной доставкой руды силой взрыва в рудоприемные выработки, и формировании магнитного поля в примыкающем к кровле объеме выработанного пространства камеры, вектор магнитной индукции которого располагают горизонтально и в направлении доставки руды. Кроме того, магнитное поле формируют на время производства взрывных работ в камере. Для формирования магнитного поля используют электромагниты, которые размещают на сопряжении горизонтальных сбоек и выработанного пространства камеры, при этом сбойки проходят из вспомогательных штреков, пройденных в межэтажных целиках, прилегающих к рудоприемным выработкам камеры. Недостатком данного способа является узкая область применения, связанная с возможностью использования только на наклонных рудных телах.

Техническим результатом способа является расширение области применения за счет возможности использования на горизонтальных и слабонаклонных рудных телах.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки рудных тел, включающем разделение выемочного участка на камеры, оформление в нижней части камеры подсечного пространства и рудоприемных выработок, послойную отбойку руды веерными комплектами скважин, пробуриваемыми в рудном массиве из наклонного бурового восстающего с одновременной доставкой руды силой взрыва в рудоприемные выработки, закладку камер после их отработки, согласно изобретению отбойку руды ведут на закладку, а угол наклона ₃ закладки принимают равным 18-45° к горизонтали, причем высоту камер принимают равной от 8 до 20 м, а наклонную длину камер L_к принимают из выражения

где Н_к - высота камеры, м; _з - угол наклона закладки; ₀ - начальная скорость полета отбитой массы, определяемая по формуле K_ст - структурный коэффициент, K_ст =1,1÷1,3; g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с ²; W - линия наименьшего сопротивления, м; В_к - ширина отбиваемого слоя, м; q_BB - удельный расход ВВ, кг/м³.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет расширить область применения за счет возможности использования на горизонтальных и слабонаклонных рудных телах.

Способ разработки рудных тел поясняется рисунками, на фиг.1 изображен вертикальный разрез горизонтального рудного тела, на фиг.2 изображен вертикальный разрез слабонаклонного рудного тела, где:

1 - рудное тело;

2 - отбитая руда;

3 - полевой откаточный штрек;

4 - полевой вентиляционно-закладочный штрек;

5 - наклонный буровой восстающий;

6 - полевой траншейный штрек;

7 - рудный вентиляционный штрек;

8 - очистная камера;

9 - закладка;

10 - вентиляционно-закладочный орт;

11 - рудоприемная выработка, например, траншея;

12 - веерные комплекты скважины;

13 - погрузочный заезд в траншею;

_з - угол наклона закладки;

L _к - наклонная длина камер;

L_д - наклонная длина взрыводоставки.

Способ разработки рудных тел осуществляют следующим образом. Горизонтальное или слабонаклонное рудное тело 1, подготавливают необходимыми подготовительными и нарезными выработками. Рудное тело 1 по простиранию разделяют на камеры из условия образования наклонного фронта очистных работ под углом, равным _з. Проходят полевые откаточные штреки 3, полевые вентиляционно-закладочные штреки 4, соединенными между собой вентиляционно-закладочными ортами 10. Из полевого откаточного штрека 3 проходят погрузочные заезды 13 в траншею 11. Траншею 11 формируют из полевого траншейного штрека 6 путем взрывания восходящих скважин. Выше траншеи 11 проходят рудный вентиляционный штрек 7. Затем сбивают его с вентиляционно-закладочным штреком 4 наклонным буровым восстающим 5. Из наклонного бурового восстающего 5 проходят отрезной восстающий и отрезную щель (на чертеже условно не показаны). Затем приступают к очистной выемке камер 8. Руду в очистных камерах 8 отбивают взрыванием веерных комплектов скважин 12, пробуренных из буровых восстающих 5 на закладку 9. Доставку руды в пределах очистной камеры 8 осуществляют силой взрыва в траншею 11. Свежая струя воздуха поступает в очистные камеры 8 по рудным вентиляционным штрекам 7. Исходящая струя воздуха из камер 8 выдается по наклонным восстающим 5 в полевые вентиляционно-закладочные штреки 4, из которых уходит в вентиляционно-закладочные орты 10. Закладку камер 8 производят твердеющей смесью после полной отработки запасов очистных камер 8 по вентиляционно-закладочным ортам 10 и полевым вентиляционно-закладочным штрекам 4 после установки необходимых изоляционных перемычек на рудоприемных выработках 11.

Параметры камер 8 определяют следующим образом. Угол наклона _з закладки принимают равным 18-45° к горизонтали для снижения трудоемкости возведения закладки 9. Также диапазон от 18° до 45° позволяет наиболее эффективно использовать преимущества доставки руды силой взрыва. Меньшие или большие углы наклона камер 8 не позволят обеспечить вышеописанных преимуществ. Высоту камер 8 принимают равной от 8 до 20 м для обеспечения наиболее эффективного использования бурового оборудования, которое можно использовать в наклонном буровом восстающем 5. Наклонную длину камер L_к принимают из выражения

где H_к - высота камеры, м; _з - угол наклона закладки; ₀ - начальная скорость полета отбитой массы, определяемая по формуле K_cт - структурный коэффициент, K_ст =1,1÷1,3; g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с ²; W - линия наименьшего сопротивления, м; В_к - ширина отбиваемого слоя, м; q_BB - удельный расход ВВ, кг/м³.

Определение длины камеры по вышеприведенной формуле позволит наиболее эффективно использовать преимущества предлагаемого способа разработки рудных тел. При этом длина камеры L_к не должна превышать длины L _д взрыводоставки.

Примеры расчета длины камеры L_к приведены ниже.

Пример 1. Горизонтальная пластообразная залежь m=40 м сложена устойчивыми и средней устойчивости рудами во вмещающих породах любой устойчивости. Отработку залежи осуществляют по предлагаемому способу с последующей закладкой выработанного пространства. Руду в очистных камерах отрабатывают восходящими веерами скважин с диаметром d=105 мм. Камеры закладывают твердеющими смесями с нормативной прочностью 4,5-5 МПа. Принимаем высоту камеры 15 м, а ширину 20 м. Рассчитаем длину камеры для угла наклона _з=17°, используя формулу

По результатам расчета получим максимальную длину камеры L_к для данной мощности и угла _з=17° равную 136 м. Полученная длина не удовлетворяет максимальной длине L_д взрыводоставки, что приведет к повышенному расходу взрывчатого вещества (ВВ) для обеспечения взрыводоставки на такую дистанцию (около 46 кг/м ³), что в свою очередь приведет к значительному увеличению затрат на ВВ и переизмельчению руды.

Пример 2. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла _з=18°:

Длина камеры L_к при угле 18° составит составит 130 м, а расход ВВ составит около 43,9 кг/м³. Расход ВВ снижается и длина камеры L _к соответствует максимальной длине взрыводоставки L _д.

Пример 3. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла _з=35°:

длина камеры при угле 35° составит 70 м, а расход ВВ составит 14,15 кг/м³. Это соответствует оптимальной длине взрыводоставки L_д.

Пример 4. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла _з=45°:

Длина камеры L_к при угле 45° составит 56 м, а расход ВВ составит 8,9 кг/м³ . Это соответствует рациональной длине взрыводоставки L_д .

Пример 5. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла _з=46°:

Длина L_к камеры составит 55 м, а расход ВВ составит 7,78 кг/м³, это соответствует рациональной длине взрыводоставки L_д, но с увеличением угла _з наклона камеры будет снижаться производительность бурения, увеличиваться себестоимость подготовительно-нарезных работ. При проектировании параметров разработки оптимизация должна производится для горно-технических условий конкретного месторождения.

Применение предлагаемого способа разработки рудных тел обеспечивает следующие преимущества:

- расширение области применения;

- снижение трудоемкости проведения операций способа;

- повышение производительности блока в период очистной выемки.