способ разработки рудных тел

Формула изобретения

1. Способ разработки рудных тел, включающий проходку полевых этажных штреков, у верхней и нижней границ блока, по породам лежачего бока, проведение подэтажных штреков, формирование потолочины и отбойку руды на открытое пространство под защитой потолочины, выпуск отбитой руды и последующую отбойку потолочины и выпуск отбитой при этом горной массы, отличающийся тем, что подэтажные штреки проходят во втором снизу и вышележащих подэтажах, со стороны лежачего бока рудного тела, на расстоянии от него, равном ширине зоны обуривания из подэтажных штреков, при этом к висячему боку рудного тела из подэтажных штреков и из нижнего этажного штрека проходят буродоставочные орты, причем отбойку руды из этих ортов начинают от границы оруденения по висячему боку рудного тела, кроме того, отбойку подэтажей ведут с опережением уступами верхних подэтажей уступов нижних, причем это опережение сохраняют, как вдоль подэтажного штрека, так и вдоль буродоставочных ортов, кроме того, отбойку нижнего подэтажа в объеме заходки, непосредственно примыкающей к обрушенным породам, ведут после выемки руды над ней, при этом отбитую горную массу на участках заходки убирают соответственно через торец буродоставочного орта, причем одновременно с выпуском горной массы, отбитой в этой заходке, выпускают и объем горной массы, отбитой при погашении предыдущего участка потолочины, складированный на поверхности заходки, причем погашение потолочины ведут участками, размеры которых в плане соответствуют горизонтальной мощности рудного тела и ширине заходки отбиваемой последней на соответствующем участке этажа, при этом отбойку потолочины проводят на верхнюю поверхность нижнего подэтажа при условии, что расстояние от откоса обрушенных пород до обращенного к ней уступа второго подэтажа будет кратным ширине заходки, отбиваемой из буродоставочного орта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбойку руды из ортов второго и вышележащего подэтажей ведут до границы зоны обуривания подэтажного штрека.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что уборку отбитой руды из второго и вышележащего подэтажей ведут на соответствующих участках через торец буродоставочного орта или торец подэтажного штрека.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих (60-90°) мощных рудных тел.

Известен способ разработки жил, включающий проходку полевых этажных штреков, у верхней и нижней границ блока, по породам лежачего бока, проведение подэтажных штреков, формирование искусственной потолочины на уровне верхней границы подэтажа, отбойку руды на открытое пространство, под защитой искусственной потолочины, с опережающей отработкой нижних подэтажей, при оставлении погашаемых разделительных целиков между подэтажами, длиной, превышающей величину зоны отброса горной массы при взрыве, с уборкой руды, отбиваемой в подэтажах с поверхности разделительного целика через подэтажные орты (см. SU 1592495, МКИ⁵ E21C 41/22, 1987).

Недостаток решения - высокая материалоемкость искусственной потолочины и большие объемы закладочных работ, что исключает эффективное использование способа при разработке мощных крутопадающих рудных тел.

Известен также способ разработки рудных тел, включающий проходку полевых этажных штреков, у верхней и нижней границ блока, по породам лежачего бока, проведение подэтажных штреков, формирование потолочины и отбойку руды на открытое пространство, под защитой потолочины, выпуск отбитой руды и последующую отбойку потолочины и выпуск отбитой при этом горной массы (см. SU 1461941, МКИ ⁴ Е21С 41/06, 1987).

Недостаток этого решения - для его использования необходимо формирование наклонных буровых выработок, что требует использования комплексов специального оборудования. Кроме того, наличие одного выпускного отверстия на блок исключает возможность организации усреднения руды в случае значительного варьирования качества руды в пространстве блока. Кроме того, фронт очистной выемки определяется размерами выемочного участка, число которых в одновременной отработке также ограничено.

Все это предопределяет недостаточную производительность способа при разработке крутопадающих мощных рудных тел.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в повышении производительности способа при разработке крутопадающих мощных рудных тел.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности повышения числа одновременно работающих очистных забоев и тем самым резкого наращивания объемов очистной выемки. Кроме того, наличие нескольких забоев, распределенных по объему отрабатываемого блока, обеспечивает возможность организации эффективного усреднения руды при значительном варьировании качества руды в пространстве блока. Обеспечивается эффективное проветривание при отработке вышележащих подэтажей из-за наличия открытого очистного пространства в процессе их отработки. Обеспечивается возможность погашения потолочины с высокой полнотой выпуска отбитой горной массы. Кроме того, снижается разубоживание руды (по расчетам с 25 до 17%, т.к. свыше 75% руды добывается из открытой камеры без контакта с обрушенными породами и только 25% добывается под обрушенными породами).

Для решения поставленной задачи способ разработки рудных тел, включающий проходку полевых этажных штреков, у верхней и нижней границ блока, по породам лежачего бока, проведение подэтажных штреков, формирование потолочины и отбойку руды на открытое пространство, под защитой потолочины, выпуск отбитой руды и последующую отбойку потолочины и выпуск отбитой при этом горной массы, отличается тем, что подэтажные штреки проходят во втором снизу и вышележащих подэтажах, со стороны лежачего бока рудного тела, на расстоянии от него, равном ширине зоны обуривания из подэтажных штреков, при этом к висячему боку рудного тела из подэтажных штреков и из нижнего этажного штрека проходят буродоставочные орты, причем отбойку руды из этих ортов начинают от границы оруденения по висячему боку рудного тела, кроме того, отбойку подэтажей ведут с опережением уступами верхних подэтажей уступов нижних, причем это опережение сохраняют как вдоль подэтажного штрека, так и вдоль буродоставочных ортов, кроме того, отбойку нижнего подэтажа в объеме заходки, непосредственно примыкающей к обрушенным породам, ведут после выемки руды над ней, при этом отбитую горную массу на участках заходки убирают соответственно через торец буродоставочного орта, причем одновременно с выпуском горной массы, отбитой в этой заходке, выпускают и объем горной массы, отбитой при погашении предыдущего участка потолочины, складированный на поверхности заходки, причем погашение потолочины ведут участками, размеры которых в плане соответствуют горизонтальной мощности рудного тела и ширине заходки, отбиваемой последней на соответствующем участке этажа, при этом отбойку потолочины проводят на верхнюю поверхность нижнего подэтажа, при условии, что расстояние от откоса обрушенных пород до обращенного к ней уступа второго подэтажа будет кратным ширине заходки, отбиваемой из буродоставочного орта. Кроме того, отбойку руды из ортов второго и вышележащего подэтажей ведут до границы зоны обуривания подэтажного штрека. Кроме того, уборку отбитой руды из второго и вышележащего подэтажей ведут на соответствующих участках через торец буродоставочного орта или торец подэтажного штрека.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию « новизна».

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Признаки «подэтажные штреки проходят во втором снизу и вышележащих подэтажах, со стороны лежачего бока рудного тела, на расстоянии от него, равном ширине зоны обуривания из подэтажных штреков» обеспечивают минимизацию объемом проведения буродоставочных ортов в верхних подэтажах.

Признаки «к висячему боку рудного тела из подэтажных штреков и из нижнего этажного штрека проходят буродоставочные орты» обеспечивают возможность обуривания, отбойки и выемки руды в пространстве блока «недоступном для отработки из подэтажных штреков, кроме того, признаки обеспечивают возможность одновременного проведения работ в любых зонах в пространстве рудного тела, отрабатываемого блоком, кроме того, исключается отброс отбитой горной массы на обрушенные породы при очистной выемке в верхних подэтажах.

Признаки, указывающие, что отбойку руды из буродоставочных ортов «отбойку руды из этих ортов начинают от границы оруденения по висячему боку рудного тела», обеспечивают возможность отработки рудного тела (обуривания и откатки отбитой горной массы на подэтажные или этажный штреки) во всех подэтажах блока.

Признаки «отбойку подэтажей ведут с опережением уступами верхних подэтажей уступов нижних, причем это опережение сохраняют как вдоль подэтажного штрека, так и вдоль буродоставочных ортов» обеспечивают выемку вышележащих подэтажей на открытое очистное пространство при минимизации контактов отбитой горной массы с обрушенными породами.

Признаки «отбойку нижнего подэтажа, в объеме заходки, непосредственно примыкающей к обрушенным породам, ведут после выемки руды над ней» обеспечивают возможность использовании выемки этой заходки для эффективной «зачистки» отбитой горной массы с почвы этой заходки как отбиваемой в объеме заходке, так и из обрушенного на ее поверхность соответствующего участка потолочины.

Признаки «отбитую горную массу на участках заходки убирают соответственно через торец буродоставочного орта» обеспечивают уборку отбитой горной массы при отработке нижнего подэтажа.

Признаки «одновременно с выпуском горной массы, отбитой в этой заходке, выпускают и объем горной массы, отбитой при погашении предыдущего участка потолочины, складированный на поверхности заходки» обеспечивают полноту выемки руды в блоке (минимизируют ее потери).

Признаки «погашение потолочины ведут участками, размеры которых в плане соответствуют горизонтальной мощности рудного тела и ширине заходки, отбиваемой последней на соответствующем участке этажа» упрощают организацию работы в блоке (работы по обрушению проводятся однократно), при этом горная масса, отбитая в потолочине в процессе ее перемещения вниз, минимально перемешивается с налегающими на нее отбитыми пустыми породами.

Признаки «отбойку потолочины проводят на верхнюю поверхность нижнего подэтажа, при условии, что расстояние от откоса обрушенных пород до обращенного к ней уступа второго подэтажа будет кратным ширине заходки, отбиваемой из буродоставочного орта» обеспечивают формирование пространственной структуры, оптимальной с точки зрения полноты выпуска горной массы, отбитой и в потолочине, и в заходке. При этом пространственная структура представляет из себя три горизонтальных слоя, нижний из которых представлен массивом руды, составляющим заходку, отбиваемую в этаже последней, второй - непосредственно лежащий на нижнем - является слоем горной массы, отбитой в потолочине, третий слой лежит на первом и представляет из себя отбитые пустые породы. Таким образом, отбивая массив заходки, «объединяют» и одновременно выпускают второй и первый слои, до появления в выпускаемой горной массе материала (отбитой породы) из третьего слоя.

Признаки второго пункта формулы изобретения минимизируют объем работ, осуществляемых в ортах второго и вышележащего подэтажей.

Признаки третьего пункта формулы изобретения определяют порядок уборки горной массы из второго и вышележащего подэтажей.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематически показан горизонтальный разрез блока на уровне выработок третьего снизу подэтажа; на фиг.2 показан горизонтальный разрез на уровне выработок второго снизу подэтажа; на фиг.3 показан вид на пространство блока перед погашением потолочины на уровне выработок второго снизу подэтажа (выработки нижнего подэтажа показаны видимыми); на фиг.4 показан вид на пространство блока на уровне выработок второго снизу подэтажа после погашения потолочины (выработки нижнего подэтажа показаны видимыми); на фиг.5 показан вертикальный разрез А-А по блоку; на фиг.6 показан вертикальный разрез Б-Б по блоку поперек простирания рудного тела.

На чертежах показаны полевые этажные штреки 1 соответственно у верхней 2 и нижней 3 границ блока, рудное тело 4, породы его лежачего 5 и висячего 6 бока, подэтажные штреки 7, 8 соответственно второго 9 и верхнего 10 подэтажей, потолочина 11, открытое пространство 12 блока, отбитая горная масса 13, зона обуривания 14 (горизонтальные размеры которой определяются проекцией вееров 15 отбойных скважин на горизонтальную плоскость), буродоставочные орты 16 нижнего подэтажа 17, буродоставочные орты 18 (вышележащих подэтажей 9 и 10), граница оруденения 19, граница 20 зоны обуривания 14 подэтажных штреков 7 и 8, уступы 21 подэтажей, заходка 22, обрушенные породы 23, торец 24 выработки (буродоставочного орта или подэтажного штрека), объем 25 горной массы, отбитой при погашении участков потолочины 11, складированный на поверхности 26 заходки 22 (она же - верхняя поверхность нижнего подэтажа 17), погашаемые участки 27 потолочины 11, горизонтальная мощность 28 рудного тела, ширина 29 заходки 22. Кроме того, показана верхняя граница 30 верхнего подэтажа 12 (одновременно нижняя граница потолочины 11) и веера 31 отбойных скважин для погашения потолочины 11, отбитая горная масса 32 на участках заходки 22.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Полевые этажные штреки 1 известным образом проходят у верхней 2 и нижней 3 границ блока, по породам лежачего бока 5 рудного тела 4. Подэтажные штреки 7 и 8 в подэтажах 9 и 10 размещают на их нижних границах, со стороны лежачего бока 5 рудного тела 4, на расстоянии от него, равном ширине зоны обуривания 14 из этих подэтажных штреков.

При этом в подэтажах 9 и 10 к висячему боку 6 рудного тела 4 из подэтажных штреков 7 и 8 проходят буродоставочные орты 18. В нижнем подэтаже 17 буродоставочные орты 16 закладывают непосредственно от нижнего этажного штрека 1. Расстояние между ортами 18, а также между ортами 16 соответствует удвоенным размерам зоны обуривания 14 и определяется возможностями бурового и погрузочно-доставочного оборудования, а также лимитируется задаваемыми параметрами полноты выемки (или потерь).

Отбойку руды и уборку отбитой горной массы ведут через буродоставочные орты 18, начиная от границы оруденения 19 по висячему боку 6 рудного тела 4, и продолжают до обращенной к ней границы 20 зоны обуривания 14 подэтажных штреков 7 и 8. Кроме того, отбойку подэтажей ведут с опережением уступами 21 верхних подэтажей уступов 21 нижних подэтажей (уступ в подэтаже 9 опережает уступ в подэтаже 17 и отстает от уступа в подэтаже 10). Причем это опережение сохраняют как вдоль подэтажного штрека, так и вдоль буродоставочных ортов. Отбойку нижнего подэтажа 17, в объеме заходки 22, непосредственно примыкающей к обрушенным породам 23, ведут после выемки руды над ней (отработки подэтажей 9 и 10), при этом отбитую горную массу 32 на участках заходки 22 убирают соответственно через торец буродоставочного орта 16 на этажный полевой штрек 1. Одновременно с выпуском горной массы 32, отбитой в этой заходке, выпускают и объем горной массы 25, отбитой при погашении соответствующего участка потолочины 11, складированный на поверхности заходки 22 (верхней поверхности нижнего подэтажа 17). Погашение потолочины 11 ведут участками 27, размеры которых в плане соответствуют горизонтальной мощности 28 рудного тела 4 и ширине 29 заходки 22, отбиваемой последней на соответствующем участке этажа (в качестве соответствующего участка этажа рассматривают вертикальную призму, высота которой равна высоте этажа, а ширина основания равна ширине заходки 22). При этом отбойку потолочины 11 проводят на верхнюю поверхность нижнего подэтажа 17, при условии, что расстояние от откоса обрушенных пород 23 до обращенного к ней уступа 21 второго подэтажа 9 будет кратным ширине заходки 22.

Подготовку руды к выемке осуществляют буровзрывным способом. На проходческих и очистных работах используют буровые установки типа «Минибурдизель» или СОЛО, погрузочно-доставочные машины «ТОРО-350», подземный автосамосвал типа «МоАЗ», самоходную зарядную машину.

Высота подэтажа - 17-20 м, при высоте этажа 50 м.