СПОСОБ ВСКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ
OPENING OF DEPOSIT AT UNDERGROUND MINING

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для вскрытия месторождений с использованием нескольких ступеней вскрытия.
Известен способ вскрытия крутопадающих маломощных рудных месторождений (патент РФ №2094612, опубл. 27.10.1997). Сущность изобретения: осуществляют проходку выработок с дневной поверхности до рудного тела, проведение спиральной выработки, взрывную отбойку руды в забое, выемку по простиранию заходками, уборку и транспортирование руды и закладку выработанного пространства, проведение спиральной выработки выполняют по породным и рудным участкам, отбойку руды производят из межспирального слоя при подходе забоя спиральной выработки по второму и последующим породным участкам, закладку выработанного пространства выполняют породой от проходки спиральной выработки, сверху и снизу в отбиваемом участке межспирального слоя сооружают перекрытия, под висячим боком рудного тела следующей заходки навешивают гибкий перемещаемый экран, верхнее перекрытие сооружают перед началом уборки отбиваемой руды в заходках, а нижнее и гибкий экран - перед заполнением породой выработанного пространства заходок.
Недостатком данного способа является большой объем горно-подготовительных работ, вызывающий повышенные затраты на вскрытие.
Известен способ вскрытия и подготовки рудных зон и подъемно-транспортная установка для способа (патент РФ №2346157, опубл. 10.02.2009). Способ включает строительство наклонного ствола, вскрывающих выработок рабочих горизонтов, прокладку по ним рельсовых направляющих, использование на выдаче руды подъемных машин и подъемных сосудов. Причем вскрывающие выработки рабочих горизонтов проходят в рудную зону наклонно с углом, меньшим угла наклона вскрывающего ствола, в рудной зоне соединяют их аккумулирующими восстающими или перегрузочными камерами с выработками доставочных горизонтов. Также предложена подъемно-транспортная установка, содержащая соединительную платформу, выполненную в виде жесткой рамы из криволинейных рельсовых направляющих и закрепленную в почве наклонных выработок рабочих горизонтов шарнирно, а в кровле сопряжений наклонного ствола и выработок рабочих горизонтов установлены отклоняющие шкивы.
Недостатком данного способа является большой объем протяженных наклонных выработок.
Известен способ вскрытия шахтных горизонтов из глубоких карьеров при отработке кимберлитовых месторождений (патент РФ №2208160, опубл. 10.07.2003). Способ вскрытия шахтных горизонтов из глубоких карьеров при отработке кимберлитовых месторождений включает отработку карьера уступами, проходку горизонтальных выработок с уступов. Вскрытие подземной части месторождения осуществляют наклонными стволами за пределами призмы обрушения и далее за пределами рудного тела по ломаному направлению с проходкой стволов как сверху вниз, так и снизу вверх из горизонтальных выработок, или по комбинированной схеме.
Недостатком данного способа является большой объем протяженных наклонных выработок.
Известен способ вскрытия и отработки глубоких горизонтов кимберлитовых трубок (патент РФ №2233982, опубл. 10.08.2004). Для этого способ включает отработку карьера до конечного контура, отстройку бортов карьера под крутыми углами, мерзлотозащитное покрытие откосов уступов, отработку горных пород, транспортировку ее автосамосвалами по горизонту, соединенному рудоспусками, квершлагами с наклонным спиралевидным стволом. При этом квершлаги проходят от участков максимального приближения спиралевидного ствола к контуру рудного тела, в устьевой части рудоспуска сооружают специальную центрирующую потоки руды конструкцию для разгрузки автосамосвалов, откосы бортов карьера планируют машинами с исполнительными органами роторно-фрезерного типа, покрывают мерзлотозащитным торкретбетонным слоем с переменным термическим сопротивлением и крепят анкерами, отработку центральной части горизонтов карьера ведут горизонтальными уступами, а периферийные участки - уступами, наклоненными в сторону борта карьера, формируя специальные наклоненные бермы безопасности.
Недостатком данного способа является сложность и большой объем горноподготовительных работ.
Известен способ проходки восстающих (Г.Г. Милехин "Вскрытие и подготовка рудных месторождений" для студентов специальности 090200 "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых" (специализация "Разработка рудных месторождений"), Мурманск, 2004, электронный адрес ресурса http://window.edu.ru/resource/940/71940/files/vskrit.pdf). Для проходки вдоль оси будущего восстающего сначала пробуривают скважину диаметром 100-150 мм, через которую пропускают канат, на который подвешивают клеть. Канат закрепляют на барабане тихоходной лебедки, установленной на верхнем горизонте. Бурение шпуров и их заряжание производят с крыши клети, которая служит рабочим полком. Перед взрывными работами клеть опускают, отцепляют канат, клеть убирают в камеру, а канат поднимают через скважину наверх. После взрывания шпуров и проветривания забоя канат с закрепленной на его конце стальной болванкой опускают к месту укрытия клети, подсоединяют ее к канату и начинают новый цикл проходческих работ.
Недостатком данного способа является узкая область применения.
Известен способ вскрытия месторождений при подземной разработке, принятый за прототип (патент на изобретение РФ №2168626, опубл. 10.06.2001). Способ включает проведение вертикального главного подъемного ствола с поверхности за зоной сдвижения вмещающих пород и слепых стволов для вскрытия глубоких горизонтов, расположенных в пределах рудничного двора вышележащих подъемных стволов с перегрузкой руды, поднятой по нижележащим слепым стволам, непосредственно в бункер-накопитель и скипы вышерасположенного подъемного ствола. Благодаря такому решению отпадает надобность в загрузке руды, поднимаемой по слепому стволу, в шахтные вагонетки, ее транспортировании до рудничного двора и разгрузке ее в бункер-накопитель следующего подъемного ствола, что позволит значительно сократить затраты на подъем добытого полезного ископаемого на поверхность.
Недостатком данного способа является большой объем проходки камерных выработок на подземных горизонтах.
Техническим результатом изобретения является сокращение объемов камерных выработок с ускорением ввода в эксплуатацию новых горизонтов.
Технический результат достигается тем, что в способе вскрытия месторождений при подземной разработке, включающем проведение вертикального главного подъемного ствола с поверхности за зоной сдвижения вмещающих пород и слепого главного ствола для вскрытия глубоких горизонтов с перегрузкой руды, поднятой по нижележащему слепому стволу, в бункер-накопитель и скипы вышерасположенного подъемного ствола согласно изобретению слепой ствол второй очереди вскрытия соединяют с поверхностью скважиной, пробуренной до уровня откаточного горизонта, канат подъемной машины пропускают через скважину, закрепляют на нем подъемный сосуд, перемещающийся на высотных отметках второй или последующих ступеней вскрытия месторождения, а диаметр скважины принимают не менее 10 диаметров каната подъемной машины.
Способ вскрытия месторождений при подземной разработке поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема вскрытия, где:
1 - подъемная установка вертикального главного подъемного ствола;
2 - подъемная установка вертикального слепого подъемного ствола;
3 - вертикальный главный подъемный ствол;
4 - вскрывающие выработки первой очереди вскрытия;
5 - вертикальный главный слепой подъемный ствол;
6 - вскрывающие выработки второй очереди вскрытия;
7 - скважина, пробуренная с поверхности до нижнего откаточного горизонта первой очереди вскрытия;
8 - рудное тело.
Как правило, вскрытие глубоких крутопадающих месторождений осуществляется не сразу на всю глубину, а производится в два, три и более этапов (ступенями или очередями вскрытия). Вначале месторождение вскрывают с поверхности и начинают отрабатывать его верхнюю часть (первую очередь вскрытия), а затем, по мере необходимости, последовательно вскрывают и отрабатывают нижние части. По данным практики глубина первой очереди вскрытия колеблется в широких пределах: от 300 м (для неглубоких месторождений) до 1200 м (для месторождений средней глубины залегания). Шагом вскрытия называют глубину, на которую месторождение вскрывают соответственно во вторую и последующие очереди. Этот параметр должен быть кратным высоте этажа и соответствовать расстоянию между концентрационными горизонтами. Обычно шаг вскрытия составляет 100-400 м.
Вскрытие второй и последующей очередей возможно с использованием углубки существующего ствола, что вызовет необходимость его остановки на период проведения проходческих работ. Более эффективным решением является использование слепых стволов, строительство которых возможно без остановки существующей схемы транспортирования рудной массы. Недостатком существующих вариантов с использованием слепого ствола является большой объем камерных выработок, вызывающий удорожание стоимости вскрытия месторождения. Для исключения описанных выше недостатков разработан данный способ.
Способ вскрытия месторождений при подземной разработке осуществляют следующим образом. На поверхности монтируют подъемные установки 1 вертикального главного подъемного ствола 2. Проходят вертикальный главный подъемный ствол 2 и вскрывающие выработки 4 первой очереди вскрытия. Отрабатывают запасы первой очереди вскрытия рудного тела 8 известными способами. После отработки первой очереди вскрытия бурят скважину 7 с поверхности до нижнего откаточного горизонта первой очереди вскрытия. На поверхности устанавливают подъемную установку 2 вертикального слепого подъемного ствола. Проходят вертикальный главный слепой подъемный ствол 5 и вскрывающие выработки 6 второй очереди вскрытия. Для перемещения подъемных сосудов по главному слепому подъемному стволу 5 канаты от подъемной машины 2 пропускают через скважину 7. После окончания отработки очереди операции по вскрытию последующих очередей повторяют в приведенной выше последовательности с использованием поверхностных подъемных машин. Диаметр скважины 7 принимают не менее 10 диаметров каната подъемной машины для обеспечения требуемой проходимости каната с его минимальным истиранием о стенки скважины 7. При необходимости скважину 7 крепят бетоном или полимерными трубами. При меньшем диаметре скважины 7 возможен повышенный абразивный износ каната, а также застревание его в скважине.
Применение данного способа вскрытия месторождений при подземной разработке месторождений обеспечивает следующие преимущества:
- сокращение объема горно-капитальных работ по вскрытию второй и последующей ступени вскрытия;
- ускорение ввода в эксплуатацию запасов нижних эксплуатационных этажей;
- повышение безопасности проведения работ по вскрытию месторождения.