СПОСОБ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ ТЕЛ
DEVELOPMENT METHOD OF ORE BODIES

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.
3
к
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 α закладки принимают равным 18-45° к горизонтали, причем высоту камер принимают равной от 8 до 20 м, а наклонную длину камер Lпринимают из выражения
к
з
0
ст
ст
к
BB
2
3
где Н - высота камеры, м; α- угол наклона закладки; υ- начальная скорость полета отбитой массы, определяемая по формуле  K - структурный коэффициент, K=1,1÷1,3; g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с; W - линия наименьшего сопротивления, м; В - ширина отбиваемого слоя, м; q - удельный расход ВВ, кг/м.
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
α - угол наклона закладки;
к
L - наклонная длина камер;
д
L - наклонная длина взрыводоставки.
з
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 α. 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.
з
к
Параметры камер 8 определяют следующим образом. Угол наклона α 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 принимают из выражения
к
з
0
cт
ст
к
BB
2
3
где H - высота камеры, м; α- угол наклона закладки; υ- начальная скорость полета отбитой массы, определяемая по формуле  K - структурный коэффициент, K=1,1÷1,3; g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с; W - линия наименьшего сопротивления, м; В - ширина отбиваемого слоя, м; q - удельный расход ВВ, кг/м.
к
д
Определение длины камеры по вышеприведенной формуле позволит наиболее эффективно использовать преимущества предлагаемого способа разработки рудных тел. При этом длина камеры L не должна превышать длины L взрыводоставки.
к
Примеры расчета длины камеры L приведены ниже.
з
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 α=17°, используя формулу
к
з
д
3
По результатам расчета получим максимальную длину камеры L для данной мощности и угла α=17° равную 136 м. Полученная длина не удовлетворяет максимальной длине L взрыводоставки, что приведет к повышенному расходу взрывчатого вещества (ВВ) для обеспечения взрыводоставки на такую дистанцию (около 46 кг/м), что в свою очередь приведет к значительному увеличению затрат на ВВ и переизмельчению руды.
з
Пример 2. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла α=18°:
к
к
д
3
Длина камеры L при угле 18° составит составит 130 м, а расход ВВ составит около 43,9 кг/м. Расход ВВ снижается и длина камеры L соответствует максимальной длине взрыводоставки L.
з
Пример 3. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла α=35°:
3
д
длина камеры при угле 35° составит 70 м, а расход ВВ составит 14,15 кг/м. Это соответствует оптимальной длине взрыводоставки L.
з
Пример 4. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла α=45°:
к
д
3
Длина камеры L при угле 45° составит 56 м, а расход ВВ составит 8,9 кг/м. Это соответствует рациональной длине взрыводоставки L.
з
Пример 5. Проведем расчет для вышеописанных условий для угла α=46°:
к
д
з
3
Длина L камеры составит 55 м, а расход ВВ составит 7,78 кг/м, это соответствует рациональной длине взрыводоставки L, но с увеличением угла α 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.