Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние технологии выемки выклинивающихся рудных тел 9
1.1 Горно-геологические и горнотехнические условия разработки железорудных месторождений Горной Шории и Хакасии 9
1.2 Сравнительный анализ технологий отработки выклинивающихся, наклонных и пологих рудных залежей 15
1.3 Состояние изученности технологии выемки выклинивающихся рудных тел 34
2 Физическое моделирование выпуска руды через доставочно-выпускные рудоспуски 40
2.1 Обоснование исследуемых факторов при моделировании выпуска руды 40
2.2 Методика исследований 40
2.3 Исследование влияния диаметра и конструкции рудоприемной части доставочно-выпускного рудоспуска на ширину эллипсоида выпуска 45
2.4 Исследование влияния расстояния между доставочно-выпускными рудоспусками на показатели извлечения 50
2.5 Исследование проходимости рудной массы через доставочно-выпускные рудоспуски 55
2.6 Выводы 61
3 Основные конструктивные параметры технологии выемки выклинивающихся рудных тел с выпуском руды через доставочно-выпускные рудоспуски 63
3.1 Технологическая схема отработки выклинивающихся рудных тел с выпуском через доставочно-выпускные рудоспуски 63
3.2 Обоснование параметров выпуска и показателей извлечения при отработке выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками 70
3.3 Адаптация технологии отработки выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками на примере Казского рудника 78
3.4 Выводы 90
4 Промышленные испытания технологии отработки выклинивающихся рудных тел 91
4.1 Горно-геологические и горнотехнические условия участка промышленных испытаний 91
4.2 Подготовка блока к очистной выемке, отбойка и выпуск руды 92
4.3 Результаты промышленных испытаний 96
4.4 Экономическая эффективность технологии выемки выклинивающихся рудных тел 98
Заключение 100
Литература 103
Приложения 115
- Сравнительный анализ технологий отработки выклинивающихся, наклонных и пологих рудных залежей
- Исследование влияния диаметра и конструкции рудоприемной части доставочно-выпускного рудоспуска на ширину эллипсоида выпуска
- Обоснование параметров выпуска и показателей извлечения при отработке выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками
- Подготовка блока к очистной выемке, отбойка и выпуск руды
Введение к работе
Актуальность работы. Дальнейшее развитие горнорудного производства связано с увеличением глубины горных работ, вовлечением в отработку месторождений со сложными горно-геологическими и горнотехническими условиями разработки. К усложняющим факторам разработки, оказывающим влияние на рост материально-трудовых затрат, повышение опасности горных работ и снижение показателей извлечения, относится выклинивание рудных залежей выше основного откаточного горизонта. На флангах рудных залежей и при доработке рудных тел сосредоточено около 20 % запасов на рудниках Горной Шории и Хакасии.
Существующая технология отработки рудных залежей, выклинивающихся выше основного откаточного горизонта, системами подэтажного обрушения и камерными с промежуточным горизонтом доставки руды характеризуется: увеличением объема подготовительно-нарезных работ в среднем в 2,5-3,0 раза в сравнении с отработкой обычных рудных залежей; увеличением затрат на выпуск руды до 2,5 раз по сравнению с непосредственной погрузкой в транспортные средства; преждевременным разрушением выработок выпуска, пройденных в подстилающих породах, повышением опасности горных работ; увеличением потерь и разубоживания руды.
Разработка технологии выемки выклинивающихся рудных тел без промежуточного горизонта доставки с перемещением отбитой руды по длинным рудоспускам, являющимися основными доставочными выработками на откаточный горизонт, актуальна и имеет существенное значение для горнорудной промышленности.
Представленная диссертационная работа выполнена в рамках научно-технической программы «Сибирь», по планам НИР ОАО «ВостНИГРИ» и является частью завершенной научно-исследовательской работы по теме: «Разработка технологии выемки выклинивающихся рудных тел с применением трубообразных доста-
вочно-выпускных выработою> (№ гос. регистрации 0120.0404107), выполненной при непосредственном участии автора.
Целью работы является разработка технологии выемки выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками, обеспечивающей повышение эффективности и безопасности ведения горных работ.
Идея работы заключается в использовании доставочно-выпускных рудоспусков и закономерностей выпуска руды по ним под обрушенными налегающими породами для обоснования параметров технологии отработки выклинивающихся рудных тел.
Научное значение работы заключается в обосновании оптимального расположения рудоприемнои части доставочно-выпускных рудоспусков на уровне нижней выклинки рудного тела, что обеспечивает повышение безопасности и эффективности технологии разработки выклинивающихся рудных залежей.
Задачи исследовании:
изучить закономерности выпуска руды через доставочно-выпускные рудоспуски под обрушенными налегающими породами;
разработать и обосновать основные конструктивные параметры технологии выемки выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками;
разработать методику определения показателей извлечения при выемке выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками;
разработать эффективную технологию выемки выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками.
Методы исследовании. При решении поставленных задач применялся комплексный метод исследований, включающий: анализ и научное обобщение предшествующих работ и опыта отработки выклинивающихся рудных тел; лабораторные исследования на физических моделях; статистическую обработку результатов экспериментов с использованием ЭВМ; конструкторские проработки; опытно-промышленные испытания.
6 Научные положения, защищаемые автором:
ширина эллипсоида выпуска руды через доставочно-выпускной рудоспуск определяется его диаметром и конструкцией рудоприемнои части на уровне нижней выклинки рудного тела;
свободная проходимость рудной массы через доставочно-выпускной рудоспуск и минимальное количество зависаний обеспечивается соотношением диаметра рудоспуска к кондиционному куску равным 4-6;
подготовка днища блока без промежуточного горизонта доставки при отработке выклинивающихся рудных тел достигается проведением доставочно-выпускных рудоспусков непосредственно от каждой рудоприемнои выработки на откаточный горизонт.
Научная новизна работы:
установлены закономерности изменения горизонтальной оси эллипсоида выпуска в зависимости от диаметров доставочно-выпускного рудоспуска и рудоприемнои части на уровне нижней выклинки рудного тела;
установлено рациональное соотношение диаметра доставочно-выпускного рудоспуска к кондиционному куску равным 4-6, обеспечивающее свободную проходимость рудной массы;
разработан новый способ образования днища блока без промежуточного горизонта доставки при отработке выклинивающихся рудных тел с проведением доставочно-выпускных рудоспусков непосредственно от каждой рудоприемнои выработки на откаточный горизонт;
разработан алгоритм расчёта параметров выпуска руды и показателей извлечения при выемке выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками;
установлена экономическая эффективность технологии отработки выклинивающихся рудных тел с применением доставочно-выпускных рудоспусков, обеспечивающей повышение безопасности горных работ и снижение трудоёмкости на проведение и поддержание выработок.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендации подтверждается использованием апробированных методов исследований, достаточным объемом экспериментальных исследований на физических моделях, обработкой экспериментальных данных с использованием ЭВМ, высокой сопоставимостыо (до 95 %) расчетных и экспериментальных данных на физических моделях, положительными результатами промышленных испытаний технологии на Абаканском руднике ОАО «Евразруда».
Личный вклад автора состоит в установлении зависимости ширины эллипсоида выпуска от диаметра и конструкции рудоприемной части рудоспуска; в разработке и обосновании способа подготовки днища блоков при отработке выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками; определении рациональных параметров и технико-экономических показателей технологии выемки; в получении зависимостей показателей извлечения руды от расстояния между рудоспусками с рудоприемными выработками на уровне нижней выклинки рудного тела.
Практическая ценность работы заключается в возможности: применения нового эффективного варишгга отработки рудных залежей, выклинивающихся выше основного откаточного горизонта, позволяющего снизить объем подготовительно-нарезных работ в блоке, повысить безопасность работ; реализации основных методических положений по определению конструктивных параметров технологии с доставочно-выпускными рудоспусками; использования методики обоснования параметров выпуска руды и определения показателей извлечения.
Реализация работы. Результаты исследований и вытекающие из них рекомендации использованы при проектировании и промышленных испытаниях на Абаканском руднике, переданы в проектный институт ОАО «Сибгипроруда» и используются в учебном процессе на горном факультете СибТИУ. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований составит 1,2 руб./т добытой руды.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на V-й Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, СибТИУ, 2000 г.); На-
учно-практической конференции «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Новосибирск, ИГД СО РАН, 2001 г.); конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» с участием иностранных ученых, секции «Ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Новосибирск, ИГД СО РАН, 2006 г.); на Горной секции научно-технического совета ОАО «ВостНИГРИ» (Новокузнецк, 2003 г.); на технических советах Казского (ООО Кузнецкий горнообогатительный комплекс, 2002-2004 гг.) и Абаканского (ОАО «Евразруда, 2006 г.) рудников.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 7 печатных работах, в том числе в двух без соавторов и получен патент на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов и заключения, изложенных на 121 странице машинописного текста, содержит 35 рисунков, 16 таблиц, список литературы из 106 наименований, три приложения.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю В. С. Шеховцову за методическую помощь и научные консультации и благодарит сотрудников лаборатории технологии подземных горных работ ВостНИГРИ, горного отдела ОАО «Сибгипроруда», кафедры разработки рудных месторождений Сиб-ГИУ, а также инженерно-технических работников Казского и Абаканского филиалов ОАО «Евразруда» за оказанную помощь и высказанные замечания.
Сравнительный анализ технологий отработки выклинивающихся, наклонных и пологих рудных залежей
Существенное влияние на рост материально-трудовых затрат, повышение опасности ведения горных работ, на полноту и качество извлечения балансовых запасов оказывает выклинивание рудных залежей выше основного откаточного горизонта. Высота выклинок достигает 35-50 м. Характерными в этом отношении являются железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии, Донские хромитовые месторождения, полиметаллические и др. Наличие выклинивающихся залежей характерно для большинства месторождений на флангах и при их доработке на глубине. Отличительной особенностью отработки таких залежей является наличие промежуточного горизонта доставки, рудоспусков на откаточный горизонт.
Аналогичные технологичные решения характерны и при выемке наклонных и пологих залежей. В связи с этим был проведён анализ существующих технологий подготовки, отбойки, доставки и выпуска при отработке выклинивающихся, наклонных и пологих залежей руд чёрных, цветных и редких металлов. Результаты анализа представлены в таблице 1.2.
Анализ опыта отработки выклинивающихся, наклонных и пологих рудных залежей показал следующее: а) при отработке выклинивающихся рудных залежей получили применение в основном следующие системы разработки: подэтажное обрушение с площадным и реже с торцовым выпуском руды; система подэтажных штреков; камерные системы разработки с площадным выпуском или с доставкой силой взрыва. Мощность выклинивающихся залежей от 5 до 40-44 м, высота выклинок 25-50 м, угол падения преимущественно 85-90. Коэффициент крепости руд по М. М. Протодьяконову 6-12, пород 8-14.
Подготовка откаточного горизонта в основном комбинированная. Расстояние между ортами до 30 м. Параметры блока составляют: ширина 30-60 м; длина 16-54 м; высота 22-46 м; расстояние между скреперными выработками 12 м, между дучками - 5 м; диаметр рудоспуска 1,5 м. Отбойка руды осуществляется преимущественно глубокими скважинами и реже шпурами. Доставка руды в основном производится скреперными лебёдками с перепуском через рудоспуски на откаточный горизонт.
Производительность по системе разработки 50-70 т/чел.-смену; потери руды по проекту достигают 20-25 %, разубоживание 12-17 %. К достоинствам следует отнести сохранение устойчивости обнажений и извлечение «чистой» руды при выемке камерами. Основные недостатки заключаются в применении промежуточного горизонта доставки и повышенных затратах на поддержание доставочных выработок; б) при выемке наклонных и пологих рудных залежей получили применение следующие системы разработки: подэтажное обрушение, подэтажные штреки; подэтажно-камерная с частичным торцовым выпуском; камерные со взрыводо-ставкой; безэтажная выемка с частичным самообрушением и этажное самообрушение.
Мощность залежи изменялась от маломощных 0,5-2,5 м до 10-12 и реже от 30-40 до 100 м. Угол падения преимущественно составлял 30-45. Крепость руд -от 5-8 до 8-12, пород - от 6-8 до 13-14. Подготовительно-нарезные и рудоприёмные выработки проходятся в основном по породам. Отбойка скважинная, доставка чаще применяется скреперная, иногда - взрыводоставка. Расстояние между доставочными выработками до 16 м, между выработками выпуска 5-7,5 м. Объём подготовительно-нарезных работ достигает 60 п.м/1000 т. Потери руды составляют 5-12 %, разубоживание 6-28 %.
Достоинствами данной технологии является размещение выработок рудо-приёмного горизонта во вмещающих породах, что позволяет сохранить их устойчивость и снизить потери руды. Недостатки: наличие промежуточного горизонта доставки и перепуск руды по глубоким рудоспускам (15-40 м); дополнительные затраты на поддержание промежуточного горизонта выпуска и доставки. Обобщая результаты анализа опыта отработки выклинивающихся, наклонных и пологих рудных залежей можно констатировать следующее. Отработка таких залежей сопровождается достаточно-высокими материально-трудовыми затратами и повышенной опасностью ведения горных работ вследствие: - увеличения объема проходки подготовительно-нарезных и вентиляцион-но-ходовых выработок в среднем в 2,5-3 раза в сравнении с отработкой обычных рудных залежей; - применения промежуточного горизонта выпуска и доставки, когда рудная масса доставляется до рудоперепускной аккумулирующей выработки, из которой затем грузится в шахтные вагоны и транспортируется до приёмного бункера в околостволыюм дворе (затраты на выпуск увеличиваются до 2,5 раз по сравнению с непосредственным выпуском и погрузкой руды ВДПУ); - увеличения затрат на создание комфортных условий труда - нормальное проветривание горных выработок, подходы к рабочему месту через ходовые восстающие выработки, что требует увеличения затрат и на доставку материалов, оборудования; - перехода горных работ на более глубокие горизонты, когда увеличивается горное давление и напряжённость горного массива. При этом устойчивость горных выработок горизонта выпуска и доставки и особенно пройденных в более слабых подстилающих рудную залежь породах не обеспечивает необходимого срока службы, что приводит к преждевременному их разрушению и возрастанию потерь отбитой руды в очистном пространстве.
Следует отметить, что проблема отработки выклинивающихся участков в силу особенностей морфологических форм залегания руды в связи с понижением глубины ведения горных работ и переходом на фланги месторождений, а также и при доработке возникнет на многих рудниках. Например, на рудниках Горной Шории и Хакасии (Казский и Абаканский рудники) объем добычи руды из таких залежей составляет в настоящее время до 20 %. Таким образом, основной задачей исследований является разработка технологии отработки выклинивающихся рудных залежей без промежуточного горизонта выпуска и доставки руды.
Исследование влияния диаметра и конструкции рудоприемной части доставочно-выпускного рудоспуска на ширину эллипсоида выпуска
Для определения рациональных параметров доставочно-выпускных выработок и расстояния между ними необходимо знать размеры эллипсоида выпуска, образующегося над доставочно-выпускным рудоспуском.
С этой целью проведены две серии опытов по определению ширины эллипсоида выпуска в зависимости от диаметра рудоспуска и от конструкции его верхней рудоприёмной части [91]. Выпуск осуществлялся через одиночную трубообразную и щелевую доставочно-выпускные выработки, разделенные прозрачной стенкой. В первой серии опытов приемная часть доставочно-выпускного рудоспуска оформлялась без разворота, во второй - в виде воронки высотой 8 м и утлом наклона 65 (при выпуске через щель - в виде траншеи), см. рисунки 2.1-2.2. По мере извлечения руды производился замер ширины эллипсоида выпуска.
Видно, что при диаметре доставочно-выпускной выработки 4 м ширина эллипсоида выпуска составляет 16 м (без воронки) и 20, 2 м (с воронкой), при диаметре 8 м -19 м (без воронки) и 21,4 м (с воронкой), т.е. с увеличением диаметра доставочно-выпускной выработки в 2 раза ширина эллипсоида выпуска увеличивается в 1,1-1,2 раза. Наличие рудоприемной воронки над выработкой выпуска сопровождается увеличением ширины эллипсоида в 1,2-1,3 раза (рисунок 2.3). Полученные зависимости характеризуются корреляционным отношением Г] равным 0,99.
На основе известных положений Г. М. Малахова о касающихся эллипсоидах [38] было проведено три серии опытов: эллипсоиды выпуска касались и эллипсоиды выпуска пересекались. В первой серии выпуск руды осуществлялся при касающихся эллипсоидах, во второй и третьей эллипсоиды пересекались таким образом, что расстояние между выработками выпуска составляло в натуре соответственно 20,18,16 и ] 4 м. Верхняя часть доставочно-выпускного рудоспуска оформлялась в виде рудо-приемноЙ воронки. Извлечение руды во всех опытах осуществлялось равномерно-последовательно до предельного разубоживания. Постоянными параметрами при исследовании являлись: доза выпуска {400 т), диаметр (4 м) и высота выработок выпуска (30 м), высота засыпки руды (40 м) и породы {50 м) при пересчете в натуру. Критериями оценки опытов служили: извлечение чистой руды, уровень потерь и разубоживания на конец выпуска.
Исследованиями установлено, что с увеличением расстояния между трубообразными доставочно-выпускными выработками с 14 до 20 м (соответственно пересечение и касание эллипсоидов выпуска) извлечение чистой руды снижается более чем на 25 % (абс), потери и разубоживание повышаются на 11 % (абс). Данные таблицы 2.5 показывают, что с уменьшением расстояния между выпускными щелями с 27 до 12 м извлечение чистой руды увеличивается в 1,5 раза, потери снижаются в 2,6 раза, а разубоживание - в 1,9 раза. Графические зависимости извлечения чистой руды, потерь и разубоживания представлены на рисунке 2.9. Па основе проведенных исследований были получены эмпирические зависимости параметров эллипсоида выпуска и показателей извлечения руды (см. рисунки 2.8, 2.9).
Данные таблицы 2.4 представлены через коэффициенты изменения извлечения чистой руды, потерь и разубоживания от расстояния между доставочно-выпускными рудоспусками (таблица 2.6). Таблица 2.6 - Зависимость коэффициентов изменения извлечения чистой руды, потерь и разубоживания от расстояния между доставочно-выпускными рудоспусками
Полученные зависимости будут использованы для теоретического обоснования конструктивных параметров и показателей извлечения предлагаемой технологии. 2.5 Исследование проходимости рудной массы через доставочно-выпускные рудоспуски Одним из основных показателей, характеризующих выпуск кусковой руды через выпускные отверстия, является коэффициент проходимости. Для выпуска руды требуется определённое соотношение размеров выпускного отверстия D и среднего куска d, называемого проходимостью [36]. Следует различать проходимость через короткие выпускные отверстия -дучки и через длинные рудоспуски. Проходимость через выпускные отверстия определяется условиями сводообразования частиц руды над отверстием. Проходимость через длинные рудоспуски определяется условиями расклинивания частиц руды.
Коэффициент проходимости частиц над выпускным отверстием определяется по условиям сводообразования. Согласно теории вероятности, вершина эллипсоида движения любой высоты оформляется сводом из трёх частиц. Минимальный свод или свод динамического равновесия также состоит из трёх частиц. Поэтому, во избежание их зависания над выпускным отверстием, необходимо размер выпускного отверстия принять более ширины свода динамического равновесия.
Обоснование параметров выпуска и показателей извлечения при отработке выклинивающихся рудных тел с доставочно-выпускными рудоспусками
Предложенное техническое и технологическое решение потребовало теоретического обоснования параметров выпуска руды из блока и прогнозирования показателей извлечения. Для расчета прогнозных показателей извлечения руды разработана методика [99], в которую положены данные исследований В. В. Куликова [36] и Н. Г. Дубынина [67], уточненные и дополненные с учетом результатов физического моделирования выпуска руды через доста-вочно-выпускные рудоспуски.
Согласно исследованиям Н. Г. Дубынина [67] основой для расчета конструктивных параметров технологии и показателей извлечения при выпуске руды под обрушенными породами служат параметры фигуры истечения, которые зависят от физико-механических свойств отбитой руды (сцепление, угол внутреннего трения, коэффициент разрыхления и др.), а также технологических параметров (ширина выпускного отверстия, высота выпускаемого слоя руды).
Пример расчёта. Исходные данные для расчета: высота слоя обрушен-ной руды - 40 м; сцепление руды - в СИ: 320 Па (или 32 кг/м ); угол внутреннего трения обрушенной руды - 48 ; размер кондиционного куска - 0,8 м; содержание железа в балансовой руде - 33,4 %; предел выпуска руды из блока -18 %; содержание железа в обрушенных породах - 8,3 %; плотность руды в массиве - 3,8 т/м3; плотность породы в массиве - 2,7 т/м ; коэффициент разрыхления руды в блоке- 1,45.
Отклонение расчётных данных от физического моделирования в среднем составило: по извлечению чистой руды - 4,2 %, по потерям - 5,0 %, по разубо-живанию - 4,4 % (абс). В связи с тем, что отклонение расчётных данных от результатов моделирования незначительное (4-5 %, абс), то можно констатировать о пригодности разработанной методики для прогнозных показателей извлечения.
Анализ показателей извлечения показал, что с увеличением расстояния между доставочно-выпускными выработками потери и разубоживание возрастают, что объясняется изолированным выпуском руды. Это положение находит подтверждение и в работах других авторов [100].
Характер зависимости разубоживания руды при изолированном и неизолированном выпусках совершенно различен. При неизолированном выпуске разубоживание, так же как и потери, уменьшаются с уменьшением расстояния между выпускными отверстиями. И, наоборот, при изолированном выпуске разубоживание в аналогичных случаях увеличивается. Основная причина различия в характере изменения показателей извлечения руды состоит в том, что при изолированном выпуске на показатели извлечения существенно влияет количество руды, извлеченной из компенсационного пространства (из касающихся эллипсоидов выпуска).
На основе методики расчета, изложенной выше, составлен алгоритм и разработана программа определения прогнозных показателей извлечения. Программа реализована средствами языка программирования Visual Basic for Applications 6.0 в табличном процессоре MS Excel из пакета MS Office 2003. Блок-схема программы расчёта прогнозных показателей извлечения руды при выпуске через доставочно-выпускные рудоспуски приведена в приложении А.
Адаптация технологических решений по отработке выклинивающихся рудных тел и технико-экономический анализ по предлагаемой технологии осуществлены для условий Казского рудника [105]. Отработку блока 913-914 (восточный) в этаже - 20...- 90 м предусмотрено осуществлять системой этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на отрезные щели и выпуском руды через трубообразные доставочно-выпускные выработки. Характеристика участка «Центральные Штоки». Участок «Центральные Штоки» представлен рудными залежами, выклинивающимися от горизонта - 20 м на глубине 35 м.
Рудные залежи сложной формы, представлены магнетитовыми рудами черного и темно-серого цвета, структура - среднезернистая, текстура - массивная и пятнистая. Руда содержит включения сульфидов. Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова - 10-12. Устойчивость относится ко II классу.
Вмещающие и подстилающие породы - скарнированные диориты серого, зеленовато-серого цвета. Породы разбиты многочисленными трещинами на блоки различной крупности и по ним наблюдается заколообразование при проходке выработок. Коэффициент крепости пород 14-16, устойчивость И-Ш класса.
Руды и породы пересекают многочисленные дайки. Мощность даек от 2 до 5 м, падение - крутое. По дайкам прослеживается заколообразование плитчатой формы. Коэффициент крепости даек - 8-Ю.
Подготовка блока к очистной выемке, отбойка запасов и выпуск руды в блоке. Для подготовки участка к отработке на горизонте -90 м (рисунок 3.3) проходится обгонный штрек 13-14 длиной 181 м, орты 14, 15 общей длиной 85 м. Затем проходятся камеры ВДПУ-4ТМ: одна камера - с обгонного штрека 13-14, две камеры - с орта 15. Из каждой камеры ВДПУ оборудуется приемный бункер, из которого проходят дучку высотой 8,5 м. Вокруг обури-вают штанговые скважины для образования подсечной воронки, диаметр которой в верхней части составляет 8 м.
Для разбуривания запасов были рассмотрены две схемы расположения скважин в блоке: смешанное пучковое и веерное с преобладанием пучковых скважин (схема № 1) и смешанное пучковое и веерное с преобладанием веерных скважин (схема № 2). Объем подготовительно-нарезных работ при схеме № 1 составляет 1168, 5 п.м. (7373, 2 м3), при схеме № 2 - 791, 5 п.м. (5268,0 м3). Планы буровых горизонтов с различным расположением скважин в слое представлены на рисунках 3.4 и 3.5. В результате проведенных технико-экономических расчетов рекомендуется схема расположения скважин № 2 -смешанное пучковое и веерное расположение скважин с преобладанием веерных скважин. На горизонте -20 м в первую очередь проходятся с обгонного штрека 13-19 буровой орт 1 и буровой орт 2, с горизонта -17 м- буровой орт 3. С этих буровых ортов на каждую подсечную воронку проходятся отрезные восстающие № 1 и № 2 методом секционного взрывания глубоких скважин.
С орта 17 оформляются буровые заходки общей длиной 9,4 м. На горизонте -17 м с вентиляционно-ходовой сбойки и штрека скреперования 2 - заходки общей длиной 6,1 м. Параметры блока сведены в таблицу 3.2.
Предусматривается отработать рудные тела системой этажного принудительного обрушения с отбойкой руды пучками и веерами глубоких скважин с горизонтов -20 м и -17 м на отрезные щели. Началом очистных работ в блоке являются проходка подсечного горизонта и расширение отрезного восстающего в отрезную щель. Вокруг отрезного восстающего бурятся одиночные скважины с ЛНС 1,8-2,0 м, взрыванием которых образуют доставочно-выпускной рудоспуск.
Подготовка блока к очистной выемке, отбойка и выпуск руды
Выклинивающаяся часть блока (западная линза с балансовыми запасами 108,7 тыс. т) была подготовлена и отработана по новой технологии системой этажного принудительного обрушения (рисунок 4.1 - 4.2). С выработок основного откаточного горизонта 145 м были пройдены две камеры для размещения вибрационно-доставочных погрузочных установок ВДПУ-4ТМ (одна виброустановка с боковой погрузкой на две дучки, а вторая - с торцовой погрузкой). Из камер ВДПУ были образованы приемные бункеры для отбитой руды, а из них пройдены дучки и образованы воронки согласно типовым паспортам на Абаканском руднике. Над каждой воронкой выпуска с помощью глубоких скважин диаметром 105 мм были пройдены отрезные восстающие. В дальнейшем на образованные отрезные восстающие путем короткозамедленного взрывания одиночных нисходящих и восходящих скважин были созданы три компенсационные камеры № 3, 4, 5 размером в плане 6-7 и высотой 61 м. Компенсационные камеры, пройденные по породе (до выклинки рудной залежи), использовались в дальнейшем в качестве доставочно-выпускных рудоспусков с расстоянием между ними 15-21 м. Отбойка руды на компенсационные камеры осуществлялась пучками и одиночными восходящими, нисходящими и наклонными глубокими скважинами диаметром 105 мм, пробуренными из буровых выработок горизонтов 219, 214 и 161 м. Л.н.с. при отбойке руды пучками в среднем составила 5,0-7,5 м при расстоянии между ними в ряду 4,0-5,5 м, а при отбойке одиночными скважинами - 2,0-2,5 и 1,8-2,0 м соответственно. Днище вышележащего блока обуривалось пучками скважин из откаточных штреков № 1 и 2 горизонта 225 м. Суммарный объем ВВ на массовый взрыв составил 37,9 т, расчетный коэффициент компенсации - 0,28. Бурение шпуров в проходческих забоях осуществлялось: в вертикальной части дучек - перфораторами ПТ-48А, в горизонтальных - установками УПБ-1 А. Обуривание массива глубокими скважинами производилось станками НКР-ЮОМ. Горная масса при проходке нарезных выработок отгружалась скреперными лебедками 30ЛС-2СМА. Для доставки руды использовались вибродоставочные установки ВДПУ-4ТМ.
Фактический удельный расход ВВ на первичную отбойку составил: в камерах - 0,663 кг/т, при массовом обрушении - 0,355 кг/т; на вторичное дробление - 0,35 кг/т. Удельный объем подготовительно-нарезных выработок составил 2,8 п.м или 14,3 м3 на 1000 т руды, что соответствует удельному объему при отработке обычных рудных залежей и меньше в 2,5-3,0 раза при отработке выклинивающихся залежей с промежуточным горизонтом доставки (удельный объем подготовительно-нарезных выработок при отработке
Применение доставочно-выпускных рудоспусков и использование на выпуске-погрузке вибродоставочных установок способствовало упрощению технологии по сравнению с существующей за счет ликвидации промежуточного горизонта выпуска и доставки. На практике, как правило, отработка фланговых участков рудного тела сдерживает своевременную доработку этажа. Новая упрощенная конструкция днища и метод выпуска-погрузки позволили интенсифицировать отработку блока и повысить безопасность работ (исключить так называемую «шуровку» в выпускных дучках, неизбежную при скреперо-вании руды и снизить количество зависаний), а также повысить коэффициент извлечения балансовых запасов с 0,6-0,7 до 0,96 (в экспериментальном блоке).
Промышленные испытания новой технологии отработки выклинивающихся рудных залежей на Абаканском руднике показали следующее: - возможность и целесообразность применения технологии выемки рудных тел, выклинивающихся выше основного откаточного горизонта, с самотечной доставкой и выпуском руды под налегающими обрушенными породами через доставочно-выпускные рудоспуски; - объем подготовительно-нарезных работ в блоке сократился в 2,5-3,0 раза и как следствие уменьшилась продолжительность его подготовки, что позволило быстрее ввести блок в эксплуатацию; Таблица 4.1 - Показатели отработки блока № 11 (западная линза) Балансо- Балансо- Балансовые Балансовые Балансо- Добыто Порода в Налегаю- Потери, % Разубожи вые запа- вые за- запасы в запасы,остав- вые запа- сырой контуре щие обру- вание, % сы блока, пасы, до- контуре ленные в ка- сы, подле- РУДЫ, отбойки, шенные тыст бытые из массового мерах в каче- жащие вы- тыст тыст породы, камер, взрыва, стве подуш- пуску, тыст тыст тыст ки, тыст тыст 4,1 19,8 188,7 6J 102.0 2Д 104.3 130,0 4д7 21,0 24,16 31,34 37,86 37,86 37,86 37,86 37,86 32,12 8,87 19,1 7,8 Примечание: 1. - фактические; - по проекту рудника; - рассчитанные по предложенной методике. 2. Знаменатель - содержание железа в руде, породе, рудной массе, % - технология выемки выклинивающихся рудных тел с применением дос-тавочно-выпускных рудоспусков позволяет снизить потери (в 2,4 раза) и разу-боживание руды (в 2,3 раз) по сравнению с традиционной технологией с промежуточным горизонтом выпуска и доставки (в опытном блоке фактические потери составили 4,1 %, разубоживание - 19,8 %), а также повысить безопасность работ; - перспективность применения новой технологии выемки выклинивающихся рудных залежей на железорудных месторождениях ОАО «Евразруда» и на рудниках цветных металлов в аналогичных горно-геологических и горнотехнических условиях.
