ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕХОДА ОТ СЛОЕВОЙ К КАМЕРНЫМ СИСТЕМАМ РАЗРАБОТКИ С ЗАКЛАДКОЙ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА

TRANSITION TECHNOLOGY FROM CUT-AND-PILL METHOD TO ROOM WITH FILLING MINING

Kirill Sozonov

postgraduate student of Saint Petersburg mining university,

Russia, Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены технологии перехода от слоевой системы разработки к более производительным камерным системам разработки с закладкой выработанного пространства. Выполнен анализ наиболее перспективных с позиции практического применения вариантов разработки месторождений с неустойчивыми рудами.

ABSTRACT

Technologies of transition from cut-and-pill method to more productive room with filling mining are considered. The analysis of advanced option for development of soft ore deposits from the perspective of practical application is made.

Ключевые слова: камерная система, закладка, слоевая система, анализ.

Keywords: room mining, filling, slicing method, analysis.

На сегодняшний день большинство месторождений с неустойчивыми рудами отрабатываются слоевой системой разработки с закладкой. Эта система разработки получила распространение благодаря большому проценту извлечения (до 98 %) [7; 13] и повышенной безопасности ведения очистных работ. Однако, в условиях рыночной экономики низкая производительность и большой объем подготовительных выработок при слоевой системе разработки значительно снижают экономические показатели горного предприятия и предопределяют переход на более эффективные системы разработки [2].

Сложность горно-геологических условий месторождений накладывает ряд ограничений на применение высокопроизводительных систем разработки. В таких условиях предлагается плавный переход к системам разработки с минимальным объемом подготовительно-нарезных работ и закладкой выработанного пространства.

Решению этих проблем посвящены труды целого ряда ученых. Наиболее часто рассматриваемым вариантом является камерная система разработки с закладкой. Она позволяет после отработки нескольких слоев и создания защитного перекрытия увеличить размеры выемочных единиц.

Рассмотрим наиболее перспективные с позиции практического применения варианты разработки месторождений. Способ, предложенный Диком Ю.А., Арестовым О.Ю., и др. [8], является вариацией камерной системы разработки с шахматным расположением камер и последующей закладкой.

Данный способ заключается в отработке камер нисходящим порядком, путем бурения вееров скважин из буровой выработки в кровле камеры и отгрузкой руды с использованием самоходной техники через откаточные выработки, расположенные на почве камеры (рисунок 1). Закладка осуществляется до уровня буровой выработки после отработки камеры на всю длину, для упрощения вентиляции соседних камер.

а)

б)

Рисунок 1. Способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами: а) проекция на вертикальную плоскость схемы отработки слоев, заходок и камер, продольный разрез; б) горизонтальный разрез

К достоинствам данного способа можно отнести простоту проветривания, возможность разнесения буровзрывных и доставочных работ в разные камеры и обеспечение повышенной безопасности благодаря ведению горных работ под заложенным массивом. Применение данного способа позволяет увеличить производительность очистных работ для кимберлитовых месторождений Якутии в 1,5 раза и сократить затраты на закладочные работы на 20–25 % [4].

Тем не менее, большие размеры горизонтальных обнажений в кровле камер могут негативно сказаться на устойчивости массива и способны вызвать осадку закладочного материала в кровле рабочей камеры. Частично данная проблема решается увеличением прочности закладочного массива [3], но это приводит к удорожанию закладочных работ.

Следующий способ, предложенный Шестаковым В.А., Игнатовым А.Н., и др. [1] заключается в отработке рудного тела камерами полигональной формы в нисходящем порядке с закладкой выработанного пространства (рисунок 2).

Камеры нижележащего этажа смещаются на расстояние равное половине ее ширины. Главная особенность данного способа заключается в стадийной совместной выемке руды в группе этажей. Руда отбивается буровзрывным методом, веера скважин при этом бурятся из выработки расположенной в почве камеры.

К достоинствам данного способа можно отнести высокую интенсивность очистных работ за счет вовлечения в отработку большого количества камер и возможность механизации большинства производственных процессов.

К отрицательным сторонам можно отнести наличие вертикальных обнажений в стенках камер, что может привести к их самопроизвольному обрушению [12]. При неустойчивых рудах еще одним недостатком данного способа можно считать сложную форму камеры. При ведении взрывных работ в камере смежной с заложенной неизбежно разрушение закладочного массива и разубоживание отбитой руды закладкой.

а)

б)

в)

Рисунок 2. Способ разработки рудных месторождений. Проекция на вертикальную плоскость схемы отработки слоев, заходок и камер, продольный разрез: а-б – этапы развития очистных работ

Переходный способ, разработанный Трушко В.Л., Огородниковым Ю.Н., Протосеней А.Г. [9], заключается в отработке рудного массива камерами ромбовидной формы под защитным перекрытием. При этом камера отрабатывается заходками по 4–10 м, после чего закладывается, отбойка следующей заходки осуществляется только после набора прочности закладки в предыдущей камере (рисунок 3).

К достоинствам данной технологии можно отнести формирование камер буровзрывным способом сразу из двух выработок расположенных в кровле и почве камер.

а)

б)

Рисунок 3. Способ разработки мощных крутопадающих залежей слабых руд. Проекция на вертикальную плоскость схемы отработки слоев, продольный разрез

Данное решение позволяет осуществлять работы по бурению и доставке руды в камере одновременно. Кроме того, упрощаются работы по проветриванию и закладке камер.

К недостаткам данной технологии отработки неустойчивых руд можно отнести большое количество подготовительных горных выработок и возможный простой камеры в период набора прочности закладкой.

Рассмотренные варианты разработки неустойчивых руд позволяют увеличить производительность и снизить себестоимость горных работ и могут представлять интерес с позиции повышения экономической эффективности работы горных предприятий.

Список литературы:

1. А.с. 1638302 СССР. Способ разработки рудных месторождений / Шестаков В.А., Игнатов В.Н., Дулин А.Н., Хакулов В.А., Бозиев А.О., Джамбаев Ф.М., Мещеряков Ю.А., Макоев А.С. Бюл. – 1991. – № 12. – С. 4.
2. Волков Ю.В., Завьялов Б.М., Соколов И.В. Тенденции мирового развития горнорудной промышленности // Горная промышленность. 2006. № 2. – С. 32.
3. Голик В.И. Оптимизация нормативной прочности твердеющих смесей при закладке пустот // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) – Москва, 1999. – Вып. 63. – C. 46–52.
4. Дик Ю.А., Котенков А.В., Танков М.С. Геомеханическое обоснование камерной системы разработки с «шахматным» расположением ромбовидных камер и закладкой выработанного пространства // Горный журнал. – 2014. – № 9. – С. 41–45.
5. Дробот Б.П. Гибкие перекрытия при разработке рудных месторождений. – М.: Недра, 1968. – C. 208–216.
6. Зубов В.П., Антонов А.А., Концепция отработки Яковлевского железорудного месторождения на участках богатых железных руд // Записки горного института, СПб.: РИЦ СПГГИ(ТУ), 2006. – т. 168, – C. 203–210.
7. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений / В.Р. Именитов. – М.: Недра, 1978. – С. 528.
8. Патент РФ № 2012112768/03, 02.04.2012. Дик Ю.А., Котенков А.В., Танков М.С., Минин В.В., Кульминский А.С., Арестов О.Ю. Способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами // Патент России № 2515285. 2014. Бюл. № 13.
9. Патент РФ № 2003135134/03, 02.12.2003. Трушко В.Л., Огородников Ю.Н., Протосеня А.Г. Способ разработки мощных крутопадающих залежей слабых руд // Патент России № 2248448. 2005. Бюл. № 8.
10. Пирогов Г.Г. Подземная разработка мощных крутопадающих сложноструктурных рудных тел в условиях повышенного горного давления // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) – Москва, 2006. – Вып. 4. – С. 185–187.
11. Трушко В.Л., Протосеня А.Г., Дашко Р.Э. Геомеханические и гидрогеологические проблемы освоения Яковлевского месторождения // Записки горного института, СПб.: РИЦ СПГГИ(ТУ), 2010. – т. 185, – C. 9–18.
12. Трушко В.Л., Протосеня А.Г. Плащинский В.Ф. Оценка устойчивости обнажений и расчет нагрузок на крепь выработок Яковлевского рудника // Записки горного института. – СПГГИ(ТУ), С-Пб. – 2006 г. Т. 168. – С. 115–122.
13. Хайрутдинов М.М., Моисеенко А.П. Совершенствование систем с закладкой при разработке Норильских месторождений. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) – Москва, 2008. – Вып. 5. – С. 275–281.