Спосіб розробки крутопадаючих підземних формацій

Реферат: Спосіб розробки крутопадаючих підземних формацій включає розкриття, підготовку і нарізку формації підземними гірничими виробками, буріння пілот-свердловин з денної поверхні, руйнування корисної копалини з використанням пілот-свердловин, видачу зруйнованої корисної копалини через підземні гірничі виробки на поверхню для збагачення. Розкриття підземної формації, представленої, наприклад, алмазоносною трубкою у формі нахиленого циліндра, здійснюють шахтними стволами і квершлагами, а її підготовку польовим штреком, розміщеним у її висячому боці, який проходить по дотичній до поверхні трубки, при цьому співвісно орієнтовані повздовжні осі квершлагів розміщують під прямими кутами до вертикальної площини, орієнтованої по простяганню і проходить через центральну похилу вісь трубки; генеральне відпрацювання трубки здійснюють по напрямках від вертикальної площини до її флангів суміжними паралельними панелями у формі паралелепіпедів, видобуток корисної копалини з кожної панелі ведуть в напрямку польового штреку з використанням бурових установок, розміщених на денній поверхні, шляхом проходки похилих висхідних виймальних камер через пілот-свердловини. При цьому повздовжні осі виймальних камер розміщені під кутами, рівними значенню кута нахилу, утвореного центральною віссю трубки і її проекцією на горизонтальну площину; безпосередньо проходку виймальних камер в панелях ведуть у дві стадії за системою зиг-заг, при цьому виймальні камери на другій стадії проходять у затиснутому середовищі. UA 120469 U (12) UA 120469 U UA 120469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірництва, геології та географії і може бути ефективно використана для розробки крутопадаючих рудних і вугільних родовищ та алмазоносних трубок. Відомий спосіб комбінованої розробки крутопадаючих рудних тіл, що включає проведення вертикального або похилого ствола в бічних породах, щонайменше однієї горизонтальної або похилої розкривної виробки від ствола до рудного тіла, формування приймальної камери над рудним тілом, яке відпрацьовується, буріння свердловин у рудному тілі, відпрацювання рудного тіла і випуск щонайменше частини розущільненої гірської маси в приймальну камеру з подальшим транспортуванням її на поверхню [1]. Способу характерні такі недоліки: використання методу є можливим на родовищах, що мають вихід на денну поверхню. В іншому випадку необхідним є проведення розкривних робіт, що веде до збільшення собівартості видобутку корисних копалин; спосіб можна застосовувати на рудах, схильних до дезінтеграції у водному середовищі; не забезпечені умови безпечного ведення гірничих робіт, так як прорив пульпи під високим тиском у підземні гірничі виробки призведе до негативних наслідків. Найбільш близьким до запропонованого способу за технічною суттю є спосіб розробки родовищ корисних копалин, що включає розкриття, підготовку і нарізку формації підземними гірничими виробками, буріння пілот-свердловин з денної поверхні, руйнування корисної копалини з використанням пілот-свердловин, видачу зруйнованої корисної копалини через підземні гірничі виробки на поверхню для збагачення [2]. Недоліком прототипу є великі втрати корисних копалин при розробці крутопадаючих підземних формацій спричинені наявністю обводнених налягаючих та вміщуючих порід. В основу корисної моделі поставлена задача знизити втрати корисних копалин при розробці крутопадаючих підземних формацій за рахунок проходки виймальних камер за допомогою обладнання, що працює на денній поверхні через пілот-свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що у способі розробки крутопадаючих підземних формацій, що включає розкриття, підготовку і нарізку формації підземними гірничими виробками, буріння пілот-свердловин з денної поверхні, руйнування корисної копалини з використанням пілот-свердловин, видачу зруйнованої корисної копалини через підземні гірничі виробки на поверхню для збагачення, причому розкриття підземної формації, представленої, наприклад, алмазоносною трубкою у формі похилого циліндра, здійснюють шахтними стволами і квершлагами, а її підготовку - польовим штреком, який проходить по дотичній до поверхні трубки, розташованим у її висячому боці, співвісно орієнтовані поздовжні осі квершлагів розміщують під прямими кутами до вертикальної площини, яка орієнтована по простяганню і проходить через центральну похилу вісь трубки, генеральне відпрацювання трубки проводять за напрямками від вертикальної площини до її флангів суміжними паралельними панелями у формі паралелепіпедів. Видобуток корисних копалин з кожної панелі ведуть у напрямку польового штреку з використанням бурових установок, розміщених на денній поверхні, шляхом проходки похилих висхідних виймальних камер через пілот-свердловини, повздовжні осі виймальних камер розташовані під кутами, які дорівнюють значенням кута нахилу, утвореного центральною віссю трубки і її проекцією на горизонтальну площину, безпосередньо проходку виймальних камер у панелях ведуть у дві стадії за системою зиг-заг. Виймальні камери на другій стадії проходять у затисненому середовищі. Залишення в кратерній частині трубки запобіжного цілика стримує прорив представлених пливунами налягаючих порід в очисні простори виймальних камер, що може призвести до негативних руйнуючих наслідків. Залишення в околиці контакту трубки з виймальними породами охоронного цілика у формі кільцевого похилого циліндра запобігає притоку підземних вод із вміщуючих порід у підземні гірничі виробки, що значно знижує витрати на водовідлив. Розташування польового штреку у висячому боці трубки по дотичній до її поверхні дозволить знизити обсяги підготовчих робіт і пов'язані з ними витрати, оскільки проходку панельних штреків здійснюють безпосередньо з польового штреку без проведення додаткових підготовчих виробок. Ведення генерального відпрацювання трубки за напрямками від вертикальної площини, що проходить через центральну вісь трубки, до її флангів дозволяє знизити транспортні витрати на переміщення зруйнованої корисної копалини, а також підвищити безпечні умови праці підземного обслуговуючого персоналу. Розміщення видобувного обладнання на денній поверхні дозволяє вивести обслуговуючий персонал з очисного простору, за рахунок чого забезпечуються безпечні умови праці. Зниження втрат корисних копалин у межах контурів розроблених панелей до мінімально можливого рівня забезпечується проходкою висхідних похилих дотичних між собою виймальних камер, повздовжні осі яких розташовані під кутами, які дорівнюють значенням кута нахилу, утвореного центральною віссю 1 UA 120469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 трубки і її проекцією на горизонтальну площину. Здійснення проходки виймальних камер в панелях за системою зиг-заг із залишенням між камерами ціликів на першій стадії дозволяє виробляти закладку вироблених просторів виймальних камер твердіючим матеріалом з утворенням монолітних стовпів, які служать напрямними породоруйнівного інструмента, за допомогою якого проходять виймальні камери на другій стадії в міжкамерних ціликах. Така закономірність запобігає довільному викривленню повздовжньої осі виймальної камери, що знижує збіднення зруйнованої корисної копалини закладним матеріалом із суміжних виймальних камер, який утворився при руйнуванні штучно створених стовпів породоруйнівним інструментом. На підставі викладеного можна зробити висновок, що сукупність істотних ознак запропонованого способу має причинно-наслідковий зв'язок з досягнутими технічними і технологічними результатами. Завдяки даній сукупності істотних ознак вдалося створити спосіб розробки підземних формацій, промислове використання якого дозволить здійснювати високоефективну розробку алмазоносних трубок нетрадиційної будови, що залягають у складних гірничо-геологічних умовах. Корисна модель розглядається на прикладі розробки алмазоносної трубки у формі нахиленого циліндра. Кратерна частина трубки деформована, а кімберлітовий матеріал, з якого вона складається, зруйнований. Вміст алмазів у кратерній частині трубки є значно нижчим вмісту алмазів в основному масиві трубки. Налягаючі породи представлені пливунами. Вміщуючі породи на глибину 250 м від денної поверхні зв'язані гідромережею. Корисна модель пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображений вертикальний розріз трубки по її центральній осі. На фіг. 2 показана схема розкриття і підготовки трубки на межі економічно доцільної глибини розробки. Фіг. 3 ілюструє схему розкриття та підготовки підземної формації, представленої крутопадаючим рудним тілом або вугільним пластом. На фіг. 4 зображена схема просторового розташування трубки із зазначенням елементів її залягання. На фіг. 5 показаний процес проходки висхідної виймальної камери з використанням бурових установок, розміщених на денній поверхні. На фіг. 6 зображено технологічну схему розробки першої панелі на першій стадії. На фіг. 7 зображено технологічну схему розробки першоїпанелі на другій стадії. На фіг. 8 зображені технологічні схеми розробки наступних панелей. Спосіб розробки крутопадаючих підземних формацій здійснюють наступним чином. Алмазоносна трубка 1 залягає у складних гірничо-гідрологічних умовах. Налягаючі породи 2 представлені пливунами. Денна поверхня налягаючих порід вкрита болотами. Верхня пачка вміщуючих порід 3 складена слабко тріщинуватими пісковиками, які зв'язані гідромережею. Нижня межа верхньої пачки вміщуючих порід 3 розташована на глибині 250 м від денної поверхні. Нижня пачка вміщуючих порід 4, представлених пісковиками, також обводнена, причому водонасиченість порід знижується з глибиною залягання трубки. На стадії створення техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) встановлюють потужність запобіжного цілика 5, залишеного в кратерній частині трубки, що перешкоджає прориву налягаючих порід 2 і підземних вод з верхньої пачки вміщуючих порід 3 у підземні гірничі виробки, що може призвести до негативних руйнівних наслідків. Крім того, кімберлітовий матеріал в кратерній частині зруйнований, а вміст у ньому алмазів значно менший вмісту алмазів основного масиву трубки. Таким чином, нижня межа запобіжного цілика 5 щонайменше повинна збігатися з нижньою межею верхньої пачки вміщуючих порід 3. Для попередження непередбачених ситуацій, пов'язаних з тріщинуватістю масиву в кратерній частині трубки і верхній частині нижньої пачки вміщуючих порід 4, межу запобіжного цілика 5 розташовують нижче нижньої межі верхньої пачки вміщуючих порід 3. В околі межі трубки 1 з нижньою пачкою вміщуючих порід 4 залишають охоронний цілик 6 у формі похилого кільцевого циліндра, горизонтальну потужність якого розраховують з умови створення природної перешкоди, що перешкоджає притоку ґрунтових вод у підземні гірничі виробки. Розкриття алмазоносної трубки 1 здійснюють шахтними стволами 7 і 8, а також квершлагами 9 і 10. Квершлаги 9 і 10 розташовують на межі економічно доцільної глибини розробки трубки. Повздовжні осі 11 і 12 квершлагів 9 і 10 розміщують під прямими кутами до вертикальної площини Р трубки 1 орієнтованої по простяганню 13 і проходить через її центральну похилу вісь 14. Підготовку трубки до очисного виймання здійснюють польовим штреком 15, який проходять з квершлагів 9 і 10 по дотичній до поверхні трубки 1, розташованій в її висячому боці. Якщо підземна формація 16, представлена, наприклад крутопадаючим рудним тілом за формою, що наближається до похилого паралелепіпеда, жилою або вугільним пластом, розкриття останніх здійснюють шахтними стволами 17 і 18, квершлагами 19 і 20. Підготовку 2 UA 120469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 формації до експлуатації здійснюють польовим штреком 21, який проходять у висячому боці вздовж лінії простягання 22. Повздовжні осі квершлагів 19 і 20, а також польового штреку 21 розташовують співвісно. Перед початком відпрацювання, трубку розбивають на панелі 23, 24, 25 і інші панелі П у формі, наближеній до похилого паралелепіпеда, бічні грані яких обмежені внутрішньою поверхнею охоронного цілика 6. Верхня грань кожного паралелепіпеда розташована у площині основи запобіжного цілика 5, а його нижня грань - в площині межі економічно доцільної глибини розробки. Генеральне відпрацювання трубки здійснюють за напрямками 26 і 27 від вертикальної площини Р до її флангів. У першу чергу розробляють центральну панель, наприклад 23, що примикає до вертикальної площини Р. Підготовку панелі ведуть шляхом проходки в її основі панельного штреку 28 з польового штреку 15. З панельного штреку 28 проходять технологічні камери 29 із залишенням міжкамерних ціликів 30. Одночасно з денної поверхні здійснюють проходку пілотсвердловин 31, вибої яких розташовують в покрівлях технологічних камер 29. Повздовжні осі 32 пілот-свердловин 31, які збігаються з повздовжніми осями виймальних камер 33, розташовують під кутами, які дорівнюють значенням кута нахилу α, утвореного центральною похилою віссю 14 трубки 1 і її проекцією на горизонтальну площину Q. Пілот-свердловини проходять за допомогою бурових установок 34. Відрізки пілот-свердловини, розташованої в межах потужності налягаючих порід 2 обсаджують колоною труб 35 з цементацією затрубного простору. Нижню торцеву частину обсадженої колони труб 35 заглиблюють у кімберлітовий матеріал запобіжного цілика 5, для запобігання надходженню налягаючих порід 2 в пілот-свердловину 31, а потім і в підземні гірничі виробки. Безпосередньо видобуток корисних копалин з кожної панелі П ведуть з використанням бурових установок 36, наприклад HG330SP, розташованих на деннійповерхні. З використанням бурової установки 36 в пілот-свердловину 31 опускають бурильну колону 37, нижній торець якої з'єднують з породоруйнівним інструментом 38, встановленим в технологічній камері 29. Проходку виймальних камер в межах кордонів відпрацьованих панелей ведуть у дві стадії за системою зиг-заг. На першій стадії здійснюють проходку виймальних камер 33 у напрямку до польового штреку 15 із залишенням між камерами міжкамерних ціликів 30. В першу чергу проходять виймальну камеру, бокова поверхня якої дотикається з твірною внутрішньої поверхні охоронного цілика 6. Після проходки кожної з виймальних камер 33 у покрівлі панельного штреку і в технологічній камері 29 встановлюють водонепроникну перемичку 39. Потім вироблений простір виймальної камери 33 заповнюють закладним матеріалом 40, використовуючи при цьому пілот-свердловину 31. Міцність закладного матеріалу 40 після його затвердіння повинна перевищувати міцність кімберлітового матеріалу, що складає трубку. Потім здійснюють проходку і закладання виймальних камер 41 у напрямку до польового штреку 15 з дотриманням зазначених вимог до закладного матеріалу. На другій стадії в першу чергу здійснюють проходку і закладку виробленого простору виймальних камер 42, бічні поверхні яких дотикаються до бічних поверхонь виймальних камер 33 і 41, що запобігає довільному викривленню пройдених виймальних камер за рахунок того, що штучно створені стовпи із закладного матеріалу з високою міцністю є напрямними породоруйнівного інструмента 38. Потім здійснюють проходку і закладку виймальних камер 43, бічні поверхні яких дотикаються до бічних поверхонь виймальних камер 33 і 41 з можливістю досягнення названого позитивного градієнта. Вироблені простори виймальних камер 42 і 43 заповнюють твердіючим матеріалом 44, при цьому його міцність після затвердіння щонайменше повинна відповідати міцності кімберлітового матеріалу масиву трубки. Якщо вилучена цінність алмазів перевищує витрати, пов'язані з отриманням частини кімберлітового матеріалу з міжкамерних ціликів 45 зіркоподібного перерізу, здійснюють їх розробку. Для цього в геометричному центрі кожного міжкамерного цілика 45 здійснюють буріння пілот-свердловин 31 з подальшою проходкою і закладкою вироблених просторів виймальних камер 46, бічні поверхні яких дотикаються до бічних поверхонь виймальних камер 33, 41, 42 і 43. Перед закладенням виробленого простору пройденої виймальної камери 46 в панельному штреку встановлюють водонепроникну перемичку 47. Після повного відпрацювання панелі в польовому штреку 15 зводять перемичку 48 з повною ізоляцією панельного штреку 28. Якщо алмазоносна трубка 1 або її певна частина складена ксенотуфобрекчіями, коефіцієнт міцності яких не перевищує одиниці за шкалою проф. М.М. Протод'яконова, зруйновану корисну копалину магазинують в очисних просторах виймальних камер. Штучно створений магазин 49 перешкоджає обваленню стінок виймальних камер. 3 UA 120469 U 5 10 15 20 25 При досягненні поверхнею магазину 49 нижнього торця породоруйнуючого інструменту 38 здійснюють частковий випуск зруйнованої корисної копалини з магазину із подальшим переміщенням її за допомогою навантажувально-постачальних машин 50 до шахтних стволів 7 і 8. По шахтних стволах корисна копалина за допомогою скіпового підйомника 51 видається на поверхню і транспортується на збагачувальну фабрику. Після відпрацювання та закладки вироблених просторів складових елементів панелі 23, здійснюють видобуток корисної копалини з панелей 24 і 25. Для цього проходять панельні штреки 52 і 53, з яких створюють технологічні камери 54 і 55, відповідно. Одночасно з денної поверхні здійснюють проходку пілот-свердловин 31, вибої яких розташовують в покрівлях камер 54 і 55. Видобуток корисних копалин здійснюють шляхом проходки виймальних камер 56 і 57, а також виймальних камер 58 і 59 на першій стадії. Проходку і закладку виймальних камер на другій стадії (на кресленнях не показана) здійснюють по аналогії розробки панелі 23. Якщо виникне необхідність у нарощуванні річної продуктивності рудника, в експлуатацію вводять додаткові бурові установки HG330SP. Використання запропонованого способу дозволить залучити в експлуатацію алмазоносні трубки, що залягають у складних гірничо-геологічних умовах, мають нетрадиційні форми залягання та знизити експлуатаційні витрати на видобуток за рахунок зниження втрат і запобігання збідненню корисних копалин при розробці, а також за рахунок виносу видобувного обладнання на денну поверхню. Джерела інформації: 1. А.С. № 1247539, МПК Е21С41/02, 41/06, заявлено 15.02.85, опубліковано 30.07.86, Б.І. № 28 (аналог). 2. А.С. № 1036927, МПК Е21С45/00, 41/06, заявлено 16.06.81, опубліковано 23.08.83, Б.І. № 31 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Спосіб розробки крутопадаючих підземних формацій, що включає розкриття, підготовку і нарізку формації підземними гірничими виробками, буріння пілот-свердловин з денної поверхні, руйнування корисної копалини з використанням пілот-свердловин, видачу зруйнованої корисної копалини через підземні гірничі виробки на поверхню для збагачення, який відрізняється тим, що розкриття підземної формації, представленої, наприклад, алмазоносною трубкою у формі нахиленого циліндра, здійснюють шахтними стволами і квершлагами, а її підготовку польовим штреком, розміщеним у її висячому боці, який проходять по дотичній до поверхні трубки, при цьому співвісно орієнтовані повздовжні осі квершлагів розміщують під прямими кутами до вертикальної площини, орієнтованої по простяганню і проходить через центральну похилу вісь трубки; генеральне відпрацювання трубки здійснюють по напрямках від вертикальної площини до її флангів суміжними паралельними панелями у формі паралелепіпедів, видобуток корисної копалини з кожної панелі ведуть в напрямку польового штреку з використанням бурових установок, розміщених на денній поверхні, шляхом проходки похилих висхідних виймальних камер через пілот-свердловини, причому повздовжні осі виймальних камер розміщені під кутами, рівними значенню кута нахилу, утвореного центральною віссю трубки і її проекцією на горизонтальну площину; безпосередньо проходку виймальних камер в панелях ведуть у дві стадії за системою зиг-заг, при цьому виймальні камери на другій стадії проходять у затиснутому середовищі. 4 UA 120469 U 5 UA 120469 U 6 UA 120469 U 7 UA 120469 U 8 UA 120469 U 9 UA 120469 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10