Спосіб розробки родовищ корисних копалин

1. Спосіб розробки родовищ корисних копалин, що залягають під кутом 45-75°, системами з масовим обваленням, який включає проведення гірничопідготовчих та нарізних виробок, розбурення масиву глибокими свердловинами, їх заряження, підривання та доставку обваленої руди з подвиганням очисних робіт від лежачого до висячого боку, який відрізняється тим, що очисні роботи ведуть вузькими нахиленими ділянками (шарами) з активною зоною руху відбитої руди паралельно площині відбійки шириною Riв, що визначають по формулі: Riв=Кч(-196,6+5,45b Ів-0,035(b ІІв)2)+0,5d, де Rів - ширина активної зони випуску іго шару, м; Кч - коефіцієнт, що враховує фізико-механічні властивості корисної копалини; b Ів, b ІІв - кут нахилу відповідно попереднього і наступного шарів. град.; d - діаметр випускного отвору, м. 2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що кут нахилу площини відбійки чергового шару (b ІІв) приймають більше кута паління родовища або кута нахилу попереднього шару (b Ів), тобто Db=(b ІІв-b Ів), де Db - оптимальна різниця між кутом нахилу чергової зони і попередньої, град.; b Ів - кут нахилу попереднього шару, град.; A (54) СПОСІБ РОЗРОБКИ РОДОВИЩ КОРИСНИХ КОПАЛИН 30139 на фіг. 1 показано положення обваленої корисної копалини при відробці першого нахиленого шару; на фіг. 2 - те саме, при відробці другого нахиленого шару і заповнені першої активної зони обваленими породами; на фіг. 3 - положення після випуску відбитої корисної копалини з трьох активних зон і заповнення відробленого простору обваленими породами; на фіг. 4 - розташування глибоких свердловин для обвалення масиву корисної копалини; на фіг. 5 - схема до розрахунку параметрів нахиленого шару; на фіг. 6 - результаты моделювання випуску обваленої корисної копалини по способу, що застосовується; на фіг. 7 - те саме, по запропонованому способу. Запропонований спосіб розробки потужних родовищ реалізується слідуючим чином. Підземну розробку потужних родовищ корисних копалин при куті падіння 45-75° здійснюють системами з масовим обваленням корисної копалини та налягаючих порід. Очисні роботи ведуть, починаючи з лежачого боку 1 ділянками (зонами) 2 шириною Rів, в межах якої забезпечується переміщення обваленого корисного покладу 3 під нахиленою площиною масиву 4, через випускні отвори 5. По мірі випуску корисної копалини відроблений простір, в межах активної зони, заповнюється обваленими породами 6. Обвалення чергової ділянки проводиться підриванням віялового комплекту глибоких свердловин 7, пробурених з виробок 8 довжиною, що перевищує контур компенсаційної камери 9. Після випуску відбитої корисної копалини з чергової ділянки, за межами активної зони залишається частина відбитих запасів 10, а простір активної зони заповнюється обваленими породами 6. Остання іа ділянка в межах "мертвої" зони лежачого боку відроблюється аналогічним чином і в відробленому просторі залишається лише незначна частина відбитої корисної копалини 10. Ширина активної зони Rів визначається в залежності від висоти еліпсоїду випуску по формулі Riв=Кчhіэ+0,5d, (5) де Riв - ширина активної зони випуску іго шару, м; Кч - коефіцієнт, що враховує фізико-механічні властивості корисної копалини (для дрібнокускових багатих залізних руд Кривбасу Кч=0,14; для кускових магнетитових руд Кч=0,3); hіэ - висота іго- еліпсоїду випуску, м; d - діаметр випускного отвору, м. Висота еліпсоїду випуску 1го нахиленого шару при випуску корисної копалини через першу пару дучок визначають по формулі (6) hIэ=вІtgb Iв, де вІ - ширина нижньої основи нахиленої першої ділянки, м (див. фіг. 1); b Iв - кут нахилу 1го шару, град. Для умов залізних рудників Кривбасу, на основі лабораторних експериментів, висоту еліпсоїду випуску іго шару визначають по формулі (7) hiэ=-196,6+5,45b Iв-0,035(b IІв)2, с подземным обрушением". М.: "Недра", с. 106, рис. 6.12, схема "а"). До недоліків даного способу відносяться: значний об'єм прохідницьких робіт в породах лежачого боку; засорения руди за рахунок включення в рудну масу порід з прирізки лежачого боку; необхідність додаткових витрат на відбійку, випуск та доставку пустих порід в зоні прирізки; втрати значної частини руди на лежачому боці. Застосовують також схему підготовки очисних блоків з обладнанням в породах лежачого боку додаткових вловлюючих воронок (див. там же, с. 106, рис. 6.12, схеми "б", "г", "д"). Недоліки даного способу: значний об'єм прохідницьких робіт; великі втрати руди на лежачому боці. Задачею цього винаходу є удосконалення способу розробки потужних родовищ корисних копалин з кутом падіння 45-75° системами з обваленням корисної копалини та налягаючих порід за рахунок змінювання конструкції та порядку відробки запасів очисного блоку, що забезпечує зниження втрат корисноі копалини в "мертвій" зоні на лежачому боці. По запропонованому способу запаси корисної копалини в "мертвій" зоні лежачого боку відробляють шляхом послідовного утворення зон активного руху обваленої корисної копалини паралельно відхилюючий площині, кут нахилу якої більше кута падіння родовища або попередньої зони на Db. Ширину активної зони, в її основі, приймають по виразу ві=0,5W, (1) де ві - ширина активної зони, в її основі, м; W - лінія найменшого опору при відбійці свердловинами, м. Кількість нахилених активних зон, в межах "мертвої" зони лежачого боку, визначають по формулі (2) n=(b в-a)/Db, де b в - кут випуску обваленої руди, град.; a - кут падіння покладу, град. Db - оптимальна різниця між кутом нахилу чергової зони і попередньої, град., визначають по формулі Db=(b ІІв-b Ів), (3) де b ІІв - кут нахилу чергового шару, град.; b Ів - кут нахилу попереднього шару, град. Оптимальна різниця між кутом чергової зони і попередньої, на основі лабораторного моделювання в умовах Кривбасу, складає 8-10°. Таким чином, забезпечується найбільш повне добування корисної копалини з "мертвої" зони лежачого боку за рахунок послідовної відбійки та випуску корисної копалини нахиленими шарами під кутом bів, що перевищує кут нахилу попереднього шару на Db при додержанні граничних умов (4) b в³b ів>a, і го b в - кут нахилу і шару, град. Суттєвість запропонованого способу пояснюється схемами, приведеними на фіг. 1-7: 2 30139 де b Iв, b IІв - кут нахилу відповідно попереднього і наступного шарів, град. Підставив значення hіэ в вираз (5) одержим для розглянутих умов залежність ширини активної зони випуску від кута нахилу шару, що відбиваєть-ся (8) Riв= Кч(-196,6+5,45b Ів-0,035(b ІІв)2)+0,5d, Втрати корисної копалини в межах "мертвої" зони визначають з виразу Qnл=Qn1+Qn2+...Qni, (9) де Qn1, Qn2, Qni - втрати корисної копалини в межах "мертвої" зони лежачого боку при відробці відповідно 1, 2,... iго шарів, т. Втрати корисної копалини іго шару в межах "мертвої" зони лежачого боку визначають по формулі (10) Qni=0,5h2ni(Ctgb Iв-Ctgb IIв)gpl, де hni - висота трикутника втрат корисної копалини в межах "мертвої" зони лежачого боку при виробці іго нахиленого шару, м; gp - щільність розпушеної корисної копалини , т/м3; l - довжина виїмкового шару (очисного блоку), м. Висота трикутника втрат іго шару hni (див. фіг. 3) визначають по формулі hnі=hn/э-hэі, (11) де hn/э - висота підповерха (поверха), м; hэі – висота еліпсоїда випуску іго шару, м. Для зниження втрат корисної копалини випускні дучки розташовують на відстані "а" одна від одної (фіг. 3, 5), випуск відбитої руди в 1 та 2 шарах ведуть з першої пари дучок, в 3 шарі - з другої пари дучок, розташованій на відстані "а" від першої, (див. фіг. 5). Таким чином, висота трикутника втрат в відповідному нахиленому шарі буде визначатись по виразу h'n=hn/э, h"n=hn/э-2вtgb IIв, (12) h'''n= hn/э-(3в-a)tgb IIIв, де h'n, h"n, h'''n - висота трикутника втрат в першому, другому, третьому нахилених шарах, м; в – ши рина нахиленого шару, що відбивається в нижній його основі, м; а - відстань між осями випускних виробок, м; b IIв, b IIIв - кут нахилу другого, третього шарів, град. Розрахунки виконині для умов Кривбасу (a=50°, hn/э=40 м, gр=2,6 т/м3, l=25 м, a=4 м, в=2,5 м) показали слідуючи результати: Номер нахиленого шару 1 2 3 Всього Кут нахилу шару, град. 60 70 80 Висота трикутника втрат, hn,м 32,5 22,5 15,0 Втрати руди, Qn, т 8993 3520 1367 13880 Втрати руди в "мертвій" зоні лежачого боку при відробці по традиційній технології в межах одного підповерху складають в розглянутих умовах 34450 т (див. фіг. 6), по запропонованій технології - 13880 т, тобто в 2,48 рази менше. Моделювання випуску руди при відробці запасів "мертвої" зони нахиленими шарами з послідовним збільшенням кута нахилу від a до b в підтвердило одержані розрахункові показники (фіг. 7). Економічний ефект від зниження втрат відбитої руди в межах очисного блоку визначають згідно "Методике определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники и рацпредложений" по формулі Э=(З1-З2)А, (13) де З1, З2 - витрати на видобуток 1 т руди по традиційній та запропонованій технології, грн.; А - річний об'єм робіт, т. Прийнявши витрати на видобуток 1 т руди по традиційній технології рівними 8 грн., по запропонованій технології 7,2 грн., річний об'єм робіт 414 тис. т, річний економічний ефект складе Э=(8,0-7,2)´414=351,2 тис. грн. Фіг. 1 Фіг. 2 3 30139 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг. 5 4 30139 Фіг. 6 Фіг. 7 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5