Спосіб погашення підземної виробки у масиві робочого борту кар’єру

Реферат: Винахід належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки родовищ залізних руд у зоні ведення підземних гірничих робіт з обрушенням земної поверхні. Спосіб погашення підземної виробки у масиві робочого борту кар'єру включає оконтурювання підземної виробки у місці виходу її на площадку робочого уступу по скельних породах, відсипку огороджувальних валів, буріння завідкошуючих свердловин, спорядження їх вибуховою речовиною та підривання. При цьому буріння розпушуючих свердловин ведуть по попередньо встановленій сітці уздовж площі оконтуреної виробки верстатом, встановленим на платформі, яку розміщують стрілою драглайна почергово для буріння та заряджання кожної наступної свердловини з підриванням потім усіх свердловин сумісно. Досягається підвищення безпеки виконання гірничих робіт, повне заповнення виробленого простору породами розкриву, зменшення собівартості добування корисної копалини. UA 115670 C2 (12) UA 115670 C2 UA 115670 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки родовищ залізних руд у зоні ведення підземних гірничих робіт з обрушенням земної поверхні. Відомий спосіб відкритої розробки родовищ залізних руд, коли виймання гірничої маси на робочих горизонтах у кар'єрі ведуть над пустотами у масиві, що утворені внаслідок проведення підземних гірничих робіт з виходом вирв обрушення на денну поверхню. Початковий кут укосу вирв становить близько 90°. Для безпечного проведення відкритих гірничих виробок підземні пустоти гасять шляхом підривання їх стелі сумісно із налягаючим шаром скельних та м'яких порід, або їх ємність засипають дрібнокусковою скельною породою з денної поверхні через спеціальні свердловини. Визначення безпечної відстані від краю вирви до діючого вибою у кар'єрі встановлюють на підставі прояви у стелі підземної виробки склепіння природної рівноваги. Кут виходу зони обрушення на поверхню від нижньої площини вирви обрушення з боку непорушеного масиву становить біля 85° [Храпко О.И. Открытые работы в зоне влияния подземных выработок / О.И. Храпко, В.А. Щелканов. - Кр. Рог: КГРИ, 1994. - 121 с.]. Недоліком такого способу є те, що при його реалізації не досягається повна безпечність ведення відкритих гірничих робіт внаслідок того, що буріння свердловин заукіски ведеться через товщу м'яких порід і тільки по зовнішньому краю виходу вирви обрушення на поверхню. Внаслідок цього під час підривання заряду заукіски стеля підземної виробки порушується тільки по зовнішньому її контуру. Обрушення стелі не регулюється у часі. При обрушенні вона розколюється на крупні уламки, які неконтрольовано зависають над пустотою і можуть повністю перекривати підземну порожнину, під якою залишається незасипаним певний вільний простір. Буріння нахилених свердловин заукіски через м'які породи може супроводжуватися зменшенням їх діаметра та повним перетисканням, що заважає вільному руху дробленої породи під своєю вагою. Найбільш близьким за технологічною суттю та досягуваним результатом є спосіб ліквідації підземної порожнини при сумісному веденні відкритих та підземних гірничих робіт, що включає виконання буропідривних робіт на масиві та заповнення порожнини закладними матеріалами. Ліквідація порожнини відбувається в два етапи, спочатку шляхом закладання порожнини через свердловину, що проходить з борту кар'єру до вершини порожнини закладним матеріалом до забезпечення певної стійкості масиву, потім шляхом підривання порід, що налягають над залишковою порожниною. [Патент України № 90358. Спосіб ліквідації підземних порожнин при 7 сумісному веденні відкритих та підземних робіт / Перегудов Ю.В. // МПК Е21С 41/00. Опубл. 26.05.2014. Бюл. № 10]. Недоліком такого способу є те, що при недостатній стійкості стелі підземної виробки буріння свердловин розпушення для її обрушення є вкрай небезпечним. Проведення закладних нахилених свердловин характеризується низькими техніко-економічними показниками. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу, в якому шляхом запровадження нових технологічних операцій досягається можливість суттєво підвищити безпеку виконання гірничих робіт шляхом застосування буріння свердловин погашення на всій площі стелі підземної виробки, і за рахунок якісного дроблення нависаючих порід повністю заповнити вироблений простір, засипати його породами розкриву, підвищити безпеку складування та у цілому зменшити собівартість добування корисної копалини. Поставлена задачавирішується тим, що у відомому способі погашення підземної виробки у масиві робочого борту кар'єра, що включає оконтурювання підземної виробки у місці виходу її на площадку робочого уступу по скельних породах, відсипку огороджувальних валів, буріння завідкошуючих свердловин, спорядження їх вибуховою речовиною та підривання і відрізняється тим, що буріння розпушуючих свердловин ведуть по попередньо встановленій сітці уздовж площі оконтуреної виробки верстатом, встановленим на платформі, яку розміщують стрілою драглайна почергово для буріння та заряджання кожної наступної свердловини з підриванням потім усіх свердловин сумісно. Суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є: оконтурювання підземної виробки у місці виходу її на площадку робочого уступу по скельних породах; відсипка огороджувальних валів; буріння завідкошуючих свердловин; спорядження їх вибуховою речовиною та підривання; буріння розпушуючих свердловин ведуть по попередньо встановленій сітці уздовж площі оконтуреної виробки верстатом, встановленим на платформі; платформу розміщують стрілою драглайна почергово для буріння та заряджання кожної наступної свердловини з підриванням потім усіх свердловин сумісно. Новими суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є: 1 UA 115670 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 буріння розпушуючих свердловин ведуть по попередньо встановленій сітці уздовж площі оконтуреної виробки верстатом, встановленим на платформі; платформу розміщують стрілою драглайна почергово для буріння та заряджання кожної наступної свердловини з підриванням потім усіх свердловин сумісно. Таким чином, завдяки сукупності відомих і нових суттєвих ознак стало можливим здійснення причинно-наслідкового зв'язку між ними та одержаним технічним результатом. На фіг. 1 і 2 показана технологічна схема погашення підземної виробки в масиві робочого борту кар'єру, де на плані та у поперечному перерізі позначено: 1 - перший зверху уступ в робочій зоні кар'єру по скельних породах; 2, 3 - непогашена підземна виробка та її стеля; 4, 5 площадки робочих уступів по м'яких і скельних породах відповідно; 6 - огороджувальні вали; 7 драглайн; 8 - платформа для встановлення бурового верстата; 9 - буровий верстат; 10, 11 свердловини заукіски зі сторони робочого борту й непорушеного масиву; 12 - свердловини розпушення; 13, 14 - реверсивні лебідки; 15 - підвісний канат; 16 - пішохідний трап на канатах; γ, α - кути нахилу зони обрушення стелі зі сторони робочого й непорушеного масиву. Спосіб погашення підземної виробки у масиві робочого борту кар'єру може бути реалізований наступним чином. Відповідно до міцності скельних порід і висоти стелі підземної виробки встановлюють розміри сітки для буріння свердловин розпушення у масиві першого зверху уступу по скельних породах в робочій зоні кар'єру 1. Визначають положення підземної виробки 2 та встановлюють потужність її стелі 3. Робочу площадку по м'яких породах 4 переміщують на певну ширину, достатню для формування робочої площадки 5 першого зверху уступу 1 по скельних породах, на якій породними валами 6 огороджують площу можливого виходу стелі 2 підземної виробки 3. Драглайн 7 розмішують за безпечними межами можливого виходу вирви обрушення підземної виробки 2 на робочу площадку 5. Замість ковша драглайн 7 споряджають підвісною платформою 8, встановлюють на неї буровий верстат 9 і опускають на потрібне місце роботи. За встановленими параметрами послідовно одну за однією по зовнішньому контуру стелі 3 бурять свердловини заукіски 10 - під кутом γ зі сторони робочого борту кар'єра, та 11 - під кутом α - зі сторони непорушеного масиву. Потім по заданій сітці та на певну глибину, проходять свердловини розпушення 12. Для обслуговування буро-підривних робіт на безпечній відстані від огороджувальних валів 6 на протилежних границях можливого виходу вирви обрушення 2 встановлюють реверсивні лебідки: 13 - зі сторони виробленого простору та 14 - зі сторони непорушеного масиву. Споряджають їх підвісним канатом 15, по якому до місця буріння свердловин 12 подають вибухівку та матеріал забивки. Переміщення обслуговуючого персоналу здійснюють по підвісному трапу на двох канатах. Підвісний канат 15 і пішохідний трап 16 повністю перекривають поперечний переріз підземної виробки 2. Після завершення спорядження свердловин вибухівкою та забивкою робоче обладнання виводять за межі виконання буропідривних робіт. У процесі руйнування стелі 2 розпушена порода заповнює простір підземної виробки 3. Кути укосів у і а формують на рівні 85 і 60°. Після цього уступ в робочій зоні кар'єру 1 відпрацьовують в установленому порядку. Запропонована технологія погашення підземної виробки у масиві робочого борту кар'єра дозволяє отримати у сукупності значну економію матеріальних і грошових ресурсів. Так при експлуатації кар'єра № 3 ПАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" у масиві східного борту існує декілька підземних виробок, що заважають нормальному посуванню робочих уступів. Оскільки вихід їх у робочу зону кар'єра планується відповідно до плану ведення розкривних робіт протягом року або п'ятирічки, економічна ефективність впровадження заявленого способу порівняно з найближчим аналогом доцільно вести тільки по капітальних вкладеннях на придбання основного робочого обладнання. У цьому разі річна економічна ефективність Е (тис. грн.) розраховується за формулою . . . Е = (m1-m2) К С Ен, де m1, m2 - маса робочого обладнання, тонни; відповідно до технічних характеристик за прототипом застосовують екскаватор ЕКГ-5, масою 248 т; приймальний бункер БС-120, масою 13 т; щокову дробарку ЩДП-12 × 15, масою 115,7 т; конвеєрний перевантажувач довжиною 16 м, масою 15 т; буровий верстат СБШ-250МН, масою 66 т; за заявленим способом роботи ведуть драглайном ЕШ-6/45МН, масою 295 т; буровим верстатом 2СБР-125-30, масою 12 т, який переміщують на платформі масою 5 т; К - вартість 1 т обладнання, тис. дол. США, К = 10000 дол. США; С - курс НБУ 1 дол. США станом на 2015 р. С = 25 грн.; Ен - нормативний коефіцієнт освоєння капітальних вкладень, Ен = 0,12. Згідно з наведеними даними, річний економічний ефект за рахунок впровадження нової технології становить 2 UA 115670 C2 5 Е=((248+13+115,7+15+66)-(295+12+5))10 × 25 × 0,12=3771 тис. грн. Загальна ефективність запропонованого способу буде обґрунтована у процесі виконання проектної документації і суттєво збільшена за рахунок не тільки зменшення капітальних витрат на придбання робочого обладнання, а й суттєвого зниження експлуатаційних витрат та підвищення безпеки ведення гірничих робіт у зонах можливого обрушення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Спосіб погашення підземної виробки у масиві робочого борту кар'єру, що включає оконтурювання підземної виробки у місці виходу її на площадку робочого уступу по скельних породах, відсипкою огороджувальних валів, буріння завідкошуючих свердловин, спорядження їх вибуховою речовиною та підривання, який відрізняється тим, що буріння розпушуючих свердловин ведуть по попередньо встановленій сітці уздовж площі оконтуреної виробки верстатом, встановленим на платформі, яку розміщують стрілою драглайна почергово для буріння та заряджання кожної наступної свердловини з підриванням потім усіх свердловин сумісно. 3 UA 115670 C2 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 4