RU2197615C2 - Method of mining thick ore deposits - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry; applicable in underground mining of thick ore deposits with mass caving of overlying rocks. SUBSTANCE: method includes formation of vertical compensation rooms with breakage of ore mass onto compensation space and clamping medium. Compensation rooms are made benched by blasting ends of downcast parallel holes from bottom upwards, with height of each bench being equal to length of charge in holes and determined by said mathematical expression. Benches in room are located symmetrical to room axis and leading them in block lower part. EFFECT: improved ore recovery due to excluded its overcompaction and provided safety of work in the course of block preparation for mass caving due to preservation of stability of caved rock mass in upper part of mined block. 3 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано горно-рудными предприятиями при подземной разработке мощных рудных месторождений с массовым обрушением налегающих пород. The invention relates to the mining industry and can be used by mining enterprises in the underground development of powerful ore deposits with massive collapse of overlying rocks.

Известен способ разработки рудных тел, включающий образование компенсационных камер с массовым обрушением на них целиков зарядами скважин, при котором камерам придают прямоугольную форму на всю высоту этажа (см., например, а.с. 232176, СССР, кл. Е 21 С 41/06). A known method of developing ore bodies, including the formation of compensation chambers with a massive collapse of the pillars on them by well charges, in which the chambers are given a rectangular shape over the entire height of the floor (see, for example, AS 232176, USSR, class E 21 C 41 / 06).

Недостатком данного способа является высокая плотность отбитой массовым взрывом рудной массы над выпускными воронками, что затрудняет выпуск руды в начальный период и препятствует активному образованию фигур выпуска с максимальными параметрами. The disadvantage of this method is the high density beaten off by a massive explosion of ore mass above the outlet funnels, which complicates the release of ore in the initial period and prevents the active formation of release figures with maximum parameters.

При этом фигуры выпуска приобретают трубообразную форму, при которой показатели извлечения резко снижаются, увеличивая потери и разубоживание руды. At the same time, the release figures acquire a tube-like shape, in which the extraction rates sharply decrease, increasing the loss and dilution of the ore.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки мощных и средней мощности рудных месторождений, включающий образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду концентрированными зарядами ВВ (см. а.с. 496365, СССР, кл. Е 21 С 41/06). Closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved result is a method of developing powerful and medium-sized ore deposits, including the formation of vertical compensation chambers with breaking the ore mass into the compensation space and the clamping medium with concentrated explosive charges (see AS 496365, USSR , CL E 21 C 41/06).

Недостатком данного способа является то, что работа зарядов ВВ в нижней части массива блока происходит в тяжелых условиях из-за отсутствия достаточного коэффициента компенсации, как следствие, переуплотнение отбитой руды, затрудняющей выпуск ее после массового обрушения. The disadvantage of this method is that the work of explosive charges in the lower part of the block array occurs under difficult conditions due to the lack of a sufficient compensation coefficient, as a result, re-compaction of the beaten ore, which complicates its release after a mass collapse.

Единый технический результат предлагаемого изобретения - улучшение показателей извлечения руды за счет исключения ее переуплотнения и обеспечения безопасности работ в процессе подготовки блока к массовому обрушению за счет сохранения устойчивости обрушаемого рудного массива в верхней части отрабатываемого блока. The single technical result of the invention is the improvement of ore extraction performance by eliminating its compaction and ensuring work safety in the process of preparing the block for mass collapse by maintaining the stability of the collapsed ore mass in the upper part of the mined block.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду, компенсационные камеры выполняют ступенчатой формы путем взрывания концов нисходящих параллельных скважин снизу вверх, причем высота каждого уступа равна длине заряда в скважинах и определяется по формуле

где S - расстояние между выпускными отверстиями, м;
d - диаметр выпускного отверстия, м;
β - угол выпуска руды, град.,
а угол выпуска руды определяется по формуле:

где К_р - коэффициент разрыхления руды в нижней части блока, определяемый условиями выпуска, дол. ед.;
[σ_сж] - предел прочности на сжатие руды, МПа;
q - удельный расход ВВ на дробление руды при отбойке, кг/т,
при этом уступы в камере располагают симметрично относительно оси камеры с опережением их в нижней части блока.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method, including the formation of vertical compensation chambers with breaking the ore mass into the compensation space and the clamping medium, the compensation chambers are stepwise shaped by blasting the ends of descending parallel wells from bottom to top, and the height of each step is equal to the length of the charge in the wells and is determined by the formula

where S is the distance between the outlet openings, m;
d is the diameter of the outlet, m;
β - angle of ore output, deg.,
and the angle of ore output is determined by the formula:

where K _p - coefficient of ore loosening in the lower part of the block, determined by the conditions of release, dol. units;
[σ _sg ] - ultimate compressive strength of ore, MPa;
q is the specific consumption of explosives for ore crushing during breaking, kg / t,
in this case, the steps in the chamber are arranged symmetrically relative to the axis of the camera ahead of them at the bottom of the block.

Учитывая, что в нижней части блока имеет место переуплотнение отбитой руды с увеличенным выходом негабарита за счет отклонений скважин от заданного направления, а ее выпуск затруднен в начальной стадии после массового обрушения, объем компенсации в основании камеры, выполняемый по предлагаемому техническому решению, обеспечивает коэффициент разрыхления в 1,3-2,0 раза больший, чем в верхней части массива. При этих условиях облегчается работа зарядов ВВ в нижней части массива и обеспечивается равномерный выпуск руды из блока по всей его площади с максимальными параметрами фигур выпуска. Given that in the lower part of the block there is a re-compaction of the beaten ore with an increased oversized yield due to deviations of the wells from a given direction, and its production is difficult in the initial stage after a mass collapse, the compensation volume at the base of the chamber, performed according to the proposed technical solution, provides a loosening coefficient 1.3-2.0 times larger than at the top of the array. Under these conditions, the work of explosive charges in the lower part of the array is facilitated and the ore is uniformly discharged from the block over its entire area with maximum parameters of the discharge figures.

Предложенное техническое решение отличается от известного а.с. 496365 следующими отличительными признаками:
компенсационное пространство выполняют ступенчатой формы с увеличением объема в нижней части отбиваемого рудного массива;
объем нижнего уступа компенсационного пространства обеспечивает коэффициент разрыхления отбиваемой части рудного массива в этом районе в пределах 1,3-2,0 раза выше, чем в верхней его части;
высота уступа равна длине заряда в нисходящих скважинах и определяется по формуле:

где S - расстояние между выпускными отверстиями, м;
d - диаметр выпускного отверстия, м;
β - угол выпуска руды, град.;
определяется по формуле

где К_p - коэффициент разрыхления руды в нижней части блока, определяемый условиями выпуска, дол. ед.;
[σ_сж] - предел прочности руды на сжатие, МПа;
q - удельный расход ВВ на дробление при отбойке, кг/т.The proposed technical solution differs from the known A.S. 496365 the following distinguishing features:
the compensation space is performed in a stepped form with an increase in volume in the lower part of the beaten ore mass;
the volume of the lower ledge of the compensation space provides the coefficient of loosening the beaten part of the ore mass in this region within 1.3-2.0 times higher than in its upper part;
the height of the step is equal to the length of the charge in downhole wells and is determined by the formula:

where S is the distance between the outlet openings, m;
d is the diameter of the outlet, m;
β is the angle of ore output, deg .;
determined by the formula

where K _p is the coefficient of ore loosening in the lower part of the block, determined by the conditions of release, dol. units;
[σ _sg ] is the ore compressive strength, MPa;
q is the specific consumption of explosives for crushing during breaking, kg / t

Таким образом, каждый из отличительных признаков изобретения обеспечивает более полное и качественное извлечение запасов руды, отбитой массовым взрывом зарядами скважин на полную высоту этажа, особенно в начальный период, приближая эллипсоид выпуска над каждым рядом воронок к максимальным параметрам, что в конечном итоге снижает потери и разубоживание руды на весь срок отработки блока. Thus, each of the distinguishing features of the invention provides a more complete and high-quality extraction of ore reserves, repelled by a massive explosion of well charges to the full height of the floor, especially in the initial period, bringing the ellipsoid of the outlet above each row of funnels to maximum parameters, which ultimately reduces losses and ore dilution for the entire life of the block.

Сущность предлагаемого способа разработки мощных рудных месторождений поясняется чертежами фиг.1, фиг.2 и фиг.3. The essence of the proposed method for the development of powerful ore deposits is illustrated by the drawings of figure 1, figure 2 and figure 3.

На фиг. 1 показан продольный разрез добычного блока с трехступенчатой (камера 1) и двухступенчатой (камера 2) формой компенсационного пространства; фиг.2 - план расположения компенсационных камер и нисходящих параллельных скважин для размещения в них зарядов ВВ для образования ступенчатой формы компенсационного пространства и массового обрушения блока на зажимающую среду и компенсацию; фиг.3 - поперечный разрез добычного блока. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a mining block with a three-stage (chamber 1) and two-stage (chamber 2) form of the compensation space; figure 2 - layout of the compensation chambers and downward parallel wells for placement of explosive charges in them for the formation of a stepped form of the compensation space and the mass collapse of the block on the clamping medium and compensation; figure 3 is a cross section of a mining block.

Указанный способ осуществляется следующим образом. The specified method is as follows.

Из буровых выработок 1 путем взрывания концов нисходящих параллельных скважин 2 образуют компенсационные камеры 1 и 2 соответственно трех- и двухступенчатой формы с высотой уступа, равной h₁, h₂ и h₃.Compensation chambers 1 and 2 of a three- and two-stage shape with a step height equal to h ₁ , h ₂ and h ₃ are formed from drilling workings 1 by blasting the ends of descending parallel wells 2.

При этом объемы первых ступеней в нижней части камер 1 и 2 должны удовлетворять условию:

где К_рн - коэффициент разрыхления отбитой руды в нижней части камеры, дол. ед.;
V₁ - объем компенсации в нижней части камер, м³;
определяется по формуле
V₁=h₁•B_кн•l₁,(4)
где h₁ и l₁ - соответственно высота и длина уступа в нижней части камеры, м;
В_кн - ширина компенсационной камеры в нижней ее части, м; V_пз - объем подвижки на зажимающую среду со стороны компенсационных камер, м³;
определяется по формуле
V_пз=(1,5-2,0)•l_бл•h₁,(5)
где l_бл - часть длины блока, приходящаяся на соответствующую компенсационную камеру, м;
V_м - объем отбиваемой части массива массовым взрывом, приходящийся на нижнюю часть камеры, м³,
определяется по формуле
V_м=h₁(l_бл•B_бл-l₁•B_кн),(6)
где B_бл - ширина добычного блока, м.In this case, the volumes of the first steps in the lower part of chambers 1 and 2 must satisfy the condition:

where K _rn - coefficient of loosening of beaten ore in the lower part of the chamber, dol. units;
V ₁ - compensation volume in the lower part of the chambers, m ³ ;
determined by the formula
V ₁ = h ₁ • B _kn • l ₁ , (4)
where h ₁ and l ₁ - respectively, the height and length of the ledge in the lower part of the camera, m;
In _kn - the width of the compensation chamber in its lower part, m; V _PZ - the volume of movement on the clamping medium from the side of the compensation chambers, m ³ ;
determined by the formula
V _pz = (1.5-2.0) • l _bl • h ₁ , (5)
where l _bl - part of the length of the block attributable to the corresponding compensation chamber, m;
V _m - the volume of the beaten off part of the array by a mass explosion falling on the lower part of the chamber, m ³ ,
determined by the formula
V _m = h ₁ (l _bl • B _bl -l ₁ • B _kn ), (6)
where B _bl - the width of the mining block, m

Неиспользованные скважины 3 в процессе образования ступенчатых камер 1 и 2 взрываются в месте с массовым обрушением блока в первую очередь по отношению к зарядам 4, расположенные в выработке 5, которые взрываются также с массовым обрушением блока короткозамедленным способом на всю высоту этажа с отбойкой на зажимающую среду 6 и образованное компенсационное пространство ступенчатой формы 7. Unused wells 3 in the process of formation of stepped chambers 1 and 2 explode in a place with a mass collapse of the block primarily in relation to charges 4 located in the hole 5, which also explode with a mass collapse of the block in a short slow motion over the entire height of the floor with breaking into a clamping medium 6 and the formed compensation space of the stepped form 7.

Предлагаемый способ разработки мощных рудных месторождений по сравнению с прототипом (а.с. 496365) позволяет:
1. Обеспечить равномерный и интенсивный выпуск руды в начальной стадии после массового обрушения блока.The proposed method for the development of powerful ore deposits in comparison with the prototype (AS 496365) allows you to:
1. To ensure uniform and intensive ore production in the initial stage after the mass collapse of the block.

2. Снизить потери и разубоживание руды, отбитой массовым взрывом, на весь период отработки блока. 2. To reduce losses and dilution of ore repelled by a mass explosion for the entire period of mining the block.

3. Устранить самообрушение компенсационных камер в районе бурового горизонта и потолочины в условиях высокого горного давления. 3. Eliminate the self-collapse of the compensation chambers in the area of the drilling horizon and the ceiling under high rock pressure.

4. Сохранить устойчивость рудного массива до его обрушения зарядами скважин. 4. To maintain the stability of the ore mass until it collapses with charges of wells.

5. Улучшить дробление руды при образовании компенсационных камер за счет встречного соударения движущихся масс. 5. Improve ore crushing during the formation of compensation chambers due to the oncoming collision of moving masses.

6. Обеспечить безопасность труда рабочих при подготовке блока к отработке и проведении массового взрыва по его обрушению. 6. Ensure the safety of workers during the preparation of the unit for testing and conducting a mass explosion to collapse.

Claims (1)

Способ разработки мощных рудных месторождений, включающий образование вертикальных компенсационных камер с отбойкой рудного массива на компенсационное пространство и зажимающую среду, отличающийся тем, что вертикальные компенсационные камеры выполняют ступенчатой формы путем взрывания концов нисходящих параллельных скважин снизу вверх, причем высота каждого уступа равна длине заряда в скважинах и определяется по формуле

где S - расстояние между выпускными отверстиями, м;
d - диаметр выпускного отверстия, м;
β - угол выпуска руды, град. ,
а угол выпуска руды определяется по формуле

где К_рн - коэффициент разрыхления руды в нижней части блока, дол. ед. ;
[σ_сж] - предел прочности руды на сжатие, МПа;
q - удельный расход ВВ на дробление руды при отбойке, кг/т,
при этом уступы в камере располагают симметрично относительно оси камеры с опережением их в нижней части блока.A method for developing powerful ore deposits, including the formation of vertical compensation chambers with breaking the ore array into a compensation space and a clamping medium, characterized in that the vertical compensation chambers are stepped by blasting the ends of descending parallel wells from bottom to top, and the height of each step is equal to the length of the charge in the wells and is determined by the formula

where S is the distance between the outlet openings, m;
d is the diameter of the outlet, m;
β is the angle of ore output, deg. ,
and the angle of ore output is determined by the formula

where K _ph - the coefficient of loosening of ore in the lower part of the block, dol. units ;
[σ _sg ] is the ore compressive strength, MPa;
q is the specific consumption of explosives for ore crushing during breaking, kg / t,
in this case, the steps in the chamber are arranged symmetrically relative to the axis of the camera ahead of them at the bottom of the block.

Images