RU2547858C1 - Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков - Google Patents
Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547858C1 RU2547858C1 RU2013148961/03A RU2013148961A RU2547858C1 RU 2547858 C1 RU2547858 C1 RU 2547858C1 RU 2013148961/03 A RU2013148961/03 A RU 2013148961/03A RU 2013148961 A RU2013148961 A RU 2013148961A RU 2547858 C1 RU2547858 C1 RU 2547858C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pillars
- underground
- extraction
- developed
- wells
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке руд, в частности алмазосодержащих, залегающих в виде целиков за контуром карьера непосредственно под ответственными объектами. Техническим результатом является повышение эффективности укрепления массива горных пород в зоне возможного сдвижения при выработке руд, что обеспечивает их устойчивое состояние и надежность размещения наземных объектов. Способ включает проходку подземных выработок с открытых выработанных пространств карьеров, закладку выработанного пространства при выемке целиков техникой подземных работ. При этом предварительно укрепляют массив горных пород под объектами с помощью свай, размещаемых вдоль площади наземных объектов в наклонных скважинах и формируемых путем заливки скважин твердеющим раствором с установкой по центру свай армирующих элементов. Далее производят выемку целиков при одновременной закладке выработанного подземного пространства пустыми породами с укладкой на их поверхности упрочняющего покрытия. 1 пр., 1 табл., 4 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке руд, в частности алмазосодержащих, залегающих в виде целиков за контуром карьера непосредственно под ответственными объектами, например поселками, аэродромами и т.д.
Известен способ выемки полезных ископаемых под бортами карьера после постановки последних в конечное положение, включающий использование бурошнековых машин (см. Точилин В.Н. Ресурсосберегающие технологии разработки кимберлитовых трубок малых размеров // В сб.: Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений: современное состояние и перспективы решения, матер. междунар. научн.-практ. конф. (г. Мирный, 2001). - М.: Изд. дом «Руда и металлы», 2002. - С.346-351).
Недостатками способа являются необходимость использования специального выемочного оборудования, требующего значительных затрат и большие потери полезного ископаемого в межскважинных целиках.
Известен способ отработки прибортовых запасов руды, выходящими в карьер камерами с комбинированной закладкой, состоящей из вскрышных пород (см. Рыльникова М.В. Комплексное освоение рудных месторождений комбинированным способом. - Магнитогорск: изд. МГГУ, 1998. - C.111-120).
К недостаткам известного способа можно отнести трудоемкость выполнения закладочных работ и преимущественное его использование в весенне-летний период.
Известен также способ выемки целиков руды под бортами при доработке карьеров в условиях криолитозоны с применением искусственных льдопородных целиков с использованием технологии и техники открытых разработок (см. Андросов А.Д. Технология разработки глубоких карьеров Якутии. - Новосибирск: Сибирская издательская фирма РАН «Наука», 1996. - С.159-161).
Однако сооружение льдопородного массива неизбежно будет связано с большим объемом трудозатратных работ, кроме того, его конструкция в условиях поступления в карьерное пространство подмерзлотных агрессивных рассолов, разрушающих искусственный целик, будет характерна низкой прочностью.
Известен также способ выемки целиков руды при подземной разработке, включающий операции обнажения целиков с помощью скважин и транспортирование их до пункта погрузки автосамосвалами или погрузочно-доставочными машинами на тросовой тяге (см. SU №894197, E21C 41/06, опубл. 30.12.1981).
Основными недостатками прототипа являются снижение эффективности, обусловленные трудоемкостью транспортирования целиков, повышенной опасностью в результате усадки поверхности земли, создающей угрозу разрушения наземных объектов (зданий, сооружений и т.д.).
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в повышении эффективности выемки руд из целиков и обеспечении безопасности наземных объектов.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в укреплении массива горных пород в зоне возможного сдвижения при выработке руд путем сооружения конструкций, обеспечивающих их устойчивое состояние и надежность размещения наземных объектов.
Для решения поставленной задачи способ выемки руд (в том числе алмазосодержащих) из целиков, включающий проходку подземных выработок с открытых выработанных пространств карьеров, закладку выработанного пространства при выемке целиков техникой подземных работ, отличается тем, что с целью повышения эффективности выемки руд из целиков и обеспечения безопасности наземных объектов (например, аэродромов, зданий, сооружений, конструкций и т.д.) предварительно укрепляют массив горных пород под объектами с помощью свай, размещаемых вдоль площади наземных объектов в наклонных скважинах и формируемых путем заливки скважин твердеющим раствором, например бетоном, с установкой по центру свай армирующих элементов, например сердечников из железных труб, далее производят комбайновую выемку целиков при одновременной закладке выработанного подземного пространства пустыми породами с укладкой на их поверхности упрочняющего покрытия, например, на основе цементно-щебеночного раствора.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
В предлагаемом способе новыми признаками являются:
- использование нового принципа укрепления массива пород под объектами путем сооружения наклонных армированных свай, например, из бетона, в качестве армирующих элементов которых могут служить железные трубы, базальтовые, углепластиковые стержни и т.д.;
- использование новой технологической схемы отработки целиков под объектами комбайнами путем закладки выработанного подземного пространства пустыми породами с укладкой на их поверхности твердеющего слоя, например, на основе цементно-щебеночного покрытия.
Все указанные новые признаки исключают недостатки существующих способов выемки руд из целиков и обеспечивают следующие положительные свойства:
- увеличение площади поддерживаемого массива наклонными сваями;
- исключение возможных деформаций массива пород в результате применения подземного способа выемки целиков с закладкой выработанного пространства и безвзрывного их извлечения;
- сохранение целостности массива горных пород под наземными объектами, что исключает его деформацию и усадку;
- снижение стоимости и трудоемкости работ за счет использования новой технологической схемы отработки целиков с помощью подземных выработок, причем в любое время года.
Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема расположения подземных выработок и свай в плане охраняемого объекта (на примере взлетно-посадочной полосы аэродрома); на фиг.2 - схема расположения подземных выработок, свай и охраняемого объекта в поперечном профиле; на фиг.3 - продольный разрез заложенного вскрышными породами отработанного пространства под полосой аэродрома; фиг.4 - расчетная схема определения объемов бурения наклонных скважин.
Способ выемки руд из целиков осуществляется следующим образом.
Отработку целика руды 1, залегающего под объектом 2, начинают с бурения наклонных скважин 3, располагаемых вдоль охраняемого объекта 2 по обе его стороны (фиг.1). Далее в скважинах 3 формируют сваи 4 путем заливки твердеющим раствором, например бетоном, с одновременной установкой по их центру армирующих элементов, например сердечников из железных труб 5 (фиг.2). С борта отработанного карьера 6 проходят штольни 7 до полного вскрытия целика 1, и его отработку ведут встречными забоями 8 при поперечных закладках комбайнами 9. В процессе выемки целика и по мере перемещения фронта работ производят закладку выработанного пространства вскрышными породами 10 с укладкой на их поверхности слоя твердеющего покрытия 11 (фиг.3). В окончательном виде пространство, образовавшееся после выемки рудного целика под объектом 2, закладывается пустыми породами 10, покрытыми твердеющим слоем 11, например цементно-щебеночным.
Техническая сущность и преимущества нового технического решения раскрыты на примере выемки драгоценных алмазосодержащих руд, оставленных за контуром карьера в зоне расположения ответственных объектов, например аэродромов. Необходимость выемки данных целиков вызвана в связи с пополнением минерально-сырьевых запасов алмазосодержащих руд на освоенных кимберлитовых полях.
Пример конкретной реализации способа.
Исходные данные для расчетов приняты следующие:
- мощность покрывающих пород, H=25 м;
- средняя мощность россыпи, h=2,5 м;
- средняя ширина целика Ш=250 м;
- длина отрабатываемого целика L=500 м;
- объемный вес руды q=2,4 т/м3;
- ширина взлетно-посадочной полосы m=50 м;
- крепость пород по шкале проф. Протодьяконова f=6-8;
Расчеты выполнены в следующей последовательности:
2. Суммарные объемы работ по бурению наклонных скважин Σ1 устанавливаются согласно расчетной схеме. Расчетная схема определения объемов бурения наклонных скважин приведена на фиг.4.
На чертеже (см. фиг.4) приняты следующие обозначения:
m - ширина взлетно-посадочной полосы в метрах;
l - длина наклонной скважины, м;
в - глубина заложения скважины, м;
α - направления бурения скважин к вертикали, в град;
а - расстояние от края взлетно-посадочной полосы до устья скважины, м;
с - расстояние между скважинами, м (см. фиг.3).
Для бурения наклонных скважин целесообразно использовать станки типа СБШ-250 с диаметром долота D=270 мм, глубиной бурения до 55 м и направлением бурения к вертикали в пределах α=0÷30°.
Глубина заложения скважины (см. фиг.4) определяется из следующего математического выражения:
Принимая a=10 м, получим:
Объемы буровых работ составят:
где nскв - количество наклонных скважнин, забуриваемых по обе стороны полосы разноса, шт.
где (с) в расчетах принят равным 5 м.
Объемы бетонных работ по заливке скважин, ΣVc:
где Vc - объем одной наклонной скважины, м3
Расход жизненных труб диаметром 5 см для сердечников свай, ΣLтр:
где Lтр - длина трубы в одной наклонной скважине, Lтр=55 м
ΣLтр=55*200=1100 м = 11 км.
Расчет объемов работ по заходке выработанного пространства:
В целях оценки эффективности выемки руд из целиков по заявляемому решению выполнен сравнительный анализ между открытым (традиционным) и подземным (рекомендуемым) способами выемки целиков.
Так при открытом варианте отработки целиков потребовалось бы удаление вскрышных пород в объеме Vв:
где Кв - коэффициент вскрыши, равный H/h=4,3 м3/м3
Расчетная формула определения ожидаемой экономической эффективности Э имеет следующий вид:
где Зос - затраты, производимые при открытом варианте выемки целиков, млн. долл.;
Зпс - затраты, производимые при подземном варианте выемки целиков, млн. долл.
где Звр - затраты на вскрышные работы, млн. долл.;
Зц - затраты на добычные работы, млн. долл.;
Уаэ - убытки от сноса взлетно-посадочной полосы аэродрома, млн. долл.;
Заэ - затраты на строительство новой взлетно-посадочной полосы, млн. долл.
где Спв - стоимость проходки одного погонного метра подземной выработки, долл.;
ΣLпв - суммарный объем проходки подземных выработок, м3;
Сзакл - стоимость 1 м3 закладочных работ, долл./м3;
Vзакл - суммарный объем закладочных работ, м3;
Результаты расчета технико-экономических показателей сравниваемых вариантов выемки целиков с использованием стоимостных показателей горнодобывающих предприятий, действующих в условиях криолитозоны Севера, приведены в таблице. При этом ожидаемая прибыль рассчитана по формуле:
где Спр - продуктивность одной тонны алмазосодержащей руды, долл./т;
ΣЗ - суммарные затраты на выемку целиков, долл.
Из таблицы следует, что прибыль предприятия в зависимости от продуктивности 1 т алмазосодержащей руды с учетом затрат на выемку целиков составила 964,5 млн. долл., которая будет возрастать с увеличением качества добываемого алмазного сырья, в т.ч. с учетом выработки руд в объемах целиков под охраняемыми объектами.
Таблица | |||
Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов выемки целиков | |||
№ п/п | Наименование показателей | Варианты технологий выемки | |
Традиционный способ | Рекомендуемый способ | ||
1 | Объемы выемки алмазосодержащих руд из целиков, млн.т | 10,3 | 10,3 |
2 | Сечение подземной выработки, м3 | - | 42,0 |
3 | Объемы проходки подземных выработок, м | - | 558 |
4 | Стоимость проходки 1 п.м. подземных выработок, долл./м3 | - | 163,03* |
5 | Затраты на проходку подземных выработок, млн. долл. | - | 3,8 |
6 | Затраты на выемку целиков подземным способом, млн. долл. | - | 44,1 |
7 | Объемы удаляемых вскрышных пород для выемки целиков руды, млн. м3 | 31,5 | - |
8 | Себестоимость выемки 1 м3 вскрышных пород, долл./м3 | 3,41** | - |
9 | Затраты на выемку вскрышных пород, млн. долл. | 107,4 | - |
10 | Затраты на засыпку отработанного пространства вскрышными породами, млн. долл. | 122,1 | - |
11 | Затраты на выемку целика открытым способом, млн. долл. | 14,7 | - |
12 | Стоимость полосы аэродрома, млн. долл. | 50,0 | 50,0 |
13 | Суммарные убытки от сноса полосы аэродрома и затраты на строительство новой полосы, млн. долл. | 100,0 | - |
14 | Затраты на закладочные работы, млн. долл. | - | 17,6 |
15 | Всего затрат по вариантам выемки целика, млн. долл. | 344,2 | 65,5 |
16 | Снижение затрат при рекомендуемом варианте выемки целика, млн. долл. | - | 278,7 |
17 | Прибыль предприятия от выемки целиков подземным способом | - | 964,5 |
Примечание: | |||
* стоимостные данные взяты из сметы руддвора подземного рудника «Интернациональный» АК «АЛРОСА» (г. Мирный) | |||
** средняя себестоимость разработки 1 м3 вскрышных пород по АК «АЛРОСА» |
Claims (1)
- Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков, включающий подземную проходку с открытых выработанных пространств карьеров, закладку выработанного пространства при выемке целиков техникой подземных работ, отличающийся тем, что для укрепления массива горных пород вдоль площади укрепляемого объекта бурят наклонные скважины, в них размещают армирующие элементы, которые закрепляют заливкой твердеющего раствора, после чего производят выемку целиков при одновременной закладке выработанного подземного пространства пустыми породами с укладкой на их поверхности упрочняющего покрытия на основе твердеющего раствора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148961/03A RU2547858C1 (ru) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148961/03A RU2547858C1 (ru) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2547858C1 true RU2547858C1 (ru) | 2015-04-10 |
RU2013148961A RU2013148961A (ru) | 2015-05-10 |
Family
ID=53283438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013148961/03A RU2547858C1 (ru) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547858C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065038C1 (ru) * | 1992-06-22 | 1996-08-10 | Государственная горная академия Украины | Способ повышения устойчивости пород кровли |
RU2124636C1 (ru) * | 1997-06-30 | 1999-01-10 | Российский Университет Дружбы Народов | Способ сохранения поверхности земли при подземной разработке угля |
RU2157891C2 (ru) * | 1998-05-15 | 2000-10-20 | Российский Университет Дружбы Народов | Способ защиты шахтного отвода земли, используемой под посадку риса |
RU2384705C1 (ru) * | 2008-12-15 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ отработки целиков под объектами на поверхности для заглубленных рудных залежей |
RU2395691C2 (ru) * | 2008-05-13 | 2010-07-27 | Евгений Иванович Комаров | Способ упрочнения поверхностей гидрозакладочных массивов |
-
2013
- 2013-11-05 RU RU2013148961/03A patent/RU2547858C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065038C1 (ru) * | 1992-06-22 | 1996-08-10 | Государственная горная академия Украины | Способ повышения устойчивости пород кровли |
RU2124636C1 (ru) * | 1997-06-30 | 1999-01-10 | Российский Университет Дружбы Народов | Способ сохранения поверхности земли при подземной разработке угля |
RU2157891C2 (ru) * | 1998-05-15 | 2000-10-20 | Российский Университет Дружбы Народов | Способ защиты шахтного отвода земли, используемой под посадку риса |
RU2395691C2 (ru) * | 2008-05-13 | 2010-07-27 | Евгений Иванович Комаров | Способ упрочнения поверхностей гидрозакладочных массивов |
RU2384705C1 (ru) * | 2008-12-15 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ отработки целиков под объектами на поверхности для заглубленных рудных залежей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013148961A (ru) | 2015-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hustrulid et al. | Underground mining methods: Engineering fundamentals and international case studies | |
CN104790956A (zh) | 遥控掘进机巷道式或综采放顶煤开采端帮煤工艺 | |
Rysbekov et al. | Substantiation of mining systems for steeply dipping low-thickness ore bodies with controlled continuous stope extraction. | |
CN104989408A (zh) | 一种用于山区金属矿山安全高效的采矿方法 | |
Zubov | Development of resource-saving technology for excavation of flat-lying coal seams with tight roof rocks (on the example of the Quang Ninh coal basin mines) | |
Zhaoxue et al. | Application of open-pit and underground mining technology for residual coal of end slopes | |
CN109630116B (zh) | 一种倾斜中厚盲矿体开采方法 | |
RU2569122C1 (ru) | Способ комбинированной (открыто-подземной) разработки месторождений полезных ископаемых в гористой и холмистой местности | |
Stupnik et al. | Technological measures to enhance efficiency of mining ore from stopes applying self-propelled equipment | |
RU2547858C1 (ru) | Способ выемки алмазосодержащих руд из целиков | |
Bustillo Revuelta et al. | Mineral resource extraction | |
RU2488693C1 (ru) | Способ поточного производства работ при безуступном варианте выемки камер по простиранию на камерно-столбовой системе | |
CN107762506A (zh) | 基于在落矿阶段矿房嗣后充填采矿的方法 | |
RU2400625C1 (ru) | Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых | |
CN107762509A (zh) | 一种提高采矿效率的方法 | |
Plotnikov et al. | Features of new sites designing on quarry fields of the existing open pit mines of Kuzbass | |
RU2305188C2 (ru) | Способ подземной разработки пластов полезных ископаемых | |
Kaplunov et al. | Particularities of solving the problem of sustainable development of chromite underground mining at deep horizons by means of combined geotechnology | |
Egerton | Presidential address: The mechanisation of UG2 mining in the Bushveld Complex | |
Shishkov et al. | Justification of stripping and development of a modular mine site for a combined coal mining method in Kuzbass on the example Baikaimskaya mine site | |
RU2755287C1 (ru) | Способ разработки тонких и маломощных крутопадающих рудных тел | |
Zhang et al. | Experimental study ON the joint application OF innovative techniques for the improved drivage OF roadways at depths over 1 KM: a case study | |
Rymon-Lipinski | Challenges of mining at great depth | |
RU2762170C1 (ru) | Способ разработки тонких и маломощных крутопадающих рудных тел | |
Valgma et al. | Low depth mining in Estonian oil shale deposit-Abbau von Ölschiefer in Estland |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151106 |