RU2796836C1

RU2796836C1 - Method of mining ore bodies

Info

Publication number: RU2796836C1
Application number: RU2022134913A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Дронов
Original assignee: Николай Васильевич Дронов
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-05-30

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: invention can be used in the mining of inclined ore bodies with overlying rocks that are not sufficiently stable for excavation by open chambers. The method of continuous mining of inclined ore bodies, which consists in combining breaking with the delivery of ore by explosion and breaking with ore storage followed by backfilling with hardening material, includes mining an inclined drilling working, an ore-inlet drift, loading and hauling ores, an ore pass, backfilling workings, ventilation and running crosscuts, drilling of filling wells, formation of a cutting slot, drilling of well fans, excavation of chambers with backfilling through wells. The stope is divided diagonally into two parts with the formation of a separating edge at an inclination equal to the angle of collapse of the stored ore, which eliminates preconditions for ore losses in the dead zone. The lower semi-chamber being worked out first of all is beaten off with the delivery of ore by explosion under the cover of a stable ore massif and it is released, excluding the last layer, the ore of which fills the workings of the bottom and serves as a jumper for localization of the backfill. This ore is released after the backfill has hardened. The upper semi-chamber is beaten off in layers "in the clamp" and the ore is stored. After an intensive general mucking, the stope is filled with a backfill, providing a pillarless mining with a high completeness of ore extraction in difficult mining and geological conditions.

EFFECT: preventing the loss of ore on the lying side by combining the breaking outline with the generatrix of the caving zone and the release of ore compacted in the store, as well as preventing the exposure of overlying rocks.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке наклонных рудных тел с недостаточно устойчивыми для выемки открытыми камерами налегающими породами. Известен способ отработки наклонных рудных тел с отбойкой на открытую камеру и доставкой руды взрывом в рудоприемные выработки (А.С. №104669). Однако, область применения этого способа ограничивается устойчивыми налегающими породами, не склонными к вывалам и обрушению при обнажении с применением отбойки скважинами.The invention relates to the mining industry and can be used in the mining of inclined ore bodies with overlying rocks that are not sufficiently stable for excavation by open chambers. A known method of mining inclined ore bodies with breaking into an open chamber and delivering ore by explosion to ore receiving workings (AS No. 104669). However, the scope of this method is limited to stable overburden rocks that are not prone to fallout and collapse when exposed using well breaking.

Наиболее близким к изобретению является способ сплошной отработки рудных тел камерами с последующей закладкой твердеющим материалом, включающий проходку бурового штрека, погрузочно - доставочных ортов, рудоспуска, закладочно - вентиляционных выработок, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели путем отбойки скважин на отрезной восстающий, послойную отбойку вееров скважин в камере с частичным выпуском, непрерывное магазинирование руды для поддержания неустойчивых пород висячего бока, генеральный выпуск уплотненной руды и последующую закладку камеры через скважины твердеющим материалом (Каплунов Д.Р. и др. Комплексное освоение рудных месторождений: проектирование и технология подземной разработки. - М.: ИПКОН РАН, 1988, С. 103, рис. 2.3). Однако, эффективное применение данного способа ограничивается крутопадающими рудными телами (>60-65°). Распространение этой технологии на отработку наклонных рудных тел (30-50°) требует кратного уменьшения высоты очистных камер и соответствующего увеличения всего комплекса выработок-буровых, выпускных, доставочных, вентиляционных, закладочных - или даже перехода на значительно менее эффективную слоевую выемку.Closest to the invention is a method of continuous mining of ore bodies by chambers with subsequent backfilling with hardening material, including driving a drilling drift, loading and hauling ores, ore passes, backfilling and ventilation workings, drilling backfill wells, forming a cutting slot by breaking holes into a cutting rising, layer-by-layer breaking fans of wells in a chamber with partial release, continuous storage of ore to maintain unstable rocks of the hanging side, general release of compacted ore and subsequent backfilling of the chamber through the wells with hardening material (Kaplunov D.R. et al. Integrated development of ore deposits: design and technology of underground mining. - M.: IPKON RAN, 1988, S. 103, Fig. 2.3). However, the effective application of this method is limited to steeply dipping ore bodies (>60-65°). The extension of this technology to the development of inclined ore bodies (30-50°) requires a multiple reduction in the height of the treatment chambers and a corresponding increase in the entire complex of workings - drilling, exhaust, delivery, ventilation, backfilling - or even a transition to a much less efficient layered excavation.

Расширить область применения технологии со сплошной выемкой без уменьшения параметров очистных камер и значительного увеличения затрат позволяет способ отработки рудных тел недостаточно крутого падения камерами со сплошной выемкой и последующей закладкой твердеющим материалом, включающий дополнительный процесс принудительного обрушения в зону выпуска откоса обогащенной руды, остающейся на лежачем боку (патент на изобретение №2784474, 2022, бюл. №33). Способ предусматривает насыщение основания откоса водой, подаваемой через перфорированную трубу из вышерасположенного штрека, и проведение сотрясательного взрыва из скважин, пробуренных под откосом, что вызывает обрушение откоса в зону потока.To expand the scope of the technology with a continuous cut without reducing the parameters of the cleaning chambers and a significant increase in costs, the method of mining ore bodies of insufficiently steep fall with chambers with a continuous cut and subsequent backfilling with hardening material, including an additional process of forced caving into the zone of release of the slope of the enriched ore remaining on the lying side, allows (patent for invention No. 2784474, 2022, bull. No. 33). The method involves saturating the base of the slope with water supplied through a perforated pipe from an upstream drift, and conducting a shock explosion from wells drilled under the slope, which causes the slope to collapse into the flow zone.

Недостатком такой технологии является обнажение висячего бока на период извлечения откоса, что ограничивает ее применение при недостаточно устойчивых налегающих породах.The disadvantage of this technology is the exposure of the hanging side for the period of slope extraction, which limits its use with insufficiently stable overlying rocks.

Изобретение решает задачу рационального комбинирования трех технологических элементов: отбойки с доставкой руды взрывом, отбойки с непрерывным магазинированием руды и закладки твердеющим материалом. Оно направлено на исключение принципиальных недостатков известных способов в указанных условиях -устранение предпосылок для формирования откоса неистекшей обогащенной руды в «мертвой» зоне, не допуская обнажения недостаточно устойчивых для отработки открытыми камерами налегающих пород.The invention solves the problem of rationally combining three technological elements: breaking with ore delivery by explosion, breaking with continuous ore storage and backfilling with hardening material. It is aimed at eliminating the fundamental shortcomings of the known methods under these conditions - eliminating the prerequisites for the formation of a slope of unexpired enriched ore in the "dead" zone, preventing the exposure of overlying rocks that are not sufficiently stable for mining by open chambers.

Техническим результатом изобретения является предотвращение потерь руды на лежачем боку путем совмещения контура отбойки с образующей зоны обрушения и выпуска уплотненной в магазине руды, а также не допущения обнажения налегающих пород.The technical result of the invention is to prevent the loss of ore on the lying side by combining the breaking contour with the generatrix of the caving zone and the release of ore compacted in the magazine, and also preventing the exposure of overlying rocks.

Сущность изобретения раскрывается в совокупности следующих мер и действий. Способ сплошной комбинированной отработки наклонных рудных тел с недостаточно устойчивыми для выемки открытыми камерами налегающими породами включает проходку наклонной буровой выработки по лежачему боку, рудоприемного штрека, погрузочно-доставочных ортов, рудоспуска, закладочных выработок, вентиляционно-ходовых сбоек, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели путем отбойки скважин на отрезной восстающий, бурение вееров скважин, выемку камеры с закладкой твердеющим материалом через скважины.The essence of the invention is disclosed in the aggregate of the following measures and actions. A method for continuous combined mining of inclined ore bodies with overlying rocks that are not sufficiently stable for excavation by open chambers includes driving an inclined drilling working along a lying side, an ore intake drift, loading and hauling orts, an ore pass, backfill workings, ventilation and running failures, drilling backfill wells, and forming a cutting gap by breaking wells on a cutting riser, drilling of well fans, excavation of a chamber with backfilling with hardening material through the wells.

Принципиальное отличие способа состоит в том, что очистную камеру разделяют по диагонали на две части с формированием разделительной грани под углом наклона, равном углу обрушения уплотненной замагазинированной руды, что устраняет предпосылки для образования откоса обогащенной руды в «мертвой» зоне и ее потерь. Под таким же углом наклона формируют в последующем и боковую грань верхней полукамеры, обеспечивая полное вовлечение отбитой руды в зону выпуска.The fundamental difference of the method is that the cleaning chamber is divided diagonally into two parts with the formation of a dividing face at an angle of inclination equal to the collapse angle of the compacted ore, which eliminates the prerequisites for the formation of a slope of enriched ore in the "dead" zone and its losses. At the same angle of inclination, the side face of the upper semi-chamber is subsequently formed, ensuring the complete involvement of the broken ore into the outlet zone.

Отрабатываемую в первую очередь нижнюю полукамеру отбивают слоями с доставкой руды взрывом в рудоприемный штрек под прикрытием устойчивого рудного массива, что исключает разубоживание от обрушения пород. Доставленную руду каждого слоя полностью выпускают, освобождая емкость для следующего слоя. Исключением является последний слой. Его руда остается в выработках днища и служит перемычкой для локализации закладки, подаваемой через скважины и самотеком заполняющей полукамеру. Толщину последнего слоя и мощность заряда принимают, исходя из полного без остатка заполнения отбитой рудой выработок днища. Эту руду выпускают после затвердения закладки. Незначительная часть руды на границе с закладкой, пропитавшаяся твердеющим материалом, служит укреплению борта рудоприемного штрека и предохраняет от разубоживания.The lower semi-chamber being worked out in the first place is beaten off in layers with the delivery of ore by explosion into the ore-receiving drift under the cover of a stable ore massif, which excludes dilution from rock collapse. The delivered ore of each layer is completely released, freeing the container for the next layer. The exception is the last layer. Its ore remains in the workings of the bottom and serves as a jumper for the localization of the backfill supplied through the wells and filling the semi-chamber by gravity. The thickness of the last layer and the power of the charge are taken based on the complete filling of the bottom workings with broken ore. This ore is released after the backfill has hardened. An insignificant part of the ore at the boundary with the backfill, impregnated with hardening material, serves to strengthen the side of the ore-inlet drift and protects against impoverishment.

Верхнюю полукамеру, отрабатываемую во вторую очередь, отбивают слоями «в зажиме» с частичным выпуском и непрерывным магазинированием руды для поддержания налегающих пород. При этом наклон контура отбойки под углом обрушения замагазинированной руды обеспечивает полный охват отбитой руды зоной выпуска, исключая ее потери. После интенсивного генерального выпуска полукамеру заполняют закладкой через скважины. Разделение камеры на две части сокращает в два раза время поддержания налегающих пород в период магазинирования, массового выпуска и закладки. Это способствует минимизации локальных вывалов пород неизбежных при скважинной отбойке.The upper semi-chamber, which is worked out in the second turn, is beaten off in layers "in the clamp" with partial release and continuous ore storage to maintain overlying rocks. At the same time, the inclination of the breaking contour at the angle of collapse of the stored ore ensures complete coverage of the broken ore by the outlet zone, excluding its losses. After an intensive general release, the semi-chamber is filled with backfill through the wells. Dividing the chamber into two parts reduces by half the time for maintaining overlying rocks during the period of storage, mass release and backfilling. This helps to minimize local rock outbursts, which are inevitable during well breaking.

Способ обеспечивает в сложных горно-геологических условиях сплошную бесцеликовую выемку с высокими показателями извлечения руды.The method provides in difficult mining and geological conditions a continuous aimless excavation with high rates of ore extraction.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема разделения камеры на две части и определения параметров технологии, на фиг. 2 показана послойная отбойка нижней полукамеры с доставкой руды взрывом в рудоприемный штрек. Фиг. 3 демонстрирует процесс закладки отработанной нижней полукамеры при заполненных выработках днища рудой, служащей перемычкой для локализации закладки. На фиг. 4 показана стадия разбуривания верхней полукамеры из освобожденного от руды и очищенного рудоприемного штрека. На рисунке обозначены: лежачий бок 1 рудного тела, залегающего под углом α, висячий бок 2, представленный недостаточно устойчивыми породами, разделительная грань 3 между двумя полукамерами, формируемая под углом

обрушения уплотненной замагазинированной руды, буровая наклонная выработка 4, пройденная с заглублением 5, точка пересечения А разделительной грани 3 с наклонной буровой выработкой 4, точка пересечения В боковой грани рудоприемного штрека 6 с контуром оруденения 1, рудоприемный штрек 6, погрузочно-доставочные орты 7, рудоспуск 8, закладочные выработки 9, вентиляционно-ходовые сбойки 10, закладочные скважины первой и второй очереди 11 и 12, заложенная камера 15, веера скважин 13 для отбойки нижней полукамеры с доставкой руды взрывом, нижние скважины 14 в веерах 13, заряжаемые более мощными зарядами для усиления метательного эффекта, равные углы сопряжения β плоскости вееров 13 с разделительной гранью 3 и почвой 1 нижней полукамеры, руда 16 последнего слоя, заполняющая выработки днища и служащая перемычкой для локализации закладки 17, подаваемой через скважины 11, рудоприемный штрек 18, освобожденный от руды и очищенный после затвердения закладки 17, веера скважин 19 для отбойки верхней полукамеры с непрерывным магазинированием руды, боковая грань 20 верхней полукамеры, формируемая под углом

обрушения уплотненной руды, перемычка 21, устанавливаемая перед закладкой верхней полукамеры, заглубление 22 погрузочно-доставочных ортов 7 по отношению к рудоприемному штреку 6.The invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a diagram of dividing the chamber into two parts and determining the technology parameters, in Fig. 2 shows the layer-by-layer breakage of the lower semi-chamber with the delivery of ore by explosion into the ore-receiving drift. Fig. 3 shows the process of backfilling the spent lower half-chamber when the workings of the bottom are filled with ore, which serves as a bridge for backfill localization. In FIG. 4 shows the stage of drilling the upper semi-chamber from the ore-free and cleaned ore-intake drift. The figure shows: lying side 1 of the ore body, lying at an angle α, hanging side 2, represented by insufficiently stable rocks, dividing face 3 between two half-chambers, formed at an angle

collapse of compacted ore ore, drilling inclined working 4, traversed with depth 5, intersection point A of the dividing face 3 with inclined drilling working 4, intersection point B of the side face of the ore-receiving drift 6 with the contour of mineralization 1, ore-receiving drift 6, loading and hauling orts 7, ore pass 8, stowing workings 9, ventilation and running failures 10, stowing wells of the first and

second stages

11 and 12, a blocked chamber 15, fans of wells 13 for breaking the lower half-chamber with the delivery of ore by explosion, lower wells 14 in fans 13 charged with more powerful charges to enhance the propelling effect, equal conjugation angles β of the plane of the fans 13 with the dividing edge 3 and the soil 1 of the lower semi-chamber, the ore 16 of the last layer, which fills the workings of the bottom and serves as a jumper for the localization of the backfill 17 supplied through the wells 11, the ore-receiving drift 18, freed from ore and cleaned after hardening of backfill 17, well fan 19 for breaking the upper semi-chamber with continuous ore storage, side face 20 of the upper semi-chamber, formed at an angle

collapse of compacted ore, jumper 21, installed before laying the upper semi-chamber, deepening 22 of loading and hauling ports 7 in relation to the ore intake drift 6.

Способ осуществляется следующим образом. Вначале определяется максимальная длина камеры. Согласно изобретению, отбойка нижней полукамеры должна производиться без обнажения недостаточно устойчивых налегающих пород. Исходя из этого требования, от верхнего угла вышерасположенной заложенной камеры отстраивается под углом

разделительная грань 3 до пересечения с кровлей буровой выработки 4. Точка пересечения А определяет расположение правого борта рудовыпускного штрека 6. При этом верхний правый угол штрека 6 располагают на его пересечении В с контуром оруденения 1. Для увеличения емкости рудоприемный штрек заглубляют в породы лежачего бока. От левого борта этого штрека под углом

отстраивают боковую грань 20 верхней полукамеры. Под почвой рудоприемного штрека 6 на расстоянии пробоя 22 зарядами шпуров проходят погрузочно-доставочные орты 7, сбивая их при проходке со штреком 6. Буровую наклонную выработку 4 также проходят с заглублением с таким расчетом, чтобы контурные скважины 14 проходили по лежачему боку 1. Для повышения метательного эффекта их заряжают усиленными зарядами. Буровую выработку 4 располагают на границе с массивом следующей камеры. Это упрощает соединение буровой выработки с помощью сбоек 10 с вентиляционно-ходовой сетью рудника. Веера скважин 13 бурят под таким наклоном, чтобы углы β их сопряжения с почвой 1 и кровлей 3 полукамеры были равными. Это позволяет приблизить траекторию отброса взорванной руды к оси полукамеры для минимизации потерь кинетической энергии от ударов руды о стенки полукамеры.The method is carried out as follows. First, the maximum length of the chamber is determined. According to the invention, breaking of the lower semi-chamber should be carried out without exposing insufficiently stable overlying rocks. Based on this requirement, from the upper corner of the upstream embedded chamber, it is rebuilt at an angle

separating face 3 to the intersection with the roof of the drilling working 4. The intersection point A determines the location of the right side of the ore drift 6. In this case, the upper right corner of the drift 6 is located at its intersection B with the mineralization contour 1. To increase the capacity, the ore intake drift is buried in the rocks of the lying side. From the left side of this drift at an angle

rebuild the side face 20 of the upper semi-chamber. Under the soil of the ore-receiving drift 6 at a breakdown distance of 22, loading and hauling orts 7 pass with charges of holes, knocking them down when driving with the drift 6. The drilling inclined working 4 is also carried out with deepening so that the contour wells 14 pass along the lying side 1. To increase projectile effect, they are charged with enhanced charges. Drilling working 4 is located on the border with the array of the next chamber. This simplifies the connection of the drilling workings with the help of failures 10 with the ventilation and running network of the mine. Fans of wells 13 are drilled at such an angle that the angles β of their conjugation with the soil 1 and the roof 3 of the semi-chamber are equal. This makes it possible to bring the blasted ore ejection trajectory closer to the axis of the semi-chamber to minimize the loss of kinetic energy from ore impacts against the walls of the semi-chamber.

Отбитую руду каждого слоя полностью выпускают, освобождая рудоприемную емкость для следующего слоя. Только руду 16 последнего слоя оставляют в выработках днища и на нее подают закладку 17, которая поступает через скважины 11 и самотеком заполняет полукамеру. Толщину последнего слоя и мощность взрыва принимают с таким расчетом, чтобы руда полностью и без остатка размещалась в выработках днища, обеспечивая локализацию закладки. Эту руду выпускают после затвердения закладки.The broken ore of each layer is completely released, freeing the ore-receiving capacity for the next layer. Only the ore 16 of the last layer is left in the workings of the bottom and a bookmark 17 is fed to it, which enters through the wells 11 and fills the semi-chamber by gravity. The thickness of the last layer and the power of the explosion are taken in such a way that the ore is completely and without residue placed in the workings of the bottom, ensuring the localization of the backfill. This ore is released after the backfill has hardened.

После освобождения от руды и очистки рудоприемного штрека 18 его используют для разбуривания верхней полукамеры веерами скважин 19.After being freed from ore and cleaning the ore-receiving drift 18, it is used for drilling the upper semi-chamber with fans of wells 19.

На границе с соседней заложенной камерой проходят отрезной восстающей и отбойкой на него скважин образуют отрезную щель. Отбойку вееров скважин 19 производят слоями «в зажиме» с частичным выпуском и непрерывным магазинированием руды, не допуская обнажения налегающих пород. При этом под углом

обрушения уплотненной в магазине руды формируют боковую грань 20 верхней полукамеры. После максимально интенсивного генерального выпуска руды полукамеру закладывают через скважины 12. Для локализации закладки предварительно устанавливают перемычку 21.At the border with the adjacent embedded chamber, a cutting riser is passed and by breaking wells on it, a cutting gap is formed. Breaking of the fans of wells 19 is carried out in layers "in the clamp" with partial release and continuous storage of ore, preventing exposure of overlying rocks. While at an angle

the collapse of the ore compacted in the store form the side face 20 of the upper semi-chamber. After the most intensive general production of ore, the semi-chamber is laid through wells 12. To localize the backfill, a jumper 21 is preliminarily installed.

Способ позволяет существенно уменьшить вероятность локальных вывалов налегающих пород за счет сокращения времени их частичного обнажения на последнем этапе выемки и закладки верхней полукамеры. Факторами сокращения этого времени являются: уменьшение в два раза объема магазинируемой руды за счет разделения камеры на две части, максимальная интенсивность массового выпуска благодаря использованию высокопроизводительного оборудования, сокращения расстояния доставки за счет использования рудоспусков, массовой закладки через скважины с самотечным заполнением камер.The method allows to significantly reduce the likelihood of local fallouts of overlying rocks by reducing the time of their partial exposure at the last stage of excavation and backfilling of the upper semi-chamber. The factors for reducing this time are: a halving of the volume of stored ore due to the division of the chamber into two parts, the maximum intensity of mass production due to the use of high-performance equipment, a reduction in the delivery distance due to the use of ore passes, mass backfilling through wells with gravity filling of the chambers.

Рациональное комбинирование магазинирования руды, взрыводоставки и закладки обеспечивает сплошную бесцеликовую выемку с минимальными потерями и разубоживанием.A rational combination of ore storage, blasting and backfilling provides a continuous goalless excavation with minimal losses and impoverishment.

Claims

A method for continuous combined mining of inclined ore bodies with overlying rocks that are not sufficiently stable for excavation by open chambers, including driving an inclined drilling working along a lying side, an ore intake roadway, loading and hauling orts, an ore pass, backfilling workings, ventilation and running failures, drilling backfilling wells, forming a cutting slots by breaking wells into a cutting riser, drilling of well fans, excavation of chambers with hardening material backfilling through the wells, characterized in that the cleaning chamber is divided diagonally into two parts with the formation of a dividing face at an angle of inclination equal to the angle of collapse of the compacted stored ore, while the lower semi-chamber being worked out in the first place is beaten off in layers with the delivery of ore to the ore-receiving drift by an explosion under the cover of a stable ore massif and it is released, excluding the last layer, the ore of which fills the workings of the bottom and serves as a bridge for localizing the backfill fed through the wells, this ore is released after the backfill has hardened, the upper semi-chamber is beaten off in layers “in a clamp” with continuous ore storage to maintain overlying rocks, and after intensive general tapping, the semi-chamber is filled with backfill, providing a goalless excavation.