CC BY
44
----------------------------------------- © И.Н. Савич, И.Н.Белоусов,
2006
УДК 622.272
И.Н. Савич, И.Н.Белоусов
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБЫЧИ РУДЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СИСТЕМАМИ С ЗАКЛАДКОЙ
Семинар № 17
Я а руднике «Интернациональный», ведущем подземную разработку одноименной трубки. Разработка ведется на 4, 5, 7 и 8 горизонтах, которые располагаются в пределах распространения отложений Чарской свиты и верхней пачки олекминской свиты применяют технологии с закладкой.
Вмещающие породы месторождения в пределах разведанного интервала глубины представлены в основном доломитами и известняками с их многочисленными фациальными разностями. Кроме этого встречаются прослои каменой соли (галитов). Мощность различных разновидностей пород колеблются в широких пределах от первых метров до 2030 м. В отложениях наблюдаются четкое чередование пачек, сложенных галогенными и карбонатными породами. Характерной особенностью карбонатных пород является их засоленность, которая наиболее интенсивно развита в прослоях пород небольшой мощности. Кроме того, отмечена их битумизация и нефтена-сыщение. При сколе поверхность породы покрывается тонкой пленкой нефти, выделяющейся из трещин и пор породы.
Вмещающие породы трещиноватые, трещины тектонические субвертикаль-ные мощностью от 0.1 до 2 см выполнены галитом. Для вмещающих пород в целом характерна незначительная “фо-
новая” трещиноватость - модуль трещиноватости до 3-5 трещин на 1 п.м., вблизи контакта с рудным телом увеличение трещиноватости происходит незначительно.
По заключению института ВНИМИ, нарушенность вмещающих пород изменяется по мере удаления от контакта и подразделяется на следующие зоны:
• непосредственный контакт ким-берлитовой трубки с вмещающими породами, представленный, как правило, ровной поверхностью или перетертым рыхлым материалом.
• зона интенсивной трещиноватости, мощностью до 2^5 м, в которой расстояние между трещинами или размер отдельностей составляет 4^15 см,
• зона повышенной трещиноватости, Мощностью 5^7 м, в которой расстояние между трещинами составляет 15^40 см,
• зона пород слабо измененных по сравнению с основным массивом пород, мощность до 10^12 м, представленная структурными блоками с размером граней 40х60х80 см.
Трещины в основном минерализованы: в карбонатных породах они заполнены галитом, реже ангидритом и гипсом. На контактах с пластами галита карбонатные породы, как правило, кавернозные.
Рудным телом месторождения является близцилиндрическая субверти-кальная трубка овальной формы, в горизонтальных сечениях, прорывающая вышеописанные породы и заполненная алмазосодержащими кимберлитовыми породами (рис. 1). Размеры трубки в плане по длинной и короткой осям в пределах отметок 200-560 составляют по длинной оси 95-107 м по короткой 58-62 м.
Плотность кимберлитов 2,41-2,44 т/м3, влажность 3,8 %, прочность на сжатие 34 МПа, растяжение 8 МПа, коэффициент структурного ослабления
0,4, коэффициент разрыхления 1,3, сцепление 10,5 МПа.
Рис. 1. Трубка «Интернациональная»
Кимберлиты представлены однообразными по составу породами, состоящими на 93 % из кимберлитовых брекчий, с неравномерно распределенными среди них кимберлитами массивной текстуры (7 %).
Контакты трубки с вмещающими породами четкие. Кимберлиты, слагающие рудное тело, характеризуются малой прочностью и имеют среднюю степень трещиноватости. По трещиноватости кимберлиты относятся к мелко- и среднеобломочным породам с размером отдельности до 300 мм и от 300 до 600 мм.
Гидрогеологические условия месторождения труб-ки классифицируются как весьма сложные вследствие наличия мощного подмерзлот-ного метегеро-ичерского водоносного комплекса.
По химическому составу воды комплекса представляют собой хлоридно-натриевые рассолы с минерализацией от 35 до 294 г/л. Содер-жание сероводорода в рассолах колеблется от 15 до 137 мг/л.
Сероводородные воды являются агрессивными по отношению к бетону и металлу - рН = 3.7 - 5.6.
Большую опасность, с точки зрения обводнения, представляет собой возможность прорыва воды на горизонты из метегеро-ичерского водоносного
комплекса по стволам незатампониро-ванных геологоразведочных скважин.
Таким образом, горнотехнические условия характеризуются как сложные,
а)
б)
-380
Условные овознсиения
1 Рудное тело
2 Спирольныи сьезд
3 Лифтовый восстающий
4 Слоевой штрек
5 РУДОСПУСК
6 Вент. восстающий
7 Слоевой заезд
8 Зоклодоиныг орт
9 Закладочные скважины
10 Скважины для перепуска воды но гор.-560м
Рис. 2. Слоевая выемка с твердеющей закладкой: а) нисходящие слои; б) горизонтальные слои
что обусловлено слабоустойчивыми породами, газовым режимом, химической агрессивностью шахтных вод, тяжелыми дорожными условиями (особенно при передвижении оборудования по закладочному массиву), применением в пределах одного рудника одновременно нескольких систем разработки и другими факторами.
При подземной разработке трубки «Интернациональный» применяют слоевые системы с твердеющей закладкой выработанного пространства при восходящем и нисходящем порядках выемки (рис. 2). Проходка подготовительнонарезных выработок и очистная выемка ведутся тупиковыми забоями с комбайновой (типа АМ-75, АНМ-105) и буровзрывной отбойкой с применением на доставке ПДМ которые разгружаются в породо- или рудоспуски.
Все горно-подготовительные и нарезные выработки крепят. В качестве крепления предусмотрено применение металлической арочной крепи (25 % от общей длины выработок), железобетонных штанг в сочетании с металлической сеткой и торкретбетоном (100 % от общей длины выработок). Выработки по руде и очистные заходки в неустойчивых зонах, предусматривается крепить полимербетонными анкерами (штангами) (рис. 3).
Основное технологическое оборудование: комбайны избирательного действия (АМ-75, АМ-85, АНМ-105 фирмы Voest Alpine) и погрузочно-доставочные машины (ПДМ) c электрическим приводом (EST-6C фирмы Atlas Copco). Кроме того, в состав комбайновых комплексов, в зависимости от условий ведения горных работ, включают вспомогательные средства механизации: пер-
В-В
«и ' ' ‘ ~Ж ‘ ‘ Щ ‘ ‘
^ Г*Ц ^4*
узел А
^ ^
та?____]щ______дщ_____«7
I А
Рис. 3. Крепление лент
фораторы, оборудование для нагнетания бетона в шпуры при установке штанг и др.
Как показывает практика применения технологий горизонтальными или нисходящими слоями в условиях разработки кимберлитовых месторождений, они имеют и будут иметь следующие недостатки:
А) Горизонтальные слои:
• низкий коэффициент экстенсивности использования комбайна в течении времени;
• низкая фактическая производительность комбайновых комплексов;
• необходимость крепления очистного пространства;
• повышенные потери в связи с оставлением плинтусов;
• повышенное разубоживание в связи с попаданием руды в закладку соседних лент;
Б) Нисходящие слои:
• закладочный массив не набирает нормативную прочность, необходимую для ведения очистных работ;
• обводненность выработок в районе ведения очистных работ;
• недозаклад выработанного пространства;
• избыточная вода от закладки размывает галогенные породы в подземных условиях, снижая несущую способность горного массива.
Причиной низкой прочности закладки, фиксируемой в отдельных за-ходках, являлось избыточное содержание воды в закладочной смеси, что приводит к ее разбалансированности, выносу цемента из закладки.
Очевидно, что образование промоин и обводнённость очистных выработок, также связаны с повышенным водоотде-лением, вследствие нарушения технологии производства закладочной смеси.
Таким образом, дальнейшее применение слоевой выемки с твердеющей закладкой выработанного пространства на руднике «Интернациональный» приведет к снижению безопасности работ и производительности рудника.
В
А
В
Предлагаемый вариант характеризуется тем, что запасы этажа, разделяют на первичные и вторичные камеры, отрабатываются сразу на высоту без оставления рудной потолочины или междуэтажного целика, кровлей камер служит массив монолитной закладки отработанного вышележащего этажа. Выемку вторичных камер ведут с обнажением массивов закладки (вертикального и купола).
Камерные системы с этажной и подэ-тажной отбойкой обеспечивают высокую производительность труда, достаточно низкие потери руды и разубожи-вание.
Для подготовки этажа проводят два полевой и рудный штреки, соединяющиеся погрузочными ортами. Затем проходят буровзрывные орты и с помощью установок ЯоЬЬеп8 формируют компенсационное пространство.
Отделенная от массива руда поступает в выпускные траншеи.
При траншейном варианте подготовки горизонта выпуска, для полной зачистки почвы камер от отбитой руды применяют погрузо-доставочные машины с дистанционным управлением.
После выпуска камеры заполняют твердеющей закладкой.
При применении предлагаемого варианта камерной системы разработки с двустадийной выемкой руды и последующей закладкой ожидаемые потери не превысят 3—5 %, при таком же уровне разубоживания. Расход подготовительно-нарезных выработок на 1000 т подготовленных запасов составит 3—4 м.
Расчетная производительность труда забойного рабочего составит не менее 90 т/чел-смену. Продолжительность отработки камеры 7—8 месяцев, на закладочные работы затрачивается около 1 месяца.
— Коротко об авторах --------------------------------------
Савич Игорь Николаевич - профессор, доктор технических наук, Белоусов Иван Николаевич - студент,
Московский государственный горный университет.
------------------------------------------------- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
1. Бяшарова А.Р. Основные направления развития экономической интеграции в регионе Северной Африки и Ближнего Востока (488/08-06 — 02.06.06) 9 с.
2. Белов В. Условия повышения конкурентоспособности России на мировом рынке легковых автомобилей (489/08-06 — 02.06.06) 10 с.
