CC BY
42
© Х. Бреденхан, Е.В. Кузьмин, А.Р. Узбекова, 2003
УДК 622.02 6.7
Х. Бреденхан, Е.В. Кузьмин, А.Р. Узбекова
ФРОНТАЛЬНОЕ САМООБРУШЕНИЕ НА РУДНИКЕ КОФФИФОНТЕЙН
удник Коффифонтейн - первый в мире алмазодобывающий рудник, на котором применяется система этажного самообрушения с фронтально-торцевым выпуском руды (фронтальное самообрушение).
Ведение отработки запасов данной системой позволило предприятию добывать руду с экономической эффективностью.
Рудник Коффифонтейн
расположен у реки Райт в Южном Округе Свободы, приблизительно в 105 км юго-восточнее Кимберли. К основной трубке примыкает трубка меньшего размера - Эбенхайзер, но ее разработка пока не является экономически выгодной.
По содержанию алмазов трубка относится к бедным (6-7 карат на 100 т), вследствие чего рудник несколько раз закрывался. Качество алмазов очень высокое. Самый крупный алмаз весил 139 карат. Трубка
Р Коффифонтейн состоит
преимущественно из туфовой кимберлитовой брекчии
(гипербиссальный тип
кимберлита - 5%).
В рудном теле имеется включение блока аргиллита. Вмещающие породы представлены сланцами, долеритами и гранито-гнейсом. Сечение трубки на поверхности - 11 га и по
предварительным оценкам
предполагается, что глубина трубки составляет около 126 0м.
Месторождение отрабатывалось открытым способом с 1970 по 1981 гг. Глубина карьера - 270 м, диаметр -750 м. Месторождение вскрыто
Рис. 1. План ведения горных работ. Развитие эллипсоидов выпуска
Главным шахтным стволом №2 (скипо-клетьевым) и спиральным съездом, которые находятся за пределами рассчитанной зоны сдвижения массива.
Производительность рудника -более 2,2 млн т в год. В ходе подземной разработки были использованы следующие системы разработки: система разработки с
открытым очистным пространством, подэтажное обрушение и фронтальное самообрушение.
В настоящее время отработка прикарьерных запасов на горизонте -370 м (гор. 37) производится системой подэтажного обрушения. Это не обычное подэтажное обрушение в классическом варианте, а подэтажное самообрушение, поскольку
производится подсечка подэтажа и далее происходит процесс
самообрушения на высоту до 45-50 м.
Фронтальное самообрушение -некий гибрид этажного
самообрушения с подэтажным обрушением. Эта система является одной из новейших и практически не
имеет аналогов в мире. Она применяется только на асбестовом руднике Гэтс ^а^) в Зимбабве. Однако тот вариант, в котором ее применяют на руднике
Коффифонтейн имеет существенные отличия от вышеупомянутого.
Основные проектные решения и параметры системы были выбраны и определены с использованием методики определения параметров систем с самообрушением проф. Лобшира. Характеристики руды, которые были рассмотрены для возможности применения этой системы - обрушаемость и
дробимость.
При выборе сечения выработок (4x4,3 м) исходили из габаритов
имеющихся в наличии ПДМ. Расстояние между выработками на горизонте было выбрано по диаграмме Лобшира - 15 м. Ширина
отрабатываемых столбов - 24 м.
Последовательность ведения работ:
- рудное тело по центру с востока на запад было рассечено отрезной щелью, 10 м шириной на 15 м высотой с отметки -478 м. (гор. 48);
- далее перпендикулярно к
щели осуществляется проходка ортов, с которых на гор. 48 производится подсечка высотой 15 м;
- линия «полупостоянных» пунктов выпуска руды находится на расстоянии 24 м от центра щели на 48 гор. Здесь производится выпуск ~40% рудной массы. Горизонт 49, который находится на расстоянии 12 м по вертикали от гор. 48, является главным добычным горизонтом.
- выпуск рудной массы продолжается до проявления допустимого разубоживания или пока блок не будет отработан полностью. В любом случае обрушение блока
произв. гор. 48м
произв. гор. 49м
подсечка в работе
извлеченная
область
эллипсоид
выпуска
руды доходит до дна карьера;
- аналогично подсечка
отступает на следующие 24 м к новой линии пунктов выпуска руды и последовательность этапов
повторяется.
Угол профиля выпуска 25-30°, вследствие согласования работ, которое позволяет производить подготовительные работы, в то время как часть руды уже отрабатывается. Темп выпуска руды ограничивается понижением 400 мм/сутки. Первичное и вторичное крепление выработок включает установку анкеров, металлическую сетку и стальные затяжки (300 ммЧ6 м). Анкеры и затяжки устанавливаются по сетке 1 мІ. Ж/б троса используются для установки вторичного крепления по мере необходимости. Крепление зон контакта включает вторичное крепление и бетон с полимерными добавками или силант. В зонах контакта устанавливаются арки, бетон и забутовку. Длина зоны контакта кимберлита с гранитом 12-18 м.
Крепление полупостоянных
пунктов выпуска включает стандартное вторичное крепление, ж/б троса (6 м, 40 т) со стальными арками, помещенными в бетонную оболочку (до 1 м толщиной). Средний водоприток составляет 200 мі/час. Градиент выработок к зоне контакта 5% обеспечивает необходимый дренаж. В ортах находятся дренажные скважины диаметром 250 мм, по которым вода поступает на горизонт 52.
Для бурения шпуров под анкера или троса и при проходке выработок используются установки Тамрок Миниматик.
Для бурения скважин подсечки диаметром 89 мм используется установка Тамрок Соло H1006. Скважины заряжаются
эмульсионными ВВ, для перевозки которых используется
кассетоноситель Normet PK 1000.
Доставка рудной массы от пунктов выпуска до рудоспусков осуществляется с использованием шести ПДМ с емкостью ковша 5,6 м3 типа Elphinstone R 1600.
Для механического дробления негабаритов используются бутобои Karock Mobile. Для бурения шпуров в негабаритах в ортах используют буровые установки Тамрок, большая длина которых позволяет операторам находится на безопасном расстоянии от места бурения. Имеются также специальные камеры вторичного дробления.
По рудоспускам руда поступает на откаточный горизонт 52. Откатка осуществляется 2 локомотивами, в состав которых входит по 10 вагонов, вместимостью 16 т, до подземных дробилок, после чего руда по конвейерам поступает в пункт загрузки скипов.
Преимущества использования системы фронтального
самообрушения на руднике Коффифонтейн: стадийные
производственные возможности (поскольку возможна параллельная разработка на вышележыщих горизонтах); стадийные
капитальные затраты; временные пункты выпуска руды; меньший объем подготовительно-нарезных работ; низкие затраты на бурение и взрывание; сведение к минимуму негативного влияния взрывных работ на качество кристаллов алмазов.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Бреденхан Х. — компания Де Бирс.
Кузьмин Е.В. — профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Узбекова А.Р. —Московский государственный горный университет.
