CC BY
25
------------------------------------ © Ю.В. Волков, И.В. Соколов,
А.А. Смирнов, Ю.Г.Антипин,
2005
УДК 622.34
Ю.В. Волков, И.В. Соколов, А.А. Смирнов, Ю.Г.Антипин
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ РУДЫ ПРИ ОТРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ ЕСТЮНИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Семинар № 13
У~7 стюнинское месторождение же-
.Х-/ лезных руд является наиболее перспективным объектом для развития местной сырьевой базы Нижнетагильского металлургического комбината. Запасы месторождения составляют около 270 млн т магнетито-скарновых руд с содержанием железа 27-35 %.
Месторождение представлено несколькими пластообразными рудными залежами мощностью от 5 до 50 м, в отдельных случаях до 120 м, и падением 30-45°. Размеры залежей по простиранию - до 2 км. Руды и вмещающие породы крепкие (коэффициент крепости по Протодьяконову 12-16), устойчивые. Особенностью месторождения является аномально высокая величина горного давления с преобладанием горизонтальных тектонических напряжений. Месторождение отнесено к удароопасным.
Запасы верхней части Естюнинского месторождения отрабатываются шахтой Естюнинская, сданной в эксплуатацию в 1976 г. с годовой производительностью 1,2 млн т и проектной глубиной отработки 470 м (гор.- 240 м). Запасы до гор. - 240 м вскрыты рудоподъемным и двумя вертикальными стволами. Проветривание рудника осуществляется по фланговой схеме.
Добыча руды производится на гор. - 60 и - 120 м, на гор. -180 м ведутся подготовительные работы. Гор.- 240 м - концентрационный, на нем расположен дробиль-
ный комплекс и главная водоотливная установка.
На шахте применяется этажнокамерная система разработки с высотой этажа 60 ми скреперной доставкой руды. Длина камер достигает 150 м при МКЦ 15-25 м.
Добытая руда в вагонетках транспортируется до капитального рудоспуска, где перепускается в дробильный комплекс гор.-240 м и далее выдается на поверхность.
Вследствие необходимости развития местной сырьевой базы НТМК принято решение о реконструкции шахты Естюнинская для отработки глубоких горизонтов месторождения (- 320: -1020 м) с увеличением мощности шахты до 4 млн. т /год. Наряду с вопросами вскрытия данная задача требует и обоснования рациональной технологии добычи руды.
Применяемая на шахте этажнокамерная система камер в целом соответствует горно-геологическим условиям и позволяет обеспечивать необходимый объем добычи руды с приемлемыми технико-экономическими показателями, но обладает существенными недостатками: -сравнительно небольшой угол падения рудной залежи приводит к зависанию значительных объемов руды на лежачем боку, а относительно небольшая мощность делает невыгодным образование воронок выпуска в лежачем боку. Вследствие этого
применяемый вариант системы характеризуется повышенной величиной потерь и конструктивного засорения как при образовании выработок выпуска, так и при выемке камерных запасов;
• по этой же причине велики потери и засорение при выемке МКЦ, МБЦ и потолочин;
• повышенное горное давление приводит к разрушению конструктивных элементов системы - потолочин, МКЦ и МБЦ. В ряде случаев становится неустойчивым призабойный массив, что приводит к потере скважин и некачественному дроблению руды. Уже на гор. - 180 м становятся неустойчивыми и требуют крепления выработки днища блока, причем с углублением работ потребуется применение на горизонте выпуска тяжелых видов крепи - металлической арочной и железобетонной;
• с другой стороны, висячий бок залежи весьма устойчив и зависает на больших площадях, имеющих размеры в сотни метров как по простиранию, так и по падению. Данное обстоятельство заметно затрудняет управление горным давлением при отработке месторождения.
В то же время данная система низкозатратна, отрицательное влияние потерь и засорения на экономические показатели невелико, вследствие, с одной стороны, невысокого качества руды, с другой - ее легкообогатимости.
Негативные проявления повышенного горного давления пока удается нейтрализовать за счет применения податливых целиков и увеличения их размеров, но уже на гор. - 240 м использование данного варианта системы становится проблематичным прежде всего из-за неустойчивости выработок днища блока.
Кроме того, значительная часть запасов глубоких горизонтов попадает в охранную зону пос. Баранчиха, реки Баранча и магистральной автодороги и может быть отработана только системами с закладкой выработанного пространства, или с оставлением неизвлекаемых целиков.
Учитывая данные условия, нами предложена для отработки глубоких горизонтов шахты Естюнинская технология добычи руды с применением самоходного технологического оборудования - погру-зочно-доставочных машин (ПДМ) типа TORO - 500 и буровых станков типа SOLO 1009RZ для бурения глубоких скважин диаметром 102 мм
Применение данного оборудования позволяет, во - первых, осуществить в необходимых случаях подэтажную выемку рудных залежей, во-вторых, существенно упростить конструкцию горизонта выпуска и обеспечить его устойчивость в условиях повышенного горного давления.
На основании технико-экономического сравнения для условий шахты Естюнинская выбраны три основные системы разработки: Этажно- (подэтажно-) камерная система, подэтажное обрушение с торцовым выпуском руды и этажно- (подэтаж-но-)камерная система с гидравлической закладкой выработанного пространства.
Для рудных тел с углом падения более 50° эффективным является применение этажно-камерной системы при высоте этажа 80 ми ромбовидной формой камер. Вследствие высокой устойчивости висячего бока возможно увеличение длины камер до 150-200 м при ширине целиков 2530 м. Руда отбивается вертикальными веерами скважин. Выпуск руды производится через погрузочные орты - заезды, пройденные в лежачем боку через 10 м. После отработки камер массовым взрывом об-рушается одновременно потолочный целик и МКЦ, запасы которых выпускаются под обрушенными породами через орты-заезды.
Для рудных тел с углом падения 35-50° целесообразно применение подэтажно-камерной системы. Размеры камер и целиков принимаются такими же, как и в предыдущем варианте, но выемка руды производится подэтажами высотой 40 м сверху вниз с выпуском руды через погрузочные орты- заезды на промежуточном горизонте выпуска.
Для участков с неустойчивыми породами рекомендуется подэтажное обрушение с торцовым выпуском руды и высотой подэтажа 20 м. Для отработки залежей с углом падения 35-50°, мощностью от 25 до 40 м секции и буро-доставочные выработки располагаются по простиранию залежи. В первую очередь отрабатываются секции, расположенные над лежачим боком. При отработке секций под висячим боком производится частичное принудительное обрушение последнего. Для участков с большей мощностью целесообразно расположение секций вкрест простирания рудного тела, но также с частичным принудительным обрушением висячего бока.
Отработку рудных залежей в охранной зоне предлагается вести снизу вверх камерной системой разработки с закладкой выработанного пространства. Камеры
ромбовидной формы высотой 80 м вынимаются с использованием ПДМ для выпуска руды через орты - заезды в днище камеры. Отработанные камеры заполняются гидравлической закладкой. В зависимости от требований по сохранению земной поверхности оставшиеся МКЦ либо взрывают и частично извлекают, либо оставляют (потери в этом случае составляют порядка 20 %).
В целом проведенные технико-
экономические расчеты показывают, что переход на самоходное технологическое оборудование при отработке глубоких горизонтов Естюнинского месторождения оказывается экономически оправданным и позволяет решить задачу отработки запасов месторождения в условиях действия повышенного горного давления.
— Коротко об авторах ---------------------------
Волков Ю.В. - профессор, доктор технических наук, Соколов И.В. - кандидат технических наук,
Смирнов А.А. - кандидат технических наук, Антипин Ю.Г.,
ИГД УрО РАН.
