CC BY
39
УДК 622.274.4
'J\
m,
разработки месторождений подземным способом
ем ja.в»
разработки месторождений подземным способом
тХ
Горный факультет, группа ТПР-99, ассистент профессора
»
Рассматривается возможность применения восходящего порядка отработки глубоких горизонтов месторождения Заполярное рудника «Северный» ОАО «Кольская ГМК» вместо применяемого в настоящее время нисходящего порядка системы разработки с подэтажной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющей монолитной закладкой.
Предлагается при восходящем порядке выемки в пределах всего месторождения перейти к двухстадийной разработке камер с использованием комбинированной закладки: монолитной твердеющей закладки камер I очереди и породной закладки камер II очереди, Монолитная твердеющая закладка служит подпорной стенкой при выемке камер II очереди, Расчеты по теории Кулона позволяют считать целесообразным соотношение размеров камер I и II очереди, равное 1:7.
Замена твердеющей закладки на комбинированную, большая часть которой представлена породой, а также переход" на увеличенную высоту камер позволит снизить себестоимость добываемой руды и улучшить геомеханическую
In clause the opportunity of application of the ascending order of improvement of deep horizons of a deposit «Zapolamu» of mine «Northern» OAO «Kola MMC» instead of used now descending by system of development with floor by a collection of ore and bookmark of the produced space by a hardening monolithic bookmark is considered.
It is offered to apply the ascending order of a collection within the limits of all deposit with biphase by development of chambers with use of the combined bookmark: chambers I of turn - monolithic hardening bookmark and chambers II of turn - emphasis by a bookmark. The monolithic hardening bookmark is emphasis a wall at a collection of chambers II turns. The carried out accounts under the theory Culon allow to apply the sizes of the chamber I and II of turn in the ratio 1:7.
The replacement of a hardening bookmark on combined, biggest part is submitted by breed, and also the transition to increased height of chambers will allow to lower the cost price of extracted ore and to improve geomechanical conditions in containing breeds.
Сырьевую базу ОАО «Кольская ГМК» образуют медно-никелевые месторождения Котсельваара, Семилетка, Заполярное, Жда-новское, Тундровое и Быстринское. Верхняя часть Ждано веко го месторождения отработана открытым способом. Месторождения Котсельваара и Семилетка отрабатывают
рудником «Каула-Котсельваара», а Запо-
медно-
никелевых руд сложены, в основном, литами, алевролитами, песчаниками, туф-фитами и туфами. Все рудные тела место рождений имеют пластообразную или удли
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т. 152
рудных тел юго-восточное, падение запад под углами 40-60°. Длина по простиранию 0,1-2 км, падению 0,8-2,5 км.
юш-тел по
но в борту карьера «Центральный» месторо-
разрабатывается под-
земным способом. С поверхности до отметки м пройдены автотранспортные уклоны, а до отметки -1
клетевой и скиповои
стволы.
йчас эксплуатационные работы на руднике «Северный» ведут на горизонтах
них горизонтов
-560 м)
довольно высокие:
5
т.
В соответствии с
о»
проектом института
нисходящяя системой разра-
глубокими скважи и
щей закладкой монолитной твердеющей И орты проходят сечением 11.2-18.6 м2, что определяется габаритами применяемого самоходного оборудования. Камеры закладывают бутобетоном (твердеющая смесь с одновременной подачей породы из проходческих забоев) прочностью 1-2 МПа. С понижением горных работ прочность закладки
увеличивать и на глубине она может достигнуть
7
, а это, в
! дооываемои руды.
тыс.т
год. Планируется увеличить объем добычи руды до 900 тыс.т в год.
В 2001 г, разубоживание руды при очистной выемке составило 22,5 %, в основном, из-за разрушения закладки в ранее заложенных камерах. Себестоимость руды составляет 1072 руб./т.
Главной причиной разубоживания руды при нисходящем порядке выемки этажей
* Волков ЮЗ, Создание новой геотехнологии рудных месторождений / Ю.В.Волков, О.В.Славиковекий // Известия вузов. Горный журнал. 2000. № 3.
_ * 10
•-> " V-1V - - -. -у-гчг-—
220 £Г
^ ^ ^ -ЛГ--.-Д--.
гсгп-с'
- - ""л
~л,л
л
тег
-550
" г, ^¡ Х-
*.........
Рис. 1. Схема вскрытия месторождения Заполярное
разрушение закладки в днище вы блока. Значительное увеличе
тления в кровле камер вызва-
повышенными концентрациями напря
вышележащего блока, дос
ность применяемой закладки (1-2 МПа),
Для улучшения технико-экономических показателей и возможности увеличения
предлагается применить восходящим порядок отработки месторождения (рисЛ)» Переход на восходящий порядок тем более це-
что стволы уже пройдены до отметки -1041 м. Восходящий порядок выемки позволит, во-первых, использовать для закладки камер породу от проходки горных
и, во-вторых, перейти на увеличенную высоту камер, что в настоящее время внедряется на многих зарубежных и отечественных рудниках.
систем разработки необходимо решение вопросов, связанных с управлением напряженно-деформированным состоянием горного массива, позволяющим устранить или свести к минимуму концентрацию напряжений в районе ведения горных работ, снизить
_-_- 75
Санкт-Петербург. 2002
Рис.2. Камерная система разработки с комбинированной закладкой при восходящем порядке выемки (а)
и распределение наприяжений в кровле ромбовидной камеры (б)
1 - монолитная твердеющая закладка; 2 - породная закладка; 3 - руда в массиве; 4 - отбитая руда
способность приконтурного массива к накоплению больших запасов потенциальной энергии упругого деформирования. Одним из путей снижения энергии упругих деформаций в окружающем массиве является отработка месторождения с податливыми целиками. При восходящем порядке выемки выемочный блок делят на камеры I и II очереди, отработка которых будет производится камерной системой разработки, хорошо освоенной на руднике. Камеры I очереди заполняют монолитной твердеющей закладкой, а камеры II очереди - породной закладкой. Монолитная закладка будет являться своего рода «подпорной стенкой» при выемке камер II очереди (рис.2). Расчет ширины камер I очереди осуществлялся из предпосылок Кулона о давлении на подпорную стенку призмы сыпучего материала. Проведенные расчеты показали, что при ширине вторичных камер 35 м ширина первичных камер составляет 5 м при высоте блока 60 м.
Для прогнозирования напряженно-деформированного состояния породного массива применяют численные методы решения задач, в частности метод конечных элементов. Этот метод позволяет учитывать особенности строения массива, физико-механические свойства пород, форму и размеры рудных тел, параметры камер, проч-
ность закладочных материалов. Исследования показали, что при восходящем порядке выемки этажей с заполнением камер комбинированной закладкой, концентрация напряжений в породах висячего бока значительно меньше разрушающих величин, так как происходит нивелирование напряжений при постепенном разрушении камер I очереди.
При восходящем порядке выемки в случае, когда кровля вышележащих камер представлена рудным массивом крепостью 13-14 по шкале Протодьяконова, вышележащий рудный массив разрушаться не будет, а следовательно, можно будет избежать разубоживания руды.
Восходящий порядок выемки позволит увеличить высоту камер до 120 м и более. Опыт рудников («Геко» и «Страткона» в Канаде) показывает, что искусственные массивы сохраняют устойчивость при высоте обнажений, значительно превышающих расчетные величины, при прочности около 1,5 МПа. Объяснение этому, как показало обобщение результатов многолетних исследований различных авторов, заключается в том, что в закладочном массиве не генерируются напряжения, вызванные массой искусственного целика. Это может быть следствием того, что часть закладочного массива
76 --
0135-3500. Записки Горного института. Т.152
плоскостей, мощность массового взрыва при
* Цыгалов М.Н. Разработка месторождений полезных ископаемых с монолитной закладкой / М.Н.Цыгалов. П.Э.Зурков. М.: Недра, 1970.
"I
счет применения породной закладки себестоимость добываемой руды независимо от глубины ведения работ существенно снизится.
1
-—-- 77
Санкт-Петербург. 2002
