CC BY
52
© Ю.В. Демидов., А.Н. Енютин,
И.А. Магаршак, 2003
УДК 622.271:622.272
Ю.В. Демидов, А.Н. Енютин, И.А. Магаршак
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ПОДКАРЬЕРНЫХ ЗАПАСОВ НА МОЩНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
азработка подкарьерных запасов является одним из наиболее распространенных вариантов комбинированного способа освоения недр.
Известно около 100 зарубежных предприятий, где осуществлен или осуществляется переход к отработке подкарьерных и прибортовых запасов.
В качестве характерных примеров можно выделить рудники Кируна (Швеция), Кофифантей (ЮАР), Кид Крик, Раттен, Эррингтон (Канада), Ваммала, Виртсалми (Финляндия), Тьюк-тоник Бор (Австралия), Санрайз (США), Горноблаго датский, Новобокальский, Учалинский рудники (Россия) и ряд других. Опыт эксплуатации зарубежных рудников показал, что при оптимальном согласовании параметров вскрытия и технологии горных работ при комбинированной разработке капитальные затраты могут быть снижены на 15-30%, а при несогласованной отработке месторождения, наоборот, возрасти на 35-50%.
Повышение эффективности открытых работ при их совмещении с подземными может быть обусловлено использованием подземных транспортных выработок для выдачи карьерной руды, что позволяет сократить длину внутри-карьерного транспорта и зачастую приводит к снижению объемов вскрыши. Опережающее развитие подземных работ позволяет организацию внутренних отвалов в зоне сдвижения подземного рудника и т.д.
Повышение эффективности подземной разработки при ее совмещении с открытой достигается за счет использования карьерного оборудования для подземной отработки приграничных участков, совмещением транспортных потоков из карьера и рудника, сокращением объемов вскрывающих и вспомогательных выработок для подземного рудника, проходимых из карьерного пространства и ряда других факторов.
Учитывая то обстоятельство, что при доработке карьера его производительность, как правило, значительно снижается, весьма актуальной становится задача по разработке схем вскрытия и технологии подземной разработки подкарьер-ных и прибортовых запасов руды, позволяющих вести очистную выемку на подземном руднике одновременно с работой карьера с целью компенсации снижающихся объемов руды, добываемой открытым способом.
Открытые работы на Оленегорском карьере обеспечены балансовыми запасами до 2010-2012 гг. Производственная мощность карьера в этот период будет постепенно снижаться. За предельным контуром открытых работ имеются значительные запасы руды, подземная отработка части которых может быть совмещена с открытыми работами
Рпри выдаче руды непосредственно в карьерное пространство. На основании анализа горно-геологической
документации выявлена возможность подземной добычи руды на месторождении с выделением четырех независимых участков.
Наиболее перспективным участком, отработка которого не зависит от ведения работ в карьере, является участок, включающий запасы руды под дном и южным бортом карьера в разрезах 37-54. В настоящее время на этом участке находится внутренний отвал Оленегорского карьера, что дает возможность использовать высокоэффективный вариант для подземной разработки систему подэ-тажного обрушения с применением мощного самоходного оборудования.
Вскрытие запасов руды горизонтов - 70-95 м в разрезах 37-54 и в частности опытного участка - блока 37-40 горизонта - 70/-95 предусматривается автотранспортным уклоном, пройденным с площадки карьера на отметке - 70 м в районе 35-го разреза до отметки - 95 м.
Автотранспортный уклон сечением 22 м2 под максимальным углом 60 проходится в породах лежачего бока и разветвляясь выходит на транспортный штрек блока 37-40 горизонта - 70м в районе 37-го разреза. Далее автотранспортный уклон опускается до горизонта - 95 м и выходит на материально-транспортный штрек блока 37-40 в районе 40го разреза.
Автотранспортный уклон предназначен для выдачи на поверхность руды и породы при ведении горнокапитальных, горно-подготовительных и очистных работ, а также для доставки людей, материалов и оборудования на горизонты - 70-95 м.
Проектом вскрытия предусмотрена также проходка вентиляционной штольни с площадки карьера на отметке - 67 м в районе 35-го разреза. Вентиляционная штольня выходит на вентиляционно-сборочный штрек в районе 37-го разреза, проходка которого предусмотрена по породам висячего бока параллельно верхнему контакту рудного тела (рисунок).
Таким образом вентиляционная штольня и вентиляционно-сборочный штрек горизонта - 70 м, имея связь с вентиляционно-сборочным штреком горизонта - 95м с помощью вентиляционных восстающих, обеспечивают сбор и выдачу исходящей струи при ведении проходческих и добычных работ на горизонтах - 70-95 м.
Для подачи свежего воздуха на опытный блок 37-40, а в дальнейшем и другие блоки с горизонта - 95 м проектом предусмотрена проходка воздухоподающего уклона, по которому от вентиляторно-калориферной, расположенной на площадке карьера между разрезами 33-35, воздух подается на материально- транспортный штрек горизонта - 95 м.
Для подачи свежего воздуха на горизонт - 70 м с воздухоподающего уклона предусмотрен воздухоподающий восстающий, который вентиляционной сбойкой соединяется с транспортным штреком горизонта - 70 м в районе 37-го разреза.
Проходка автосъезда и штольни ведется одновременно с использованием одного комплекса оборудования, состоящего из буровой каретки типа «Миниматик - 205ГС»и погру-зодоставочной машины типа Того- 400Д или Того- 500Д. Проходка осуществляется с использованием вентиляторов
частичного проветривания типа ВМ-12, которые устанавливаются у устья выработок и подают воздух в забой по вентиляционным ставам.
Для заряжания шпуров используется порционный зарядчик типа ЗП-2 или РПЗ-0.6 с емкостью бункера - 2л. Для обеспечения сжатым воздухом для заряжания на площадке 70 м размещается передвижной компрессор. Кроме того, должна быть сооружена насосная станция для обеспечения технической водой работы бурильной установки.
У портала автоуклона должен быть оборудован узел перегрузки материалов и вспомогательного оборудования с подъемными устройствами.
Для производства очистных работ целесообразно использовать самоходное оборудование: для бурения скважин-Solo -1008, на погрузодоставочных работах Toro - 400Е, для заряжания скважин зарядчик ЗП-12 или ЗП-25, для транспорта руды автосамосвал Toro - 40Д. Для более оперативной подготовки руды к очистной выемке проектом предусмотрен вариант последовательного вскрытия горизонтов (подэтажей) блока 37-40.
По этому варианту производится опережающая подготовка к добыче руды горизонта - 70 м, а далее, параллельно с добычей руды, продолжается проходка горно-капитальных и горноподготовительных работ по вскрытию и подготовке к очистной выемке горизонта - 95 м.
Границами опытного участка-блока 37-40 являются по простиранию на южном фланге разрез 37-13 м, на северном фланге - разрез 40, а вкрест простирания границы блока увязаны с мощностью рудного тела и ограничены с восточ-
ной стороны в зависимости от подэтажей материально-транс-портным и транспортным штреками, а с западной стороны - вентиляцинно-сборочными штреками.
По высоте конструктивно блок 37-40 состоит из двух подэтажей.
Первый, нижний подэтаж расположен между отметками - 70-95 м и составляет 25 м, а второй, верхний подэтаж имеет переменную высоту и колеблется от 10-15 м до 35-45 м, что объясняется фактической границей отработки рудного тела открытым способом и предельной возможностью глубины (длины) бурения взрывных скважин при отбойке руды в подземных условиях.
Для отработки запасов руды опытного участка - блока 37-40 гор. - 70/-95 м предусмотрена система подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды. При этой системе разбуривание массива производится из буродоставочных выработок, буродоставочных ортов, штреков, отбойка руды, как правило, ведется по 2-3 веера с погашением непосредственно самой буродоставочной выработки на длину отбиваемого слоя.
Проектом принято расстояние между буродоставочными выработками 22 м, на гор. - 95 м высота подэтажа - 25 и 16 м на гор. - 70 м. Высотные отметки подэтажей (буродоста-вочных горизонтов) блока приняты - 95-70 м.
С учетом сложности гипсометрии рудного тела, контура бортов и днища карьера в системе отработки блока 37-40 приняты некоторые особенности, так, например, при ведении очистных работ в западной части блока рудные треугольники висячего бока отбиваются с опережением массовыми взрывами из буровых ортов горизонта - 70м, а выпуск руды производится из буродоставочных штреков горизонта - 95 м с послойным их погашением путем взрывания по 2-3 веера скважин.
Размеры отбиваемых секций при подготовке массовых взрывов в треугольниках висячего бока принципиального значения не имеют. По ширине они в данном случае могут быть от 25 до 60 м в зависимости от принятой конфигурации веера скважин (полный веер, полу-веер), от расположения привязки буровых выработок и от того с одного или нескольких буровых выработок производится бурение отбиваемой секции. Расстояние между буровыми выработками в основном зависит от рациональной длины взрывных скважин.
Для избежания излишнего переуплотнения руды при массовой отбойке толщина секций ( толщина отбиваемого слоя), особенно секций, граничащих с породами отвала, должна быть в пределах 20-25 м.
Были рассмотрены два варианта подготовки опытного участка - блока 37-40 гор. - 70/-95 к очистной выемке. Принципиальная разница этих вариантов заключается в том, что по первому варианту подготовка к очистной выемке предусматривается обособленно горизонта - 70 м, при этом достигается значительное сокращение горно-капитальных и горно-подготовительных работ и времени выполнения графика пускового комплекса. Поэтому принят первый вариант подготовки блока к очистным работам.
К недостаткам первого варианта следует отнести то,
Схема вскрытия подкарьерных запасов Оленегорского месторождения в Р.37-40
что одновременно с добычей руды на горизонте - 70 м необходимо параллельно производить горнопроходческие работы по вскрытию и подготовке к очистной выемке горизонта -95 м, что будет создавать некоторые организационные неудобства в работе.
Очистные работы на горизонте - 95 м начинаются с создания отрезной щели на пересечении второго буродоставоч-ного орта с буродоставочным штреком № 3. После создания отрезной щели производится отработка запасов. Отработку горизонта - 95м необходимо увязывать с массовой отбойкой секций вышележащего гор. - 70 м. Опережение отбойки по гор. - 70 м по отношению к границе погашения буродоставоч-ных выработок гор. - 95 м должно быть не менее 10-15 м.
Принятая схема вскрытия подкарьерных запасов на Оленегорском месторождении с размещением вскрывающих выработок из карьерного пространства позволяет осуществить доступ к рудному телу и начать очистную выемку
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------
за 1,5 года. Выбранная система разработки и принятые параметры очистной выемки обеспечивают производительность подземного опытного участка в объеме 1,0-1,5 млн т в год, при трудовых и материальных затратах сопоставимых с затратами на открытых работах.
По мере отработки запасов на опытном участке подготавливается второй участок для подземной выемки в разрезах 28-37 из существующих выработок опытного участка и суммарные объемы подземной добычи составят 2,5 млн т в год, что позволяет в определенный степени компенсировать снижение объемов добычи руды на карьере.
Рассмотрена возможность эффективной выемки под-карьерных запасов на Оленегорском месторождении одновременно с эксплуатацией карьера, позволяющая компенсировать снижение объемов добычи руды на карьере в период его доработки.
Демидов Ю.В. - профессор, доктор технических наук, Горный ішстіяу Енютин А.Н. - кандидат технических наук, ГИ КНЦ РАН. Магаршак И.А. - горный инженер, ГИ КНЦ РАН.
центра
