CC BY
72
© А.Н. Петров, К.И. Тимофеев, 2011
УДК 622:553.411(571.56)
А.Н. Петров, К.И. Тимофеев
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ОТРАБОТКЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ЦЕЛИКОВ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ «ВЬЮН»*
Приведено подробное описание разработанных технологических схем выемки приповерхностных целиков основанных на исследованиях криогенных процессов в приповерхностном участке рудного тела, отработанного открытым способом и заполненного льдопородной закладкой. Предлагаемые технические решения позволят производить под защитой искусственной кровли круглогодичную подземную добычу полезных ископаемых, исключающую потери ценной руды в приповерхностных целиках.
Ключевые слова: приповерхностные целики; потери руды; многолетняя мерзлота; выемочные траншеи; льдопородная закладка; нормативная прочность.
^Эолоторудное месторождение
ч^«Вьюн^> расположено на территории Верхоянского улуса Республики Саха (Якутия). Мощность рудного тела составляет 0,2 - 3,5 м (в среднем 1,43 м). Рудное тело представлено молочнобелой и серовато-белой кварцевой жилой, сцементированными и интенсивно прожилкованными кварцем вмещающими алевролитами, песчаниками и риода-цитами. Жила характеризуется слабо извилистым, но устойчивым простиранием, нередко расщепляется на две части и вновь сливается, или образует жилы-апофизы. Рудное тело имеет выход на поверхность по всей длине разведанного участка и перекрыто наносами мощностью от 0 до 4,0 м. Объемная масса руды 2,62 т/м3. Падение жилы крутое северозападное под углами 60-85о, в среднем около 75о.
Проектом разработки схема вскры-тия месторождения выбрана с учетом ис-
пользования существующих геологоразведочных выработок. Нагорное расположение жилы позволяет применить наиболее простую штольневую схему вскрытия, с использованием на проходке выработок и доставке горной массы самоходного оборудования.
Все горные выработки проводятся в многолетнемерзлых породах буровзрывным способом. Породы представлены алевролитами с прослоями мелкозернистых плотных песчаников, участками разбиты зонами смятия и дайками изверженных пород, которые часто сопровождают рудные тела.
Сечения откаточных штреков и сбоек выбраны с учетом габаритов применяемого оборудования - погрузочно-доставочной машины ST-2D и требований правил безопасности. Форма сечения откаточных штреков, ортов-заездов и сбоек - сводчатая.
Бурение горизонтальных шпуров при
*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках комплексного проекта № 2010-21801-001 по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения.
проходке производится буровой установкой BOOMER-281 и ручными перфораторами на пневмоподдержках ПП-63СВП. Диаметр шпуров 42 мм. Тип применяемого ВВ - аммонит №6ЖВ па-тронированный в патронах диаметром 32 мм. Бурение восходящих шпуров производится телескопными перфораторами ПТ-48 и ПТ-36. Способ взрывания - электрический. Уборка отбитой породы и транспорт ее на поверхность, к устью штольни, производится погрузоч-но-доставочной машиной ST-2D. На проходке восстающих используется комплекс КПВ-4.
Проектом, для отработки месторождения определена система разработки с магазинированием блоками и выпуском отбитой руды на плоское днище. Выбор указанной системы разработки обоснован малой мощностью рудного тела, его крутым падением, устойчивостью руды и вмещающих пород, а также имеющимся у разработчика оборудованием.
Выемка камеры разделяется на отбойку с частичным выпуском руды и полным (окончательным) выпуском руды.
Горно-подготовительные работы при принятой системе разработки заключаются в проведении рудного подсечного штрека, полевого откаточного штрека, сбоек под восстающие, камер КПВ, ме-ждублокового восстающего, погрузочных ортов-заездов.
У очистных блоков граничащих с поверхностью потолочины не вынимаются. Выемка приповерхностных целиков повлечет нарушение системы вентиляции рудника, попадание атмосферных осадков и поверхностных вод в выработанное пространство, нарушит тепловой режим рудника, что приведет к смерзанию отбитой горной массы. Поэтому приповерхностные целики (потолочины) оставляются в качестве охранных. Запа-
сы руды в приповерхностных целиках учитываются в проекте как безвозвратные потери.
Вместе с тем содержание золота и мощности рудного тела в приповерхностных частях месторождения значительно превышают средние содержания по верхним геологическим блокам.
По данным опробования разведочных канав можно выделить два участка выхода рудного тела на поверхность где наблюдаются повышенные значения содержания и мощности: 1-й участок длиной около 80,0 м с содержаниями от 12,2 до 29,24 г/т и мощностью рудного тела от 1,8 до 6,1 м; 2-й участок длиной около 60,0 м с содержаниями от 12,8 до 53,45 г/т в единичных пробах, с мощностью рудного тела от 1,5 до 5,8 м.
В связи с вышеизложенным, были разработаны рекомендации по отработке обогащенных участков приповерхностных целиков на месторождении «Вьюн».
Суть разработанных рекомендаций сводится к опережающей отработке приповерхностных целиков в проектных контурах и последующей льдопородной закладке образованного выработанного пространства.
Предлагаются две технологические схемы отработки:
1. До начала подготовки добычных блоков, с использованием бульдозера и погрузочно-доставочной машины.
2. После подготовки блоков, с использованием скреперных установок.
В обеих предлагаемых схемах выемка руды производится траншеями по простиранию с применением буровзрывной отбойки.
По первой схеме, для начала отработки, требуется проведение по склону горы дороги-серпантина до места выхода жилы на поверхность для перемещения техники - бульдозера Т-170, погру-
Рис. 1. Формирование очистной траншеи: 1
формирования траншеи
шпуры; 2 - контур траншеи; I, II, III - стадии
зочно-доставочной машины ST-2D и автосамосвала КрАЗ 255Б.
Вскрытие верхней части рудного тела, выходящего на поверхность, бульдозерами представляет собой создание рабочей площадки проведением вскрывающих траншей и состоит из удаления почвенно-раститель-ного слоя и наносов, представляющих собой прослои песка с включениями щебня и глыб известняков до рудного тела. Наносы складируются бульдозером на бортах траншеи. Минимальная ширина вскрывающей траншеи по почве ограничивается шириной отвала бульдозера.
После удаления наносов начинается отбойка рудного тела буровзрыв-
ным способом. Отбойка руды - уступами, мелкошпуровая, нисходящими шпурами. Шпуры бурятся ручными перфораторами, глубина шпуров 1,71,8 м. Высота уступа составляет 1,5 м. Таким образом формируется очистная траншея глубиной 3,0 м и шириной равной выемочной мощности (рис. 1). Выемочная мощность регламентируется минимальной шириной необходимой для работы погрузочно-доставочной машины.
Отбитая руда убирается погрузочно-доставочной машиной и грузится в автосамосвал.
Рис. 2. Отработка приповерхностной траншеи с применением ПДМ:
1 - самоходная погрузочно-доставочная машина; 2 - шпуры
Рис. 3. Поперечное сечение заложенной траншеи:
1 - слои льдопородной закладки; 2 - пустая порода
Для заезда ПДМ в очистную траншею, в ее начале, проходится съезд под т
углом 90 (рис. 2). т
После отработки первого уступа на ш
полную длину выемочного участка на- о
чинается отработка второго уступа ру- з
ды. Конечная глубина очистной тран- л
шеи должна составлять не менее 3 м от 0
2
уровня почвы вскрывающей траншеи
д
(верхней границы рудного тела).
После зачистки почвы отработан-ной траншеи приступают к ее закладке. Пустая порода с борта вскрывающей траншеи подается бульдозером к границам очистной траншеи. Далее порода, погру-зочно-доставочной машиной распределяется по очистной траншее слоями 0,40,6 м, и подается вода в количестве 2025% от объема пустой породы. Вода доставляется бульдозерами в цистернах, установленных на тракторных санях.
Рис. 4. Отработка приповерхностных целиков с применением скреперной установки: 1 - рудное тело; 2 - скрепер; 3 - лебедка; 4 - блоковые восстающие
Каждый последующий слой закладки формируется после набора предыдущим слоем нормативной прочности 2,0 МПа. По высоте очистной траншеи формируется как минимум 5 слоев закладки (рис.
3). Закладочные работы проводятся только в осенне-зимний период когда температура воздуха (температура промораживания) составляет ниже -50С.
Экспериментальными исследованиями, выполненными в Институте горного дела Севера СО РАН им. Н.В. Черского [1;2] выявлена закономерность изменения прочностных характеристик льдопородной закладки в зависимости от количества намораживаемых слоев. Установлено, что предел прочности на одноосное сжатие пятислойной конструкции в 2,5-3 раза выше, чем двуслойной.
Отличие второй схемы заключается в том, что после проведения вскрышной траншеи проходятся междублоковые восстающие приповерхностных добычных блоков. Отбойка руды осуществляется также как при первой схеме. Доставка отбитой руды производится скре-
перными установками 30ЛС-2СМ в рудоспускные отделения восстающих (рис.
4), по которым рудная масса перепускается на откаточный штрек, откуда по-грузочно-доставочной машиной транспортируется к капитальному рудоспуску. Скреперные лебедки устанавливаются у блоковых восстающих, на поверхности, рудоспускные отделения восстающих оборудуются разгрузочными скреперными полками и перекрываются грохотами. По мере опускания почвы очистной траншеи, крепь восстающего демонтируется. В процессе закладки крепь восстающих наращивается по мере заполнения траншеи. Закладочный материал подается с поверхности бульдозером и размещается в траншее слоями скреперной установкой.
Продолжительность естественной проморозки траншеи зависит от времени года и температуры многолетнемерзлых пород, и составляет от 3-7 суток (в период больших отрицательных температур) до нескольких недель.
После заполнения очистной траншеи льдопородной закладкой, производится
Рис. 5. Распределение температур в закладочном и вмещающих массивах:
1 - льдопородная закладка; 2 - контур траншеи; 3 - вмещающие породы; 4 - рудное тело; 5 - изолинии температур в период наибольшей оттайки (сентябрь)
заполнение пустой породой вскрывающей траншеи до первоначальных параметров рельефа местности, во избежание протаивания льдопородной закладки. По данным многолетних наблюдений, протаивание грунтов в районе месторождения начинается в июне и заканчивается во второй половине сентября. Глубина сезонного протаивания колеблется от 0,4-0,8 м до 1-2 м.
На основе математического моделирования криогенных процессов, происходящих в приповерхностном участке рудного тела, отработанного открытым
способом и заполненного льдопородной закладкой, установлено, что температурный режим искусственного массива независимо от времени года остается отрицательным, близким к температуре вмещающих многолетнемерзлых пород (рис. 5) [3].
Предлагаемые технические решения позволят производить под защитой искусственной кровли круглогодичную подземную добычу полезных ископаемых, исключающую потери ценной руды в приповерхностных целиках.
1. Необутов Г.П., Зубков В.П., Петров А.Н. Опыт подземной разработки рудных месторождений Якутии//Материалы научно-практ. конф. «Горно-добывающая промышленность РС(Я). Проблемы и перспективы». - Не-рюнгри, НФ ЯГУ, 2000. - С.98-102
2. Необутов Г.П., Зубков В.П., Петров А.Н. Эффективные технологии подземной добычи руды на месторождениях Якутии// Наука и образование, 2001, №4 (24)
3. Попов Ф.С., Петров А.Н., Шкулев С.П., Необутов Г.П. Исследование криогенных процессов в приповерхностной части месторождений// Тезисы докл. Респ. Конфер. «Итоги геокриологических исследований в Якутии в ХХ веке и перспективы их дальнейшего развития». Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2001.-С.53-54. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Петров Андрей Николаевич - кандидат технических наук, заведующий кафедрой, petrow_andrei@mail.ru,
Тимофеев Кирилл Иннокентьевич - аспирант, st710@mail.ru.
Кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых, Г орный факультет СевероВосточного федерального университета имени М.К. Амосова.
ГОРНЯЦКОЕ АРГО
■ ДОЙКИ — ручки распределителя.
■ ДОМОЙ — направление движения состава, противоположное направлению «В ЗАБОЙ».
■ ДОНОР — рабочий, которому начисляются дополнительные деньги за вымышленные работы и потом забираются начальством.
■ ДРУЖБА — людская вагонетка. Она же КОЗА, КАРЕТА, ПЛОЩАДКА.
■ ДУЧКА — рудоспуск.
■ ДЫШЛО—соединительная тяга между каретками монорельсовой дороги.
■ ДэКаэНэЛка — общее жаргонное название напольных канатных дорог ДКНЛ, ДКНУ, ДКНГ.
■ ЁЖИК — ученик.
■ ЖАБКА — соединительное звено конвейерной цепи, внешне похоже на лапки жабы. Оно же ЛЯГУШКА, СЕРЬГА.
■ ЖАК — ручная лебёдка.
■ ЖЕЛЕЗНЫЙ КАПУТ — породопогрузочная машина.
■ ЗАБУРИТЬСЯ — сойти с рельс. Например, забуриться с четырех — сойти с рельс всеми че-
тырьмя колесами.
■ ЗАКОЛ — висящий на кровле или на бортах забоя не оторвавшийся кусок породы.
■ ЗАЛУПА — режущий орган на «чопике».
■ ЗЕМНИК — прослойки угля разной толщины (обычно не более 0,1 м), крепко соединенный с
почвой.
■ ЗЕМНИК — шпур, пробуренный по нижним прослойкам, ближе к почве.
■ ЗМЕЯ — начальник участка.
■ ЗОЛОТОЙ — ранний выезд.
■ ЗУБОК — режущий инструмент с победитовой напайкой для шнека и шарошки; резец.
