CC BY
66
Науки о Земле
УДК 622.272.4 (622.274.4)
Лизункин Владимир Михайлович Vladimir Lizunkin
Матвеев Александр Евгеньевич Alexander Matveev
ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩИХ СБЛИЖЕННЫХ УРАНОВЫХ ЖИЛ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
TECHNOLOGY OF NARROW RAKE VEINS OF URANIUM SUPERIMPOSED SEAMS EXTRACTING
Приведены особенности горно-геологических и горнотехнических условий отработки маломощных крутопадающих сближенных урановых жил. Проанализирована существующая технология их отработки. Предложена более эффективная технология, позволяющая повысить концентрацию горных работ, увеличить производительность труда, уменьшить разубоживание руды и затраты на закладочные работы
Ключевые слова: доставка, очистной блок, проветривание, сближенные маломощные крутопадающие жилы, система разработки, скважины малого диаметра, Стрельцовское месторождение, твердеющая закладка
The paper presents features of mining and geological conditions for the extracting of narrow rake veins of uranium in superimposed seams. The actual technology of extracting has been analyzed. More efficient technology has been suggested. It can increase concentration of mining, working efficiency, reduce ore dilution and shave expenditures connected with stowing operations
Key words: transportation, purifying, airing, superimposed narrow rake veins, mining system, a small diameter cleft, small-bore holes, Streltsovskoye field deposit, consolidating stowing
В настоящее время ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ППГХО) отрабатывает урановые месторождения Стрельцовского рудного поля, локализованные в скальных породах, которые характеризуются сложными горно-геологическими условиями залегания. Крутопадающие маломощные (до 2,5 м) рудные тела включают 70 % руды от общих запасов месторождения [1].
В целом по Стрельцовской группе месторождений руды относятся к неустойчивым или среднеустойчивым, вмещающие породы вне зон тектонических нарушений среднеустойчивые. Для рудных залежей
характерна высокая изменчивость элементов их залегания (угла падения, мощности, длины по падению и простиранию). Коэффициент крепости руды и пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова изменяется от 6 до 18.
Физико-механические свойства пород рудного поля весьма дифференцированы. Эффузивы основного состава (базальты, андезито-базальты, андезиты) характеризуются минимальной полной и эффективной пористостью, обладают высокими упругими, пластическими и достаточно высокими прочностными параметрами. Лавовые брекчии и агломераты этих пород ха-
рактеризуются пониженной прочностью и упругостью, высокой общей пористостью. Дациты и фельзиты по физико-механическим свойствам отличаются от других пород разреза и качественно сходны между собой. Они имеют высокую полную и эффективную пористость, большую прочность, по отношению модулей упругости и коэффициента Пуассона, отмечается склонность этих пород к хрупким деформациям. Породы туфогенно-осадочных прослоев обладают высокой пористостью, низкими значениями коэффициентов Пуассона и модуля упругости, что характеризует эти породы как относительно пластичные.
Одной из главных проблем рудников ОАО «ППГХО» является относительно высокая себестоимость добываемого урана. Это вызвано увеличением доли отрабатываемых маломощных крутопадающих рудных тел с 12 до 50 %, что привело к повышению разубоживания руды в целом с 25 до 38 %, в связи с применением системы разработки горизонтальными слоями с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой. Эта система имеет также низкую производительность труда и высокие затраты на погашение выработанного пространства твердеющей закладкой.
Поэтому повышение эффективности отработки маломощных крутопадающих, особенно сближенных жил является актуальным для предприятия. Анализ отечественного и мирового опыта показал, что это может быть достигнуто, прежде всего, путем совершенствования технологии и технических средств на основе применения системы разработки подэтажных штреков со сплошной выемкой и последующим заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой, внедрения самоходных буровых установок, погрузочно-до-ставочных машин, отбойки руды скважинами малого диаметра, а также снижения затрат на закладку.
На рисунке для условий ОАО «ППГХО» приведена система разработки подэтажны-ми штреками со сплошной выемкой с последующим заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой [2]. Сущность системы заключается в выемке рудного массива камерами, отбойки руды параллельно сближенными скважинами малого диаметра ( 1) из подэтажных выработок, выпуске отбитой руды через днище и погашение пустот камер твердеющей смесью. Направление отработки жил — от висячего бока к лежачему.
Система разработки подэтажных штреков со сплошной выемкой с последующим заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой:
1 — взрывные скважины; 2 — подэтажный штрек; 3 — транспортный штрек; 4 — вентиляционно-
о «г- г* м ^ «о
ходовой восстающий; 5 — орт-заезд; о — погрузочный орт-заезд; 7 — спиральный съезд; 8 — венти-
и и п 1 Л К)
ляционньш восстающий; 9 — рудоспуск; 10 — отрезной восстающий
Предлагаемая система имеет следующие параметры: высота блока — 60 м, длина блока — 100.. .150 м, ширина блока равна мощности рудной залежи. Длина камеры изменяется от 10.15 м и более и зависит от устойчивости вмещающих пород, высота подэтажа — до 15 м.
Подготовка блока включает проведение спирального съезда (7), рудоспуска (9), полевого транспортного штрека (3) и трех ортов (5), пройденных через 50 м. Из центрального и фланговых ортов на всю высоту блока проходят вентиляционно-ходовые восстающие (4).
В нарезные работы входит проведение подэтажных буровых штреков и отрезных восстающих (10). Конструкция днища блока определяется горно-геологическими и горнотехническими условиями и типом применяемого при выпуске оборудования. В данных горно-геологических условиях при разработке маломощных крутопадающих жил предлагается применение плоского днища с доставкой руды малогабаритными самоходными погрузочно-доставочными машинами типа ST-2D, ПД-2Э(Д) и т.д.
Отработка блока производится от флангов к центру. Отрезной восстающий формируется на всю высоту камеры путем секционного взрывания вертикальных параллельных скважин.
Отбойка руды в блоке производится вертикальными параллельно сближенными скважинами малого диаметра. Применение последних позволяет уменьшать законтурное разрушение вмещающих пород, уменьшить на 20.30 % объем буровых работ и ВВ, оформить более ровные стенки камер, а значит уменьшить потери обогащенной рудной мелочи на лежачем боку [3].
Скважины диаметром 52,0 мм бурят самоходными буровыми станками типа Simba Н157. После взрывания каждой серии скважин (2. 4 ряда) производится выпуск отбитой горной массы через погрузочные заезды (6), пройденные из доста-вочного штрека сближенной жилы, который затем используется в качестве бурового при её отбойке.
Погашение выработанного пространства при системе разработки подэтажными штреками осуществляют твердеющей смесью после отработки камеры. Подача закладочной смеси в камеры производится через погрузочные заезды вышележащего горизонта. При погашении камер все сопряженные с ними выработки изолируются перемычками. Состав твердеющей смеси определяют исходя из необходимой прочности закладочного массива.
Проветривание в блоке производится за счет общешахтной депрессии по следующей схеме. Свежая струя через вентиляционный восстающий (8) проходит в по-дэтажные выработки (2), далее в очистное пространство, из которого загрязненный воздух выходит через погрузочные заезды вышележащего горизонта и выдается на поверхность.
Достоинства предлагаемой системы разработки по сравнению с горизонтальными слоями с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой:
— достаточно высокая производительность блока за счет применения более производительного самоходного бурового и погрузочно-транспортного оборудования, концентрации горных работ в очистном блоке и независимость ведения очистных процессов очистной выемки, вследствие этого снижение себестоимости добычи
руды;
— формирование более прочной, по сравнению с горизонтальными слоями, монолитной твердеющей закладки, т. к. камера заполняется сразу на всю высоту.
Технико-экономическими расчетами установлено, что применение предлагаемой технологии позволит, по сравнению с существующей системой разработки, увеличить в 2.3 раза производительность труда забойного рабочего, сократить на 25.30 % объем твердеющей закладки и разубожива-ние руды, т.е. в целом повысить эффективность отработки маломощных крутопадающих сближенных жил.
Литература
1. Вольфсон Ф.И. и др. Особенности геологии урановых месторождений Стрельцовского рудного поля. — Чита: ЗабНИИ, 1970. — Т. 1, 2. — С. 100.
2. Матвеев А.Е. Повышение эффективности отработки маломощных крутопадающих урановых жил // X всероссийская научно-практическая конференция «Кулагинские чтения»: тез. докл.
- Чита: ЧитГУ, 2010. - Ч. I. - C. 70-73.
3. Викторов С.Д., Галченко Ю.П., Закалинский В.М., Рубцов С.К. Разрушение горных пород сближенными зарядами // РАН Ин-т проблем комплексного освоения недр. — М.: Научтех-литиздат, 2006. — 276 с.
Коротко об авторах________________________________________________Briefly about the authors
Лизункин В.М., д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой подземной разработки полезных ископаемых, Забайкальский государственный университет (ЗабГУ), зав. горным отделом Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ИП-РЭК СО РАН)
Тел.: 8-914-471-31-19
Научные интересы: механическое и буровзрывное разрушение горных пород, физико-техническая и физико-химическая геотехнология, геомеханика
Матвеев А.Е., аспирант, Забайкальский государственный университет (ЗабГУ) [email protected]
Научные интересы: отработка маломощных крутопадающих жил с применением самоходного оборудования
V. Lizunkin, Doctor of Engineering Sciences, professor, Zabaikalsky State University (ZabGU), Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of the Siberian Department of the Russian Academy of Sciences
Scientific interests: rock disintegration and drill excavation, physicotechnical and physicochemical geotechnology, geomechanics
A. Matveev, postgraduate, Zabaikalsky State University (ZabGU)
Scientific interests: extracting of narrow rake veins using mobile equipment
