Патент на изобретение №2398111

(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ ТЕЛ В ЗОНАХ КОНТАКТА РУДЫ И ВСКРЫШИ ПОДУСТУПАМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Техническим результатом является снижение потерь руды и ее разубоживания в 2-3 раза. Способ включает разделение продуктивного слоя, в зонах контакта, на подуступы, с высотой, зависящей от угла наклона рудного тела, его мощности, и отработку с бурения скважин со стороны лежачего бока залежи на расстоянии от контакта по горизонтали, соответствующем минимальной площади теряемого треугольника руды, и следующие два ряда скважин при делении уступа на два подуступа при угле падения рудного тела 25-30° бурят глубиной с небольшим перебуром поверхности контакта и последний ряд скважин со стороны лежачего бока залежи бурят глубиной на всю высоту уступа с требуемым перебуром для минимизации площади треугольника породы, включаемой в рудную массу. А со стороны висячего бока залежи такая площадь треугольника породы достигается заложением траншеи со стороны висячего бока глубиной, соответствующей высоте верхнего подуступа, и после ее проходки нижний продуктивный слой для минимизации потерь руды отрабатывают бурением скважин первого и второго рядов по руде со стороны висячего бока залежи, а разубоженную рудную массу после бурения и взрывания скважин 3-го и 4-го рядов в зоне дна траншеи убирают и складируют в отвал забалансовых руд. С увеличением угла наклона залежи до 40-45° операции по делению высоты уступа на подуступы и проведению траншей бурением скважин со стороны лежачего бока, а потом висячего бока повторяют, причем в случае невозможности заложить траншею со стороны висячего бока первый ряд скважин со стороны висячего бока залежи бурят вблизи контакта руды с породой при отработке руды в слое первого подуступа и после его взрывания и уборки бурят 2-й и 3-й ряды по вскрышным породам и после взрывания и уборки породы бурят скважины в продуктивном слое 2-го, 3-го подуступов таким образом, чтобы мог быть сформирован общий откос уступа на его полную высоту. 7 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом в виде круто- и наклонно-падающих рудных тел большой и малой мощности, а также в виде жил.

Известен способ разработки приконтактных зон, при осуществлении которого бурят скважины на высоту уступа и отрабатывают слой одинаково как со стороны лежачего бока, так и висячего [1].

Недостатком способа является то, что при этом не учитывается влияние ни угла падения рудного тела, ни его мощности, что приводит к повышенным потерям руды и ее разубоживанию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки, по которому отработка рудного тела осуществляется заложением вскрывающих траншей со стороны висячего бока залежи при делении уступа на 2 подуступа [2] (прототип).

Недостатком способа является то, что он связан с выполнением первоначально большого объема вскрышных работ со стороны висячего бока залежи при большой мощности рудного тела и не обеспечивает снижение потери руды при отработке контакта со стороны лежачего бока залежи.

Целью настоящего изобретения является снижение потерь руды и ее разубоживания (примешивания пустых пород) в 2-3 раза при разработке рудных тел различной мощности и угла падения применением подуступной разработки с регулируемой высотой отрабатываемого продуктивного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки месторождений в виде рудных тел в зонах контакта руды и вскрыши, включающем разделение продуктивного сдоя, в зонах контакта, на подуступы, с высотой, зависящей от угла наклона рудного тела, его мощности, и отработку с бурения скважин со стороны лежачего бока залежи на расстоянии от контакта по горизонтали, соответствующем минимальной площади теряемого треугольника руды, следующие два ряда скважин при делении уступа на два подуступа при угле падения рудного тела 25-30° бурят глубиной с небольшим перебуром поверхности контакта и последний ряд скважин со стороны лежачего бока залежи бурят глубиной на всю высоту уступа с требуемым перебуром для минимизации площади треугольника породы, включаемой в рудную массу, а со стороны висячего бока залежи такая площадь треугольника породы достигается заложением траншеи со стороны висячего бока глубиной, соответствующей высоте верхнего подуступа, и после ее проходки нижний продуктивный слой для минимизации потерь руды отрабатывают бурением скважин первого и второго ряда по руде со стороны висячего бока залежи, а разубоженную рудную массу после бурения и взрывания скважин 3-го и 4-го рядов в зоне дна траншеи убирают и складируют в отвал забалансовых руд, а с увеличением угла наклона залежи до 40-45° операции по делению высоты уступа на подуступы и проведению траншей бурением скважин со стороны лежачего бока, а потом висячего бока повторяют, причем в случае невозможности заложить траншею со стороны висячего бока первый ряд скважин со стороны висячего бока залежи бурят вблизи контакта руды с породой при отработке руды в слое первого подуступа и после его взрывания и уборки бурят 2-й и 3-й ряды по вскрышным породам и после взрывания и уборки породы бурят скважины в продуктивном слое 2-го, 3-го подуступов таким образом, чтобы мог быть сформирован общий откос уступа на его полную высоту.

Для условий месторождения Олений Ручей для трех рудных тел, входящих в верхнюю зону открытых горных работ, были определены потери и разубоживание руды при высоте уступа по проекту 15 м. При этом рудные тела с изменяющейся мощностью и углом падения рассматривались как пластовые (без учета их брекчированности по восстанию и выклинивания с переслаиванием породными прослойками). Средние потери и разубоживание руды по всем участкам составили соответственно 8-10 и 12-15% по сравнению с проектными 4,5 и 7%. Снижение потерь и разубоживания руды до этих величин может быть достигнуто уменьшением высоты уступа до 10 и 5 м (деление уступа на два подуступа).

Применительно к условиям доработки месторождения «Плато Расвумчорр» с мощностью m_р=84 м рассмотрена возможность применения подуступной технологии отработки рудных контактов для снижения потерь и разубоживания руды (высота подуступа – 7,5 м).

В результате изучения условий залегания рудного тела и особенностей применяемой технологии работ (Н_у=15 м) рекомендован при углах падения рудного тела 35-45° переход на подуступную технологию отработки рудных контактов.

На Коашвинском карьере из-за сложности месторождения, представленного в верхней зоне 3-4 телами и более, брекчированными с образованием в плане (по горизонтам) отдельных извилистых тел потери руды, будут иметь место не только при отработке рудных контактов со стороны лежачего и висячего боков залежи, но и при отработке блоков по горизонтам.

При этом общие потери П и разубоживание R руды составят:

П=П_к+П_б, %

R=R_к+R_б, %

где П_к, R_к и П_б, R_б – соответственно потери и разубоживание руды при отработке контактов и блоков по горизонтам.

Применительно к геологическим данным (карта, составленная геологами Мурманской геологоразведочной экспедиции МГРЭ на период 2000 г. с выходами рудных тел) были определены потери/разубоживание руды при отработке приконтактных зон со стороны лежачего и висячего боков залежи и в плане (по блокам). При этом эти показатели для зон контакта с вмещающими породами составили соответственно 5-6 и 8-10%, а по блокам (по горизонтам) профилями 18-20 и 26-28 их средние значения соответственно составили: потери П_б=6,9% и разубоживание R_б=11,8%.

Таким образом, общие потери и разубоживание руды на период составили П=12,4% и R=20,8%, что превышает потери и разубоживание руды по проекту в 1,5-2,5 раза (первоначально они были приняты соответственно 5 и 5%, а затем увеличены до 7 и 7%).

Снижения потерь и разубоживания руды можно достичь применением селективных методов при отработке сложноструктурных рудных контактов (делением на подуступы) и более точным оконтуриванием блоков при снижении их длины (короткие блоки). Применение этих методов может помочь снизить потери руды и разубоживание в 1,5-2 раза.

Оценка затрат на дополнительное бурение скважин со стороны лежачего и висячего боков залежи и выемки небольших объемов вскрышных пород со стороны висячего бока залежи показало, что экономический эффект от сокращения потерь руды для Центрального рудника ОАО «Апатит» при отработке лежачего и висячего боков апатитовой залежи подуступами составляет 1,2 млн долл. в год.

На чертежах фиг.1-7 представлены схемы залегания рудного тела с углами падения и отработки традиционными способами и предлагаемым:

1 – рудное тело

2 – скважины на всю высоту уступа

3 – скважины подуступа (укороченные)

4 – минимальный треугольник потерь руды

5 – сокращение потерь руды по сравнению с традиционным способом

6 – откос в нижнем продуктивном слое

7 – откос траншеи со стороны висячего бока залежи.

Фактически неучтенные потери и разубоживание негативным образом сказываются не только на снижении выхода концентратов и приводят к дополнительным затратам (на излишнюю переработку породы), но в увеличивают величину ущерба от разработки месторождений при неиспользовании разработанных новых технологий селективной отработки рудных контактов.

Разработанная в Горном институте КНЦ РАН методика учета и определения потерь и разубоживания руды при отработке рудных контактов и блоков по горизонтам, а также предлагаемая подуступная технология ведения работ позволяют в 1,5-2 раза снизить потери и разубоживание руды в лежачем боку залежи и в 2-3 раза в висячем по сравнению с технологиями по проектам и, таким образом, может резко повысить полноту разработки рудных тел и извлечения полезных компонентов не только в Хибинах, но и на других объектах региона и страны в целом.

Пример выполнения

На примере сложноструктурных апатитовых месторождений Хибин (Коашвинское, Ньоркпахк, Олений Ручей), отличающихся наличием нескольких рудных тел и зонами брекчированности руды, обосновано, что заложенные в проектах их разработки величины потерь и разубоживания руды (4,5-5 и 7%) разнятся от расчетных в 2-3 раза. Расхождение проектных и расчетных данных вызвано тем, что первые не учитывают особенности отработки контактов рудных тел в лежачем и висячем боках залежи, изменения содержания полезных компонентов в слоях по горизонтам и с глубиной месторождения (по вертикали), изменения мощности и угла падения рудного тела, а также формы и размеров рудных тел по горизонтам (в плане).

При разработке рудного тела 1 при угле падения 25-30° по сравнению с традиционной технологией бурением скважин 2 на всю высоту уступа делят уступ на подуступы и для достижения минимальных потерь руды со стороны лежачего бока залежи бурят укороченную скважину 3 с минимальным треугольником потерь руды 4, что позволяет в 2-2,5 раза снизить потери руды 5, и следующие 2-ой и 3-ий ряды скважин бурят до контакта руды с небольшим перебуром, что минимизирует потери руды, а 4-ый ряд скважин бурят на всю высоту уступа, что обеспечивает снижение пород примешивания в 3-3,5 раза при создании откосов, и далее отработку ведут также на всю высоту слоя, а при отработке руды в контактной зоне со стороны висячего бока залежи делят уступ на подуступы и проходят траншею со стороны висячего бока залежи или бурят укороченную скважину 3 и далее такие же скважины в пределах заходки, а после взрывания и уборки породы бурят скважины для выемки продуктивного нижнего слоя с образованием откоса 6, что позволяет снизить потери руды 4 в 2 раза по сравнению с треугольником потерь, получаемым по традиционной технологии (сокращение руды 5).

При разработке рудного тела с углом падения 40 и 45° также делят уступ со стороны лежачего бока залежи на подуступы и отрабатывают верхний продуктивный слой бурением вначале укороченных скважин 3, а затем на всю высоту уступа, снижая, таким образом, потери в 2,5 раза, а со стороны висячего бока залежи повторяют по приведенной выше технологии по отработке продуктивного слоя и последовательности работы, потери снижаются также в 2,5 раза из-за меньших величин треугольника потерь 4 и сокращения абсолютной величины потерь руды 5.

Источники информации

1. Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1982. – 280 с.

2. Система разработки поперечными заходками без разрезных траншей (Авт. Арсентьев А.И., Бондарь А.П., Грачев Ф.Г. и др.). Л.: ЛО изд. «Недра», 1969. – 165 с. (прототип).

Формула изобретения

Способ разработки рудных тел в зонах контакта руды и вскрыши, включающий разделение продуктивного слоя, в зонах контакта, на подуступы, с высотой, зависящей от угла наклона рудного тела, его мощности и отработку с бурения скважин со стороны лежачего бока залежи на расстоянии от контакта по горизонтали, соответствующему минимальной площади теряемого треугольника руды, и следующие два ряда скважин при делении уступа на два подуступа при угле падения рудного тела 25-30° бурят глубиной с небольшим перебуром поверхности контакта и последний ряд скважин со стороны лежачего бока залежи бурят глубиной на всю высоту уступа с требуемым перебуром для минимизации площади треугольника породы, включаемой в рудную массу, а со стороны висячего бока залежи такая площадь треугольника породы достигается заложением траншеи со стороны висячего бока глубиной, соответствующей высоте верхнего подуступа и после ее проходки нижний продуктивный слой для минимизации потерь руды отрабатывают бурением скважин первого и второго ряда по руде со стороны висячего бока залежи, а разубоженную рудную массу после бурения и взрывания скважин 3-го и 4-го рядов в зоне дна траншеи убирают и складируют в отвал забалансовых руд, а с увеличением угла наклона залежи до 40-45° операции по делению высоты уступа на подуступы и проведению траншей бурением скважин со стороны лежачего бока, а потом висячего бока повторяют, причем в случае невозможности заложить траншею со стороны висячего бока, первый ряд скважин со стороны висячего бока залежи бурят вблизи контакта руды с породой при отработке руды в слое первого подуступа и после его взрывания и уборки бурят 2-й и 3-й ряды по вскрышным породам и после взрывания и уборки породы бурят скважины в продуктивном слое 2-го, 3-го подуступов таким образом, чтобы мог быть сформирован общий откос уступа на его полную высоту.

РИСУНКИ