RU2059810C1

RU2059810C1 - Method for mining of steeply dipping mineral deposits

Info

Publication number: RU2059810C1
Application number: RU94026577A
Authority: RU
Inventors: Хофер Ханс; Эдуард Иванович Черней
Original assignee: Фирма "Просистем ГмбХ"; Товарищество с ограниченной ответственностью "КИМ-Т"
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1994-08-01
Publication date: 1996-05-10
Also published as: RU94026577A

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: method for mining of steeply dipping mineral deposits includes opening of the mineral deposit by a system of underground workings and holes drilled from the surface, formation from holes of production rooms and establishment of interchamber pillars, drawing of broken mineral from production rooms onto underground working with its subsequent hoisting to the day surface. Deposit is developed in the direction from laying to hanging sides. Mineral is mined directly from production rooms formed through holes whose inclination angles α₁,, α₂ correspond to angle β of deposit dipping in two stages. At the first stage, production rooms of round section in interchamber star-shaped pillars are driven. Star-shaped pillar contours in their length are formed during driving of round production rooms at the second stage. Side surfaces of production rooms driven in the first and second stages touch each other with their generating lines. Artificial pillars in form of cylinders formed after filling of worked-out space of production rooms driven in interchamber pillars are used as guides of rock-cutting tool used in driving of production rooms at the second stage. Strength of artificial pillar filling material exceeds that of mineral. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть эффективно использовано для разработки крутопадающих алмазоносных, угольных и рудных месторождений. The invention relates to mining and can be effectively used to develop steeply falling diamondiferous, coal and ore deposits.

Известен способ комбинированной разработки крутопадающих рудных тел, включающий проведение вертикального или наклонного ствола в боковых породах, по меньшей мере одной горизонтальной или наклонной вскрывающей выработки от ствола к рудному телу, формирование приемной камеры под отрабатываемым рудным телом, бурение скважин в рудном теле, отработку рудного тела и выпуск по меньшей мере части разуплотненной горной массы в приемную камеру с последующей транспортировкой ее на поверхность [1]
Способу присущи следующие недостатки:
при применении способа не соблюдаются условия безопасного ведения подземных горных работ, что связано с возможным прорывом пульпы из выработанного пространства в подземные выработки;
значительные потери полезных компонентов на днище приемной камеры;
сложность конструктивного оформления приемной камеры вследствие высокого гидростатического давления пульпы в выработанном пространстве рудного тела.A known method for the combined development of steeply falling ore bodies, including holding a vertical or inclined shaft in the lateral rocks of at least one horizontal or inclined opening excavation from the shaft to the ore body, forming a receiving chamber under the ore body to be drilled, drilling wells in the ore body, mining the ore body and the release of at least part of the decompressed rock mass in the receiving chamber with its subsequent transportation to the surface [1]
The method has the following disadvantages:
when applying the method, the conditions for the safe conduct of underground mining are not observed, which is associated with a possible breakthrough of pulp from the worked out space into underground workings;
significant loss of useful components on the bottom of the receiving chamber;
the complexity of the design of the receiving chamber due to the high hydrostatic pressure of the pulp in the mined space of the ore body.

Прототипом к предлагаемому является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие месторождения системой подземных горных выработок и скважинами, пройденными с дневной поверхности, формирование из скважин выемочных камер с оставлением междукамерных целиков, выпуск разрушенного полезного ископаемого из выемочных камер на подземные горные выработки с последующей выдачей его на дневную поверхность [2]
Способу присущи недостатки, главными из которых являются:
применение на второй стадии токсичного рабочего агента ведет к загрязнению окружающей среды, как в недрах, так и на дневной поверхности;
сложность конструктивного оформления выемочных камер вследствие использования жидких рабочих агентов;
значительные потери полезного ископаемого в выемочных камерах за счет обрушения налегающих пород в связи с продолжительностью процесса выщелачивания на второй стадии.The prototype of the proposed one is a method of developing mineral deposits, including opening a field with an underground mining system and wells drilled from the day surface, forming extraction chambers from the wells with inter-chamber pillars left, discharging the destroyed mineral from the mining chambers to underground mine workings with subsequent delivery of it on the surface [2]
The method has inherent disadvantages, the main of which are:
the use of a toxic working agent in the second stage leads to environmental pollution, both in the bowels and on the surface;
the complexity of the design of the extraction chambers due to the use of liquid working agents;
significant loss of minerals in the extraction chambers due to collapse of overlying rocks due to the duration of the leaching process in the second stage.

В основу изобретения поставлена задача создать способ разработки крутопадающих месторождений с высокой эффективностью промышленного использования за счет увеличения коэффициента извлечения из недр, снижения себестоимости добычи ввиду отсутствия необходимости деления месторождения по глубине разработки на этажи и подэтажи, а также упрощения конструктивного оформления выемочных камер. The basis of the invention is the task of creating a method for developing steeply dipping deposits with high industrial efficiency by increasing the extraction coefficient from the subsoil, reducing production costs due to the absence of the need to divide the field by depth of development into floors and floors, as well as simplifying the design of excavation chambers.

Поставленная задача решается тем, что способ разработки крутопадающих месторождений включает вскрытие месторождения системой подземных горных выработок и скважинами, пройденными с дневной поверхности, формирование из скважин выемочных камер с оставлением междукамерных целиков, выпуск разрушенного полезного ископаемого из выемочных камер на подземные горные выработки с последующей выдачей его на дневную поверхность. Разработку месторождения ведут от лежащего к висячему боку. The problem is solved in that the method of developing steeply dipping deposits involves opening a deposit with an underground mining system and wells drilled from the day surface, forming excavation chambers from the wells with inter-chamber pillars remaining, discharging the destroyed mineral from the mining chambers to the underground mine workings, followed by issuing it on the day surface. Field development is carried out from the lying to the hanging side.

Добычу полезного ископаемого производят из выемочных камер, формируемых через скважины, углы наклона которых соответствуют углу падения месторождения, в две стадии. Mining is carried out from the extraction chambers formed through the wells, the inclination angles of which correspond to the angle of incidence of the field, in two stages.

На первой стадии осуществляют проходку выемочных камер круглого сечения в междукамерных целиках звездообразной формы, контуры которых по их длине создают при проходке выемочных камер круглого сечения на второй стадии. Боковые поверхности выемочных камер, проходимых на первой и второй стадиях, касаются между собой образующими. Искусственные целики в виде цилиндров, образуемые после закладки выработанного пространства выемочных камер, пройденных в междукамерных целиках, используют в качестве направляющих породоразрушающего инструмента, с помощью которого проходят выемочные камеры на второй стадии. At the first stage, excavation of round-shaped extraction chambers is carried out in interstellar pillars of a star-shaped shape, the contours of which along their length are created during the excavation of circular-shaped excavation chambers in the second stage. The lateral surfaces of the extraction chambers, which are passable in the first and second stages, are tangent to each other. Artificial pillars in the form of cylinders, formed after laying the mined-out space of the extraction chambers, passed in the inter-chamber pillars, are used as guides of the rock-cutting tool, with the help of which the extraction chambers pass in the second stage.

Крепость закладочного материала искусственных целиков превышает крепость полезного ископаемого. The strength of the filling material of artificial pillars exceeds the strength of the mineral.

Осуществление на первой стадии проходки выемочных камер в междукамерных целиках вызвано необходимостью возведения искусственного целика, крепость закладочного материала которого превышает крепость полезного ископаемого. Искусственные целики препятствуют смещению породоразрушающих инструментов, с помощью которых проходят выемочные камеры на второй стадии, в сторону лежащего бока месторождения, тем самым позволяют регламентировать потери полезного ископаемого в междукамерных целиках на заданном уровне. The implementation at the first stage of the excavation of excavation chambers in the inter-chamber pillars is caused by the need to erect an artificial pillar, the strength of the filling material of which exceeds the strength of the mineral. Artificial pillars prevent the displacement of rock cutting tools, with which pass the extraction chambers in the second stage, towards the lying side of the field, thereby allowing you to regulate the loss of minerals in the interchamber pillars at a given level.

Бурение скважин с дневной поверхности, углы наклона которых соответствуют углу падения месторождения, позволяет достичь максимального извлечения полезного ископаемого из недр при минимальном разубоживании. Drilling wells from the day surface, the inclination angles of which correspond to the angle of incidence of the field, allows to achieve maximum extraction of minerals from the bowels with minimal dilution.

Предлагаемая схема разработки месторождения по направлению от лежащего к висячему боку позволяет вынести добычное оборудование, расположенное на дневной поверхности, за зону сдвижения полезного ископаемого и налегающих пород, предотвратить тем самым возможность возникновения аварийных ситуаций. The proposed field development scheme in the direction from the lying to the hanging side allows the mining equipment located on the day surface to be moved outside the zone of movement of minerals and overlying rocks, thereby preventing the possibility of emergency situations.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемым технологическим результатом. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать способ разработки крутопадающих месторождений с высокой эффективностью промышленного использования. Следовательно, предложенное решение имеет изобретательский уровень, так как явным образом не следует из уровня используемых техники и технологии на данном этапе развития. Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technological result. Thanks to this combination of essential features, it was possible to create a method for developing steeply dipping deposits with high industrial efficiency. Therefore, the proposed solution has an inventive step, since it does not explicitly follow from the level of the used equipment and technology at this stage of development.

Изобретение рассматривается на примере разработки крутопадающего пластового месторождения. Налегающие породы слабоустойчивы и сильно обводнены. Вмещающие породы представлены известняками. The invention is considered by the example of the development of steeply dipping reservoir. Overlying rocks are weakly stable and heavily flooded. The host rocks are represented by limestone.

На фиг.1 изображена схема отработки крутопадающего месторождения, вид в плане; на фиг.2 разрез по А-А по месторождению в вертикальной плоскости на фиг. 1; на фиг.3 последовательность проходки выемочных камер первой и второй очереди; на фиг.4 показан разрез по Б-Б по искусственным целикам и выемочным камерам, формируемым во вторую очередь на фиг.3; на фиг.5 в аксонометрии изображено положение породоразрушающего инструмента, используемого при проходке выемочных камер второй очереди, на направляющих, в качестве которых используют искусственные целики. Figure 1 shows a diagram of the development of steeply declining deposits, a plan view; FIG. 2 is a section along aa along the field in a vertical plane in FIG. 1; figure 3 the sequence of penetration of the extraction chambers of the first and second stage; figure 4 shows a section along BB on artificial pillars and extraction chambers, formed in the second turn in figure 3; figure 5 in a perspective view depicts the position of the rock cutting tool used when driving the excavation chambers of the second stage, on the rails, which use artificial pillars.

Способ разработки крутопадающих месторождений осуществляют следующим образом. Вскрытие месторождения 1 осуществляют шахтными стволами 2 и квершлагами 3. Квершлаги 3 соединяют между собой полевым капитальным штреком 4. Из капитального штрека 4, а также на продолжении квершлагов 3, от висячего 5 к лежащему 6 боку месторождения проходят систему параллельных ортов 7. Из ортов 7 осуществляют проходку камер 8. Одновременно с дневной поверхности через налегающие породы 9 и полезное ископаемое осуществляют бурение скважин 10, забои которых располагают в кровле камер 8. Вдоль границы месторождения 1 с вмещающими породами 11, как со стороны висячего 5, так и со стороны лежащего 6 боков, а также на его флангах, продольные оси скважин 10 располагают на контакте месторождения с вмещающими породами. Углы наклона α₁, скважин 10 соответствуют углу падения β месторождения. Разработку месторождения ведут панелями П по направлениям 12 от флангов к его центральной части. При этом панели П разрабатывают добычными блоками Б' по направлению 13 от лежащего 6 к висячему 5 боку месторождения.The method of developing steeply declining deposits is as follows. The opening of the field 1 is carried out by shaft trunks 2 and cross-hoses 3. Cross-hoses 3 are interconnected by a field capital drift 4. From the capital drift 4, as well as on the continuation of the cross-drills 3, from the hanging 5 to the lying 6 side of the deposit pass a system of parallel unit vectors 7. From unit vectors 7 tunneling of the chambers is carried out 8. Simultaneously from the surface through the overlying rocks 9 and minerals, wells 10 are drilled, the faces of which are located in the roof of the chambers 8. Along the boundary of the field 1 with the host rocks 11, as with Oron hanging 5 and 6 lying side laterally, and on its flanks, the longitudinal axis of the wells 10 is arranged in contact with the host rock deposit. The inclination angles α ₁ , wells 10 correspond to the angle of incidence β of the field. The field is being developed by panels P in directions 12 from the flanks to its central part. In this case, the panels P are developed by the mining blocks B 'in the direction 13 from the lying 6 to the hanging 5 side of the field.

Непосредственно добычу полезного ископаемого из блоков Б' производят в две стадии. Direct mining of minerals from blocks B 'is carried out in two stages.

На первой стадии осуществляют проходку наклонных выемочных камер 14 круглого сечения. Для этого на устье скважины 10 устанавливают буровую установку (не показана), с помощью которой в ствол скважины опускают буровую колонну 15. В камере 8 нижний торец буровой колонны соединяют с породоразрушающим инструментом 16. Режущими элементами породоразрушающего инструмента при его вращении и подъеме ввеpх производят разрушение полезного ископаемого в пределах контуров выемочной камеры с дальнейшим магазинированием разрушенного полезного ископаемого в выработанном пространстве. Проходку выемочной камеры 14 прекращают при достижении ее кровлей нижней границы предохранительного целика 17. Оставление предохранительного целика 17 вызвано необходимостью предотвращения прорыва грунтовых вод из налегающих 9 и вмещающих 11 пород в выработанное пространство выемочных камер 14, а в дальнейшем и в подготовительные, нарезные и в выработки вскрытия. После полной проходки выемочной камеры 14 и выпуска разрушенного полезного ископаемого буровую колонну 15 вместе с породоразрушающим инструментом 16 опускают в камеру 8. Отсоединяют породоразрушающий инструмент, после чего буровую колонну поднимают на дневную поверхность. Затем на сопряжении камеры 8 с ортом 7 устанавливают водонепроницаемую перемычку (на чертежах не показана). Внутреннюю полость выемочной камеры 14 через скважину 10 заполняют твердеющим материалом. Крепость закладочного материала после набора прочностных характеристик должны превышать крепость полезного ископаемого. Таким образом создают искусственные целики 18 в форме цилиндров. At the first stage, inclined excavation chambers 14 of circular cross section are drilled. For this purpose, a drilling rig (not shown) is installed at the wellhead 10, by means of which the drill string 15 is lowered into the wellbore 15. In the chamber 8, the lower end of the drill string is connected to the rock cutting tool 16. The cutting elements of the rock cutting tool when it is rotated and raised to the top, destroy mineral within the contours of the extraction chamber with further storing destroyed mineral in the worked out space. The passage of the extraction chamber 14 is stopped when the roof reaches the lower boundary of the safety pillar 17. The safety pillar 17 is left behind due to the need to prevent breakthrough of groundwater from overlying 9 and containing 11 rocks into the mined-out space of the excavation chambers 14, and subsequently into the preparatory, rifled and into the excavations autopsy. After the sinking chamber 14 has been completely drilled and the destroyed mineral has been discharged, the drill string 15 together with the rock cutting tool 16 is lowered into the chamber 8. The rock cutting tool is disconnected, after which the drill string is lifted to the day surface. Then, at the interface of the chamber 8 with the unit 7, a waterproof jumper is installed (not shown in the drawings). The internal cavity of the extraction chamber 14 through the well 10 is filled with hardening material. The strength of the filling material after a set of strength characteristics should exceed the strength of the mineral. Thus create artificial pillars 18 in the form of cylinders.

На второй стадии с дневной поверхности осуществляют бурение скважин 19 с расположением их забоев в кровле ортов 7. Угол наклона α₂ каждой из скважин 19 соответствует углу падения β месторождения. На устье скважины 19 устанавливают буровую установку (на чертежах не показана), с помощью которой в ствол скважины опускают буровую колонну 20. Нижний торец буровой колонны 20 в орте 7 соединяют с породоразрушающим инструментом 21. Режущими элементами породоразрушающего инструмента 20 производят разрушение полезного ископаемого в пределах контуров наклонной выемочной камеры 22 при его вращении и подъеме вверх. Разрушенное полезное ископаемое магазинируют 23 в выработанном пространстве выемочной камеры для предотвращения образования призм сползания. При достижении кровлей выемочной камеры 22 нижней границы предохранительного целика 17, проходку последней прекращают с последующим выпуском разрушенного полезного ископаемого из магазина 23 на орт 7. Из орта полезное ископаемое выдают на дневную поверхность для обогащения. Затем буровую колонну 20 опускают вниз с последующим демонтажом породоразрушающего инструмента 21. После этого в орте 7 устанавливают водонепроницаемую перемычку (на чертежах не показана). Через скважину 19 выработанное пространство выемочной камеры 22 заполняют твердеющей закладкой 24. На этом процесс выемки полезного ископаемого из блока добычного Б' прекращают. В пределах границ добычного блока Б боковые поверхности выемочных камер 14 и 22, проходимые на первой и второй стадиях, соответственно, касаются между собой образующими. Этим достигается снижение потерь в междукамерных целиках 25 звездообразной формы до уровня, не превышающего 8% на добычный блок.In the second stage, wells 19 are drilled from the day surface with their faces located in the roof of the unit vectors 7. The inclination angle α _{2 of} each of the wells 19 corresponds to the angle of incidence β of the field. A drilling rig is installed at the wellhead 19 (not shown in the drawings), by means of which a drill string 20 is lowered into the wellbore 20. The lower end of the drill string 20 in orth 7 is connected to the rock cutting tool 21. The cutting elements of the rock cutting tool 20 produce mineral destruction within the contours of the inclined extraction chamber 22 during its rotation and rise up. Destroyed minerals store 23 in the mined-out space of the extraction chamber to prevent the formation of creeping prisms. When the roof of the extraction chamber 22 reaches the lower boundary of the safety pillar 17, the penetration of the latter is stopped, followed by the release of the destroyed mineral from the store 23 to the unit 7. From the orth, the mineral is given to the surface for enrichment. Then the drill string 20 is lowered down, followed by the dismantling of the rock cutting tool 21. After that, a waterproof bridge (not shown) is installed in the unit 7. Through the well 19, the mined-out space of the extraction chamber 22 is filled with a hardening tab 24. At this point, the process of extracting minerals from the mining block B 'is stopped. Within the boundaries of the mining block B, the lateral surfaces of the extraction chambers 14 and 22, passable in the first and second stages, respectively, are tangent to each other. This achieves a reduction in losses in the inter-chamber pillars of 25 star-shaped to a level not exceeding 8% per mining block.

Таким образом, для обеспечения предлагаемой технологии расстояние между продольными осями ортов 7 равны диаметру D выемочной камеры 22, проходимой на второй стадии. Диаметр d выемочной камеры 14 из условий достижения минимального уровня потерь в добычном блоке Б определяют из выражения d=0,4D. С применением указанной закономерности представляется возможным использование искусственных целиков 18 в качестве направляющих породоразрушающего инструмента 21, с помощью которого проходят выемочные камеры 22 на второй стадии. Thus, to ensure the proposed technology, the distance between the longitudinal axes of the unit vectors 7 is equal to the diameter D of the extraction chamber 22, which is passed in the second stage. The diameter d of the extraction chamber 14 from the conditions for achieving the minimum level of losses in the mining block B is determined from the expression d = 0.4D. Using this pattern, it seems possible to use artificial pillars 18 as guides of the rock cutting tool 21, with the help of which the extraction chambers 22 pass in the second stage.

Использование изобретения позволит вовлечь в промышленное освоение алмазоносные, угольные и рудные месторождения с высокой эффективностью без нанесения ущерба окружающей среде. The use of the invention will allow to engage in industrial development diamondiferous, coal and ore deposits with high efficiency without harming the environment.

Claims

1. METHOD FOR DEVELOPING ANTI-DEPTH DEPOSITS, including opening a deposit with underground mine workings and pilot wells, mining ore bodies in blocks with excavating minerals by chambers and forming inter-chamber pillars, discharging destroyed minerals to underground workings and delivering them to a day surface that is different pilot wells are drilled with the output of their faces in the roof of underground mine workings, mineral extraction is carried out by cylindrical inclined chambers with an angle of inclination equal to the angle of incidence of the ore body, in the direction from the lying to the hanging side, and first, the mineral is extracted in the inter-chamber pillars by wells drilled on a square grid with a distance between them equal to the diameter of the extraction chamber, with the laying of the worked out space with a hardening mixture and the formation of artificial inter-chamber pillars, and the extraction of minerals in the chambers is carried out under the protection of artificial pillars by drilling pilot wells from bottom to top with drilling equipment hung on a drill string in underground mining.

2. The method according to claim 1, characterized in that the artificial inter-chamber pillars form a fortress exceeding the strength of the mineral.