RU2034149C1

RU2034149C1 - Method for mineral mining from pipeline orebody

Info

Publication number: RU2034149C1
Application number: RU93029455/03A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Мосинец; Ю.В. Литинский; В.В. Соловьев; В.В. Кротков; С.А. Смирнов; П.Н. Кутилкин; В.П. Гриб
Original assignee: Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: orebody is worked by rotary drilling of holes of the first and second phases of different diameters, and withdrawal of drilled out mass to surface. Extraction is carried out by hexagonal cells. Holes of the first phase are drilled with small diameter in tops of hexagonal cells, and the second phase holes are drilled with large diameter in centers of hexagonal cells after filling of all first phase holes of each hexagonal cell. Diameter of the first phase holes equal half length of hexagonal cell side, and diameter of the second phase holes equals 1.1-1.3 diameters of the first phase holes. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел трубкообразной формы, например, кимберлитовых трубок. The invention relates to the mining industry and can be used in the development of steeply falling ore bodies of a tubular shape, for example, kimberlite pipes.

Известен способ разработки трубкообразных рудных тел, включающий проведение подготовительных и нарезных выработок, слоевую восходящую отработку запасов вертикальных полос с закладкой очистных выработок слоя твердеющими смесями, при этом нарезную выработку в слое проходят по контуру рудного тела не более, чем на половину его длины, отработку ведут одновременно по всей площади рудного тела полосами первой и второй очереди с отставанием в выемке полос второй очереди по высоте, отработку каждого слоя в полосах первой очереди ведут с формированием рудных целиков на сопряженных нарезной и очистных выработок, после закладки очистных выработок слоя полос первой очереди из нарезной выработки заложенного слоя взрывом шпуров в ее кровле проходят нарезную выработку полос первой очереди следующего слоя, а нарезную выработку в слое полос второй очереди проходят по сформированным целикам вприсечку к заложенной нарезной выработке полос первой очереди (см. авт.св. СССР N 1618885). A known method for the development of tube-shaped ore bodies, including preparatory and threaded workings, layered ascending mining of vertical strip stocks with the laying of mine workings of the layer with hardening mixtures, while the threaded workings in the layer pass along the contour of the ore body no more than half its length, mining is carried out at the same time, over the entire area of the ore body, the strips of the first and second stages with a lag in the recess of the second-stage strips in height, the mining of each layer in the first-stage strips is carried out with by laying ore pillars on the conjugate rifled and treatment workings, after laying the treatment workings of the first-stage strip layer from the rifled excavation of the mortgaged layer, blast holes in its roof pass the rifled production of the first-stage strip of the next layer, and the rifled production in the second-stage strip passes along the formed pillars cross-cutting to the mortgaged rifled excavation of the first stage lanes (see ed. St. USSR N 1618885).

Известный способ требует проведения большого объема горноподготовительных и нарезных работ, в результате выводятся из хозяйственного оборота большие площади земной поверхности, требуются большие затраты и длительный срок на отработку месторождения. The known method requires a large amount of mining and rifling, as a result, large areas of the earth's surface are withdrawn from economic circulation, high costs and a long term for developing the field are required.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к известному является способ добычи полезных ископаемых, используемый при разведке месторождений. Способ включает вращательное бурение скважин сплошным забоем, когда рудная масса подвергается разрушению по всему забою скважины и извлекается из скважины в виде шлама (см. Дорохин И.В. и др. Месторождения полезных ископаемых и их разведка; М. Недра, 1969, с.232). The closest in technical essence and combination of features to the known is the method of mining used in the exploration of deposits. The method includes rotary drilling of wells with a continuous bottom when the ore mass is destroyed throughout the bottom of the well and is removed from the well in the form of sludge (see Dorokhin I.V. et al. Mineral deposits and their exploration; M. Nedra, 1969, p. 232).

Недостатком известного способа является то, что при использовании его для промышленной добычи полезных ископаемых путем бурения сети скважин по рудному телу имеют место большие потери рудной массы в межскважинных целиках, что резко снижает эффективность способа, особенно при добыче ценного минерального сырья. The disadvantage of this method is that when it is used for industrial mining by drilling a network of wells through the ore body, there are large losses of ore mass in the interwell pillars, which dramatically reduces the effectiveness of the method, especially when mining valuable mineral raw materials.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию способа добычи полезных ископаемых из трубкообразных рудных тел, который позволит осуществить выемку рудной массы с минимальными потерями в межскважинных целиках. При этом исключается традиционная схема вскрытия рудного тела горными выработками (шахтные стволы, подходные капитальные и подготовительные выработки) с одновременным сокращением сроков ввода в эксплуатацию месторождения. The invention is aimed at solving the problem of creating a method of mining from tubular ore bodies, which will allow the extraction of ore mass with minimal losses in the interwell pillars. At the same time, the traditional scheme of opening the ore body with mine workings (mine shafts, suitable capital and preparatory workings) is excluded with a simultaneous reduction in the commissioning time of the deposit.

Задача решена созданием способа добычи полезных ископаемых из трубкообразных рудных тел, включающим вращательное бурение сплошным забоем вертикальных скважин по рудному телу с извлечением выбуренной рудной массы на поверхность, в котором согласно изобретению рудное тело разбуривают скважинами разного диаметра по ромбической координатной сетке, размещая скважины в вершинах ромбов, при этом вдоль малых диагоналей ромбов между скважинами большего диаметра бурят две скважины меньшего диаметра, а в смежных малых диагоналях ромбов скважины большего диаметра бурят со смещением одна относительно другой вдоль диагонали на 1,5 длины малой диагонали ромба, при этом вначале последовательно бурят и после извлечения выбуренной рудной массы закладывают твердеющими смесями все скважины меньшего диаметра вокруг одной из скважин большего диаметра, затем бурят и после извлечения выбуренной рудной массы закладывают твердеющими смесями скважину большего диаметра, после чего цикл повторяют до полной отработки рудного тела. The problem is solved by creating a method of mining minerals from tube-shaped ore bodies, including rotary drilling by continuous slaughter of vertical wells along the ore body with extraction of the drilled ore mass to a surface in which, according to the invention, the ore body is drilled with wells of different diameters along the rhombic coordinate grid, placing wells at the vertices of rhombuses , while along the small diagonals of rhombuses between wells of larger diameter, two wells of smaller diameter are drilled, and in adjacent small diagonals of rhombuses of wells Larger diameters are drilled with an offset of 1.5 times the diagonal of the rhombus, one relative to the other along the diagonal, first, successively, and after extraction of the drilled ore mass, all wells of smaller diameter are laid with hardening mixtures around one of the larger diameters, then they are drilled after extraction the drilled ore mass is laid by hardening mixtures with a larger diameter well, after which the cycle is repeated until the ore body is completely worked out.

Предлагаемый способ обеспечивает высокую степень извлечения полезного ископаемого из рудного тела в пределах его контура за счет сокращения потерь рудной массы в межскважинных целиках. Это достигается благодаря тому, что при бурении скважин по ромбической координатной сетке с чередованием вдоль малых диагоналей ромбов скважин большего диаметра через две скважины меньшего диаметра, со смещением скважин большего диаметра в смежных малых диагоналях ромбов на 1,5 длины малой оси ромбов образуются площадные гексагональные ячейки скважин, каждая из которых включает центральную скважину большего диаметра и шесть оконтуривающих скважин меньшего диаметра, что обеспечивает значительное сокращение объема межскважинных целиков, а последовательное бурение вначале всех скважин меньшего диаметра с закладкой их твердеющими смесями после извлечения рудной массы вокруг одной из скважин большего диаметра создает благоприятные условия для бурения центральной скважины большего диаметра, повтор указанного цикла обеспечивает полную отработку рудного тела в пределах его контура с минимальными потерями полезного ископаемого. The proposed method provides a high degree of extraction of minerals from the ore body within its contour by reducing the loss of ore mass in the interwell pillars. This is achieved due to the fact that when drilling wells along a rhombic coordinate grid with alternating along the small diagonals of rhombuses of wells of larger diameter through two wells of smaller diameter, with offset wells of larger diameter in adjacent small diagonals of rhombuses by 1.5 lengths of the small axis of rhombuses, areal hexagonal cells are formed wells, each of which includes a central well of larger diameter and six contouring wells of smaller diameter, which provides a significant reduction in the volume of inter-well pillars s, and sequential drilling at the beginning of all wells of a smaller diameter with their laying with hardening mixtures after extraction of ore mass around one of the wells of a larger diameter creates favorable conditions for drilling a central well of a larger diameter, repeating this cycle ensures complete mining of the ore body within its contour with minimal losses mineral resource.

Целесообразно диаметр скважин меньшего диаметра выбирать из условия d 0,5а, а диаметр скважин большего диаметра из соотношения D (1,1-1,3) d, где d диаметр скважин меньшего диаметра; D диаметр скважин большего диаметра, а длина стороны ромба. It is advisable to choose the diameter of the wells of smaller diameter from the condition d 0.5a, and the diameter of the wells of larger diameter from the ratio D (1.1-1.3) d, where d is the diameter of the wells of smaller diameter; D is the diameter of the wells of larger diameter, and the length of the side of the rhombus.

Выбор диаметра скважин меньшего диаметра из условия d 0,5а обеспечивает плотную компановку скважин в площадной гексагональной ячейке, выбор диаметра скважин большего диаметра D (1,1 + 1,3) d обеспечивает выбор рудной массы из межскважинных целиков между скважинами меньшего диаметра, при уменьшении D потери в межскважинных целиках существенно возрастают, при увеличении D степень выемки межскважинных целиков возрастает, однако отрицательно сказывается разубоживание рудной массы за счет перебура заложенных твердеющей массой скважин меньшего диаметра, и при D > 1,3 d влияние разубоживания существенно снижает эффект полноты выемки. Например, при D=1,73 d достигается полная выемка межскважинных целиков, но разубоживание составляет 40-45%
Сущность способа поясняется чертежами.The choice of the diameter of the wells with a smaller diameter from the condition d 0.5a provides a tight arrangement of wells in the areal hexagonal cell, the choice of the diameter of the wells with a larger diameter D (1.1 + 1.3) d ensures the selection of ore mass from the inter-pillar between the wells of smaller diameter D losses in the interwell pillars increase significantly, with an increase in D, the degree of excavation of the interwell pillars increases, however, the dilution of the ore mass is negatively affected due to the overhang of wells smaller than diameter, and for D> 1.3 d, the effect of dilution significantly reduces the effect of the completeness of the excavation. For example, at D = 1.73 d, a complete extraction of the interwell pillars is achieved, but dilution is 40-45%
The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг.1 показано рудное тело изометричной формы в плане; на фиг.2 рудное тело вытянутой формы в плане; на фиг.3 площадная гексагональная ячейка скважины из одной центральной скважины большего диаметра и шести оконтуривающих скважин меньшего диаметра; на фиг.4 размещение скважин по ромбической координатной сетке (для наглядности диаметр скважин показан вне масштаба). Figure 1 shows the ore body of an isometric shape in plan; figure 2 ore body of elongated shape in plan; figure 3 areal hexagonal cell wells from one central well of larger diameter and six contouring wells of smaller diameter; figure 4 the location of the wells on the rhombic coordinate grid (for clarity, the diameter of the wells shown off-scale).

Добычу полезных ископаемых по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. The extraction of minerals by the proposed method is as follows.

При наличии рудных трубкообразных тел, имеющих в плане как изометричную (фиг. 1), так и вытянутую форму (фиг.2) определяется центр тяжести тела по площади (точка 0). Затем на план рудного тела накладывается координатная ромбическая сетка с ориентировкой, например, вдоль длинной оси симметрии вытянутого рудного тела. При изометричной форме рудного тела в плане ориентировка координатной сетки произвольная, например, вдоль магнитного меридиана. In the presence of ore tube-shaped bodies having both an isometric (Fig. 1) and an elongated shape (Fig. 2), the center of gravity of the body is determined by its area (point 0). Then, a coordinate rhombic grid with orientation, for example, along the long axis of symmetry of the elongated ore body, is superimposed on the plan of the ore body. With the isometric shape of the ore body in plan, the orientation of the coordinate grid is arbitrary, for example, along the magnetic meridian.

Размещение и бурение скважин в соответствии с ромбической координатной сеткой предусматривается в вершинах ромбов. Рудное тело разбуривают скважинами разного диаметра, при этом вдоль малых диагоналей ромбов скважин большего диаметра 1 бурят с чередованием через две скважины меньшего диаметра 2. Скважины большего диаметра 1 в смежных малых диагоналях 3 ромбов бурят со смещением одна относительной другой вдоль диагонали на 1,5 длины малой диагонали ромба. При таком размещении и бурении скважин 1 большего и скважин 2 меньшего диаметров образуются площадные гексагональные ячейки 4, в центре каждой из которых находится скважина большего диаметра 1, а вокруг шесть скважин меньшего диаметра. При такой компоновке скважин достигается наиболее полная отработка рудного тела с минимальными оставлением руды в межскважинных целиках. The placement and drilling of wells in accordance with the rhombic coordinate grid is provided for at the vertices of rhombs. The ore body is drilled with wells of different diameters, while along small diagonals of rhombuses, wells of larger diameter 1 are drilled alternating through two wells of smaller diameter 2. Wells of larger diameter 1 in adjacent small diagonals of 3 rhombuses are drilled with an offset of one relative to the other along the diagonal by 1.5 lengths small diagonal rhombus. With this arrangement and drilling of larger wells 1 and wells 2 of smaller diameters, areal hexagonal cells 4 are formed, in the center of each of which there is a well of larger diameter 1, and around six wells of smaller diameter. With this arrangement of wells, the most complete mining of the ore body is achieved with minimal ore left in the interwell pillars.

Бурение скважин начинают проводить с центральной гексагональной ячейки 4, расположенной в зоне центра тяжести рудного тела. Drilling of wells begins from the central hexagonal cell 4, located in the center of gravity of the ore body.

Вначале последовательно бурят скважины 1 меньшего диаметра вокруг центральной скважины 1 большего диаметра. При этом после бурения скважины 2 и извлечения выбуренной рудной массы на поверхность производят ее закладку твердеющими смесями, например, смесью песка и глины с цементом. Одновременно с закладкой пробуренной скважины производят бурение диаметрально противоположной скважины 2 меньшего диаметра. После разбуривания и закладки твердеющими смесями всех шести скважин меньшего диаметра гексагональной ячейки 4 бурят центральную скважину 1 большего диаметра с извлечением разбуренной рудной массы на поверхность, после чего производят закладку центральной скважины 1 большего диаметра твердеющими смесями. Таким образом, завершается полный цикл отработки одной гексагональной ячейки 4. Полная отработка рудного тела в пределах границ его контуров достигается путем последовательного бурения скважин 2 меньшего диаметра и скважин 1 большего диаметра в соседних ячейках с общим направлением от центра к периферии рудного тела. Так, например, при бурении скважин меньшего диаметра диаметром 4, 6 м (установкой РТБ-4,6 УЗТМ) площадь одной гексагональной ячейки составит 170,7 м², при этом, если центральную скважину 1 также бурить диаметром 4,6 м, то общая площадь межскважинных целиков составит 54 м², по 9 м² на каждый целик.First, wells 1 of smaller diameter are sequentially drilled around a central well 1 of larger diameter. In this case, after drilling well 2 and extracting the drilled ore mass to the surface, it is laid with hardening mixtures, for example, a mixture of sand and clay with cement. Simultaneously with the laying of the drilled well, a diametrically opposite well 2 of smaller diameter is drilled. After drilling and laying with hardening mixtures of all six wells of a smaller diameter hexagonal cell 4, a central well 1 of a larger diameter is drilled with extraction of the drilled ore mass to the surface, after which the central well 1 of a larger diameter is laid with hardening mixtures. Thus, the complete mining cycle of one hexagonal cell 4 is completed. The complete mining of the ore body within the boundaries of its contours is achieved by successive drilling of wells 2 of smaller diameter and wells 1 of larger diameter in neighboring cells with a common direction from the center to the periphery of the ore body. So, for example, when drilling wells of smaller diameter with a diameter of 4.6 m (using the RTB-4.6 UZTM installation) the area of one hexagonal cell will be 170.7 m ² , while if the central well 1 is also drilled with a diameter of 4.6 m, then the total area of the interwell pillars will be 54 m ² , 9 m ² for each pillar.

При бурении центральной скважины 1 диаметром 7,96 м (1,73х4,6) обеспечивается полная выемка межскважинных целиков, однако в этом случае разубоживание рудной массы закладочной твердеющей смесью составляет 40-45% что приводит к снижению эффективности добычи полезных ископаемых. When drilling a central well 1 with a diameter of 7.96 m (1.73x4.6), a complete extraction of the inter-pillar pillars is ensured, however, in this case, the dilution of the ore mass with a solidification hardening mixture is 40-45%, which leads to a decrease in the efficiency of mining.

При соотношении диаметров скважин меньшего диаметра и скважин большего диаметра D (1,1-1,3) d достигается наиболее оптимальное соотношение между объемами выбуренной рудной массы, потерями рудной массы в межскважинных целиках и разубоживанием рудной массы, например, при D 1,3 d потери в межскважинных целиках составят 5-7% а разубоживание составит 15%
Предлагаемый способ найдет широкое применение при разработке месторождений полезных ископаемых трубкообразной морфологии, например, кимберлитовых трубок, т.к. он исключает традиционный метод вскрытия и подготовки месторождений к эксплуатации, и, следовательно, не требует проведения большого объема горно-подготовительных работ, обеспечивает отработку месторождения с минимальным экологическим ущербом для окружающей среды.With the ratio of the diameters of the wells of smaller diameter and wells of larger diameter D (1.1-1.3) d, the most optimal ratio is achieved between the volumes of the drilled ore mass, the loss of ore mass in the interwell pillars and the dilution of the ore mass, for example, at D 1.3 d losses in the interwell pillars will be 5-7% and dilution will be 15%
The proposed method will find wide application in the development of mineral deposits of tube-like morphology, for example, kimberlite pipes, because it excludes the traditional method of opening and preparing deposits for operation, and, therefore, does not require a large amount of mining and preparatory work, ensures the development of the deposit with minimal environmental damage.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING USEFUL MINING FROM PIPELINE ORE BODIES, including the development of an ore body by rotary drilling of wells of the first and second stages of different diameters with the extraction of the drilled ore mass to the surface and subsequent laying of wells with hardening mixtures, characterized in that the development of the ore ore body wells of the first stage drill a smaller diameter at the vertices of the hexagonal cells, and wells of the second stage drill a larger diameter in their centers after laying in each hexag single cell of all wells of the first stage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the diameter of the first stage wells is half the length of the side of the hexagonal cell, and the diameter of the second stage wells is 1.1 1.3 the diameter of the first stage wells.