[go: up one dir, main page]

RU2213868C1 - Method of mining with filling of permafrost mineral deposits - Google Patents

Method of mining with filling of permafrost mineral deposits Download PDF

Info

Publication number
RU2213868C1
RU2213868C1 RU2002116295/03A RU2002116295A RU2213868C1 RU 2213868 C1 RU2213868 C1 RU 2213868C1 RU 2002116295/03 A RU2002116295/03 A RU 2002116295/03A RU 2002116295 A RU2002116295 A RU 2002116295A RU 2213868 C1 RU2213868 C1 RU 2213868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
permafrost
mining
refrigerant
filling
Prior art date
Application number
RU2002116295/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.В. Михайлов
нов В.И. Емель
В.И. Емельянов
Г.А. Катков
В.Ф. Носков
С.В. Горный
Ю.П. Галченко
В.А. Шерстов
В.И. Сенко
Original Assignee
Михайлов Юрий Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михайлов Юрий Васильевич filed Critical Михайлов Юрий Васильевич
Priority to RU2002116295/03A priority Critical patent/RU2213868C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2213868C1 publication Critical patent/RU2213868C1/en

Links

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

FIELD: mining; applicable in underground mining of mineral deposits in permafrost rocks (in permafrost zone) by systems with filling of worked-out spaces and formation of filling mass (artificial pillar). SUBSTANCE: method includes formation of primary stopes, supply to worked-out space of filler, binding material and cooled air. In this case, supplied to worked-out space is coolant with required temperature determined by formula given in invention description. In this case, first coolant is supplied and then, cooled water is dispersed in amount determined by formula given in invention description. Invention provides for high efficiency of underground mining of permafrost mineral deposits due to formation of stable fill mass in preset terms with coordination with process of mining of permafrost rocks, that makes it possible to extract useful mineral by highly efficient and highly mechanized systems featuring maximum characteristics of mineral recovery. EFFECT: higher efficiency. 2 cl

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке месторождений в многолетнемерзлых породах (в зоне вечной мерзлоты) системами с закладкой выработанного пространства при формировании закладочного массива (искусственного целика). Более 70% полезных ископаемых России находятся в условиях криолитозоны, в которой сосредоточены огромные запасы угля, железа, драгоценных и редких металлов. The invention relates to the field of mining and can be used in underground mining in permafrost (in the permafrost zone) systems with the laying of the worked out space when forming a filling array (artificial pillar). More than 70% of Russia's minerals are located in the permafrost zone, in which huge reserves of coal, iron, precious and rare metals are concentrated.

Известен способ возведения искусственных целиков и закладочных массивов при разработке месторождений подземным способом с закладкой выработанного пространства (см. Технологическая инструкция по производству закладочных работ на рудниках Норильского комбината // Минцветмет СССР, ВПО Союзникель. - Норильск, 1981, 41 с.). There is a method of erecting artificial pillars and stowage arrays during the development of deposits by underground mining with the laying of the worked out space (see. Technological instruction for the production of stowing works at the mines of the Norilsk Combine // USSR Ministry of Color, VPO Soyuznikel. - Norilsk, 1981, 41 pp.).

Недостатком способа является сложность и трудоемкость работ по возведению искусственного закладочного массива, заключающаяся в необходимости строительства металлоемких закладочных комплексов и сложности создания закладочных смесей устойчивых к отрицательным температурам. The disadvantage of this method is the complexity and laboriousness of the construction of an artificial filling array, which consists in the need for the construction of metal-intensive filling complexes and the complexity of creating filling mixtures resistant to negative temperatures.

Наиболее близким техническим решением является технология разработки месторождений с формированием намораживаемой породной закладки в выработанном пространстве (см. Красных С.Н. Опытно-промышленные испытания намораживаемой породной закладки выработанного пространства // Цветная металлургия, 1985, 7, с.13-15). The closest technical solution is the technology of field development with the formation of a freezing rock bookmark in the worked out space (see Krasnykh S.N. Pilot tests of the freezing rock bookmark of the worked out space // Non-Ferrous Metallurgy, 1985, 7, pp. 13-15).

Недостатком этого технического решения является то, что при формировании закладочного массива не вскрыт механизм замораживания, который позволял бы увязать время очистных работ с периодом набора закладочным массивом необходимой прочности. Поэтому при использовании высокопроизводительной техники и большом объеме добычи руд закладочные работы отстают от очистных работ. The disadvantage of this technical solution is that during the formation of the filling array, the freezing mechanism was not opened, which would allow linking the time of treatment to the period of filling the filling array with the required strength. Therefore, when using high-performance equipment and a large volume of ore mining, laying operations lag behind sewage treatment.

Цель изобретения заключается в управлении формированием закладочного массива, позволяющем обеспечить высокую адаптивность закладочных работ к эффективным технологиям подземной добычи полезных ископаемых. The purpose of the invention is to control the formation of the filling array, which allows for high adaptability of the filling operations to efficient underground mining technologies.

При разработке месторождений системами с закладкой выработанного пространства в условиях вечной мерзлоты в качестве твердеющей закладки наиболее целесообразно применять воду или воду с твердыми отходами горного производства. В этом случае формировать закладочный массив необходимо в рациональном режиме, то есть в таком, при котором толщину закладочного массива и время, необходимое для набора требуемой прочности, увязывают с технологией очистных работ и в зависимости от теплофизических свойств воды, применяемых хладагентов (воздух, пустые породы отвалов, "хвосты" обогатительных фабрик и другое) и их первоначальных температур. When developing deposits with systems with the laying of the worked out space in permafrost conditions, it is most expedient to use water or water with solid waste from mining as the hardening bookmark. In this case, it is necessary to form a filling array in a rational mode, that is, in such a way that the thickness of the filling array and the time required to set the required strength are linked to the treatment technology and depending on the thermophysical properties of the water used refrigerants (air, waste rock dumps, tailings of concentration plants and others) and their initial temperatures.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе образования искусственного закладочного массива, включающем образование первичных очистных выработок, подачу в выработанное пространство заполнителя, вяжущего материала и охлажденного воздуха, вначале определяют значение (величину) температуры хладагента для получения закладки необходимой прочности за технологически заданный период времени по формуле:
tx = к•ν•δ/τ•α (1)
где δ - толщина слоя замораживаемой воды искусственного массива, м;
τ - время замораживания слоя воды, с;
α - коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м2•град);
ν - скрытая теплота кристаллизации воды, Дж/м3;
к - коэффициент, учитывающий время охлаждения воды до 0oС и замораживания льда до устойчивого состояния массива;
tx - температура хладагента, oС.
This goal is achieved by the fact that in the known method of forming an artificial filling array, including the formation of primary treatment workings, feeding filler, binder material and cooled air into the worked out space, first determine the value (value) of the temperature of the refrigerant to obtain the bookmark of the required strength for a technologically specified period of time according to the formula:
t x = k • ν • δ / τ • α (1)
where δ is the thickness of the layer of frozen water of the artificial massif, m;
τ is the time of freezing the water layer, s;
α - convective heat transfer coefficient, W / (m 2 • deg);
ν is the latent heat of water crystallization, J / m 3 ;
k is a coefficient taking into account the time of cooling water to 0 o C and freezing ice to a stable state of the massif;
t x - refrigerant temperature, o C.

Полученная зависимость выполнена применительно к следующим условиям применения: конечная температура закладочного массива (целика) - не более минус 4oС; коэффициент, учитывающий время охлаждения воды до 0oС и замораживания льда до устойчивого состояния массива к=1,2; коэффициент конвективного теплообмена α= 6-12 Вт/(м2 •град); скрытая теплота кристаллизации воды ν= 0,33•109 Дж/м3; коэффициент температуропроводности воды λ=0,13 м2/с, толщина единичного слоя воды δo - не более 0,2 м.The resulting dependence is made in relation to the following conditions of use: the final temperature of the filling array (pillar) is not more than minus 4 o C; a coefficient taking into account the time of cooling water to 0 o C and freezing ice to a stable state of the massif k = 1.2; coefficient of convective heat transfer α = 6-12 W / (m 2 • deg); latent heat of water crystallization ν = 0.33 • 10 9 J / m 3 ; coefficient of thermal diffusivity of water λ = 0.13 m 2 / s, the thickness of a single layer of water δ o - not more than 0.2 m

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что для принятых ограничений, исходя из закона сохранения энергии, определяют предельное соотношение между массой воды и массой хладагента по формуле:

Figure 00000001

где Мn - масса хладагента (дробленой породы), кг;
Mв - масса воды, кг;
tв - начальная температура воды, град;
tx - начальная температура хладагента (породы), град.In addition, the goal is achieved by the fact that for the accepted restrictions, based on the law of conservation of energy, determine the maximum ratio between the mass of water and the mass of the refrigerant according to the formula:
Figure 00000001

where M n is the mass of the refrigerant (crushed rock), kg;
M in - the mass of water, kg;
t in - the initial temperature of the water, deg;
t x - initial temperature of the refrigerant (rock), deg.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Рассмотрим вариант разработки месторождения камерной системой, включающей образование первичных очистных выработок (камер, слоевых штреков), заполнение первичных выработок закладкой, отработку междукамерных целиков после набора закладочным массивом необходимой прочности. В случае формирования ледяного массива целик создают слоями определенной единичной мощности, последовательно слой за слоем. Следует отметить особенность замораживания ледяного (льдопородного) массива, которая заключается в том, что время замораживания не зависит от мощности рудного тела, так как слой воды замерзает за один и тот же период времени при различной площади камеры. Другими словами, время замораживания зависит от толщины единичного слоя (при прочих равных условиях температур хладагентов, воды, горного массива и пр.), но не от его площади. Consider the option of developing a field using a chamber system, including the formation of primary treatment workings (chambers, lay drifts), filling the primary workings with a bookmark, and working off interchamber pillars after filling with the required strength by filling array. In the case of ice mass formation, the pillars are created in layers of a certain unit power, sequentially layer by layer. It should be noted the peculiarity of freezing the ice (ice-rock) massif, which consists in the fact that the freezing time does not depend on the power of the ore body, since the water layer freezes over the same period of time with a different chamber area. In other words, the freezing time depends on the thickness of a single layer (ceteris paribus the temperature of refrigerants, water, rock mass, etc.), but not on its area.

Например, отработка горизонтального слоя выполняется очистными штреками высотой 2,2 м. Для обеспечения замораживания за технологически необходимый период времени, например, за 50 дней, температура хладагента (в соответствии с принятыми условиями и формулой 1) должна быть не более минус 20oС. Если по технологическим причинам необходимо сократить срок замораживания, например до 40 дней. Согласно принятым условиям и изложенным выше расчетам в этом случае необходимо использовать хладагент с температурой минус 25oС. Таким образом, меняя параметры единичного слоя замораживаемой воды, температуры хладагента или время замораживания, можно управлять процессом формирования закладочного массива в соответствии с конкретными технологическими требованиями.For example, the development of the horizontal layer is carried out by treatment drifts 2.2 m high. To ensure freezing for the technologically necessary period of time, for example, 50 days, the temperature of the refrigerant (in accordance with the accepted conditions and formula 1) should be no more than minus 20 o C. If for technological reasons it is necessary to reduce the freezing period, for example, up to 40 days. According to the accepted conditions and the above calculations, in this case it is necessary to use a refrigerant with a temperature of minus 25 o C. Thus, by changing the parameters of a single layer of frozen water, the temperature of the refrigerant or the freezing time, it is possible to control the process of forming the filling array in accordance with specific technological requirements.

В случае применения льдопородной закладки в качестве материала для создания искусственного массива технологические операций практически остаются теми же, что и в рассмотренном выше случае. Особенностью в данном случае является следующая последовательность формирования искусственного массива: вначале отсыпают дробленый материал из пустых пород с отрицательной температурой в соответствии с формулой 1, затем на него рассеивают охлажденную воду в количестве, определяемом по формуле 2, превышение которого для данных условий приводит к созданию массива с неравномерной прочностью. Следовательно, использование полученных зависимостей обеспечивает создание устойчивого закладочного массива в заданные сроки с увязкой с технологией разработки многолетнемерзлых пород. Это, в конечном счете, позволяет добывать полезное ископаемое высокопроизводительными и высокомеханизированными системами с максимальными показателями извлечения из недр. Безусловным условием выполнения вышеизложенных требований относится к добыче руд ценных и благородных металлов. In the case of using an ice-rock bookmark as a material for creating an artificial array, the technological operations practically remain the same as in the case considered above. A feature in this case is the following sequence of formation of the artificial massif: first crushed material is poured from empty rocks with a negative temperature in accordance with formula 1, then chilled water is scattered on it in an amount determined by formula 2, the excess of which for these conditions leads to the creation of an array with uneven strength. Consequently, the use of the obtained dependencies ensures the creation of a stable backfill array in a predetermined timeframe, linked to the technology of permafrost development. This, ultimately, allows you to mine minerals with highly productive and highly mechanized systems with maximum extraction rates from the bowels. An absolute condition for fulfilling the above requirements applies to the extraction of ores of precious and precious metals.

Claims (2)

1. Способ подземной разработки многолетнемерзлых месторождений, включающий образование первичных очистных выработок, подачу в выработанное пространство заполнителя, вяжущего материала и охлажденного воздуха, отличающийся тем, что в выработанное пространство подают хладагент с необходимой температурой, определяемой по формуле
tx = к•ν•δ/τ•α,
где δ - толщина слоя замораживаемой воды искусственного массива, м;
τ - время замораживания слоя воды, с;
α - коэффициент конвективного теплообмена, Вт/м2•град.;
ν - скрытая теплота кристаллизации воды, Дж/м3;
к - коэффициент, учитывающий время охлаждения воды до 0oС и замораживания льда до устойчивого состояния массива;
tx - температура хладагента, oС.
1. The method of underground development of permafrost deposits, including the formation of primary treatment workings, feeding filler, binder material and cooled air into the mined space, characterized in that refrigerant is supplied to the mined space with the required temperature, determined by the formula
t x = k • ν • δ / τ • α,
where δ is the thickness of the layer of frozen water of the artificial massif, m;
τ is the time of freezing the water layer, s;
α - convective heat transfer coefficient, W / m 2 • deg .;
ν is the latent heat of water crystallization, J / m 3 ;
k is a coefficient taking into account the time of cooling water to 0 o C and freezing ice to a stable state of the massif;
t x - refrigerant temperature, o C.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вначале подают хладагент, а затем рассеивают охлажденную воду в количестве, определяемом по формуле
Figure 00000002

где Мn - масса хладагента (дробленой породы), кг;
Mв - масса воды, кг;
tв - начальная температура воды, град.;
tx - начальная температура хладагента (породы), град.
2. The method according to claim 1, characterized in that the refrigerant is first supplied, and then the chilled water is dispersed in an amount determined by the formula
Figure 00000002

where M n is the mass of the refrigerant (crushed rock), kg;
M in - the mass of water, kg;
t in - the initial temperature of the water, deg .;
t x - initial temperature of the refrigerant (rock), deg.
RU2002116295/03A 2002-06-19 2002-06-19 Method of mining with filling of permafrost mineral deposits RU2213868C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002116295/03A RU2213868C1 (en) 2002-06-19 2002-06-19 Method of mining with filling of permafrost mineral deposits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002116295/03A RU2213868C1 (en) 2002-06-19 2002-06-19 Method of mining with filling of permafrost mineral deposits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2213868C1 true RU2213868C1 (en) 2003-10-10

Family

ID=31989259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002116295/03A RU2213868C1 (en) 2002-06-19 2002-06-19 Method of mining with filling of permafrost mineral deposits

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2213868C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2351763C1 (en) * 2008-03-03 2009-04-10 ФГУП "Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" ВНИПИпромтехнологии Method of building filing mass at development of deposits under conditions of permafrost
CN101070759B (en) * 2007-05-04 2010-05-19 中国矿业大学 A classification method for applicable conditions of thin bedrock shallow buried coal seam water conservation mining
RU2428567C1 (en) * 2009-12-17 2011-09-10 Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Ecogeotechnological method of repeated underground development of technogenic gravel deposits of permafrost zone
CN102562068A (en) * 2012-02-07 2012-07-11 瓮福(集团)有限责任公司 Mine subsequent cemented and non-cemented filling mining method
RU2601704C1 (en) * 2015-07-08 2016-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Method of raising artificial pedestal-shaped pillars in alluvial wells of permafrost zone
RU2723317C1 (en) * 2019-12-04 2020-06-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of erection of artificial safety ice-broken pillars at development of deposits in cryolite zone

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1283417A1 (en) * 1985-07-17 1987-01-15 Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности Method of controlling temperature of mine air in workings
SU1460274A1 (en) * 1986-06-30 1989-02-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектный И Конструкторский Институт Горного Дела Цветной Металлургии Method of erecting an ice pillar
SU1613650A1 (en) * 1988-12-26 1990-12-15 Днепропетровский горный институт им.Артема Method of filling excavated space
SU1705565A1 (en) * 1989-03-31 1992-01-15 Якутский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алмазодобывающей Промышленности Method of stowing goafs in mining steep deposits of valuable minerals under conditions of permafrost
SU1712606A1 (en) * 1989-12-27 1992-02-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов Method of laying flooring on stow mass in block worked-out space
RU2168627C1 (en) * 2000-12-07 2001-06-10 Михайлов Юрий Васильевич Method of underground mining of deposits in cryolitic zone

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1283417A1 (en) * 1985-07-17 1987-01-15 Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности Method of controlling temperature of mine air in workings
SU1460274A1 (en) * 1986-06-30 1989-02-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектный И Конструкторский Институт Горного Дела Цветной Металлургии Method of erecting an ice pillar
SU1613650A1 (en) * 1988-12-26 1990-12-15 Днепропетровский горный институт им.Артема Method of filling excavated space
SU1705565A1 (en) * 1989-03-31 1992-01-15 Якутский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алмазодобывающей Промышленности Method of stowing goafs in mining steep deposits of valuable minerals under conditions of permafrost
SU1712606A1 (en) * 1989-12-27 1992-02-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов Method of laying flooring on stow mass in block worked-out space
RU2168627C1 (en) * 2000-12-07 2001-06-10 Михайлов Юрий Васильевич Method of underground mining of deposits in cryolitic zone

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРАСНЫХ С.Н. Опытно-промышленные испытания намораживаемой породной закладки выработанного пространства, Цветная металлургия. - М., 1985, №7, с.13-15. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101070759B (en) * 2007-05-04 2010-05-19 中国矿业大学 A classification method for applicable conditions of thin bedrock shallow buried coal seam water conservation mining
RU2351763C1 (en) * 2008-03-03 2009-04-10 ФГУП "Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" ВНИПИпромтехнологии Method of building filing mass at development of deposits under conditions of permafrost
RU2428567C1 (en) * 2009-12-17 2011-09-10 Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Ecogeotechnological method of repeated underground development of technogenic gravel deposits of permafrost zone
CN102562068A (en) * 2012-02-07 2012-07-11 瓮福(集团)有限责任公司 Mine subsequent cemented and non-cemented filling mining method
CN102562068B (en) * 2012-02-07 2013-11-13 瓮福(集团)有限责任公司 Mine subsequent cemented and non-cemented filling mining method
RU2601704C1 (en) * 2015-07-08 2016-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Method of raising artificial pedestal-shaped pillars in alluvial wells of permafrost zone
RU2723317C1 (en) * 2019-12-04 2020-06-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of erection of artificial safety ice-broken pillars at development of deposits in cryolite zone

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105019904A (en) Mining- machine-based slowly inclined thin ore vein mechanized continuous mining method
GB2042027A (en) Method of solution mining water-soluble salts
RU2213868C1 (en) Method of mining with filling of permafrost mineral deposits
CN105626073A (en) Mining method capable of preserving cutting groove based on filling mining method
RU2352780C1 (en) Method of ore bodies development
Browne Sulfide mineralization in a Broadlands geothermal drill hole, Taupo volcanic zone, New Zealand
Ren et al. Optimization and application of blasting parameters based on the “pushing-wall” mechanism
Gallois The formation of the hot springs at Bath Spa, UK
RU2168627C1 (en) Method of underground mining of deposits in cryolitic zone
RU2723317C1 (en) Method of erection of artificial safety ice-broken pillars at development of deposits in cryolite zone
RU2254472C1 (en) Method for extraction of massive sloping potassium beds
RU2563893C1 (en) Method of detonation in open-cast minings of rock masses with different strength values
Asri et al. Application of cast blasting in Moroccan phosphate mines
US3790215A (en) Recovery of ores and minerals while using ice as means of support in mined rooms
RU2150586C1 (en) Method of formatting ice-rock stow in mine working
Solov'ev et al. Development of New Mining and Engineering Construction Works for the Development of Remote Northern Regions and the Far East
Kaplunov et al. Principles of projecting mining-and-engineering systems for integrated mineral mining with a combined geotechnology
RU2039273C1 (en) Method for preparation of frozen placer for mining
SU589446A1 (en) Method of filling mined-out space
CN109577984A (en) Panel chemical mining method for nearly-horizontal extremely-thin ore vein
Ostapenko et al. Fluid pressure and hydraulic fracturing in hydrothermal ore formation at gold deposits
RU2471990C1 (en) Method to mine sloping and inclined coal beds of average capacity
SU866191A1 (en) Mineral excavator method
Pastarus et al. Improvement of current mining technology in Estonian oil shale mines
Piwocki et al. Mineral raw materials and commodities of Poland

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040620