RU2565310C1

RU2565310C1 - Combined working of steep minerals deposits nearby water structures

Info

Publication number: RU2565310C1
Application number: RU2014138696/03A
Authority: RU
Inventors: Климент Николаевич Трубецкой; Валерий Николаевич Захаров; Моисей Абрамович Иофис; Наталья Александровна Милетенко; Екатерина Николаевна Есина; Борис Николаевич Поставнин; Александр Викторович Гришин; Ольга Сергеевна Мордвинцева
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-10-20

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: claimed process comprises erection at open pit bottom of ore pad with impervious loam-film screen, deriving of drain brines via water discharge gallery for safe working of underlying mineral reserves. Note here that protective pillar is extracted and composed of the mineral and replaced with artificial pillar of the filling material. Replacement is executed simultaneously with excavation in open pit at no danger of water inrush from the pit into underground working while said artificial pillar is stabilised and dome-shaped.

EFFECT: ruled out water inrush, loss of minerals in separation pillar and decreased time break between open and underground working.

2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых комбинированным (открыто-подземным) способом, и в частности к отработке залежей крутого падения, в том числе трубкообразной формы, вблизи водных объектов.The invention relates to mining and can be used in the development of mineral deposits in a combined (open-underground) way, and in particular to mining steep fall deposits, including tube-shaped, near water bodies.

В настоящее время при комбинированном способе разработки месторождений вначале их отработка ведется, как правило, открытым способом, а затем подземным. Для предотвращения или снижения опасности прорывов воды из затапливаемого карьера в подземные горные выработки оставляется предохранительный рудный целик между открытыми и подземными выработками. Недостатками этого способа являются: потери или консервация запасов в целике на длительный период отработки нижележащего полезного ископаемого с учетом сложности ведения горных работ вблизи водного объекта, необходимость длительной эксплуатации системы заглубленного водоотлива и связанное с этим ухудшение экологической ситуации в районе горных работ, большой разрыв во времени между добычей полезных ископаемых открытым и подземным способом, что негативно влияет на экономику горного предприятия и, главное, опасность прорыва воды в подземные горные выработки при нарушении сплошности целика под влиянием горных работ или необнаруженного ранее геологического нарушения.Currently, with a combined method of developing deposits, at first their development is conducted, as a rule, by an open method, and then underground. To prevent or reduce the risk of water breakthroughs from the flooded quarry into underground mining, a safety ore pillar is left between open and underground workings. The disadvantages of this method are: the loss or conservation of reserves entirely for a long period of mining the underlying mineral, taking into account the difficulty of mining near a water body, the need for long-term operation of the in-depth drainage system and the associated environmental degradation in the mining area, a large time gap between open-cast and underground mining, which negatively affects the economy of the mining enterprise and, most importantly, the risk of water breakthrough in underground mining in case of violation of the integrity of the pillar under the influence of mining or previously undetected geological disturbance.

Известен способ слоевой отработки кимберлитовой трубки в восходящем порядке с закладкой и механизированный комплекс для его осуществления. Способ включает выемку руды слоевыми рассечками, в очередном слое проходят разрезной и оконтуривающие штреки, из разрезного штрека в первой и второй панелях проходят монтажные камеры до оконтуривающих штреков, в монтажных камерах каждой панели устанавливают передвижную ограждающую крепь из самоходных гидрофицированных тумб, в которых монтируют реверсивные ленточные конвейеры, и монтируют магистральный закладочный конвейер по разрезному штреку и транспортные рудные конвейеры в оконтуривающих штреках. [Патент РФ RU 203420 С2, М.Кл. Е21С 41/22; E21D 23/00; 25.07.2001, БИ. - 2003. - №12].A known method of layer mining of a kimberlite pipe in ascending order with a bookmark and a mechanized complex for its implementation. The method includes excavation of the ore by layered cuts, in the next layer there are split and contouring drifts, mounting chambers to the contouring drifts pass from the split drift in the first and second panels, in the mounting chambers of each panel, a mobile enclosing lining is made of self-propelled hydroficated cabinets in which reversible tape frames are mounted conveyors, and mount the main filling conveyor along the split drift and transport ore conveyors in the contouring drifts. [RF patent RU 203420 C2, M.C. E21C 41/22; E21D 23/00; 07/25/2001, BI. - 2003. - No. 12].

Недостатком способа является высокая вероятность прорыва воды в подземные горные выработки при восходящем порядке отработки залежи полезного ископаемого, возрастающая по мере приближения фронта добычных работ к затапливаемому карьеру, и большие потери или длительная консервация запасов полезного ископаемого в предохранительном рудном целике.The disadvantage of this method is the high probability of water breakthrough into underground mine workings with an ascending order of mining a mineral deposit, increasing as the front of mining operations approaches the flooded quarry, and large losses or long-term conservation of mineral reserves in a protective ore pillar.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ первоочередной выемки предохранительного целика с созданием условий для безопасной отработки нижележащих запасов полезного ископаемого и прекращения функционирования заглубленного водоотлива. С целью защиты подземного рудника от затопления данным способом предусмотрено сооружение на дне карьера породной подушки с противофильтрационным суглинисто-пленочным экраном, отведение дренажных рассолов по водоотливной штольне, их откачка погружными насосами и сброс в накопитель минерализованных вод. Система должна действовать до момента образования искусственного разделительного целика из твердеющего закладочного материала, предотвращающего проникновение вод в подземный рудник, после чего карьер затапливается, а дальнейшую подземную разработку месторождения осуществляют под защитой закладочного массива. Указанная схема обеспечивает полноту извлечения высокоценных руд, но при этом требуется решить ряд геомеханических задач, с тем чтобы определить параметры и оценить последствия применения рекомендуемых технологий, последовательности и порядка выемки запасов. Результаты расчетов и анализа полей напряжений и деформаций показали, что при успешно выполненной сухой консервации карьера разделительная потолочина R мощностью 15~20 м должна обеспечивать устойчивость горных конструкций при отработке запасов слоевой восходящей выемкой с полной закладкой выработанного пространства. Использование искусственного разделительного целика мощностью 100 м из твердеющей закладки прочностью 3-4 МПа позволяет надежно защитить подземные горные выработки от обводнения [Замесов Н.Ф., Айнбиндер И.И., Звеков В.А. и др. «Подземная разработка рудных месторождений в сложных горнотехнических условиях». Горный журнал. №4. 2005 г.].The closest in technical essence and the achieved result is the method of primary extraction of the safety pillar with the creation of conditions for the safe development of the underlying mineral reserves and the termination of the functioning of the in-depth drainage system. In order to protect the underground mine from flooding, this method provides for the construction of a rock pillow at the bottom of the quarry with an anti-filtration loamy-film screen, drainage brines along the drainage adit, their pumping out by submersible pumps, and discharge into the saline water reservoir. The system must operate until the formation of an artificial separation pillar from the hardening filling material, which prevents the penetration of water into the underground mine, after which the quarry is flooded, and further underground development of the deposit is carried out under the protection of the filling array. This scheme ensures the completeness of the extraction of high-value ores, but it is necessary to solve a number of geomechanical problems in order to determine the parameters and evaluate the consequences of the application of the recommended technologies, sequence and procedure for mining reserves. The results of calculations and analysis of the stress and strain fields showed that, with successful dry conservation of the quarry, the dividing ceiling R with a thickness of 15 ~ 20 m should ensure the stability of mountain structures when mining reserves with a layer ascending recess with a full laying of the worked out space. Using an artificial dividing pillar with a capacity of 100 m from a hardening bookmark with a strength of 3-4 MPa allows you to reliably protect underground mine workings from flooding [Zamesov NF, Ainbinder II, Zvekov VA and others. "Underground mining of ore deposits in difficult mining conditions." Mountain Journal. Number 4. 2005].

Недостатками способа являются: низкая надежность сухой консервации карьера и большой разрыв во времени между добычей полезных ископаемых открытым и подземным способами. Попытки применить этот способ на руднике «Мир» АК «АЛРОСА» при разделительном целике мощностью 20 метров привели к возникновению и росту трещин, проникновению рассолов в подземное пространство рудника.The disadvantages of the method are: low reliability of dry conservation of the quarry and a large time gap between the extraction of minerals by open and underground methods. Attempts to apply this method at the Mir mine of AK ALROSA with a rear pillar with a thickness of 20 meters led to the appearance and growth of cracks and the penetration of brines into the underground space of the mine.

Целью изобретения является предотвращение прорывов воды в горные выработки, проводимые под затапливаемым карьером, снижение потерь полезного ископаемого в разделительном целике и уменьшение разрыва во времени между добычей полезного ископаемого открытым и подземным способом за счет создания искусственного целика из твердеющей закладки до окончания добычных работ в карьере.The aim of the invention is to prevent breakthroughs of water into the mine workings conducted under the flooded quarry, to reduce the loss of minerals in the separation pillar and to reduce the time gap between the extraction of minerals by the open and underground methods by creating an artificial pillar from the hardening bookmark before the end of mining operations in the quarry.

Указанная цель достигается тем, что одновременно с добычными работами в карьере ведутся работы по вскрытию запасов месторождения для подземной добычи полезного ископаемого, по отработке этих запасов в нисходящем порядке от планируемого дна карьера и по созданию искусственного предохранительного целика вместо целика из высокоценного полезного ископаемого.This goal is achieved by the fact that, at the same time as mining operations in the quarry, work is underway to discover the reserves of the deposit for underground mining, to develop these reserves in a descending order from the planned bottom of the quarry and to create an artificial safety pillar instead of a pillar from a high-grade mineral.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана отработка разделительного целика и его закладка от планируемого дна карьера в нисходящем порядке; на фиг. 2. показан искусственный целик сводообразной формы, равный по мощности разделительному целику.The essence of the method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the development of the dividing pillar and its laying from the planned bottom of the quarry in a descending order; in FIG. 2. An artificial pillar of a vaulted shape is shown, equal in power to the separating pillar.

Способ комбинированной (совмещенной) разработки месторождений полезных ископаемых крутого падения вблизи водных объектов реализуется следующим образом.The method of combined (combined) development of steep fall mineral deposits near water bodies is implemented as follows.

Одновременно с добычными работами в карьере (отработка слоев 1, 2, 3, 4, 5) ведут работы по вскрытию запасов месторождения для подземной добычи полезного ископаемого, по отработке этих запасов в нисходящем порядке от планируемого дна карьера и по созданию искусственного предохранительного целика вместо целика из высокоценного полезного ископаемого, при этом разделительный целик из твердеющей закладки создают до завершения работ в карьере, т.е. при отсутствии опасности прорыва воды из карьера в подземные выработки. Подземные горные работы начинают на горизонте планируемого дна карьера и ведут в нисходящем порядке. Добычные работы в карьере ведут до соприкосновения его дна с заложенным пространством. Для повышения устойчивости искусственного массива ему придают форма свода путем более плотной закладки в средней части отрабатываемых слоев и менее плотной в периферийных. Целесообразным является также применение твердеющей закладки в средней части отрабатываемых слоев (1′, 2′, 3′, 4′, 5′) и гидравлической в периферийных.Along with mining operations in the quarry (mining of layers 1, 2, 3, 4, 5), work is underway to discover the reserves of the deposit for underground mining, to develop these reserves in a descending order from the planned bottom of the quarry and to create an artificial safety pillar instead of the pillar from a highly valuable mineral, while the separation pillar from the hardening bookmark is created until the completion of work in the career, i.e. in the absence of danger of breakthrough of water from the quarry into underground workings. Underground mining operations begin on the horizon of the planned quarry bottom and are conducted in a descending order. Mining work in the quarry leads to the contact of its bottom with the laid space. To increase the stability of the artificial massif, it is given the shape of a vault by a denser bookmark in the middle of the layers being worked out and less dense in the peripheral ones. It is also advisable to use a hardening bookmark in the middle part of the worked out layers (1 ′, 2 ′, 3 ′, 4 ′, 5 ′) and hydraulic in the peripheral ones.

Необходимую мощность разделительного целика R между открытыми и подземными работами вычисляют по формулам:The required power of the separation pillar R between open and underground work is calculated by the formulas:

илиor

где η_max - величина оседания пород в основании водного объекта;where η _max is the subsidence of the rocks at the base of the water body;

ε_кр - величина относительной деформации растяжения, при которой породы, подстилающие водный объект, теряют сплошность (критическая деформация);ε _cr - the value of the relative tensile strain at which the rocks underlying the water body lose continuity (critical deformation);

y - остаточный напор, отсчитываемый от кровли водоупорных пород, отделяющих толщу пород, в которой проектируются подземные выработки, от вышележащего водного объекта;y is the residual head, measured from the roof of the water-resistant rocks, separating the thickness of the rocks in which the underground workings are designed, from the overlying water body;

m_эф - эффективная мощность вынимаемой залежи или ее слоя, определяется из выражения:m _eff - the effective power of the removed deposits or its layer, is determined from the expression:

m_эф=(h_к+h_н)(1-В)+Bm,m _eff = (h _to + h _n ) (1-B) + Bm,

где h_K - величина сближения кровли с почвой (конвергенция) до возведения закладки, определяется опытным путем, м;where h _K is the approximation of the roof to the soil (convergence) before the construction of the bookmark, determined empirically, m;

m -мощность отрабатываемой рудной залежи или ее слоя, м;m is the power of the worked ore deposit or its layer, m;

h_н - неполнота закладки, м;h _n - incomplete bookmarks, m;

В - коэффициент усадки, определяют по таблице 1.In - the coefficient of shrinkage, determined by table 1.

Отработку разделительного целика и его закладку начинают от планируемого дна карьера в нисходящем порядке, как это показано на фиг. 1. Наиболее плотную закладку производят в средней части отрабатываемых слоев (1′, 2′, 3′, 4′, 5′), а менее плотную в периферийных. После отработки полезного ископаемого в разделительном целике и закладки выработанного пространства создают искусственный целик сводообразной формы, равный по мощности разделительному целику, как это показано на фиг. 2. Дальнейшая отработка полезного ископаемого подземным способом ведется под надежной защитой созданного искусственного целика, обеспечивающего безопасную отработку подкарьерных запасов под защитой этого целика и позволяющего полностью избежать потерь ценного полезного ископаемого в разделительном целике и исключить расходы на «сухую» консервацию карьера.The development of the separation pillar and its laying start from the planned bottom of the quarry in a descending order, as shown in FIG. 1. The most dense bookmark is produced in the middle part of the worked out layers (1 ′, 2 ′, 3 ′, 4 ′, 5 ′), and less dense in the peripheral layers. After mining the mineral in the separation pillar and laying the worked out space, an artificial pillar of a vault-like shape is created, equal in power to the separation pillar, as shown in FIG. 2. Further mining of minerals underground is carried out under the reliable protection of the created artificial pillar, which ensures the safe mining of quarry reserves under the protection of this pillar and allows you to completely avoid the loss of valuable mineral in the separation pillar and exclude the cost of “dry” conservation of the quarry.

Таким образом, способ позволяет предотвратить прорывы воды в горные выработки при отработке подкарьерных запасов, исключить потери полезного ископаемого в разделительном целике и уменьшить разрыв во времени между добычей полезного ископаемого открытым и подземным способами за счет создания искусственного целика из закладки до окончания добычных работ в карьере.Thus, the method allows to prevent breakthroughs of water into the mine workings during mining of quarry reserves, to eliminate the loss of minerals in the separation pillar and to reduce the time gap between the extraction of minerals by open and underground methods by creating an artificial pillar from the bookmark before the end of mining operations in the quarry.

Claims

A method for the combined development of steep fall mineral deposits near water bodies, which includes the construction of a rock pillow at the bottom of the quarry with an anti-filtration loamy-film screen, drainage brines through a drainage adit for safe mining of the underlying mineral reserves, characterized in that a safety pillar is excavated, consisting of from minerals, and replace it with an artificial whole from the bookmark material, while replacing the production concurrently with holding mining operations in the pit without the danger of breakthrough of water in underground workings career, and to impart a stable artificial entirely svodoobraznuyu shape.