Анализ опыта применения систем с принудительным обрушением руды и вмещающих пород на территории РФ

На сегодняшний день широкое распространение на территории нашей страны получили системы разработки с принудительным обрушением руды и вмещающих пород. Обладая высокой производительностью при низкой себестоимости добычи, данные технологии, имеют преимущества перед остальными классами подземных горных систем. Применение принудительного обрушения возможно при отработке мощных и средней мощности крутопадающих месторождений с устойчивой или среднеустойчивой рудой при добыче цветных металлов, на железных и фосфатных месторождениях, а также при отработке кимберлитовых трубок. Различные варианты системы встречаются на предприятиях ОАО «Норильский Никель», ОАО «Апатит», на ряде рудников Урала, в Красноярском крае, в Кемеровской области и др.

Определенно основным достоинством этих систем разработки является их дешевизна, но процесс выпуска руды под обрушенными породами включает в себя риск увеличения потерь и разубоживания. Таким образом, наиболее важным остается вопрос контроля количества примешивающихся к руде пустых пород и полноты извлечения полезного ископаемого.

Например, при разработке Кировского рудника [3] производственного объединения «Апатит» применяется система этажного принудительного обрушения с донным выпуском руды (рис. 1). Из-за особенностей залегания рудного тела выбранная система не позволяет полноценно отработать запасы, находящиеся в лежачем боку месторождения, что в свою очередь, ведет к большим потерям в нижнем контуре залежи.

Отработка запасов в «треугольниках»    ведется подэтажным обрушением с торцевым выпуском руды (рис. 2). Для этого в лежачем боку месторождения проводится автоуклон для автосамосвалов и самоходного оборудования и осуществляется ортовая схема подготовки участка месторождения. Высота каждого подэтажа составляет 25 м.

На медноколчедановых месторождениях Урала [4] система с этажным принудительным обрушением также нашла свое применение. Несмотря на проблемы,    возникшие    на    начальном    этапе    внедрения высокопроизводительных систем, на руднике Дегтярский, а именно несоответствие горнотехнических условий выбранных для испытания участков месторождений, выбор не рациональных параметров системы для конкретных условий и, безусловно, малый опыт использования таких технологий, применение этажного принудительного обрушения на руднике стало возможным.

Рис. 1. Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой и донным выпуском (Кировский рудник):

1-буровой орт; 2-соединительный штрек; 3-конвейерный орт; 4-выработки для вибропитателей; 5-контрольные ходки.

Вариант с одностадийной выемкой (рис. 3) на месторождении не мог применяться повсеместно, в некоторых случаях из-за определенных условий участка приходилось оставлять целики для предотвращения внезапного обрушения и как следствие переходить на двухстадийное исполнение, что существенно ухудшало технико-экономические показатели, как по разубоживанию, так и по интенсивности суточного выпуска руды.

На Абаканском железнорудном месторождении в Хакасии [4] проводили промышленные испытания нескольких вариантов системы с обрушением руды и вмещающих пород на всю высоту этажа. Все варианты системы предусматривали собой одностадийную выемку и отличались по способу подготовки днища под выпуск руды, наличием или отсутствием промежуточного бурового горизонта.

Рис. 2. Доработка запасов в «треугольниках» лежачего бока.

Так в одном случае осуществлялась низкая траншейная подсечка в другом высокая, а в третьем горизонт выпуска руды оформляли плоским днищем (рис. 4). В связи с отсутствием промежуточного бурового горизонта, разбуривание массива производили комплектом веерных скважин из бурового горизонта расположенного на 10 м ниже горизонта откатки и восходящими скважинами из буровых заходок расположенных на выпускном горизонте.

Торцевой выпуск при системе этажного принудительного обрушения руды и вмещающих пород (рис. 5) недостаточно распространен на территории РФ. Впервые данный вариант системы был предложен В.Р. Именитовым в 1959 году [1], промышленные испытания проводили в Казахстане на Зыряновском руднике.

При торцевом выпуске осуществляется только ортовая или штрековая подготовка основания блока, руда отбивается веерами скважин в зажиме, вертикальными или крутонаклонными слоями на всю высоту этажа. Так же как и в других вариантах системы, выпуск происходит под обрушенными породами, качественный и количественный контроль извлечения запасов осуществляют путем изменения угла наклона отбиваемых слоев их толщины, а так же шага обрушения.

А~А                             Б-Б

25    27     29    21

Рис. 3. Система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды в «зажатой» среде на Дегтярском медном руднике:

Разрез по блоку 29 (Б 29)

В настоящее время данный вариант системы применяется на Южном участке «Прирезки» рудника Заполярный [5]. Отработка блока ведется сплошным фронтом по 10-15 м, выемка запасов происходит в одну стадию, целики для поддержания выработанного пространства не оставляются. Разделение участка месторождения на панели производят откаточными и панельными выработками, выработки горизонта транспортирования и доставки руды проходятся по почве залежи, вентиляционный горизонт расположен в верхнем контуре рудного тела. Расстояние между буро-доставочными выработками варьируется от 10 до 12 м в связи с наличием выработок пройденных ранее. Вентиляционный горизонт предназначен для проветривания блока, а также для обуривания вышележащего массива.

Отбойку руды осуществляют в зажиме, взрывными скважинами, расположенными по веерной схеме, разбуривание совершают на всю высоту этажа, выпуск обрушенной рудной массы производят непосредственно на буро-доставочные выработки. При торцевом выпуске применяется высокопроизводительное самоходное погрузочно-доставочное оборудование, которое позволяет увеличить производительность отрабатываемого блока.

Рис. 4. Система этажного принудительного обрушения с одностадийной выемкой и плоским днищем

Рис. 5. Система этажного принудительного обрушения со сплошной выемкой, вариант с торцевым выпуском руды

1-буровые выработки; 2-доставочные выработки; 3-вентиляционный штрек; 4-контур отрезной щели

Рис. 6. Система этажного принудительного обрушения с одностадийной выемкой и торцевым выпуском руды на Южном участке «прирезки» рудника Заполярный:

1-панельный орт горизонта доставки; 2-доставочный штрек; 3-буро-доставочные заезды; 4- вентиляционно-ходовой восстающий исходящей струи; 5-панельный орт вентиляционно-посадочного горизонта; 6-посадочный орт; 7-сборочный вентиляционный штрек; 8-рудоспуск; 9вентиляционные перемычки; 10-контур рудного тела; 11-вентиляционно-ходовой восстающий свежей струи.

Стремительное истощение богатых по содержанию руд требует перехода к низкозатратным системам разработки. Применение этажного торцевого выпуска позволяет существенно сократить затраты на подготовку днища блока, проведение подготовительно-нарезных работ, при этом данный вариант системы разработки мало распространен на территории нашей страны. Таким образом, дальнейшее развитие этой системы разработки требует дополнительных опытных исследований, направленных на сокращение потерь и разубоживания при выпуске руды.

Вопрос минимизации уровня потерь и разубоживания при выпуске рудной массы на сегодняшний день стоит остро, следовательно, поиск рациональных параметров системы разработки с принудительным обрушением руды и вмещающих пород позволит существенно сократить капитальные и эксплуатационные затраты, а также повысить производительность горнодобывающего предприятия.