О конструировании подземной комбинированной технологии при повторной разработке оставшихся запасов в обрушенных районах Жезказганского месторождения

В 2004 и 2006 гг. имела место ситуация с крупным обрушением в Анненском горном районе Жезказганского месторождения (рис. 1) [1].

Рис. 1. Совмещенный план поверхности и обрушенного Анненского района Жезказганского месторождения.

По данным ПО «Жезказганцветмет» забалансовые запасы составляют 46,5% от всех запасов, предусмотренных для подземной разработки, а балансовые неактивные запасы - 11,4%. При этом, в междукамерных целиках оставлено около 6 %, в охранных – 20%, а в зоне обрушений – более 45 % от всех неактивных балансовых запасов (рис. 2 и 3) [2].

Рис. 2. Распределение запасов месторождения для подземной разработки.

Рис. 3. Распределение неактивных балансовых запасов.

На подземных рудниках отработаны некоторые эти запасы блоков и за 2005-2006 гг. добыто 813 тыс. тонн медной руды (рис. 4) [3]. Из имеющегося опыта подземной повторной доработки запасов в зонах обрушения месторождения создались неблагоприятные и весьма усложненные горнотехнические и геомеханические условия со сдвигающимся массивом горных пород.

Рис. 4. Повторная отработка МКЦ блока 3-3бис залежей Анн 2-II-I с полевыми буро-доставочными выработками.

Складывающаяся реальная ситуация и образовавшиеся условия на Жезказганском месторождении, технологическое решение по созданию и конструированию безопасной подземной комбинированной технологии повторной разработки оставшихся запасов в обрушенных районах рудных залежей с высокой полнотой и эффективностью их извлечения является актуальной научно-прикладной проблемой горной практики.

В этой связи, исходя из анализа использования эффективной технологии с самообрушением руды и этажным обрушением руды, предлагаемая идея работы заключается, в позитивном использовании возможности от самого произошедшего эффекта обрушения массива горных пород и оставшихся запасов в обрушенных районах залежей, где имеются готовые соответствующие технологические процессы самообрушения массива и элементов конструкции систем, благоприятствующих применению главное безопасной подземной повторной комбинированной технологии с самообрушением руды и этажным обрушением руды, на основе которой дается обоснование конструкции систем и их параметров, обеспечивающих высокую полноту извлечения руды с низкозатратной себестоимостью и высокой производственной мощностью с использованием высокопроизводительного самоходного оборудования при повторной разработке оставшихся запасов в обрушенных районах месторождения.

Целью работы является создание и конструирование безопасной подземной комбинированной технологии, обеспечивающей обоснованную стратегию повторной разработки оставшихся запасов в обрушенных районах рудного месторождения с высокой полнотой и эффективностью их извлечения.

В силу стечения неблагоприятного ряда обстоятельств и сложившейся реальной ситуации в практике отработки запасов в обрушенных районах Жезказганского месторождения на период разработки существующей технологией представляется возможность ведения повторной подземной добычи руд по простиранию и вкрест простирания, а также сверху вниз по падению залежей в расположенных запасах по краям флангов нескольких верхних горизонтов месторождения и в расположенных запасах нескольких нижних горизонтов шахты «Анненская». Это означает, что по существующей технологической схеме доработки оставшихся запасов в обрушенном районе залежей, в особенности в центральной части мульды сдвижения в недрах остается недоработанным большой запас руд, то есть в таких усложненных геомеханических условиях предоставляется возможность отработки подобных запасов руд только на тех участках геологического блока, позволяющих ведение подземных горных работ.

В итоге, существующей повторной подземной технологией из общего объема запасов обеспечение полноты извлекаемых запасов достигается максимум до 20-25%. Оставшийся объем запасов, расположенный в нескольких верхних и нижних центральных частях мульды сдвижения, а также полностью серединная часть объема по падению залежи месторождения остается неизвлекаемым, примерно более 75% балансовых эксплуатационных запасов в данной зоне обрушения или более 18-20 млн. тонн медистой руды.

В таких геомеханических условиях эффективность отработки оставшихся запасов в рудных месторождениях достигается обеспечением безопасной технологии при ведении подземных горных работ, так как освоение подобного рода запасов рудных залежей для повторной их разработки в обрушенных районах с зоной со сдвижением массива требует разработки технологии по подземной добыче руд, прежде всего, с высоким критерием исполнения по соблюдению уровня безопасности. В этой связи, позитивное использование сочетания обстоятельств с неблагоприятно образовавшейся геомеханической ситуацией и возможности от самого произошедшего эффекта обрушения массива залежей в обрушенном районе месторождения, в котором имеются готовые соответствующие технологические процессы самообрушения рудного массива и элементов конструкции систем, благоприятствующих применению безопасной подземной комбинированной технологии с самообрушением руды (классический вариант иллюстрируется рис. 5) [4,5,6,7] и этажным обрушением руды [4] с высокой полнотой и эффективностью их извлечения из недр, является прогрессивной низкозатратной подземной комбинированной технологией при повторной добыче руд.

Рис. 5. Система этажного самообрушения руды: 1 — выработки откаточного горизонта; 2 — выработки горизонта доставки и вторичного дробления; 3 — смотровые восстающие; 4 — отрезные восстающие; 5 — выработки вентиляционного горизонта; 6 — выработки горизонтов ослабления.

Технология с самообрушением руды — это самопроизвольное развитие процесса отделения кусков руды от массива в кровле подсечного пространства определенной площади в результате воздействия горного давления и под действием собственного веса отдельностей рудного массива, и планомерный выпуск руды из воронок, подготовленных выработок в днищах блока.

Технология с этажным обрушением руды – это принудительное обрушение руды на всю высоту этажа с использованием взрывного способа и выпуском руды с днища блока.

Научная новизна работы заключается в разработке методологии по созданию и конструированию самой безопасной и эффективной подземной комбинированной технологии повторной разработки оставшихся запасов в обрушенных районах рудных месторождений, с оценкой полноты извлечения подобных запасов из недр и методикой расчета техникоэкономической эффективности, обоснование конструктивных элементов и их параметров сконструированной комбинированной технологии, обеспечивающих высокую полноту извлечения руды с низкозатратной себестоимостью и высокой производственной мощностью с применением высокопроизводительного самоходного оборудования, а также в разработке методического руководства по применению безопасной подземной комбинированной технологии с самообрушением руды и этажным обрушением руды при повторной разработке оставшихся запасов в обрушенных районах рудного месторождения.

Значимость работы не имеет приоритетов, так как ввиду образовавшейся неблагоприятной геомеханической ситуации по Анненскому горному району Жезказганского месторождения и вовлечения в добычу оставшихся запасов в данных обрушенных районах с ухудшающимися горно-геологическими и горнотехническими условиями не имеют аналогов не только в Республике Казахстан, но и за рубежом, поэтому предлагаемая идея работы и на этой основе разработка научной методологии по созданию и конструированию «пионерной» подземной комбинированной технологии с самообрушением руды и этажного обрушения руды при повторной разработке оставшихся руд в обрушенных районах месторождений является актуальной научно-практической проблемой.

Конструируемая разработка является перспективным научным решением данной проблемы для технологических нужд горной практики, на примере повторной разработки оставшихся запасов в обрушенных районах залежей по Анненскому горному району Жезказганского месторождения, являющимся необходимым обеспечением методического руководства по применению безопасной подземной комбинированной технологии с самообрушением руды и этажным обрушением руды при повторной разработке оставшихся запасов в обрушенных районах рудного месторождения. При этом, предполагаемая экономическая эффективность достигается обеспечением самое главное безопасной повторной добычи и извлечением медной руды из недр с низкозатратной подземной комбинированной технологией с повторной разработкой оставшихся рудных запасов в обрушенных районах с высокой полнотой до 65-70 % и более, вместо их списания на потери.