3.2. Вопросы вскрытия прикарьерных запасов

подземными выработками

Принципиальные схемы совместного вскрытия карьерного и шахтного полей:

1) Раздельное вскрытие месторождения (рис. 3.4);

Рис. 3.4. Схема раздельного вскрытия месторождения открытым и подземным способами: 1 – направление транспортирования горной массы с открытых работ; 2 – направление транспортирования с подземных работ

2) Вариант совместного вскрытия месторождения (горная масса с открытых и подземных работ выдается через подземные вскрывающие выработки) (рис. 3.5):

Рис. 3.5. Схема совместного вскрытия месторождения при транспортировании и подъеме руды по подземным выработкам

3) Вариант совместного вскрытия месторождения (вскрытие шахтного поля производится штольнями, наклонным съездом с карьерного пространства, рудная масса с открытых и подземных работ выдается на поверхность карьерным автотранспортом) (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Схема совместного вскрытия месторождения при откатке горной массы по подземным выработкам в карьер и ее транспорте на поверхность карьерными автосамосвалами

Первая схема применяется в случаях, когда запасы карьерного и шахтного полей весьма разобщены в пространстве. Вторая схема целесообразна при наличии глубоких карьеров, когда карьерный транспорт становится неэффективным. Третья схема позволяет быстро вскрыть запасы шахтного поля и обеспечить поддержание производственной мощности в переходный период при небольшой (до 150-200 м, реже – до 300 м) глубине карьера.

Принципиальные схемы вскрытия изолированных рудных тел в борту карьера:

1) с перепуском руды в подземные выработки и местным проветриванием (рис. 3.7);

Рис. 3.7. Схема вскрытия прибортовых запасов при местном проветривании и перепуске рудной массы на основной откаточный горизонт рудника: 1 – уступы карьера; 2 – дно карьера; 3 – откаточный горизонт подземного рудника; 4 – рудоспуск; 5 – штольня; 6 – восстающий; 7 – рудное тело;

- направление грузопотока; - направление потока свежего воздуха; - направление потока отработанного воздуха

2) локальная (рис. 3.8);

Рис. 3.8. Схема локального вскрытия прибортовых запасов (проветривание участка и транспорт руды осуществляются обособленно по отношению к основным горизонтам рудника)

3) с перепуском руды в подземные откаточные выработки и подачей свежего воздуха с основных подземных горизонтов (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Схема вскрытия прибортовых запасов при проветривании участка за счет общешахтной депрессии и перепуска руды на основной откаточный горизонт рудника

Первая схема вскрытия прибортовых запасов применяется при небольших объемах извлекаемых руд и близости основных горизонтов рудника. Второй схеме отдают предпочтение, как правило, при значительном удалении запасов от основных горизонтов рудника. Третья схема целесообразна в условиях значительного объема прибортовых запасов.

3.3. Технологические схемы отработки запасов в

бортах карьера

В зависимости от физико-механических характеристик руд и вмещающих пород и горнотехнической обстановки на месторождении возможно применение следующих технологических схем доработки запасов в бортах карьера.

Технологическая схема, представленная на рис. 3.10а, предполагает выемку запасов в основании бортов открытыми в карьер камерами. Обуривание запасов производится из подземных выработок или из карьера. Устойчивость обнажений стенок камеры обеспечивается естественным равновесием массива вмещающих пород. Управление состоянием подрабатываемого массива борта производится оставлением временных рудных или породных целиков. Ширина подпорных целиков рассчитывается по условию обеспечения временной устойчивости бортов на период отработки основных запасов. После завершения выемки запасов открытых камер погашение опорных целиков возможно системами с обрушением и торцевым выпуском руды на нижележащий подземный горизонт.

Рис. 3.10. Принципиальные технологические схемы отработки прибортовых запасов: а) врезка с оставлением временных опорных целиков; б) с возведением искусственного целика; в) прирезками в сплошном порядке с пригрузкой борта пустыми породами; г) прирезками в сплошном порядке с креплением массива тросами; д) с созданием искусственной потолочины и принудительным обрушением руд; е) с внутрикарьерным и подземным выщелачиванием

В технологической схеме, представленной на рис. 3.10б, управление устойчивостью подрабатываемого борта карьера обеспечивается созданием на границе с вмещающими породами искусственного целика путем отработки запасов открытыми в карьер камерами в сплошном порядке с заполнением выработанного пространства камер твердеющей закладкой. Нормативная прочность закладки рассчитывается по условию обеспечения устойчивости борта на период отработки запасов переходной зоны. Со стороны поверхности откоса оставляется временный рудный целик, выполняющий роль «опалубки» на момент твердения закладочной смеси. Кровля искусственного массива может служить дополнительной рабочей площадкой для отработки запасов целика – «опалубки» высокопроизводительным карьерным оборудованием.

Технологическая схема, представленная на рис. 3.10в, ориентирована на преимущественное использование производственных процессов и оборудования открытых горных работ. Запасы переходных зон делятся по простиранию на небольшие участки (прирезки), ширина которых определяется устойчивостью обнажений торцевых стенок и временной устойчивости подработанного борта. Развитие фронта горных работ производится от одного фланга залежи к другому. Управление состоянием подрабатываемого массива осуществляется пригрузкой борта насыпными породами вслед за подвиганием фронта горных работ.

В технологической схеме (рис. 3.10г) при отработке запасов переходных зон обуривание и взрывание массива производится из подземных выработок и (или) из карьера, возможно применение подземного выпуска в комбинации с погрузкой части взорванной рудной массы карьерными экскаваторами или погрузчиками с дистанционным управлением. Для транспортирования руд используются карьерные и подземные транспортные пути. Управление состоянием подрабатываемого откоса производится креплением массива анкерными тросами, устанавливаемыми в массиве заблаговременно до начала отработки запасов переходной зоны комбинированными геотехнологиями.

Для повышения интенсивности отработки запасов месторождения и создания возможности относительно независимого развития фронтов открытых и подземных работ в технологической схеме, представленной на рис. 3.10д, предусматривается заблаговременное возведение на границе открытых и подземных горных работ искусственного перекрытия – потолочины подземных камер. Нормативная прочность искусственного перекрытия обосновывается по условию подработки камерами нижележащего горизонта и по фактору обеспечения устойчивости подрабатываемого прикарьерного массива. Выемка запасов переходной зоны в данном случае производится более дешевыми и производительными системами с обрушением руды. Качество извлечения запасов обеспечивается отсутствием контакта руды с обрушенными породами.

Вариант, представленный на рис. 3.10е, предусматривает комбинацию технологических процессов открытой и подземной технологии с процессами физико-химического выщелачивания полезных компонентов из рудного массива на месте залегания. Для увеличения площади контакта рудной массы с химическими реагентами и повышения проницаемости раствора для вскрытия трещин предусматривается взрывание массива на сотрясание. Для компенсации снижения устойчивости борта при взрывании и рыхлении массива, а также при насыщении его раствором реагента, в основании откоса предусматривается отсыпка забалансовых руд. Одновременное внутрикарьерное выщелачивание забалансовых руд и подземное выщелачивание разупрочненного массива переходных зон обеспечивается путем периодического орошения массива раствором реагента. Реагент, омывая рудный массив, селективно растворяет полезные компоненты, содержащиеся в рудных минералах с переводом их в продуктивный раствор. Сбор продуктивного раствора при помощи дренажных скважин осуществляется на нижележащих горизонтах. Последующая переработка продуктивного раствора осуществляется в шахтных условиях или на поверхности с выработкой товарного металлического продукта.

Анализ геомеханических условий освоения прибортовых запасов показал целесообразность формирования наклонных камер при обеспечении сплошного порядка отработки руд в направлении от массива к борту. В связи с этим, предлагается подготовку крутопадающего рудного тела средней мощностью 10-30 м (рис. 3.11) осуществлять проведением по простиранию залежи полевого откаточного штрека (1) и рудного штрека (2) (выполняет функции вентиляционной выработки и служит для разделки отрезной щели). Для осуществления буровых и доставочных работ в камере (6) с полевого штрека проходятся орт (3) и орт (4) (путем расширения заезда (5) после твердения несущего слоя камеры (7)). Очистные работы начинаются с разделки отрезного восстающего (8). На отрезную щель последовательно отбиваются запасы камеры, обуренные с ортов (3) и (4). Схема расположения вееров скважин позволяет точно оконтурить выработанное пространство и придать стенкам камеры угол 60, с целью улучшения геомеханических условий выемки запасов и размещения породной закладки по центру пространства камеры. Доставка рудной массы осуществляется с ортов (3) и (4) погрузочно-доставочными машинами типа "Торо" - 501 и "Торо" - 501Д (с дистанционным управлением типа "Торотел"). После окончания в камере очистных работ производится ее заполнение комбинированной закладкой, что позволяет существенно снизить себестоимость закладочных работ за счет сокращения доли дорогостоящего вяжущего.

Рис. 3.11. Схема отработки прибортовых запасов наклонными камерами с комбинированной закладкой

Первоначально в выработанном пространстве камеры (7) возводится литым способом несущий слой повышенной прочности. Затем в камеру подается сухая породная (с помощью ПДМ) и литая твердеющая (по трубопроводу) закладка. Подача породы возможна двумя способами: порода сбрасывается с заезда (10) или размещается со штрека (9), который проходится по несущему слою вышележащих отработанных и заложенных камер. Выбор последовательности и схемы подачи определяется устойчивостью комбинированных закладочных массивов.

При достижении породной закладкой уровня горизонта закладочных выработок в последних (штрек (9) или заезд (10)) устанавливаются перемычки, по проложенному в них трубопроводу осуществляется подача литым способом твердеющего раствора под кровлю камеры.

Для обеспечения безопасности горных работ и поддержания бортов карьера в устойчивом состоянии выемка прибортовых запасов осуществляется с оставлением приконтурных рудных целиков.

Запасы приконтурных рудных целиков также возможно извлечь с применением комбинированной закладки по следующей технологической схеме.

Запасы участка разбиваются на подэтажи, извлекаются запасы первичных камер с расположением последних в шахматном порядке (рис. 3.12). Из имеющихся подземных выработок осуществляется подготовка запасов верхнего подэтажа, состоящая из проходки транспортного уклона (1) и откаточного штрека (2). Нарезка камер осуществляется буровыми (3) и доставочными (4) ортами, погрузочными заездами (5). С целью обеспечения вентиляции доставочные орты сбиваются с карьерным пространством. Добычные работы целесообразно планировать на весенне-летний сезон, чтобы избежать опрокидывания воздушной струи.

Рис. 3.12. Схема отработки приконтурных к бортам запасов открытыми в карьер камерами с комбинированной закладкой

Обуривание первичной камеры производится из бурового орта, отбойка осуществляется последовательно веерами скважин на отрезную щель, образованную путем расширения отрезного восстающего (6) и оформленную по противоположной от поверхности откоса стороне камеры. В процессе отбойки производится частичный вывоз рудной массы самоходным погрузочно-доставочным оборудованием. В последнюю очередь погашаются запасы непосредственно примыкающие к контуру карьера.

Для герметизации открытых камер осуществляется предварительная засыпка устья камеры породами вскрыши, что обеспечивает дополнительно и пригрузку основания борта. Изолировав таким образом камеру, подачей по скважинам, пробуренным с уступов карьера или со специальных закладочных выработок, твердеющей смеси в выработанное пространство осуществляется полная закладка камер. После отработки первичных камер верхнего подэтажа приступают к погашению запасов камер нижележащего подэтажа по аналогичной схеме. При снятии требования обеспечения устойчивости подрабатываемого борта возможна выемка запасов междукамерных целиков, отличающаяся тем, что их отработка производится в отступающем порядке без закладки образующегося выработанного пространства.