Система разработки месторождений полезных ископаемых

Система разработки месторождений полезных ископаемых

Содержание

1.      Горно-геологические и горно-технические условия отработки блока

.        Выбор и обоснование системы разработки

.        Описание принятой системы разработки

.        Расчет параметров системы разработки

.        Построение календарного графика первоочередной подготовки и нарезки блока

.        Расчет параметров отбойки руды

.        Построение календарного графика очистных работ

.        Способы поддержания выработанного пространства

.        Охрана труда и техника безопасности

Список использованной литературы

1. Горно-геологические и горнотехнические условия отработки блока

Глубина залегания 800 м., длина по простиранию 1400 м., падение рудного тела 240 м. Рудное тело представляет собой линзообразную залежь. Рудное тело в пределах камеры, представлено двумя технологическими типами руд: полиметаллическими и медно-цинковыми. Разрозненные линзы полиметаллических руд имеют повсеместное и бессистемное распространение в медно - цинковых рудах.

Основной минерал - пирит, образует мелкокристаллический агрегат, в котором в виде густой вкрапленности прожилков и гнезд находятся галенит, халькопирит и сфалерит, из нерудных минералов широко распространен барит. Руды массивные, полосчатые, устойчивые, категория крепости руды 8-10.

Породами, перекрывающими рудное тело, являются кварцевые порфиры, диабазовые порфириты и кварциты. Порфиры залегают на рудах на западном фланге камеры, породы устойчивые, категория крепости породы 14.

Угол падения залежи - 75˚, истинная мощность рудного тела - 15м., плотность руд - 4,0 т/м³.

. Выбор и обоснование системы разработки

Как известно на выбор системы разработки влияют постоянные (устойчивость руды и вмещающих пород, мощность и угол падения рудного тела), учитываемые в любых случаях факторы и переменные факторы (склонность руды к возгоранию, слеживанию, необходимость сохранения земной поверхности; наличие в рудном теле включения пустых пород; большая глубина разработки; характер контактов залежи; ценность руды), которые выдвигаются как ограничения в неблагоприятных случаях. Основными критериями при выборе системы разработки для Малеевского месторождения являются обеспечение максимальной полноты выемки запасов высокоценных руд и безопасность ведения работ.

Таблица 1. Выбор системы разработки

Для отработки первоочередного выемочного участка предложена системы разработки с закладкой: этажно-камерной с камерно-целиковой и сплошной выемкой и подэтажно-камерной.

3. Описание принятой системы разработки

Принципиальная технологическая схема и порядок отработки запасов сплошной подэтажно-камерной системой разработки включает в себя следующие этапы и параметры:

блок разбивается на камеры шириной 20 м, расположенные в крест простирания рудного тела;

ширина блока определяется отработкой опережающих разрезных щелей (расстояния между разрезными щелями при двухстадийной выемке рекомендуется не менее 80 м.);

камеры отрабатываются подэтажами высотой 10-15 м последовательно в восходящем порядке с закладкой. Нормативная прочность закладки определяется с учетом высоты обнажения при отработке смежного рудного массива;

сплошной фронт очистных работ (одно- или двухстадийный) развивается от ранее отработанных и заложенных отрезных щелей (первичных камер) путем отработки камер в следующей последовательности: после отработки и закладки двух подэтажей в первой камере может производиться отработка нижнего подэтажа в смежной камере. Сформированный таким образом «шатрообразный» фронт очистных работ образуется в пределах устойчивых геомеханических параметров и обеспечивает эффективное развитие очистных работ (рис. 1);

отбойка подэтажей производится взрыванием веерного комплекта восходящих скважин глубиной до 20 м, что позволяет эффективно использовать как переносное так и самоходное оборудование с оптимальными технико-экономическими показателями.

Рисунок 1 - Многоступенчатая сплошная система разработки с закладкой

Для подэтажно-камерной системы разработки предусматривается: применение самоходной техники на подготовительно-нарезных и очистных работах. Выпуск руды производится через боковые заезды или по торцевой схеме через буро-доставочный орт.

Сплошная этажно- и подэтажно-камерная системы разработки с восходящей выемкой руды и закладкой.

Данная система разработки предназначена для отработки запасов при многоступенчатой технологии сплошной выемки руды, представленных наклонными, мощными (более 20 м) рудными телами.

Параметры блока:

высота блока - принимается по вертикальной мощности рудного тела, но не более 160 м;

длина блока (по простиранию рудного тела) - 80-100 м;

ширина блока - принимается по горизонтальной мощности рудного тела;

пролет кровли всех камер в блоке - 20 м.

В состав блока входят следующие номенклатурные элементы: разрезная щель (камера I очереди), камеры II, III, IV и V очереди отработки. Разрезная щель может отрабатываться этажно-камерной системой разработки, запасы остальных камер - подэтажно-камерной системой разработки.

За выемочную единицу принимаются следующие номенклатурные элементы блока:

разрезная щель (камера I очереди отработки);

запасы камер II, III, IV,V очереди отработки.

Блок подготавливается на уровне горизонтов откаточным и вентиляционным штреками, откаточными ортами через 100 м и транспортным уклоном с заездами на доставочные и буровые выработки горизонтов.

Подэтажные горизонты проходятся по высоте через 12,5-13 м от уровня откаточного горизонта и до верхней границы блока и включают в себя доставочный и вентиляционные штреки. Для обеспечения проветривания горных работ предусматриваются вентиляционные восстающие, для перепуска руды на откаточный горизонт - два рудоспуска, для подачи закладочной смеси - закладочные выработки и скважины.

Отработка камер на подэтажах ведется прирезками к ранее отработанной и заложенной разрезной щели с выпуском руды через боковые заезды.

Выработанное пространство закладывается твердеющей смесью, и после набора закладкой прочности 1,0-1,5 МПа очистные работы ведутся в восходящем порядке в смежных камерах вышележащих подэтажей; после набора прочности 2,5-3,0 МПа - в смежных камерах одного подэтажа. При одновременном ведении очистных работ в двух и более вертикальных лентах и при восходящем порядке выемки запасов руды расстояние между очистными забоями должно составлять не менее высоты заложенного подэтажа. Здесь необходимо отметить, что порядок выемки с одновременной отработкой трех смежных вертикальных лент (камер) требует дополнительной экспериментальной проверки. Отработку запасов камеры последней очереди, находящихся между заложенными массивами, предусматривается вести также в восходящем порядке с применением торцевого выпуска руды через буро-доставочный орт.

Разбуривание камер предусматривается скважинами диаметром 102-110мм и глубиной до 25-30 м с применением буровых станков типа «Solo», ЛПС-ЗУ и др.

Доставка руды из блока предусматривается погрузочно-доставочными машинами типа «Торо», оборудованными дистанционным управлением.

Проветривание блока при ведении подготовительно-нарезных работ осуществляется вентиляторами местного проветривания типа ВМ-8; при очистной выемке - за счет общешахтной депрессии.

Таблица 2. Объем горно-подготовительных и нарезных работ

. Расчет параметров системы разработки

Геологические запасы руды блока определяются на основании основных параметров блока, показанных на рисунке 4.1.

Рисунок 2. Геологический разрез рудного тела.

Высота наклона, рудного тела определяется из выражения:

Для блока

где h - высота рудного тела, h=240 м.

 - угол падения залежи, =75

Для камеры

Геологические запасы руды определяются по формуле:

где m - истинная мощность рудного тела, m=15 м;- длина блока, L=60 м.

 - плотность руды,  = 4,0 т/м³;

Для камеры

На основании ТЭП системы разработки в аналогичных условиях, принимаем: потери руды П = 4,4%; разубоживание руды Р = 12,4%.

Извлекаемые запасы определятся:

где к_изв.р. - коэффициент извлечения руды.

,

где П - потери руды, П = 4,4%.

Количество товарной руды определяется по формуле:

где Р - разубоживания руды Р = 12,4%.

Распределение объемов руды по видам работ приведено в таблице 3.

Таблица 3 - Разделение объемов руды по видам работ

Выполним расчет параметров системы разработки с магазинированием, с отбойкой руды глубокими скважинами.

К горно-подготовительным выработкам относятся: откаточный штрек располагается в рудном теле посередине его мощности или по контакту с лежачим боком. Вентиляционным служит откаточный штрек вышележащего этажа. В границах блока расположены восстающие, через каждые 5-6 метров по вертикали восстающие сбиваются с камерами ходками. Для облегчения доставки в камеру материалов и оборудования и улучшения проветривания очистных забоев посередине блока проходят дополнительный восстающий.

К нарезным выработкам относятся: дучки, ходки.

Объем горно-подготовительных и нарезных работ. (см. таблица 1)

Удельный объем подготовительно-нарезных работ, показывающий долю запасов блока, извлекаемых при выполненных работ:

где V_п.н. - объем рудных запасов, извлекаемых из блока (камеры) при проведении подготовительных и нарезных выработок, т.

V - объем руды в блоке (добываемый участок), м³

V_п.н. = 2372 т. (для камеры)

Коэффициент подготовки и нарезки блока, показывающий общую длину подготовительно-нарезных выработок, приходящуюся на 1000 т. подготовительных к очистной выемке запасов руды:

где  - суммарная длина подготовительных и нарезных выработок, м.

Б - запасы руды в блоке, т.

Б_п-н - запасы руды, извлекаемые при проведении подготовительных и нарезных выработок, т.

Б_о - запасы, подготовленные к очистной выемке, т.

. Построение календарного графика первоочередной подготовки и нарезки блока

Подготовку части добычного блока до начала очистных работ называют первоочередной, она определяет начало очистных работ. Поэтому основным требованием при проведении первоочередной подготовки является выполнение подготовительных работ в возможно короткий срок.

Календарный план подготовки и нарезки блока предусматривает последовательное выполнение проходческих работ.

Скорости проведения выработок принимаются по СНиП и составляют: для самоходного оборудования - 110 м/мес; проходка горизонтальных выработок для рельсового транспорта - 100 м/мес; проходка околоствольных дворов и камерных выработок - 550 м³/мес; проходка вертикальных выработок - 50 м/мес.

При организации подготовки и нарезки блока имеется возможность часть горных выработок проходить одновременно, что снизит сроки подготовки блока к очистной выемке.

С учетом скорости проведения горных выработок и выбранной нами последовательности выполнения проходческих работ построим календарный график первоочередной подготовки и нарезки блока, показанный в таблице.

Таблица 4. Проходческое оборудование и норма выработки.

Таблица 5. Таблица выполнения подготовительных и нарезных работ.

. Расчет параметров отбойки руды

Рассчитаем параметры скважинной отбойки руды и показатели БВР при этажно-камерной системе разработки со сплошной выемкой руды.

Отбойка руды производится двумя полувеерами скважин на высоту 13м.

Исходные данные для расчетов:

коэффициент крепости руды по классификации профессора М.М. Протодьяконова f=12;

плотность руды g = 4,0 т/м³;

ширина отбиваемого слоя руды В = 15 м;

высота отбиваемого слоя руды h1 = 13 м;

площадь поперечного сечения буровых выработок Sб = 16,4 м²;

расположение скважин - верное;

буровой станок Solo - 1509 ZR;

диаметр скважин - d=102 мм;

применяемое ВВ - гранулит;

- удельный расход в.в.-q₀ = 0,8 кг/т;

Масса заряда в.в. на1 м скважины:

где д - относительная плотность заряжания скважины = 1,1.

Линия наименьшего сопротивления веера скважин:

где Р - масса ВВ в 1 м. скважины, кг/м;

q₀ - удельный расход в.в. на отбойку, кг/т;

g - плотность руды, т/м ³;

m = 0,8 - коэффициент сближения скважин.

Расстояние между концами скважин в веере:

а = W* m, м;

а = 2* 0,8= 1,6.

q_в.д = 0,3 - 0,4 кг/т- удельный расход в.м. на вторичное дробление.

Длина заряда в веерных скважинах определяется графически.

Заряды в скважинах, пробуренных вдоль границ блока на расстояниях 0,5а должны иметь наибольший коэффициент заполнения и не доходить до буровой выработки или до обнаженной плоскости на расстояние равное W во избежание перерасхода.

Рисунок 3. Графическое построение веера скважин.

. Построение календарного графика очистных работ

Расчетные данные:

Коэф. использования длины скважины - е = 0,8.

Бурильная установка «Соло», производительностью Р_б=80м/смену, обслуживает 1 человек.

Производительность по зарядке скважин Р_з = 6000 кг/смену.

На доставке руды применяют погрузочную машину «Toro-400» производительностью Р_п = 600 т/смену.

Длина скважин при образовании камеры:

на 1000 т запасов -

Продолжительность бурения скважин:

Трудоемкость работ по бурению скважин:

Продолжительность заряжания скважин:

Трудоемкость работ по заряжанию скважин:

Продолжительность погрузки руды:

Трудоемкость работ по погрузке руды:

На основании произведенных расчетов строим календарный график очистных работ.

Таблица 6. Календарный график очистных работ.

. Способы поддержания выработанного пространства

Для заполнения выработанного пространства на Малевском руднике предусмотрено два вида закладки: твердеющая (67%) и сухая породная (33%).

При заполнении камер к прочности закладки предъявляют следующие требования:

т. к. при отработке камер 2 и следующих очередей отбивается один подэтаж, то прочность закладки должна обеспечивать устойчивость обнажения пролетом равным высоте подэтажа, т.е. 10-15 м.

закладка должна быть достаточно податливой, чтобы выдержать сейсмическое воздействие взрыва 110 - миллиметровых скважин в соседних с закладочным массивом подэтажах. Податливость закладки снижается с ростом содержания в ней цемента. Но при плотности закладки, удовлетворяющей пункту «а», она несколько выше того предела, при котором податливость закладки можно считать удовлетворительной. Однако риск, связанный с неоправданным снижением прочности, повышает риск, связанный с опасностью сейсмического повреждения закладки.

прочность закладки в нижней части камеры должна быть достаточно велика для того, чтобы обеспечить устойчивость закладочного массива при выемке межэтажного целика над расположенными ниже выработками.

т.к. закладочный массив будет использоваться как почва выше лежащего подэтажа, и по нему будет производиться движение самоходного оборудования, закладочный массив не должен разрушаться и увеличивать разубоживание руды, тем более, что это резко ухудшает извлечение полезного ископаемого при его обогащении. Прочность в этом случае зависит от типа и веса машин, размера колес, давления воздуха в шинах, формы и вида протектора, а также усилия черпания при погрузке.

прочность закладки должна быть достаточна для того, чтобы обеспечить длительную устойчивость выработок на все время ведения горных работ.

Нормативная прочность закладки для Малевского рудника в зависимости от принятых систем разработки и геомеханических параметров приведена в таблице 7.

Таблица 7 - Нормативная прочность закладки

9. Охрана труда и техника безопасности

Механизированными выходами на поверхность являются стволы шахт «Малеевская», «Вентиляционная», «Воздуховыдающая», оборудованные клетевыми подъемами.

Для механизированного передвижения людей между горизонтами предусмотрены лифтовые восстающие.

Подаваемый по стволам шахт «Малеевская», «Вентиляционная» свежий воздух в холодное время подогревается до температуры +2 ˚С.

При ведении горных работ в местах интенсивного пылеобразования (разгрузочные, погрузочные камеры, дозаторные) предусматривается установка пылеотсасывающих систем, подавление пыли с помощью воды.

На рабочих горизонтах предусмотрено устройство противопожарных дверей противопожарных складов, оборудуемых в соответствии с нормами.

Камеры горно-смазочных материалов, подземных складов ВВ, ремонтного пункта самоходного оборудования и гаража имеют обособленное проветривание. С целью снижения вибрации предусматривается применение на буровых машинах виброгасящих кареток и амортизирующих прокладок на подножках погрузочных машин.

Рекомендуются следующие индивидуальные средства защиты от вибрации: рукавицы с двойной прокладкой на ладони, спец. обувь с прокладками из пенопласта.

Доступно расположенные движущиеся части машин и электродвигателей защищаются металлическими ограждениями. Высота перил предусматривается не менее 1 метра. Все каналы и приямки перекрываются рифленым листом.

С целью снижения вредного влияния шума предусматривается применение хвостовиков буров со втулкой из синтетического материала глушителей шума ГШ-3 для вентиляторов местного проветривания.

При обслуживании работающего оборудования машинистам следует пользоваться индивидуальными средствами защиты (заглушками, наушниками).

Для выполнения профилактических и аварийно-спасательных работ на промплощадке рудника располагается военизированный горноспасательный пункт, который находится в подчинении Зыряновского отряда ВГСЧ, дислоцированного в городе Зыряновске.

Для повышения безопасности горных работ в связи с отнесением Малеевского месторождения к 3 категории удароопасности предусматривается осуществлять мероприятия по прогнозу горных работ.

Сущность мероприятий состоит в следующем:

-       необходимо производить периодический контроль и оценку напряжённого массива горных пород силами геолого-маркшейдерской службы рудника совместно со специалистами «ВНИИцветмет»;

-       горные работы должны вестись в соответствии с принятой проектом технологией выемки руды и проходки выработок с соблюдением требований нормативных документов;

Для повышения безопасности взрывных работ, предупреждения взрывов сульфидной пыли на участках с повышенным содержанием серы (более 35%), для предупреждения возгорания и взрывов ВВ на основе аммиачной селитры проектом предусматривается выполнения ряда специальных мероприятий буровзрывные работы необходимо вести в соответствии с действующими инструкциями.

Горные работы на руднике предусматривается производить в соответствии с действующей отраслевой нормативно-технической документацией правилами безопасности и технической эксплуатации, инструкциями по выполнению отдельных видов работ, нормами и правилами, руководствами, методическими указаниями, рекомендациями и др.

Для зарядки шпуров и скважин предусматривается рассыпной гранулит АС-8, а для обводнённых шпуров (скважин)- патронированные в оболочках: аммонит 6ЖВ, аммонал.

Основной способ инициирования зарядов - электрический. С учётом оценки отдельных участков месторождения как потенциально опасных по взрывам сульфидной пыли в рудах с содержанием пиритной серы более 35% предусматриваются следующие мероприятия для повышения безопасности взрывных работ:

-       ограничение времени нахождения аммиачно-селитренных ВВ в скважинах (шпурах) 24 часами;

-       переход на электрическое взрывание вместо электроогневого;

-       гидрозабойка заряжаемых скважин (шпуров).

Смыв пыли в забое и со стенок выработок перед взрыванием шпуров с использованием стандартных оросителей типа ЭТА - 50/60 «ВНИИцветмет» - смыв пыли со стен и подавление пыли в камерах при ведении доставочных, буровых и взрывных работ, осуществляемые из буро - доставочных выработок с применением дальнобойных оросителей типа ДО - 1, ДО - 2 «ВНИИцветмет».

Испытание неэлектрической системы взрывания "Нонель'' для взрывания шпуров при проведении выработок различного назначения и скважин в камерах с необходимым интервалом замедлений. Завершение программы исследований по изучению окисленных процессов в сульфидных рудах при применении аммиачно-селитренных ВВ для отбойки: в связи с высоким содержанием пиритной серы в руде на отдельных участках месторождения (более 35%) существует "низкая" степень агрессивности руды к взрывчатым веществам на основе аммиачной селитры, которая может вызвать их самопроизвольное возгорание и взрывание.

Зарядку шпуров и скважин предусматривается осуществлять зарядчиками типа Ульба С 1 А, Ульба - 400, ЗП 2, 5/2,5, доставку ВМ в забой специальной машиной.

Массовые взрывы в камерах блоков предусматривается производить в конце рабочей недели, взрывы в проходческих и слоевых очистных забоях в конце рабочей смены.

геологический разработка руда горный

Список используемой литературы

1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. - М. Недра, 1977.

. Основы горного дела. Учебное пособие для горных мастеров АО «Казцинк», Усть-Каменогорск, 2007. - 273 с.

. Справочник по горнорудному делу. - М.: Недра, 1983 514 стр.

. Цой С.В., Юн Р.Б., Сулейменов Б.Е. Методологические основы проектирования рудников. - Алматы, 2001 248 стр.

. Агошков М.И.., Малахов Г.И. Подземная разработка рудных месторождений. - М.: Недра, 1969 358 стр.

. Байконуров О.А. Классификация и выбор методов подземной разработки. - Алма-Ата: Наука, 1969 384 стр.

. Именитов В.Д. Процессы подземных горных работ при разработке рудных и россыпных месторождений - М.: Недра, 1970 288 стр.

. Временные правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок месторождений руд цветных металлов с неизученным процессом сдвижения горных пород. Л., ВНИМИ, 1986 г.