Опыт отработки тонких наклонных жил с отбойкой руды скважинами
04.05.2012 в 10:50 - Вернуться обычный режим
Автор: Канд.техн.наук Сабянин Г.В.(ИПКОН РАН)
Наиболее трудоемким процессом очистной выемки тонких пологих и наклонных жил при малой выемочной мощности является бурение, поэтому для их разработки большую перспективу имеют геотехнологические решения, базирующиеся на ведении очистной выемки из буровых выработок с отбойкой руды скважинами. Такой порядок очистной выемки позволит повысить качественные показатели отработки жил, совместить во времени выполнение основных операций очистного цикла, исключить необходимости выполнения большинства непроизводительных и трудно поддающихся механизации вспомогательных операций. Одновременно повышается производительность и безопасность труда горнорабочих за счет замены бурения шпуров ручными перфораторами из очистного пространства на бурение скважин станками из выработок.
Наиболее раннее упоминание о выемке жил с применением скважинной отбойки и частичной взрыводоставкой отбитой руды относится к руднику «Telfer» в Западной Австралии. Рудник отрабатывал ряд куполообразных тонких жил мощностью от 0.6 до 0.8 метра с углами падения от 20 до 40-45°. Схема системы разработки, применявшейся на руднике Telfer, приведена на рис. 1 [1].
1 – доставочно-буровой штрек; 2 – отрезной восстающий; 3 – целики; 4 – отбитая руда;
5 – породная закладка
Рис. 1. Схема системы разработки, применявшейся на руднике «Telfer»
Опыт применения скважинной отбойки на руднике «Telfer» показал, что длина очистного забоя определяется расположением скважин, направлением и прямолинейностью их бурения. Скважины диаметром 64 мм бурились снизу вверх до вышележащего откаточного штрека штангами T38 длиной 1.8 м с ретрак-коронками «Сандвик» с применения люнет-патрона, обеспечивающего жесткое положение бурового снаряда при забуривании и бурении, непосредственно за буровой коронкой. Наилучшие показатели точности бурения были достигнуты при относительно низкой энергии удара и малом давлении подачи бурового снаряда на забой. Результаты бурения показали, что очень хорошая точность достигается при длине скважин до 20 метров, а при большей длине скважин точность бурения удовлетворительная: при длине скважин 34 м 10-15 % от их общего числа не были обнаружены. Попытки увеличения длины забоя за счет бурения скважин в обе стороны от буровой выработки (вверх и вниз) привели только к образованию неотбитых участков руды в очистном пространстве и увеличили трудоемкость ее выпуска.
На руднике «Telfer» жилы имели очень хороший, четкий контакт с вмещающими породами по лежачему и висячему бортам, поэтому скважины длиной 20 м бурили по центру жилы с линией наименьшего сопротивления 0.9 м, при их длине 34 м ЛНС уменьшали до 0.75 м. Одновременно взрывалось пять скважин. Один оператор бурил 120-150 метров скважин за 12-часовую смену. Зачистка лежачего бока от руды при падении жилы менее 32° проводилась навесной скреперной лебедкой, установленной на раме над ковшом ПДМ, при падении больше 32° – водой из ковша ПДМ.
Экспериментальные работы по отработке тонких жил с применением скважинной отбойки проводились на ряде рудников компании «Anglo Platinum» в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого века. Скважины диаметром 50 мм бурились параллельно очистному забою пневматическими буровыми установками и заряжались патронированным аммон-гелигнитом с детонирующим шнуром, чтобы гарантировать инициирование взрывчатого вещества по всей длине скважины. Множество причин послужило для отказа от этой системы разработки, но самыми важными из них были: точность бурения скважин и большая трудоемкость их заряжания в трещиноватом массиве, а также трудность организации процесса взрыводоставки отбитой руды в узком очистном пространстве. К идее перейти от отбойки руды шпурами, перпендикулярными к забою, к отбойке скважинами, пробуренными параллельно очистному забою, с целью механизации очистной выемки тонких наклонных жил снова обратились в 1998 г. [2].
Для бурения скважины использовался станок Соло H 606 РА фирмы «Sandvik Tamrock». Система разработки, предложенная для отработки наклонных жил с отбойкой руды скважинами, была основана на применяемой рудником «Union Section» системе разработки с самоходным оборудованием. Первоначально пытались бурить скважины длиной 40 м, хотя предыдущая работа «Sandvik Tamrock» в других частях мира показала, что бурение скважин длиной 20 м возможно с отклонением не более 100 мм при условии низкого давления подачи, давление удара не выше 10 MPa и использования буровых труб вместо штанг. После испытаний на руднике «Union Section», отрабатывающем риф (пласт) UG2, было установлено, что возможно фактически гарантировать бурение прямой скважины длиной 15 м и очень хорошую вероятность точности бурения 20-ти метровой скважины диаметром 64 мм при скорости бурения 0.75 м/ мин.
Из-за сомнений, связанных с возможностью применения новой системы разработки в горногеологических условиях рифа UG2 рудника «Union Section» – наличие больших незакрепленных пролетов, распространенности прожилков хромитита в висячем боку слоя и изменении элементов его залегания – было принято решение о перемещении испытаний в шахту «Boschfontein» рудника «Townlands», отрабатывающую риф Merensky, угол падения которого составлял только 9° по сравнению с 18° рифа UG2 на руднике «Union Section». Предполагалось использовать новую систему разработки для выемки многочисленных целиков на верхних горизонтах.
На рис. 2. показана общая схема системы разработки, принятой для шахты «Boschfontein». Данная система разработки похожа на камерно-столбовую выемку с камерами (нарезными выработками) относительно малых размеров, где должны быть отработаны целики. Размеры нарезных выработок должны дать возможность разместить в них механизированное горношахтное оборудование, а целики должны быть отработаны с выемочной мощностью, равной мощности рифа (рудного тела).
Рис. 2. Общий вид системы разработки, применявшейся на шахте «Boschfontein»
Буровые выработки проходились шириной 2.8 м и высотой 1.6 м, чтобы разместить буровую установку Tamrock Solo LP 126 LCIO для бурения скважин диаметром 51 мм и длиной 15 метров. Подробная схема отработки рифа Merensky с отбойкой руды скважинами и взрыводоставкой приведена на рис. 3.
1 – откаточный штрек по простиранию; 2 – буровой штрек; 3 – наблюдательный штрек; 4 – целики; 5 – направление бурения скважин; 6 – взрыводоставка отбитой руды
Рис. 3. Схема ведения очистных работ с отбойкой руды скважинами и взрыводоставкой на шахте «Boschfontein»
Схема крепления выработок анкерной крепью при скважинной отбойке рифа Merensky показана на рис. 4. Вид очистного пространства по окончании взрывных работ показан на рис. 5, а после гидрозачистки – на рис. 6.
1 – откаточный штрек по простиранию; 2 – буровой штрек; 3 – наблюдательный штрек; 4 – рудное тело;
5 – анкеры длиной от 1.8 до 2.4 м, установленные по сетке 1×1 м; 6 – анкерное крепление сопряжения;
7 – очистное пространство
Рис. 4. Схема крепления выработок анкерной крепью
В результате испытаний были установлены следующие основные достоинства новой системы разработки:
• высокая безопасность работ без присутствия людей в очистном пространстве;
• снижение разубоживания на 10.9 %;
• уменьшение выемочной мощности до 0.45-0.65 м;
• увеличение дохода на 1 т добытой руды на 25 %.
Технико-экономические показатели, достигнутые при применении системы разработки со скважинной отбойкой руды и взрыводоставкой приведены в таблице.
Таблица – Технико-экономические показатели системы разработки со скважинной отбойкой руды и взрыводоставкой
Литература
1. Pickering R.G.B. Long hole drilling applied to narrow reef mining // International Platinum Conference «Platinum Surges Ahead». – The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2006. – P. 199-208.
2. Van Dorssen P., Valicek P., Farren M., Harrison G., Joubert W., Pickering R.G.B., van Rensburg H.J. A long hole stoping system for mining narrow platinum reefs // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. – 2002. – № 4. – Р. 151-154.
Статья опубликована в журнале Золотодобывающая промышленность №1/49 2012 год
