Технологические решения по отработке подмерзлотных горизонтов месторождения Бадран с применением закладки.

Золоторудное месторождение Бадран расположено в Оймяконском улусе Республики Саха (Якутия), объект с 1984 г. разрабатывается подземным способом — одноименным рудником ГРК «Западная». Сырьевую базу рудника составляют балансовые запасы трех (I, II и III) рудных столбов, приуроченных к минерализованной зоне дробления «Надвиговая». Первый и второй рудные столбы непосредственно примыкают друг к другу, а третий расположен на расстоянии 1,8 км западнее второго. Все рудные тела месторождения по падению отнесены к наклонным (угол падения изменяется от 21 до 34°); мощность тел невыдержанная (изменяется от 0,5 до 2 м и более).

Физико-механические свойства руд и вмещающих пород месторождения в зоне распространения многолетней мерзлоты позволяли успешно применять камерную систему разработки с льдопородной закладкой и камерно-столбовую с рудной подготовкой. При достижении горных работ нижней границы мерзлоты снизилась устойчивость обнажений, участились случаи вывалов и локальных обрушений, наблюдалось разрушение крепи подготовительных выработок. Исследование физико-механических свойств пород показало, что на прочностных свойствах вмещающих пород (предел прочности на растяжение снизился в среднем до 2 МПа) отрицательно сказывается повышение температуры массива и увлажнение горных пород. При этом первый фактор исключал возможность применения системы разработки с льдопородной закладкой. Возникла необходимость в изыскании новых технологических решений в изменившихся природных условиях.

При отработке запасов подмерзлотных горизонтов в криолитозоне практически всегда возникают трудности, связанные в первую очередь с изменением устойчивости горных пород, гидрогеологических условий и температурного режима в подземных горных выработках. Предприятия, ведущие подземную разработку в аналогичных условиях на Аляске, в Канаде и Швеции, применяют в основном различные варианты систем разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. В условиях северо-востока Якутии ситуация усложняется высокой стоимостью, а зачастую и невозможностью бесперебойной доставки необходимых материалов и оборудования.

В связи с вышеизложенным руководством компании было принято решение отработку запасов переходной зоны вести по сплошной системе с креплением и сухой закладкой выработанного пространства (рис. 1). Применение данной технологии, несмотря на ряд недостатков, присущих данному классу систем в целом, позволило довольно успешно отработать запасы нижних горизонтов I рудного столба.

Учитывая имеющийся производственный опыт, для отработки балансовых запасов было принято решение применить использующуюся на руднике сплошную систему с креплением и последующей закладкой выработанного пространства. Технической задачей являлась адаптация данной технологии к условиям нижних горизонтов III рудного столба, повышение производительности труда и улучшение условий вентиляции при использовании имеющихся горных выработок и инфраструктуры рудника.

Проектом предусмотрено применение на проходческих работах и транспортировании горной массы по откаточным штрекам высокопроизводительного горного оборудования, доказавшего свою эффективность при разработке ряда рудных месторождений Сибири — самоходной буровой установки BoomerТ1D и погрузочно- доставочной машины ST-2D в сочетании с шахтным самосвалом МТ-2010. Применение самоходного оборудования потребовало проведения дополнительного наклонного ствола (рис. 2).

Одним из факторов, существенно усложнявших отработку запасов нижних горизонтов I рудного столба, являлась рудная подготовка. С целью улучшения геомеханической обстановки в проекте принята подготовка полевыми откаточными штреками. Штреки проводят со стороны лежачего бока ниже на 10 м от контура рудного тела по вертикали. Полевые штреки сбивают с рудными доставочными штреками рудоспусками через погрузочные орты-заезды. Для передвижения людей и вентиляции из откаточных штреков проходят вертикальные людские ходки.

Форма поперечного сечения выработок прямоугольно-сводчатая. В зоне многолетнемерзлых пород крепление ствола осуществляется металлическими клинощелевыми или фрикционными анкерами с затяжкой кровли металлической сеткой. В зоне переходных (-2... О °С) и положительных температур крепление выработок проводится арочной крепью из спецпрофиля СВП-22 с затяжкой кровли и боков.

Угол падения и невыдержанная мощность рудного тела не позволяют применить при отбойке руды и закладке камер самоходное оборудование, в связи с этим бурение шпуров проводится перфораторами ПП-63В, доставка рудной массы до рудоспусков скреперными установками. Проветривание забоев осуществляется вентилятором местного проветривания ВОЭ-5. Погрузка отбитой руды из бункерных ям под рудоспусками ведется погрузочно- доставочной машиной ST-2D в шахтный самосвал МТ-2010 и транспортируется на поверхность.

Отличительной особенностью очистных работ является закладка полос при отработке блоков с выемочной мощностью рудного тела выше 3 м (рис. 3). Закладка камеры ведется секциями. По мере заполнения камеры закладкой проводится боковая затяжка обаполом с внутренней стороны стоек НДО. Закладочный материал по верхнему закладочному скреперному штреку доставляется до камеры и далее поступает в нее с помощью скреперной установки 30ЛС-2СМА и скрепера специальной конструкции с ковшом вместимостью 0,6 м3. Сравнительно небольшая длина секции закладки позволяет визуально контролировать качество и полноту закладки. Первоначально отрабатывается и закладывается первый слой мощностью 3 м, приуроченный к лежачему борту рудного тела. Закладку слоя предусматривается вести «сухой» породой с дополнительно создаваемой в подкровельном пространстве очистной камеры «подушки» из твердеющей смеси толщиной 0,2-0,4 м.

Для закладочных работ принят передвижной комплекс, включающий шахтный самоходный бетоносмеситель MIXKRET 4, уже применявшийся в условиях Севера, и передвижной шахтный бетононасос с разборным бетонопроводом РС-307. Загрузка бетоносмесителя составляющими твердеющей смеси проводится на поверхности, перемешивание — в ходе транспортирования ее по выработкам. Бетононасос устанавливается в заезде к людскому ходку. Разборный бетонопровод из заезда через материальное отделение людского ходка выводится на скреперный штрек, далее по уклону прокладывается до закладываемой камеры. Заливка бетонной смесью над закладочным материалом в камеру ведется по разборному пульповоду. После закладки камеры сухой дробленой породой на длину 4 м закачивается бетонная смесь под кровлю камеры. При заливке твердеющей бетонно-щебенистой смесью часть раствора, проникая между обаполом и верхняками, заполняет пространство над крепью: При отработке вышележащего слоя бетонная прослойка будет служить основанием для установки крепи в камере и позволит исключить частичное разубоживание и потери при скреперовании по бетонной «подушке». Затем цикл повторяется.

Нормативная прочность твердеющей закладочной смеси для несущего слоя искусственной кровли должна составлять σсж ≥ 2,5 МПа. Для рассматриваемых условий выбрана смесь марки 30. Расчеты показали, что расход на 1 м2 кровли камеры бетонной смеси составит 1 м3, бетона, соответственно, 0,3 м3. Расчетная нормативная прочность закладочного массива составит 3,5 МПа.

После отработки и закладки первого слоя запасов осущестляется зарезка второго слоя с нижележащей камеры, с обустройством места зарезки креплением из спецпрофиля СВП-22 и затяжкой. При очистной выемке второго слоя запасов проводится частичное магазинирование руды по всей длине камеры с оставлением рудной «рубашки», которая извлекается после полной отработки и актирования.

Для повышения устойчивости призабойного пространства отработка блока ведется от середины к флангам. При этом в обязательном порядке осуществляется контроль за состоянием массива, устойчивостью подготовительных и очистных выработок.

 

 

Заключение

Технологические решения по отработке подмерзлотных горизонтов месторождения Бадран направлены на повышение эффективности добычи руды. Применение самоходного оборудования позволит за счет мощности, мобильности и многофункциональности повысить производительность труда. Проведение подготовительных выработок в более прочных вмещающих породах снизит затраты на их крепление и поддержание, предотвратит возникновение аварийных ситуаций вследствие влияния очистных работ. Принятые проектом параметры очистных работ позволят отработать запасы с минимальными потерями и разубоживанием. По результатам опытно-промыщленных работ будет составлен проект отработки подмерзлотных запасов всего месторождения.

Важное значение имеет и то, что закладка позволяет уменьшить использование в шахте лесных материалов, что само по себе является решением экологической и экономической проблем. Таким образом, применение закладки выработанного пространства обеспечит улучшение экологической обстановки в регионе, позволит снизить, а по некоторым видам исключить плату за негативное экологическое воздействие. В современных условиях закладку следует рассматривать как способ защиты окружающей среды от техногенного воздействия подземных работ. На Западе закладку применяют давно и довольно широко, стоит задуматься, что и в отечественных условиях возможно использовать прогрессивный опыт.

 

Список литературы

1. М.М.Хайрутдинов. Пути совершенствования системы разработки с закладкой выработанного пространства. // Горный журнал. - 2011.-№7.-С.40-43.

2. Д.Р.Каплунов, М.В.Рыльникова, Д.Н.Радченко, Ю.В.Корнеев. Передвижные закладочные комплексы в системах разработки рудных месторождений с закладкой выработанных пространств. // Горный журнал. - 2013, №2, с. 101-104.

3. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Арсентьев В.А., Квит­ка В.В., Маннанов Р. Новая технология и оборудование для высокопроизводительной закладки выработанного пространства при подземной отработке месторождений // Горный журнал. 2012. № 2. С. 41-43.

4. Маннанов Р. Зверев А.П., Ангелов В.А., Лавенков В.С. Исследование составов и способов приготовления закла­дочных смесей на подземных передвижных закладочных установках// Маркшейдерский вестник. 2012. № 3. С. 12- 16. ЕЗ

5. Необутов Г.П., Гринев 8.Г. Разработка рудных месторождений с использованием за-мораживаемой закладки в условиях многолетней мерзлоты: монография.—Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1997, —104 с.

6. Петров А.Н., Петров Д. Н. Совершенствование технологии закладки выработанных камер льдопородной смесью в криолитозонах // Горный журнал. 2015. № 4. С. 26-28. doi: 10.17580/gzh.2015.04.05

7. А.Н. ПЕТРОВ, Л.М. АЛЕКСЕЕВ, Д.Н. ПЕТРОВ, С.Г. КОЛЕСНИКОВ, Технологические решения по отработке месторождения Бадран. Горный журнал.-2016.-№9.-С.46-49.

8. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Барановский К.В., Технология восходящей выемки золоторудного месторождения с приминением сухой закладки. ГИАБ.-2015.-№9.-C.14-19.