Повышение эффективности подземной разработки тонких крутопадающих жил
А.М. Павлов, д.т.н., профессор, Иркутский национальный исследовательский технический университет
Д.С. Васильев, аспирант, Иркутский национальный исследовательский технический университет
Отработка запасов тонких, небогатых золоторудных тел представляет определенную проблему из-за ухудшения качества добываемой руды вследствие повышенного разубоживания, что приводит к оставлению таких запасов в недрах, несмотря на произведенные затраты на их разведку, вскрытие и подготовку.
Характерным примером может служить добыча руды Коневинского золоторудного месторождения в условиях криолитозоны с применением системы разработки с магазинированием руды.
Рудное тело представлено тонкими (мощностью от 0,01 до 0,07 м) крутопадающими под углом 75° жилками в зоне березитов, мощность которых изменяется от 0,1 до 1,1 м, в среднем составляя 0,41 м (2013 г). Содержание золота в пробах варьирует от десятых долей грамма до сотен грамм на тонну руды. Распределение металла носит нелинейный характер [1, 2]. По содержанию отмечаются следующие сорта руд:
– убогие (менее 1 г/т);
– средние (от 1 до 10 г/т);
– богатые (10–100 г/т);
– весьма богатые.
В ходе отработки залежи выявлена закономерность – золото распределяется дискретно и крайне неравномерно (рис. 1).
Рис. 1 Фрагмент очистного блока 7-3-1Б, иллюстрирующий неравномерность распределения мощности руды и содержания металла и область убогой руды (в числителе – мощность, в знаменателе – содержание)
Анализ отработанных блоков позволил установить закономерность: убогие руды, которые попали в добычу, составляют в среднем 14,5 % от всей площади балансовых запасов. С учетом нелинейного распределения металла в руде определено среднее содержание по классу убогих руд – 0,31 г/т. Такое содержание соответствует содержанию золота в хвостах обогатительной фабрики. Таким образом, выявлено, что убогие руды представляют собой внутреннее разубоживание, которое не учитывалось при подсчете запасов золота.
Изучение свойств массива горных пород показало, что в нем преобладают две системы трещин – система крутопадающих трещин, субпараллельных контактам рудного тела, и система секущих пологих трещин. При пересечении пологих с крутопадающими трещинами степень устойчивости снижается и происходит образование вывалов из боков очистного пространства блока, что становится причиной вторичного разубоживания добываемой руды. Измерение природных напряжений массива горных пород методом щелевой разгрузки [3, 4] показало, что их величины аппроксимируются формулами [1]:
В процессе исследований проведено моделирование техногенных напряжений в целиках и стенках очистных камер методом конечных элементов с помощью программного комплекса FEM (ИГД УрО РАН) [4, 5, 1].
Техногенные напряжения в подштрековых целиках и стенках очистного блока, где ведется добыча руды, не превышают допустимых в пределах этажа (рис. 1, 2).
Обследование всей отработанной площади очистных блоков показало, что стенки очистных камер и оставленные целики сохраняют свою устойчивость в пределах отработанного блока при высоте этажа 50 м (рис. 4), что подтверждает правильность выбранной методики определения напряжений в массиве. В результате обследования очистных блоков сделан вывод: отслоение пород с боков очистной камеры происходит по трещинам в результате сейсмического воздействия взрывных работ, так как не наблюдается превышений предельно допустимых напряжений.
Рис. 4 Очистное пространство отработанного блока: а – в середине блока; б – вдоль восстающего, закрепленного срубовой крепью
Исходя из того что при разработке тонких крутопадающих рудных тел с системой с магазинированием руды очистную добычу необходимо вести сплошным фронтом и обеспечением минимальной выемочной мощности 1 м, то, с учетом вторичного разубоживания и добычи убогой руды, данную систему нельзя назвать эффективной по причине снижения качества добываемой руды (табл.1). Снижение минимальной вынимаемой мощности менее нормативной – 1 м, приводит к зависанию и замораживанию замагазинированной руды в блоке, что в конечном итоге увеличит потери металла.
Изучив природу распределения металла в руде и выявив области убогих руд, необходимо было подобрать такой порядок выемки балансовых запасов, который бы позволил оставлять в целиках породу и убогую руду, при этом сохранив устойчивость выемочного пространства, исключив вторичное разубоживание и обеспечив безопасность ведения горных работ. Кроме этого, при среднем содержании геологической руды – 10,8 г/т и очистной мощности 0,4 м возникает необходимость уменьшить очистную мощность в результате взрывной отбойки руды.
В ходе проведенных изысканий была выбрана система с подэтажной отбойкой руды, разработан порядок ведения выемки балансовых запасов уступным забоем по простиранию с нисходящей выемкой и опорным креплением (рис. 5). Обоснованы конструктивные параметры данной системы разработки.
Рис. 5 Порядок выемки балансовых запасов блока системой подэтажной отбойки
Выемка запасов производится короткими уступами по простиранию в нисходящем порядке. Подэтаж проходится с опережением нижнего уступа на 3 м и анкерным – опорным креплением по углам кровли. Общая высота подэтажа отработки запасов, включая подэтажный штрек и целик – 8 м. Рудное поле данных параметров в результате отработки балансовых запасов позволяет сохранить устойчивость обнажений боковых пород с минимальными затратами на поддержание и локализовать отработанное пространство от рабочей зоны ведения работ.
Данная система прошла промышленные испытания, подтверждающие ее эффективность, которая достигается за счет:
– значительного снижения ГПР на 1000 т балансовой руды;
– применение механизированной проходки восстающего с исключением срубового крепления;
– погрузки руды из рудоспусков через выпускные люки, исключив работу ПДМ; – значительного снижения объема перевозки горной массы и переработки руды в расчете на один грамм добытого металла;
– гибкой системы отработки, позволяющей оставлять породные и забалансовые целики, а также вести селективную выемку руды, оперативно в ходе отработки менять размеры подэтажа;
– расширения фронта работы;
– возможности опережающе проводить доразведку запасов проходкой подэтажей;
– снижения выемочной мощности и исключения вторичного разубоживания.
Производительность труда горнорабочего в смену по отбойке жильной массы при системе с подэтажной отбойкой уступным забоем по простиранию с нисходящим порядком выемки и опорным креплением находится на уровне производительности по системе с магазинированием руды.
Применение предлагаемого варианта подэтажной системы разработки по сравнению с системой с магазинированием руды (табл. 2) позволит улучшить качество добываемой руды в два раза и снизить себестоимость горных работ на 35 %, что позволит предприятию уверенно выйти на рентабельный уровень производства.
