Основные аспекты проектирования подземной разработки трубки «Удачная»

 Г.Ф. Пивень, к.т.н., проф. МГГУ

Переход на подземную разработку кимберлитовой трубки «Удачная» связан с необходимостью принятия ряда принципиальных технологических решений, определяющих в дальнейшем эффективность работы горнодобывающего предприятия.

Учитывая практику строительства подземных горных предприятий, осуществить замену выбывающих мощностей карьера мощностями рудника за срок, оставшийся для разработки месторождения открытым способом, практически невозможно.

Наиболее перспективный путь – это интенсификация строительства подземного рудника с использованием подземного способа для доработки прибортовых запасов карьера автономной технологической схемой, предусматривающей проходку уклона с гор. –170 м и транспортирование добытой рудной массы карьерными самосвалами. При этом не следует исключать и возможности отработки части запасов гор. –290…–380 м с использованием карьерного транспорта, что, впрочем, взаимосвязано со сроками строительства рудника и ввода его в эксплуатацию.

Наличие карьера, как известно, существенно осложняет подземную разработку месторождений, особенно если часть его уступов являются рудными.

Поэтому принятая схема вскрытия подземного рудника должна обеспечить в последующем возможности для транспорта полезного ископаемого, перевозки грузов и людей, эффективное управление производственными процессами, а также решение вопросов, связанных с безопасными условиями труда. Кроме этого, в нашем конкретном случае, следует рассмотреть и целесообразность отработки первого подземного этажа или центральной части обеих трубок системами с открытым выработанным пространством.

Месторождение будет отработано комбинированным открыто-подземным способом. Однако, учитывая сроки существования карьера и строительства подземного рудника, в сложившейся ситуации практически выпадает период возможного совместного ведения работ, за исключением отработки части прибортовых запасов в бортах западного и восточного участков. Следовательно, будет осуществляться последовательная отработка месторождения.

В этой связи при решении проблемы перехода на подземную разработку возникает целый ряд сложнейших геомеханических задач, особенно в зоне непосредственного примыкания подземных горных работ к карьеру, решение которых коснется в последующем и других месторождений Якутии.

Влияние открытых работ на геомеханическую обстановку в процессе ведения подземных горных работ намного больше, чем собственно подземных. Поэтому при выборе схемы вскрытия и расположения стволов следует ориентироваться на поверхность скольжения, формируемую карьером, а при выработке технологических решений необходимо учитывать предшествующие и сопровождающие подземную добычу геомеханические процессы. Предполагаемое развитие обрушения и его граничные контуры при отработке трубки на всю глубину представлено на рис. 1.

Рис. 1 Положение обрушенных пород при ведении работ на отм. –1080 м (вкрест простирания)

Рис. 1 Положение обрушенных пород при ведении работ на отм. –1080 м
(вкрест простирания)

Принимаемая технология подземной разработки и её параметры должна обеспечить сохранность кристаллов при отделении руды от массива. Технологические решения должны предусматривать мероприятия, не допускающие разрушение и повреждение кристаллов в процессе добычи руды при взрывной отбойке.

Немаловажное значение имеют специфические климатические условия региона, газопроявления в различных формах, возможность аэродинамической связи карьерного пространства с подземными горными выработками. Это требует разработки и принятия гарантированной системы жизнеобеспечения рудника. Схема вентиляции рудника должна обеспечивать возможность применения мощного дизельного оборудования.

При подземной разработке кимберлитовых трубок возможно применение систем разработки с обрушением и с искусственным поддержанием очистного пространства. По экономическим показателям технологии с обрушением имеют существенное преимущество перед системами с закладкой. Фактором, сдерживающим применение таких технологий, чаще всего является неверный выбор параметров процессов и систем для конкретных условий, что отрицательно сказывается на показателях извлечения.

Необходимо отметить, что специфическая морфология кимберлитовых трубок способствует снижению потерь при добыче руды технологиями с обрушением, которые в этом случае практически идентичны показателям систем с закладкой. Однако этих показателей недостаточно для однозначного выбора той или иной технологии подземной добычи. Поэтому для их выбора необходимо установить степень влияния множества других природных и техногенных факторов на параметры процессов горного производства, а также решить следующие основные задачи:

• установить природные закономерности формирования кимберлитовых месторождений, определяющие выбор систем и обосновать порядок и технологию очистной выемки на различных стадиях разработки системами с обрушением и искусственным поддержанием очистного пространства;

• обосновать технологические решения по отработке запасов кимберлитовых месторождений с учетом техногенных изменений горнотехнических условий и глубины ведения горных работ;

• определить размеры зон сопряжения подземных и открытых горных работ, возможность регулирования их параметров и влияние этого фактора на эффективность разработки;

• определить целесообразность и возможность опережающего вскрытия подземных запасов, направлений развития и последовательности очистных работ при последовательном переходе к подземной добыче после завершения открытых горных работ, позволяющих интенсифицировать добычу руды;

• установить порядок развития очистной выемки в шахтном поле с учетом пространственного распределения полезного ископаемого в рудном теле;

• установить влияние гранулометрического состава рудной массы на параметры системы разработки и показатели извлечения руды – факторы, определяющие схемы подготовки и технологию очистных работ;

• установить возможность развития очистной выемки по падению рудного тела при многоярусной схеме отработки и определить рациональный порядок комбинированной разработки кимберлитовых трубок.

• установить возможность развития фронта очистной выемки по вертикали одновременно в нескольких подэтажах и этажах залежи с обеспечением гравитационного перемещения отбиваемой руды по вертикали;

• определить целесообразность сосредоточения подготовительных и нарезных выработок в рудном теле с минимумом пересечений его контура.

Рис. 2 Схема подготовки этажа к очистной выемке

Рис. 2 Схема подготовки этажа к очистной выемке:
1 – конвейерный квершлаг; 2 – вентиляционные квершлаги; 3 – спиральные съезды; 4 – полевые орты;
5 – вентиляционные восстающие; 6 – доставочные штреки; 7 – разрезные штреки; 8 – буро"доставочные орты;
9 – рудоспуски; 10 – воздуховыдающие восстающие в карьер

На рис. 2 представлен один из возможных вариантов вскрытия и подготовки запасов трубки к очистной выемке при применении подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды.

В качестве концептуальных при подземной разработке трубки «Удачная» приняты следующие положения:

1. Последовательная открыто-подземная разработка руды должна осуществляться с использованием автономной технологической схемы ускоренного перехода к подземной добыче, которая учитывает техногенные изменения горнотехнических условий, вызванные ведением открытых горных работ.

2. Устья вскрывающих штолен в карьере должны закладываться за пределами мульды сдвижения, формирующейся при отработке первого этажа рудника, что позволит обеспечить безопасность производства и рациональное сочетание открытой и подземной транспортных схем.

3. Развитие фронта очистных работ следует осуществлять с учетом пространственного распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке, начиная добычу в каждом выемочном горизонте от участков с повышенным содержанием полезного компонента до рядовых руд, с исключением из процесса добычи безрудных участков при производстве очистной выемки одновременно в нескольких подэтажах и этажах.

4. Полнота и качество извлечения руд обеспечиваются концентрацией подготовительно-нарезных выработок в рудном теле при минимуме пересечений его контуров, направленном использовании особенностей кимберлитовых трубок в процессе перемещения руды в их пределах вплоть до выклинивания.

5. Крупнофракционное дробление руды является основным условием эффективного применения систем с обрушением, обеспечивающим сохранность кристаллов, снижение объемов подготовительно-нарезных и буровзрывных работ, а управление контактом руда-порода, обеспечивающим снижение потерь и разубоживания руды, достигается за счет увеличения максимального размера куска с одновременным регулированием высоты подэтажа и расстояния между смежными буровыпускными выработками.

Журнал "Горная Промышленность" №3 2009, стр.4