Лаборатория подземной геотехнологии

Рис. 1 – ТЭП по вариантам технологии отработки переходной зоны

1. Экономико-математическая модель вариантов систем подземной разработки переходной зоны, сконструированных с учетом изолированности и влияния специфических факторов, состоящая из методики расчёта технико-экономических показателей (ТЭП) и компьютерной программы (в приложении Ехсеl пакета программ Microsoft Office), позволяющая оптимизировать варианты и параметры подземной технологии по критериям извлекаемой ценности, эксплуатационных затрат и прибыли.

На рисунке 1 представлен результат ЭММ Учалинского медноколчеданного месторождения.

Рис. 2 – ЧДД при вскрытии автоуклонами или вертикальными стволами, нисходящей или восходящей отработке подкарьерных запасов

2. Экономико-математическая модель вариантов вскрытия подземных запасов при комбинированной разработке рудного месторождения, состоящая из методики расчета ТЭП, блок-схемы и компьютерной программы (в приложении Ехсеl пакета программ Microsoft Office), позволяющая выбрать эффективный вариант по критериям суммарных капитальных и эксплуатационных затрат на транспорт руды, и ЧДД.

На рисунке 2 представлены графики ЧДД построенные по результатам ЭММ освоения запасов ниже дна карьера (260 м) технологией с закладкой и вскрытии вертикальными стволами или автоуклонами нисходящим или восходящим порядком при последовательной схеме комбинированной разработки уральского медноколчеданного месторождения.

Рис. 3 – Схема к расчету потерь и разубоживания руды при КСР

3. Методика определения потерь и разубоживания при комбинированной системе разработки (КСР) наклонных рудных тел (15-50 град.) средней мощности (5-20 м), отличающаяся учетом характера выпуска руды под консолью висячего бока и затекающими из смежного блока обрушенными породами, позволяющая устанавливать зависимости конструктивных и эффективных показателей извлечения от мощности и угла падения рудного тела (рис. 3).

Рис. 4 – ЧДД и сроки освоения по вариантам 1-5 геотехнологической стратегии

4. Экономико-математическая модель вариантов геотехнологической стратегии освоения рудных месторождений, включающая в себя методику определения ТЭП вскрытия и добычи, блок-схему и компьютерную программу (в приложении Ехсеl пакета программ Microsoft Office). Позволяет сравнить различные варианты стратегии освоения железорудных месторождений при различных содержаниях полезного компонента, производственной мощности, системах разработки, применении подземного или поверхностного обогатительного комплекса и хвостохранилища.

На рисунке 4 представлены графики ЧДД построенные по результатам ЭММ различных вариантов геотехнологической стратегии освоения Естюнинского месторождения в новом шаге (-240/-640м).

Рис. 5 – Камерная система разработки с закладкой при восходящей отработке

1 – закладочная скважина, 2 – погрузочные орты, 3 – отработанная камера, 4 – отрабатываемая камера, 5 – закладка, 6 – ВХВ, 7 – рудоспуск, 8 – доставочный штрек.

5. В рамках концепции бесконфликтного развития техно- и биосфер впервые обоснована экономическая эффективность экологически чистой и безопасной технологии подземной разработки рудных месторождений восходящим способом. Сущность восходящего способа состоит во вскрытии месторождения на всю глубину, поэтажной отработке месторождения снизу вверх начиная с нижнего этажа, заполнении выработанного пространства малопрочной твердеющей и породной закладкой.

Промышленная безопасность достигается путем снижения в 1,5-2 раза напряжений в зоне ведения очистных работ Экологическая безопасность – путем сохранения земной поверхности, утилизации в выработанном пространстве отходов горно-обогатительного производства. Экономическая эффективность – путем снижения эксплуатационных затрат по подземному руднику на 25-30% за счет: уменьшения расхода цемента на закладку в 2-2,5 раза; применения породной закладки вместо твердеющей; снижения разубоживания в 2 раза; исключения процессов транспортирования, подъема и складирования породы от горно-проходческих работ (от 10 до 150 тыс. м³ в год); исключения платы за загрязнение окружающей среды (сотни, а в ближайшем будущем тысячи рублей за 1 тонну складирования на поверхности отходов).

Камерная система разработки с низкопрочной закладкой и податливыми межблоковыми целиками при восходящей отработке месторождения приведена на рисунке 5.

Рис. 6 – Способ массовой отбойки скальных руд

1. Патент на изобретение №2645048 "Способ массовой отбойки скальных руд" (рис. 6).

Особенность способа заключается в том, что плоскость веера разделяется на дугообразные зоны ширина которых уменьшается от забоя скважин к их устью, заряды взрывчатых веществ (ВВ) в скважинах чередуются с воздушными промежутками, причем длина зарядов и длина воздушных промежутков принимается равной ширине соответствующей зоны. При этом осуществляется равномерное распределение ВВ по плоскости веера, что обеспечивает равномерность действия взрыва на все участки отбиваемого слоя и качественное дробление руды. Рассредоточение зарядов в скважине достигается формированием пробок.

Способ успешно испытан при отработке Кыштымского месторождения высокоценного кварца подземным способом и обеспечил снижение выхода некондиционной мелкой фракции кварца в 1,5 раза на при освоении.

Рис. 7 – Способ отработки наклонных рудных тел средней мощности

1 - наклонное рудное тело, 2 - очистная камера, 3 – МКЦ, 4 - заезд на подэтаж, 5 - наклонный съезд, 6 - доставочный штрек, 7 – ВХВ, 8 - траншейный штрек, 9 - погрузочный заезд, 10 - веер взрывных скважин, 11 - формируемый породный «гребень», 12 - отбитая руда в камере.

2. Патент на изобретение № 2632615 "Способ отработки наклонных рудных тел средней мощности" (рис. 7).

Отличительная особенность состоит в том, что снижение потерь отбитой руды при выемке запасов ценных руд наклонных и средней мощности рудных тел достигается выемкой запасов очистными блоками, расположенными по простиранию рудного тела и состоящими из очистной камеры и междукамерных целиков (МКЦ). При этом осуществляется формирование «гребней» из породы в траншейном штреке между погрузочными заездами, оформление МКЦ трапециевидной формы, его отбойка и комбинированный выпуск отбитой руды.

Технология испытана на Кыштымском месторождении высокоценного кварца при проведении опытно-промышленных исследований и обеспечила снижение потерь в недрах в 3 раза относительно существующей технологии.

Рис. 8 – Способ подготовки днищ блоков

1- очистные скважины; 2- скважины для усиления рудоската; 3- шпуры усиления лобовины; 4- толстостенные трубы; 5- железные листы; 6- анкера; 7- замок анкера; 8- пятка анкера; 9- защитная пластина; 10- сварной шов.

3.Патент на изобретение № 2502871 "Способ подготовки днищ блоков" (рис. 8).

Изобретение относится к подземной добыче руд и может быть использовано при отработке блоков с площадным выпуском больших объемов руды и применением погрузочно-доставочных машин (ПДМ).

Цель предлагаемого изобретения – повышение безопасности работ и сохранение необходимой рабочей длины погрузочных заездов за счет рационального расположения и порядка проведения выработок днища и укрепления наиболее важных его элементов.

Поставленная цель достигается проходкой зигзагообразного траншейного орта с отклонением от оси камеры на величину предполагаемого износа козырьков, погрузочные заезды сбивают в местах его максимального отклонения от оси камеры, затем из траншейного орта производят укрепление рудного целика и козырька над погрузочными заездами.

Рис. 9 – Способ проведения восстающих горных выработок

1- подсечная выработка; 2- контурные скважины; 3- скважины для дробления массива

4. Патент на изобретение № 2638992 "Способ проведения восстающих горных выработок" (рис. 9).

Способ целесообразно использовать для проходки тупиковых отрезных восстающих при отсутствии вышерасположенных выработок. Суть способа заключается в том, что восстающий оформляют в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз, скважины бурят по боковым граням и ребрам пирамиды и расположенные в них заряды ВВ взрывают одновременно, образуя по контуру восстающего щель, а отделившийся от массива блок породы в контурах восстающего дробят взрывом зарядов, заряжаемых в вертикальные скважины, пробуренные вблизи оси восстающего, с помощью КЗВ в период падения отделившегося блока породы.

Рис. 10 – Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых

5. Патент на изобретение № 1767178 "Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых" (рис. 10).

Способ обеспечивает безопасность работ при комбинированной разработке за счет повышения устойчивости бортов карьера путем исключения деформаций и сдвижения бортов. Способ включает отработку карьера с формированием рудного целика выше предельной глубины, бурение скважин с поверхности на глубину подземного яруса до уровня нижней подсечки камер, отработку камер, закладку выработанного пространства камер твердеющей смесью и отработку целика одновременно с отработкой камер по мере твердения закладки. При реализации способа значительно снижаются затраты на разработку за счет исключения проходки бурового горизонта подземного яруса и прокладки трубопроводов для производства закладочных работ в подземных выработках. Элементы данной технологии использованы при отработке переходной зоны Учалинского месторрождения.

Рис.11 – Технологическая схема отработки Учалинского месторождения

Рис. 12 – Схема вскрытия Молодежного месторождения

Рис. 13 – Система разработки переходной зоны трубки Удачная этажным обрушением

Рис. 14 – Отработка переходной зоны жилы №175 Кыштымского месторождения гранулированного кварца