Рассматриваются технологические решения по отработке глубокозалегающих месторождений с невысоким содержанием полезного компонента, являющихся перспективной сырьевой базой горных предприятий России. Предлагается восходяще-нисходящая технология вскрытия и отработки таких месторождений. Приводятся результаты исследований напряженно-деформированного состояния горного массива при ведении работ в восходящем порядке и их сравнение с нисходящим порядком.
Приведен анализ современных схем вскрытия крутопадающих рудных залежей. Спроектированы возможные схемы вскрытия при отработке рудного тела в комбинированном восходяще-нисходящем порядке ведения работ. Установлены зависимости приведенных затрат от глубины первой ступени вскрытия и угла падения рудного тела при комбинированном порядке отработки месторождения. Сделаны выводы и рекомендации.
Проведено сравнение напряжений на кромке рудного массива при восходящем и нисходящем порядках отработки месторождения. В результате теоретических расчетов получено, что при ведении работ на глубоких горизонтах напряжения при восходящем порядке меньше, чем при нисходящем.
Проведен анализ напряженного состояния искусственный монолитных целиков при комбинированной системе разработки месторождения, на которые воздействует горное давление пород висячего бока и активное давление сыпучей породной закладки, расположенной в камере II очереди. В результате расчетов оптимальная длина камеры I очереди равна 8 м, длина камеры II очереди 40 м, прочность твердеющей закладки 3 МПа.
В практике разработки рудных месторождений цветных металлов все чаще применяют комбинированные системы разработки. Горизонт разбивают на камеры I и II очереди, различающиеся типом применяемого закладочного материала. Камеры I очереди заполняют твердеющей закладкой, а камеры II очереди - рыхлой породной. Экономические показатели по системе разработки во многом определяются соотношением размеров камер I и II очереди, так как затраты на твердеющую и рыхлую породные закладки существенно различны. При таком порядке ведения работ имеет место следующая геомеханическая ситуация: кроме горного давления, нагружающего целик со стороны висячего бока, возникает боковое давление сыпучей породной закладки на целик, который является подпорной стенкой. Давление стремится разрушить, опрокинуть или сдвинуть целик. Таким образом, цель данной работы состоит в определении размеров монолитных целиков - подпорных стенок в условиях сложного одновременного нагружения горным давлением и активным давлением сыпучей породной закладки при изменении технологических параметров системы разработки. Составлена расчетная схема определения размеров искусственных целиков, описаны современные способы расчета горного давления и выполнен расчет ширины подпорной стенки при изменении прочности монолитной закладки и угла падения залежи.
Рассматривается возможность применения восходящего порядка отработки глубоких горизонтов месторождения Заполярное рудника «Северный» ОАО «Кольская ГМК» вместо применяемого в настоящее время нисходящего порядка системы разработки с подэтажной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющей монолитной закладкой. Предлагается при восходящем порядке выемки в пределах всего месторождения перейти к двухстадийной разработке камер с использованием комбинированной закладки: монолитной твердеющей закладки камер I очереди и породной закладки камер II очереди. Монолитная твердеющая закладка служит подпорной стенкой при выемке камер II очереди. Расчеты по теории Кулона позволяют считать целесообразным соотношение размеров камер I и II очереди, равное 1:7. Замена твердеющей закладки на комбинированную, большая часть которой представлена породой, а также переход на увеличенную высоту камер позволит снизить себестоимость добываемой руды и улучшить геомеханическую обстановку во вмещающих породах.
Во всем мире наблюдается тенденция к отработке мощных месторождений комбинированным открытоподземным способом с нисходящим порядком отработки этажей. В статье предлагается восходящий порядок отработки этажей при применении комбинированной отработки месторождения. Сущность рассматриваемого предложения состоит в следующем: вскрытие месторождения ведется сразу на всю глубину разработки ступенями по 240 м, где располагают концентрационные горизонты. Каждый шаг вскрытия делится на этажи высотой от 40 до 120 м, отрабатываемые в восходящем порядке. Этаж разбивается на выемочные блоки, отрабатываемые этажно-камерной системой разработки. При этом в пределах блока в первую очередь отрабатывают узкие камеры длиной 5 м и закладывают их малопрочной твердеющей закладкой. После этого отрабатывают оставшиеся запасы блока длиной 35 м и заполняют гидравлической породной закладкой от проходки горных выработок и вскрыши карьера. Применение породной и низкопрочной твердеющей закладки позволяет снизить себестоимость добываемой руды несмотря на значительные первоначальные капитальные затраты на проведение капитальных выработок - стволов и концентрационных горизонтов. Проведенное исследование убедительно доказывает, что восходящий порядок отработки глубоко- залегающих месторождений при комбинированной отработке месторождения является более эффективным, чем традиционный нисходящий порядок выемки с применением прочной твердеющей закладки.
