Самообрушение руды при подземной добыче

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ 
УНИВЕРСИТЕТ 

РЕМКиИОННЫЙ 

С О В Е Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
М О С К О В С К О Г О 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены 
редсовета 

ИВ. ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

А.П. ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

М.В. КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. ОСИПОВ 
академик 
РАН 

э.м. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

К Н. ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В В. ХРОНИН 
профессор 

В.А. ЧАНТУРИЯ 
. академик 
РАН 

Е.И. ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

Е.В. КУЗЬМИН 
А.Р. УЗБЕКОВА 

САМООБРУШЕНИЕ 
РУЛЫ 
ПРИ ПОДЗЕМНОЙ 
ДОБЫЧЕ 

объединением 
вузов 
Российской 
Федерации 
по 
образованию 
в области 
горного 
дела 
в качестве 
учебного 
пособия 
для студентов 
вузов, 
обучающихся 
по 
основной 
образовательной 
программе 
подготовки 
магистров 
550601 
«Подземная 
разработка 
месторождений 
полезных 
ископаемых» 
направления 
подготовки 
«Гэрное 
дело» 

МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2006 

Допущено 
Учебно-методическим 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

УДК 621.273.132 
ББК 33.21 
К 89 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для 
взрослых. СанПиН 1.2.1253—03», утвержденным Главным государственным 
санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Экспертиза проведена Учебно-методическим 
объединением высших учебных заведений Российской Федерации (письмо № 51-6/6 от 01.02.2006) 

Рецензенты: 
• 
кафедра «Разработка месторождений полезных ископаемых» Московского государственного открытого университета (зав. кафедрой д-р техн. 
наук., проф. В.И. Емельянов); 
• 
д-р техн. наук, проф. Е.А. Котенко (Академия горных наук) 

Кузьмин Е.В., Узбекова А.Р. 

К 89 
Самообрушение руды при подземной добыче: Учебное пособие. — 
М.: Издательство Московского государственного горного университета, 
2006. —283 с : ил. 

ISBN 5-7418-0420-9 (в пер.) 
Описаны условия применения систем подземной разработки с самообрушением 
руды, приведены исторические сведения по использованию данных технологий, выполнены анализ и оценка обрушаемости массивов на основе широко используемых, принятых в мировой практике рейтинговых классификаций геомеханических свойств горных 
пород. Определены параметры систем разработки, оказывающие основное влияние на 
эффективность применения технологий с самообрушением руды. 

Приведен материал по накопленному опыту применения технологии с самообрушением руды на крупнейших зарубежных рудниках; описаны конструктивные 
параметры систем разработки и технико-экономические показатели работы предприятий. Подробно рассмотрены имеющиеся конструкции подсечек для инициации процесса самообрушения руды при различных типах горных пород и степени 
трещиноватости. Дан анализ современной погрузодоставочной техники, которая 
позволяет в полной мере реализовать технологию с самообрушением руды. 

Для студентов вузов, обучающихся по основной образовательной программе 
подготовки магистров 550601 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело». 

Для 
инженерно-технических 
работников 
горно-обогатительных, 
горнометаллургических предприятий, проектных, конструкторских и научно-исследовательских организаций. 

УДК 621.273.132 
ББК 33.21 

ISBN 5-7418-0420-9 
© Е.В. Кузьмин, А.Р. Узбекова, 2006 
© Издательство МГГУ, 2006 
© Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 2006 

Предисловие 

Настоящая монография посвящена анализу и исследованию 
оригинальной группы систем подземной разработки рудных месторождений — с самообрушением руды под действием собственного веса и давления вмещающих пород. Около 50 лет назад, 
в период широкого внедрения высокопроизводительных систем 
разработки с массовым обрушением руды и налегающих пород, 
во многих горно-добывающих странах делались попытки освоить также и системы с самообрушением руды. Тогда в нашей 
стране дальше отдельных усилий ее распространение не пошло, 
соответствующей техники не было, технология была не отработана, горные предприятия охотнее внедряли системы с принудительным обрушением, более предсказуемые в вопросах выпуска 
горной массы, хотя и существенно более дорогие. Вытесненные 
в то время системы с самообрушением выпали из поля зрения 
наших ученых и производственников на много лет... 

Самообрушение — наиболее низкозатратный и высокопроизводительный метод подземной добычи руд, способный конкурировать даже с открытыми горными работами, поэтому в странах с рыночной экономикой интерес к нему всегда был и есть 
весьма пристальный. Исследования факторов управления процессами при самообрушении активно продолжаются. Сочетая 
точно выбранные параметры самообрушения и современную 
мощную самоходную технику на доставке и транспорте руды, 
дробильное оборудование, ведущие горные предприятия достигли великолепных результатов как по годовой производительности, так и по себестоимости добычи, с обеспечением высокой безопасности подземных работ. 

Компании, применяющие системы разработки с самообрушением руды, являются наиболее передовыми в сравнительной 
мировой оценке, самыми конкурентоспособными на рынке металлов, самыми эффективными по производственным и экономическим показателям. 

5 

В книге рассматривается опыт эффективной работы нескольких наиболее интересных предприятий ведущих горнодобывающих стран: это алмазодобывающие рудники «Финн», 
«Премьер», «Коффифонтейн» компании «Де Бирс» (De Beers, 
ЮАР), медно-никелевый рудник «Нортспаркс» (Австралия), золото-медный рудник «Фриипорт» (Индонезия), медно-молибденовые рудники «Хендерсон» компании «Клаймакс» (США), 
«Эль Тениенте» (Чили) и некоторые другие, работающие по 
данной технологии. 

Целью настоящей монографии является предоставить возможность читателям ближе познакомиться с историей, современным состоянием мирового развития систем разработки с самообрушением руды, оценить возможности их применения в 
наших условиях, что показано на примере отработки кимберлитовых трубок Якутии, с тем чтобы наши специалисты смогли 
освоить научные, проектные наработки и мировой опыт эффективного применения данной, наиболее передовой группы систем 
подземной добычи руд. 

Авторы выражают глубокую благодарность главе транснациональной компании De Beers г-ну Николасу Оппенгеймеру, руководителю Московского представительства компании Реймонду Кларку, директору по горным проектам Хенни 
Бреденханну, первому вице-президенту акционерной компании «АЛРОСА» В.Т. Калитину, советнику компании В.М. Зуеву, генеральному директору Удачнинского ГОКА Ю.А. Петрову за возможность внимательного изучения накопленного 
производственного опыта, а также предоставленные научноисследовательские материалы при подготовке рукописи. 

Введение 

Рыночный подход к проблеме выбора технологии подземной разработки рудных месторождений, наращивание интенсивности отработки залежей, вовлечение в разработку месторождений с низким содержанием полезных компонентов обусловили поиск дешевых технологий добычи руды, внедрение новых 
технических решений при добыче и обогащении. Ведется поиск 
возможностей эффективной разработки сложных и низкосортных рудных тел, подземной доработки запасов месторождений 
после отработки их открытым способом. 

Как свидетельствует мировой опыт, в наибольшей мере 
этим требованиям соответствуют при разработке мощных месторождений системы с самообрушением руды. В монографии 
большое внимание уделено геомеханическим исследованиям по 
обоснованию возможности применения систем с самообрушением руды в тех или иных условиях. Показано, как свойства 
массива влияют на выбор параметров систем разработки, схемы 
подготовки, процессы выпуска и доставки руды, обеспечение 
устойчивости выпускных, доставочных и транспортных выработок в трещиноватых породах. 

Технология с самообрушением руды возможна к применению при отработке мощных месторождений, а также рудных тел 
средней мощности и с крутым падением, при добыче полиметаллических, медных, железных и других типов руд, склонных к 
самообрушению. 

Использование самообрушения является весьма актуальным 
при 
разработке 
кимберлитовых 
месторождений, 
поскольку 
строение рудных тел и геомеханические характеристики горных 
пород исключительно благоприятны для применения данных 
систем. Важным также является тот факт, что в технологии с 
самообрушением руды отсутствует производственный процесс — 
массовая отбойка руды, чем существенно повышается сохранность кристаллов алмазов при добыче. Не случайно после доработки алмазодобывающего карьера «Аргайл» (Австралия) ве
7 

дется активное строительство крупного подземного рудника; 
технология добычи — с самообрушением руды. 

Крупнейший в мире медно-рудный карьер «Чукикамата» 
(Чили) находится в стадии доработки; подземный рудник проектируется тоже с использованием самообрушения руды, несмотря на то, что на нижних уступах карьера имеются водонасыщенные горизонты. Планируемая мощность рудника более 15 млн т 
руды в год. 

ОСНОВНЫЕ 
СВЕДЕНИЯ 

1.1. 
УСЛОВИЯ 
ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ 

РАЗРАБОТКИ 
С САМООБРУШЕНИЕМ 
РУЛЫ 

1.2. 
ИСТОРИЯ 
ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ 
С 
САМООБРУШЕНИЕМ 

РУЛЫ 

ГЛАВА 
1 

1.1. 
УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ 
РАЗРАБОТКИ С САМООБРУШЕНИЕМ РУДЫ 

Анализ деятельности наиболее крупных и успешных горных компаний свидетельствует о том, что системы с самообрушением являются сегодня самыми дешевыми и высокопроизводительными системами разработки. Отличительным их признаком является естественное, без принудительного взрывания, обрушение массива руды после его подсечки — создания в массиве горизонтального обнажения необходимых размеров. Группа 
систем разработки с самообрушением руды относится к третьему классу систем разработки по классификации профессора 
В.Р. Именитова — с обрушением руды и вмещающих пород. 

Этажное самообрушение, как считалось ранее, можно применять только в мощных залежах и только для руд, которые при 
подсечке на значительной площади, с пролетом обнажения от 
20—30 до 50—70 м в обе стороны (по длине и ширине), вскоре 
начинают обрушаться и дробятся при этом на сравнительно небольшие куски, так, чтобы выход негабарита не превышал приемлемых величин. Этим условиям отвечают руды слабые или 
пронизанные густой сетью трещин и мягких прослоев [1,2]. 

В основании блока (панели) по всей площади проводятся 
выпускные выработки. Над ними массив подсекают (создают 
пустое пространство подсечки), и после этого руда постепенно 
обрушается под действием силы тяжести и горного давления 
(рис. 1.1, я, б). 

При необходимости связь блока с окружающим массивом 
ослабляют по его границам отсечными выработками, которые 
ускоряют обрушение руды, так как способствуют разрушению 
замков свода естественного равновесия и ограничивают обрушение руды контурами блоков. В процессе обрушения массива 
руду выпускают лишь частично, для поддержания необходимых 
условий хода обрушения, а именно, для наличия свободного 
пространства между массивом и навалом обрушенной руды. 

11