Минералы, слагающие норильские руды делятся на следующие четыре группы:
· Главные: пирротин, троилит, пентландит, халькопирит, талнахит, моикухит, путоранит, кубанит, магнетит.
· Второстепенные: борнит, марказит, миллерит, сфалерит, халькозин, минералы группы валерита.
· Редкие: алабанит, виоларит, годлевскит, ковеллин, маухерит, никелин, молибденит, станин.
· Минералы благородных металлов: сперрилит, урванцевит, самородные золото и серебро, минералы платины и палладия.
Рудник "Таймырский" эксплуатируется на базе запасов богатых и медистых руд, расположенных в центральной части Октябрьского месторождения и восточной части первой Хараелахской (основной) залежи, расположенных в Дудинском районе Таймырского автономного округа Красноярского края.
Геологический разрез в районе месторождения представлен кембрийско-ордовикскими карбонатными осадками, чередованиями морских (известняки, доломиты) и лагунных (ангидриты, глины) отложениями силура, девона, терригельными углекислыми образованиями перитриаса, туфолавовой толщей триаса и четвертичными отложениями.
Оруденение пространственно и генетически связано с природной центральной частью Хараелахской ветви Талнахского рудоносного интрузива, который локализуется в глинисто-карбонатной толще девонских отложений и погружается в северо-восточном направлении под углом от 12 до 18° до глубины 1700 м и имеет в поперечных разрезах форму плоской линзы.
Ширина интрузива колеблется от 700 до 900 м на западе и до 1900 м на востоке, мощность его изменяется от 100 до 160 м.
В центральной части залежь разбита серией субмеридиальных и субширотных дизьюнктивов, называемой зоной Большого Горста. На отдельные блочные структуры, которые по тектоническим параметрам группируются в четыре клиновидных рудных тела длиной до 800 м в меридиональном направлении и смещенных относительно друг друга по вертикали от 7 до 60 м. Общая амплитуда смещения рудных тел Большого Горста составляет от 100 до120 м в северной части зоны и до 160 м – в южной.
Зона Большого Горста разделяет Хараелахскую залежь в шахтном поле рудника на верхний западный (горизонт –1050 м и –1100 м) и нижний восточный (горизонты –1200 м, -1300 м, -1400 м) блоки. Угол падения залежи в западном блоке составляет от 14 до 22°, в восточном от 12 до 20°. Мощность колеблется в пределах от 5 до 43 м.
Проанализировав исходные данные, формируются перспективные направления исследования. Для отработки запасов месторождения, исходя из горно-геологических условий, ценности руды наиболее перспективной видится слоевая и камерная система разработки с закладкой сформированных пустот твердеющими смесями. Исходя из заданной, очень высокой годовой производительности для подземных рудников, видится наиболее целесообразным применение на основных технологических процессах высоко производительного самоходного оборудования. Так же для обеспечения заданной годовой производительности с целью обеспечения фронта работ определяется камерно-целиковый порядок выемки запасов.
Необходимо определиться с технологией отработки, средствами механизации, аспектами управления горным давлением, нормативной прочностью закладочного материала, конструкцией принятой системой разработки, а также оценить эффективность предлагаемой технологии.
Для того чтобы решить поставленные задачи, первой частью исследования ставится провести крупномасштабный анализ разработки месторождений с закладкой в целом. Следующей честью, необходимо выполнить конструирование отобранных конкурирующих вариантов систем разработки, где будет произведено обоснование подготовки и нарезки выемочной единицы, обоснование параметров закладки, отбойки, доставки. Далее для сравнения и отбора наиболее эффективного варианта системы будет выполнена технико-экономическая оценка сравниваемых вариантов систем разработки.
Добыча руды производится с применением: сплошной слоевой системы разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями; с применением самоходного оборудования на доставке горной массы и бурении шпуров (скважин большого диаметра).
Система разработки применяется в трех вариантах:
- Выемка слоями сверху вниз под защитным слоем (панели 7 - 11 западный фланг гор. -1050 м, панель 9 - 11 гор. - 1100 м, панели12 - 15 западного и 12, 13 восточного флангов гор. -1300 м) – нисходящий порядок выемки;
- Выемка слоями снизу вверх под защитным слоем (панель 8 гор. -1100м, панели 9 – 11 западного и 9 – 11, 14,15 восточного флангов гор.-1300 м) – комбинированный порядок выемки;
- Восходящая выемка по восстанию залежи (панели 12 гор. -1100 м) – восходящий порядок выемки.
Удельный вес применяемых вариантов сплошной слоевой системы разработки в 2004 году составил:
Таблица 1 – Удельные веса применяемых систем
| Система разработки | Порядок отработки | Ед.изм. | Рудник | Шахта 1 | Шахта 2 |
| Сплошная слоевая | 1.Восходящий | % | 8,9 | 21,5 | 0 |
| 2. Нисходящий | % | 42,4 | 39,7 | 44,3 | |
| 3. Комбинированный | % | 48,7 | 38,8 | 55,7 |
Слоевая система разработки с восходящим порядком выемки слоев в защищенных зонах
Сущность восходящего порядка выемки слоев состоит в разделении рудной залежи на вертикальные ленты, которые отрабатывают слоями снизу вверх с оставлением между кровлей слоя и закладкой свободного технологического пространства. На удароопасных участках месторождений, очистные работы ведутся с расположением очистных выработок в пределах защищенных зон, образованных бурением разгрузочных скважин (шпуров), при систематическом контроле напряженно-деформированного состояния руды и пород в призабойной зоне.
Восходящий порядок выемки слоев может применяться при разработке руд слабой и средней нарушенности.
Допускается применять восходящий порядок выемки слоев, если в отрабатываемой ленте встречаются участки сильно нарушенных руд длинной не более 14м, при расстоянии между такими участками не менее 16м.
Условия отработки средне нарушенных руд с включениями ксенолитов пород с ослабленными контактами с рудой, ксенолитов сильно нарушенных пород, участков сильно нарушенных руд длинной более14м при расстоянии между ними менее 16м, при наличии в пределах ленты (слоя) тектонических нарушений аналогичны условиями системы с комбинированным порядком выемки слоев (см ниже).
Высоту вертикальных рудных обнажений очистных выработок в основных слоях принимают с учетом нарушенности руд:
-для руд слабой и средней нарушенности до 12м;
-для руд сильной нарушенности до 10м;
-для руд весьма сильной нарушенности до 6м.
При применении на отгрузке горной массы дистанционно-управляемой ПТМ, параметры нижнего, основного и верхнего слоев принимают в соответствии с "Временной технологической инструкцией по разработке сплошных сульфидных руд слоевыми и камерными системами с использованием ДУ ПТМ на рудниках НГМК".
Технология очистной выемки предусматривает выполнение следующего комплекса работ в слое: бурение, заряжание и взрывание шпуров и скважин, осмотр и оборка кровли и бортов, погрузка и доставка руды к рудоспускам, крепление, подготовка к закладке (зачистка почвы, сооружение перемычек), закладка выработанного пространства.
Сплошная слоевая система разработки с комбинированным порядком выемки слоев
Сущность комбинированного порядка выемки слоев заключается в том, что верхний слой отрабатывается с опережением, а основная часть рудного тела в защищенной зоне извлекается слоями снизу вверх сплошным фронтом или с оставлением временных надработанных целиков.
Комбинированный порядок выемки слоев применяется для отработки слабо- и средне нарушенных руд.
Допускается выемка руды в защищенной зоне слоями снизу вверх, если в защищенной зоне встречаются участки сильно нарушенных руд длиной не более 14м при расстоянии между такими участками не менее 16м. Такие же условия распространяются и на отработку руд с вкючениями ксенолитов пород с ослабленными контактами с рудой или ксенолитов сильно нарушенных руд.
Способы отработки и управления кровлей таких участков должны предусматриваться в локальных проектах, паспортах крепления, паспортах БВР, утверждаемых главным инженером рудника.
К таким способам относятся:
- отбойка участков сильнонарушенных руд ксенолитов пород предохранительной рудной корки толщиной не менее 2м при ослабленном и 1м при спаянном контакте между предохранительной коркой и вышележащими породами с последующей отбойкой рудной корки совместно с сильнонарушенной рудой и ксенолитами пород крутонаклонными, горизонтальными или слабонаклонными шпурами;
- применение для отгрузки и зачистки слоя погрузочно-транспортных машин с ДУ;
- увеличение количества одновременно взрываемых зарядов в слое с целью погашения одного или нескольких таких участков за один взрыв.
При наличии в пределах ленты двух или более тектонических нарушений, заполненных ослабляющими минералами, продуктами дробления или представленных "зеркалами" скольжения субпараллельного между собой простирания и составляющих с осью ленты в плане угол менее 30º, очистные работы ведут по технологическим схемам, применяемым при нисходящей слоевой выемке, или вариантами камерной системы разработки.
Сплошная слоевая система разработки с нисходящим порядком выемки слоев
При сплошной слоевой системе разработки с нисходящим порядком выемки слоев рудное тело по мощности разделяют на горизонтальные слои, которые отрабатывают с опережением верхними слоями нижних.
Нисходящий порядок выемки слоев может применяться при разработке руд любой нарушенности, залегающих на любых глубинах.