Σχεδιασμός της εξόρυξης υπόγειου μετώπου παραγωγής με την μέθοδο VCR

Abstract

Στη διπλωματική αυτή εργασία, εξετάζεται και αναλύεται, η υπόγεια μέθοδος εκμετάλλευσης V.C.R. (Vertical Crater Retreat). Πρόκειται για μια μέθοδο που αναπτύχθηκε σχετικά πρόσφατα, από την καναδική εταιρία CIL (Canadian Industries Ltd) και είναι η μόνη μέθοδος που είναι κατοχυρωμένη με ευρεσιτεχνία (United States Patent 3762771). Η μέθοδος εφαρμόζεται σε κοιτάσματα μεγάλης κλίσης χωρίς την απαίτηση για ανθεκτικά περιβάλλοντα πετρώματα. Τα προπαρασκευαστικά έργα που γίνονται συνήθως είναι μικρής έκτασης και ως επί το πλείστον εντός του κοιτάσματος. Όσον αφορά την παραγωγή, η μέθοδος είναι πλήρως εκμηχανισμένη καθότι έχουμε διατρήματα μεγάλου μήκους και παράλληλα, τα οποία γομώνονται με ειδικού τύπου εκρηκτικά σε καθορισμένες αποστάσεις. Ο βασικός εξοπλισμός εξόρυξης αποτελείται από ενδοδιατρηματικές αερόσφυρες και LHDs. Στις εργασίες της παραγωγής, η ακρίβεια θεωρείται σημαντική κάτι που επιβάλει έμπειρο και καταρτισμένο εργατικό προσωπικό. Αξίζει να σημειωθεί ότι, η διάτρηση μπορεί να προπορεύεται χρονικά κατά πολύ από την ανατίναξη, περιορίζοντας στο ελάχιστο τον κύκλο εξόρυξης. Η εξόρυξη γίνεται σε τμήματα (pannels) και το μετάλλευμα μπορεί να παραμείνει στο μέτωπο προσφέροντας προσωρινή υποστήριξη έως ότου φορτωθεί. Τέλος, η εκμετάλλευση συνεχίζεται ενώ ακολουθεί λιθογόμωση του διπλανού τμήματος Η εργασία μελετά επίσης, τους μηχανισμούς της ανατίναξης, επικεντρώνοντας στο πώς γίνεται η ανατίναξη κρατήρα και το πώς λειτουργεί η τεχνική του ανάστροφου κρατήρα συγκρινόμενη με άλλου τύπου τεχνικές ανατινάξεων. Επίσης γίνεται επισήμανση των παραμέτρων και των συνθηκών που πρέπει να υπάρχουν ώστε να καταστεί δυνατή η εκμετάλλευση με τη μέθοδο V.C.R.. Συνεχίζοντας μελετώνται διάφορες αριθμητικές εξισώσεις που αφορούν τη μέθοδο του ανάστροφου κρατήρα και συσχετίζονται με την εντατική ενέργεια, την ενέργεια έκρηξης, το μήκος της γόμωσης και διάφορες άλλες παραμέτρους. Τέλος γίνεται μια μικρής εκτάσεως αναφορά στα εκρηκτικά που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή δίνοντας έμφαση στα γαλακτώματα και τα ιδιαίτερα πλεονεκτήματα που έχουν έναντι των υπολοίπων εκρηκτικών υγρού τύπου. Τέλος μελετάται η περίπτωση εφαρμογής της μεθόδου V.C.R. σε συνδυασμό με την παραγωγή και τις σφαιρικές γομώσεις σε κοίτασμα Au/Cu.

This thesis deals with the underground mining method of Vertical Crater Retreat (VCR) which has been developed during the last few years by the Canadian Industry Ltd (CIL) and it is the only patented mining method. (United States Patent 3762771). The method is applied to deposits with rather high grade that it is not necessary to be hosted ίn stiff and hard rock. The development works needed are reduced and usually take place into the deposits' mass. Regarding the production phase, the method is fully mechanized. Long and parallel blast holes are drilled, using down the hole hammers, and charged with proper explosives at predetermined blast hole lengths. Ore loading from drawpoints and transportation is carried out using LHDs. Accuracy during the development and production phases is very important and for this reason experienced and trained staff is needed. It is worthwhile to notice that drilling can be done well in advance before charging and blasting, as it is an independent work, reducing in this way the mining cycle. The extraction of the ore is done in vertical panels and the ore, after the blast, can remain into the stope providing natural support to the surrounding rockmass. Following the draw of the ore from the mined out panels, the empty space is backfilled, and production is transferred to next panels. Regarding the production cycle of the mining method, this thesis examines in more details the blasting of the rock masses. More specifically, the way the crater blasting is evolved during the production phase and how the crater technique works compared to other blasting techniques are analysed. Furthermore, the parameters and the conditions that should be met in order to enable the V.C.R. method, are presented. This thesis studies various numerical equations describing the method of inverted crater, and are associated with the strain energy, the explosive’s energy, the length of the charge and various others in situ parameters. Finally, a review of the explosives used in the production phase is done, emphasizing in the emulsions and the particular advantages that they have, over the other types of liquid explosives. Finally, a case study was carried out in a Au/Cu deposit in order to examine the possibility of applying the VCR method with the spherical charges.