Классификация подземных систем разработки рудных месторождений

Классификация подземных систем разработки рудных месторождений

Для ведения очистных работ необходимо осуществлять подго­товку залежи. Подготовительно - нарезные выработки можно про­водить как заблаговременно, до начала очистных работ, так и одно­временно с ними. Таким образом, между подготовительными и очи­стными работами имеется связь во времени и в пространстве.

Определенный порядок ведения подготовительно - нарезных и очистных работ, увязанных во времени и пространстве, называется системой разработки.

Применяемая система разработки должна обеспечивать:

· безо­пасность ведения горных работ;

· экономичность;

· наименьшие экономически и технически оправданные потери полезного иско­паемого.

Проект системы разработки должен соответствовать правилам безопасности и утверждаться горнотехническим надзором.

Экономичность обеспечивают применением комплексной ме­ханизации и автоматизации всех производственных процессов, про­ведением наименьшего числа подготовительных выработок и при­менением передовых методов организации труда.

Минимальных потерь полезного ископаемого достигают при правильном выборе систем разработки с учетом горно - геологиче­ских условий, для чего создано несколько классификаций приме­няемых систем.

Распределение систем разработки по классам и группам осу­ществляется на основании одного или нескольких выбранных при­знаков.

Разнообразие геологических условий, физико - механических свойств горных пород обусловливает наличие заметно большего, чем на угольных месторождениях, числа систем подземной разра­ботки рудных месторождений (свыше 200 только основных видов систем). Из значительного числа (свыше 20) классификаций систем разработки рудных месторождений используются лишь 2-3.

В качестве признаков для деления систем разработки на клас­сы, группы являются:

· способ управления горным давлением;

· состояние выработанного пространства в период ведения очистной выемки;

· состояние выработанного пространства после окончания добычи полезного ископаемого;

· способ отделения полезного ископаемого от массива и др.

Наибольшее признание получили классификации систем под­земной разработки рудных месторождений М.И. Агошкова, Р.П. Каплунова, В.Р. Именитова. Основным классификационным призна­ком в этих классификациях является состояние выработанного про­странства в период ведения очистных работ.

При изучении курса систем разработки рекомендуется пользо­ваться классификацией проф. Именитова. Все системы разделены на три класса по принципу поддержания очистного пространства в пе­риод извлечения отбитой руды.

1 класс. С естественным поддержанием очистного простран­ства. Очистная выемка состоит в отбойке и доставке руды, а при не­обходимости и вторичном дроблении; породы вокруг очистного пространства не обрушаются.

2 класс. С обрушением руды и вмещающих пород (без под­держания выработанного пространства). Очистная выемка включает те же процессы, но очистное пространство после обрушения не под­держивается.

3 класс. С искусственным поддержанием очистного простран­ства. К отбойке и доставке руды добавляется закладка или крепле­ние, либо то и другое.

Системы разработки с естественным поддержанием

очистного пространства

Эти системы применяются, главным образом, при устойчивой руде и вмещающих породах. При малой устойчивости вмещающих пород могут применяться только в мощных залежах при условии ос­тавления предохранительных целиков около слабых боковых пород, либо в виде теряемой “корки“ (1-3 м), либо отрабатываемых в дальнейшем целиков (5 - 8 м) вместе с другими целиками.

Очистное пространство поддерживается за счет естественной устойчивости руды и вмещающих пород, а также за счет частичного или полного магазинирования руды.

Для систем характерны:

· высокая производительность труда рабочих;

· интенсивность разработки месторождения;

· низкая себе­стоимость добычи;

· малое разубоживание руды;

· сравнительно боль­шие потери руды в целиках.

Сплошная система разработки. Сплошную систему разработки применяют в основном в пологих и наклонных залежах малой и средней мощности, реже мощностью до 20 - 25 м и более.

Панели отрабатывают без деления на блоки. Забой располага­ют по всей ширине панели. Ширину панелей обычно принимают 200-300 м при самоходном оборудовании и 80-150 м при скрепер­ной доставке. Ширина панельных целиков 10-40 м. Расстояние между опорными целиками размером 3-10 м составляет 8-20 м. Выемку руды ведут на полную мощность или 2-3 слоями по высо­те, начиная с верхнего. Кровля поддерживается сплошными цели­ками по границам панелей и столбообразными внутри панелей (опорными), оставляемыми регулярно и нерегулярно. При ценной руде целики могут заменяться искусственными опорами. Доставля­ют руду механизированным способом по почве залежи (самоходные погрузочно- доставочные машины, экскаваторы с автосамосвалами, скреперные лебедки).

Отбойку руды осуществляют шпурами с помощью самоход­ных бурильных установок.

Камерно - столбовая система. Камерно - столбовая система разработки (рисунок) отличается от сплошной тем, что панель вынимают отдельными камерами, между которыми оставля­ют опорные целики - сплошные или столбовые (постоянные и вре­менные). Условия применения те же, что и сплошной, а также при менее устойчивой руде и вмещающих породах. Ширина камер 8-20 м. Руду отбивают шпурами. Доставка руды самоходным обору­дованием и со взрыводоставкой при угле 25-45 °.

1- панельный штрек; 2 - рудоспуск; 3 - откаточный штрек;

4 - вен­тиляционный штрек

Рисунок - Камерно-столбовая система разработки (вариант со шпуровой отбойкой и скреперной доставкой)

Камерная система разработки. Варианты камерной системы разработки: этажно-камерная и с подэтажной отбойкой из ортов или подэтажных штреков (рисунок). Мощные крутые за­лежи отрабатывают камерами с оставлением целиков. После выемки камер погашают целики. Руду отбивают в основном скважинами, пробуренными из подэтажных штреков (ортов). Доставка руды в очистном пространстве - самотечная. Выпуск руды через выработки в основании блока осуществляют питателями, самоходным обору­дованием, скреперными установками.

Руда и боковые, породы должны быть устойчивыми. Высота этажа колеблется от 50-60 до 100-170 м. Ширина камер 10-30 м, длина 8-15 м. Высота подэтажа от 8-12 до 30-40 м.

Рисунок – Камерная система разработки (вариант с подэтажной отбойкой и доставкой руды самоходным оборудованием)

Система разработки с отбойкой из магазинов. Камеру отрабатывают снизу вверх так, чтобы над отбитой рудой (магази­ном) оставалось рабочее пространство высотой около 2 м. Работы по отбойке ведут с поверхности магазина. После каждой отбойки выпускается 25 - 35 % от взорванного объема руды. По окончании отбойки всей камеры производят общий выпуск руды, затем извле­кают целики. Руда должна быть устойчивой, так как под ней работают люди. Минимальная мощность жильного месторожде­ния 1-1,3 м, угол падения залежи не менее 55 - 60 °. Высота этажа не более 50 - 60 м, длина блока от 40 - 50 м до 80 - 100 м, ширина междукамерных целиков 6 - 10 м.

Отбойку руды осуществляют слоями 1,5 - 2,5 м. Бурят шпуры или штанговые скважины глубиной до 6 – 7 м телескопными перфо­раторами, либо горизонтальные глубиной до 10 – 12 м (высота уступа - 2,5 м).

Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород (с массовым обрушением)

Компенсационные камеры чаще вертикальные, иногда - гори­зонтальные. Система разработки камер - с подэтажной отбойкой или этажно - камерная.

Длина блока по простиранию 39 - 100 м и более (от 1-2 до 4-5 камер).

Преимущества - извлечение из камер практически чистой ру­ды; работы по вертикали могут быть совмещены (извлечение из ка­мер), выпуск руды из блока не зависит от отбойки.

При системах с массовым обрушением (рисунок) очист­ное пространство поддерживается только в период образования ка­мер или щелей для обрушения основной части блока. Отбойка пре­имущественно скважинная, иногда самообрушением. Отработка за­лежей ведётся в нисходящем порядке. Системы применяют в мощ­ных и средней мощности залежах, если не требуется поддержание земной поверхности.

Наличие глин и песков в наносах исключает применение сис­тем из-за опасности прорывов их в горные выработки.

Обычная высота этажа 70-80 м. Ширина блока чаще соответ­ствует мощности залежи и составляет 60-80 м. Этаж по длине де­лится на выемочные поля, состоящие из блоков. Отработка осуще­ствляется от центра поля к флангам.

Выпуск руды осуществляется через выработки в основании блока.

Этажное принудительное обрушение с компенсаци­онными камерами

В блоке вынимают 25 - 35 % руды компенсаци­онными камерами, а затем обрушают на них всю остальную часть блока. Отбойка руды скважинная, реже - минная (концентрирован­ными зарядами); выпуск донный. При необходимости принудитель­но обрушают налегающие породы

Компенсационные камеры чаще вертикальные, иногда - горизонтальные. Система разработки камер - с подэтажной отбойкой или этажно-камерная.

Длина блока по простиранию 39 - 100 м и более (от 1-2 до 4-5 камер).

Преимущества - извлечение из камер практически чистой ру­ды; работы по вертикали могут быть совмещены (извлечение из ка­мер), выпуск руды из блока не зависит от отбойки.

Недостатки - двухстадийность очистных работ (камеры и це­лика); при массовом обрушении междукамерных целиков и потоло­чины - более высокий выход негабарита.

Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой. Вариант с отбойкой в зажиме и донным выпуском руды. Часть блока шириной 12-18м отделяют от массива щелью шири­ной 6 – 10 м, имеющей потолочину. Затем обрушают на щель часть блока за один прием с одной и другой стороны. Вертикальные комплекты скважин взрывают с замедлением, начиная от щели, при этом второй и последующие комплекты работают в зажиме.

Рисунок - Системы этажного принудительного обрушения:

а - с компенсационными камерами; б - со сплошной выемкой - вариант с донным выпуском; в - то же, с торцевым выпуском

Этажное самообрушение. В основании панели или блока по всей площади проходят выработки для донного выпуска руды. Над ними массив полностью подсекают и руда из него посте­пенно обрушается под действием силы тяжести и горного давления. Связь с окружающим массивом ослабляют отсечными выработками или веерами взрывных скважин. В процессе обрушения выпускают излишек (около 1/3) руды, чтобы обрушение продолжалось. После полного обрушения рудного массива приступают к общему выпуску руды.

Выемку осуществляют с разделением этажа (или панели) на блоки или всплошную.

Этажное самообрушение применяют при мощности залежи не менее 20 - 30 м. Руда должна быть слабой или иметь густую сеть трещин и слабых прослойков, не должна слёживаться и возгораться.

Высота этажа 70 - 80 м, при очень крутом падении залежи до 100 - 150 м. Расстояние между ярусами ослабления 8 - 10 м в ниж­ней части этажа и12-15мв верхней.

Иногда ускоряют обрушение руды взрыванием зарядов на по­дэтажах.

Имеются варианты этажного самообрушения со сплошной вы­емкой и блоками.

Системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства

Эти системы отличаются тем, что очистное пространство при выемке руды поддерживают закладкой или крепью, размещенной в очистном пространстве. Работы по поддержанию очистного про­странства входят в цикл очистной выемки.

Системы применяются главным образом при ценных рудах или в сложных горно - геологи­ческих условиях: возгораемость руд; нельзя обрушать земную по­верхность и т.п.

Все эти системы относительно дороги, но могут обеспечить малые потери и разубоживание руды, так как постоян­ные целики не оставляются, а при извлечении отбитой руды очист­ное пространство поддерживается (на отбитую руду не обрушаются пус.тые породы).

Однослойная выемка с закладкой. Эту систему разра­ботки применяют в пологих и наклонных залежах мощностью до 4 - 5 м, устойчивость руды - любая, породы висячего бока - устойчи­вые, ценность руды - высокая или средняя, при невозможности об­рушения поверхности.

Отбивают руду шпурами или скважинами малого диаметра. Доставляют руду самоходным оборудованием или скреперами. Вслед за выемкой закладывают выработанное пространство.

Система разработки горизонтальными слоями с за­кладкой. Блок вынимают горизонтальными слоями, начиная с ниж­него. Отработанный слой закладывают, оставляя свободным только рабочее пространство. Руду отбивают на поверхность закладки и доставляют по ней механизированным способом (рисунок).

Условия применения: мощность и угол падения залежи - лю­бые, устойчивая руда; боковые породы неустойчивые. Руда высокой ценности, либо возгорающаяся, или необходимо сохранить поверх­ность.

Высота этажа 35 - 60 м, длина блока по простиранию 30 - 100 м, ширина камер 5 - 12 м, целиков 5 - 10 м. Отбойка руды обычно шпуровая (бурение самоходными бурильными установка­ми), доставка механизированная (самоходное оборудование, скре­перные лебёдки, конвейеры).

Высота слоя от 2 - 3 м до 4,5 - 5 м, высота открытого про­странства достигает 7 - 8 м.

Применяется сухая закладка, гидравлическая, твердеющая. При ценной руде на Закладку укладывают настил, а после уборки руды его снимают

1 - закладочные восстающие; 2 - уклон; 3 - заезд на слой;

4 - сква­жины для подачи закладки

Рисунок - Система разработки горизонтальными слоями

с твердеющей закладкой

---

Дата добавления: 2015-08-29