Читайте также: |
|
Рудоспуски, ведущие на концентрационный горизонт, проводят по рудному телу или в непосредственной близости от него. Один рудоспуск может обслуживать часть блока (например, одну — три доставочных выработки) или весь блок, или даже группу блоков, которые совмещены по вертикали или расположены поблизости на одном этаже. Соответственно рудоспуски бывают участковыми, блоковыми или капитальными. Обычно они не крепятся и имеют ответвления, чтобы сократить длину механизированной доставки. Рудоспуски служат бункерной емкостью между процессами доставки и транспорта и позволяют в 1,5—3 раза поднять производительность каждого из этих процессов. В рудоспуске происходит дополнительное измельчение рудной массы и усреднение ее качества.
Этаж по длине восстающими выработками разбивают на выемочные очистные блоки. Восстающие обеспечивают доступ к расположенным на разных уровнях по высоте подготовительно-нарезным и очистным выработкам блока. Восстающие бывают рудными или полевыми (проведенными по руде или по породе) и обычно имеют два-три отделения: обязательны лестничное, служащее ходовым и вентиляционным, а также рудоспускное; закладочное или материальное для спуска-подъема материалов и оборудования. Над материальным отделением устанавливается одноба-рабанная грузоподъемная лебедка. Крепят восстающие распорной крепью вразбежку или всплошную. Рудоспуски иногда крепят трубами большого сечения.
Границы между выемочными блоками смежных этажей бывают горизонтальными или наклонными (рис. 5.6). Расположены они несколько выше соответствующих этажных горизонтов, так как днища блоков обычно отрабатывают вместе с блоками нижележащего этажа.
В пологих и горизонтальных рудных залежах разработка, как правило, безэтажная (одноэтажная), поэтому шахтное поле разделяют по площади на панели с помощью главных и панельных штреков. Обычно на рудниках используют одиночные главные и панельные штреки. Иногда штреки делают спаренными (состоящим из обособленных откаточного и вентиляционного штреков, соединенных сбойками). Ширина панелей соответствует расстоянию между панельными штреками и колеблется от 50 до 200 м и даже 300 м. Длина панелей равна расстоянию между главными штреками и составляет от 200—300 до 1000—1500 м. Панели отрабатывают как со сплошной выемкой, так и с разделением на выемочные очистные блоки.
Схемы подготовки горизонтов предопределяют тип, расположение и порядок проведения основных подготовительных выработок при соответствующем виде транспорта.
Схемы подготовки горизонтов при электровозном и автомобильном транспортировании рудной массы можно разделить на две большие группы:
1) схемы подготовки с этажной разработкой для крутых и наклонных залежей;
2) схемы подготовки с безэтажной разработкой для пологих и горизонтальных залежей.
При классификации схем подготовки горизонтов (табл. 5.2) внутри каждой группы выделяют: по типу подготовительных выработок, в которых производится загрузка транспортных средств, — штрековую и ортовую подготовку; по расположению выработок относительно рудного тела — рудную, полевую и комбинированную
электровозном и автомобильном транспортировании рудной массы можно разделить на две большие группы:
3) схемы подготовки с этажной разработкой для крутых и наклонных залежей;
4) схемы подготовки с безэтажной разработкой для пологих и горизонтальных залежей.
При классификации схем подготовки горизонтов (табл. 5.2) внутри каждой группы выделяют: по типу подготовительных выработок, в которых производится загрузка транспортных средств, — штрековую и ортовую подготовку; по расположению выработок относительно рудного тела — рудную, полевую и комбинированную
Рис. 5.7. Схемы откаточных горизонтов:
а — штрековая рудная подготовка с тупиковой схемой транспорта; б — штрековая комбинированная подготовка с кольцевой откаткой; в — ортовая подготовка с тупиковой схемой транспорта; г — ортовая подготовка с кольцевой откаткой; / — рудный штрек; 2 — разминовка; 3 — пункты погрузки в откаточные вагонетки; 4 — квершлаги, ведущие к вентиляционному стволу; 5 — квершлаг, ведущий к рудовыдачному стволу; б — полевой штрек; 7 — орт
(рудно-полевую); по схеме движения транспорта — тупиковую и кольцевую подготовку горизонтов.
Наиболее характерные схемы подготовки первой группы показаны на рис. 5.7.
В маломощных залежах этажный горизонт подготавливают рудным штреком. Так как схема движения транспорта при этом тупиковая, через 200—300 м по длине штрека устраивают разми-новки или делают штрек двухпутевым.
В залежах средней мощности при небольшом объеме добычи на этаже орты делают тупиковыми, а в мощных залежах или при интенсивном транспорте применяют кольцевую схему его движения, соединяя орты полевым штреком и в висячем боку. Расстояние между погрузочным пунктом и началом закругления орта или тупиком принимается не меньше, чем длина состава вагонеток. Поэтому полевые штреки при ортовой подготовке обычно не попадают в зону сдвижения пород при отработке нижележащего этажа (или даже 2—3 этажей), что позволяет использовать в будущем эти 484 штреки как вентиляционные для отвода загрязненного воздуха из нижележащих блоков. Свежий воздух всегда поступает в очистной блок снизу, с этажного транспортного горизонта. Отработанный воздух отводится по вентиляционному горизонту.
Схемы подготовки при конвейерном транспортировании рудной массы аналогичны схемам, применяемым на угольных шахтах.
Вторая группа схем подготовки предусматривает безэтажную разработку пологих и горизонтальных рудных залежей. В этом случае транспортные выработки располагают либо в рудном теле (рудная подготовка), либо в породах лежачего бока (полевая подготовка). Схема движения транспорта кольцевая (рис. 5.8).
Рудную подготовку в пологих залежах используют только при автомобильном транспорте, так как контакт рудных залежей с лежачим боком, как правило, не удовлетворяет жестким требованиям электровозного транспорта в части выдержанности и величины уклона рельсовых путей.
При полевой подготовке применяют электровозный транспорт рудной массы. По выработкам, проведенным в рудном теле, производится только доставка к рудоспускам. Погрузка из рудоспусков ведется в панельных штреках, если панели разбиваются на очистные блоки, или в откаточных штреках, если панели отрабатываются со сплошной выемкой. Вентиляционный горизонт для отвода исходящей струи устраивают обычно на уровне кровли рудного тела или в висячем боку.
2.6. Выбор схемы и способа вскрытия рудничных полей
Схемы и способы вскрытия определяют в зависимости от числа, назначения и взаимного расположения вскрывающих выработок. К ним предъявляют следующие требования:
• наличие не менее двух независимых выходов на поверхность, оборудованных механическим подъемом;
• надежное и эффективное проветривание рудника в целом и подземных выработок в отдельности;
• обеспечение заданной годовой производительности рудника;
• минимальные затраты на вскрытие;
минимальный объем вскрывающих горных выработок;
• минимальные потери руды в охранных целиках;
• возможность периодического обновления горного хозяйства рудника;
• технически удобное и экономически выгодное размещение промышленной площадки рудника.
При вскрытии вертикальными стволами главный ствол обычно располагают в лежачем боку за пределами зоны сдвижения пород (рис. 5.9). Достоинством является отсутствие охранных целиков, в которых консервируются значительные запасы руды.
Главный ствол рудника можно расположить и в висячем боку за пределами зоны сдвижения пород. Однако такая схема применяется редко, поскольку имеет ряд существенных недостатков, а именно:
1) суммарная длина квершлагов увеличивается;
2) квершлаги верхних этажей протяженнее, что существенно задерживает ввод месторождения в эксплуатацию;
3) незначительное увеличение глубины распространения залежи по сравнению с рассмотренным в проекте приводит к тому, что зона сдвижения пород захватывает ствол.
Главный ствол может быть расположен в висячем боку или пересекать рудное тело (рис. 5.10). К расположению ствола в висячем боку за пределами зоны сдвижения пород прибегают, если какими-то частными соображениями (наличием водоема, реки или гористого рельефа и т.п. на поверхности в лежачем боку).
Главный ствол может быть расположен на фланге месторождения за пределами зоны сдвижения пород. К такой схеме прибегают при разработке месторождений небольшой длины (от нескольких сотен метров до километра). В этом случае воздухопо-дающий ствол располагают на противоположном фланге рудничного поля и разработку ведут при наличии двух стволов. Во всех других схемах общее количество главных, воздухоподающих и вспомогательных стволов должно быть не менее трех.
Наклонные стволы в лежачем боку рудного тела проходят параллельно залежи, если угол ее падения меньше угла сдвижения пород, или параллельно поверхности сдвижения, если она более полога, чем залежь (рис. 5.11).
Вскрытие наклонными съездами или автоуклонами производят при небольшой глубине разработки месторождения и невысокой годовой производительности рудника (рис. 5.12.). При вскрытии наклонными съездами и автоуклонами рудную массу перевозят в самосвалах от забоя до поверхности без перегрузок.
Многоступенчатые (комбинированные) способы вскрытия рудничного поля чаще всего применяют при ведении горных работ несколькими очередями. К этим способам прибегают в следующих случаях:
1) глубина месторождения настолько велика, что его нельзя вскрыть вертикальной выработкой, пройденной с поверхности. Максимальная глубина стволов, пройденных с поверхности, обычно не превышает 1200—1500 м и в редких случаях (при многоканатном подъеме) достигает 2200 м. При глубине более 1500—2000 м собственная масса подъемных канатов настолько велика, что эксплуатация подъема становится невозможной;
2) ниже уровня штольни остается часть месторождения, которую можно вскрыть только слепыми стволами;
3) производительность подъема с глубиной снижается и чтобы сохранить производственную мощность предприятия приходится переходить на многоступенчатые способы вскрытия;
4) условия залегания рудного тела иногда меняются (например, может резко уменьшиться угол падения). В этом случае возрастает длина квершлагов и может оказаться целесообразным переход на вскрытие нижних горизонтов слепым стволом.
Наиболее широко распространено вскрытие с поверхности вертикальными стволами с переходом на глубине на вертикальные слепые стволы. Глубина каждой ступени составляет от 750 до 2000 м (рис. 5.13). Применяют эту схему на золотых рудниках России, Индии, Бразилии, ЮАР.
Способ и схему вскрытия рудничного поля выбирают по методу вариантов. Для этого намечают технически возможные способы и схемы вскрытия рудничного поля и из них на основании инженерного опыта отбирают 2—4 конкурентоспособных варианта. Каждый такой вариант укрупненно конструктивно прорабатывают и оптимизируют основные его параметры в той мере, в какой это может повлиять на сравнительную экономическую оценку.
После этого для каждого конкурентоспособного варианта рассчитывают величину критерия оптимальности. В качестве критерия оптимальности при выборе способа и схемы вскрытия обычно принимают сравнительные (т.е. различающиеся по вариантам) приведенные затраты на вскрытие месторождения или его части. К использованию принимают вариант, обеспечивающий добычу руды с заданной производительностью при минимальных затратах на строительство рудника. Выбранный вариант разрабатывается детально, включая более глубокую оптимизацию и технико-экономическое обоснование всех его элементов и параметров.
Если варианты отличаются еще и уровнем потерь руды в охранных целиках, то к сравнительным приведенным затратам нужно прибавить ущерб от общешахтных потерь руды. В случаях, когда затраты производятся разновременно (разными дозами и в различные моменты времени), в критерий оптимальности следует включать не сравнительные, а полные приведенные затраты на вскрытие и пересчитывать их на момент начала строительства рудника, т.е. выражать в современной ценности.
Итак, конкретные составляющие критерия оптимальности зависят от постановки задачи и влияющих факторов. Например, при решении вопроса о месте заложения вертикального рудоподъемного ствола (в лежачем боку за пределами зоны сдвижения пород или с пересечением рудного тела) критерий оптимальности принимает вид:
, (5.18)
где £„— процентная ставка за кредит, %/год; К— капитальные затраты на проведение квершлагов в период строительства рудника, руб.; К" — общие капитальные затраты на проведение квершлагов, руб.; С — эксплуатационные расходы на подземный транспорт и поддержание квершлагов, руб.; У — ущерб от потерь руды в охранных целиках, руб.; t — срок службы рудника, лет; \к* +С) —
сравнительная составляющая годовой себестоимости добычи, руб/год.
Если же решается вопрос о целесообразности одноступенчатого вскрытия рудничного поля вертикальными стволами в две очереди, то необходимо учесть фактор разновременности затрат. Тогда критерий оптимальности
, (5.19)
где К\, К2 — соответственно капитальные затраты на вскрытие, вложенные в период строительства рудника и во время ввода в строй II очереди вскрытия, руб.; К[,К*2 — то же, плюс капитальные затраты, производящиеся в течение 1-й и 2-й очередей вскрытия; Си Сг — соответственно эксплуатационные расходы на подъем, транспорт и поддержание капитальных выработок в течение 1-й и 2-й очередей вскрытия, руб.; t\,h — соответственно сроки службы 1-й и 2-й очередей вскрытия, руб.; Е— коэффициент приведения разновременных затрат (Е ~ 0,08-^0,15), доли ед.
Таким образом рассчитывают возможную эффективность капитальных вложений. Реализуют вариант вскрытия с максимальным значением этой эффективности.
2.7. Влияние подземных горных работ на земную поверхность
В результате разработки месторождения происходят сдвижение и обрушение пород над ним. Зона, в которой породы могут сместиться при разработке месторождения, называется зоной сдвижения пород или зоной обрушения, если подработка нале-
492 гающих пород приводит к их обрушению. В дальнейшем будем пользоваться понятием — зона сдвижения, так как прогнозировать разграничение этих зон с достаточной точностью в большинстве случаев практически невозможно. Для проектирования вскрытия необходимо построить границы зоны сдвижения пород и охранных целиков.
Часть земной поверхности, затронутая сдвижением пород, носит название мульды сдвижения. Если мульда сдвижения находится в зоне прогибов, то она ограничена плавными прогибами земной поверхности по ее краям. Если мульда сдвижения находится в зоне обрушений, то по ее краям, кроме прогибов, возникают разрывы горных пород с трещинами и провалами. Поэтому необходимо знать границы мульды сдвижения в зависимости от развития горных работ и вести их с учетом расположения охраняемых объектов.
При строительстве рудника шахтные стволы стараются располагать вне зоны возможного сдвижения пород. Если в зоне сдвижения окажутся какие-либо горно-капитальные выработки, здания или сооружения, то для сохранения их оставляют охранный целик, в пределах которого нельзя вести очистную выемку. Охранные целики оставляют и в тех случаях, когда над месторождением имеются реки, водоемы, обводненные пески или плывуны и когда осушение стоило бы слишком дорого по сравнению с тем ущербом, который понесет народное хозяйство от потерь части руды в охранных целиках.
Границы охранных целиков определяются по углам сдвижения пород, причем вокруг охраняемой площадки оставляют предохранительную берму шириной от 10 до 50 м, в зависимости от важности охраняемого объекта. Угол сдвижения пород — это угол в вертикальной плоскости, который образует к горизонтали линию, соединяющую границу сдвижения пород на поверхности с отработанным участком рудного тела. Углы сдвижения пород составляют:
• в наносах при мощности их до Юм — 45°, при большей мощности — 40°, а для влажных и мокрых наносов — 35°;
• в скальных породах — от 45° при слабых породах, до 65° при крепких породах;
• при слоистом строении скальных пород и согласованном залегании рудного тела угол сдвижения пород лежачего бока изменяется от 35° в слабых породах до 45° в крепких, а при крепких породах и очень крутом (под углом 80—90°) падении угол сдвижения увеличивается до 80°. Возможно сдвижение скальных пород по плоскостям нарушений.
При сравнительно небольшой глубине залегания руд и большой мощности рудных зон просадка дневной поверхности начинается с обрушения, после чего происходит развитие зоны сдвижения в ширину. Снизить влияние подземных горных работ на подрабатываемую толщу пород можно только при оставлении большой части руды в навсегда потерянных
целиках или при полной закладке твердеющим материалом. В виде исключения при малой мощности залежи и большой глубине ее залегания (более, чем в 200—300 раз превышает мощность рудного тела) поверхность может оставаться практически неизменной, а при несколько меньших соотношениях глубины залегания и мощности (Н: М > 35—70) поверхность может проседать без трещин, т.е. без разрыва сплошности толщи пород и, следовательно, без потери их водонепроницаемости. Примеры построения зоны сдвижения в простейших случаях приведены на рис. 5.14.
По упрощенной схеме построения зоны сдвижения пород на поверхности и охранных целиков границы мульды сдвижения определяются линиями пересечений земной поверхности или охраняемыми объектами с плоскостями сдвижения пород, проведенными через границы выработанного пространства под соответствующими углами ß, γ и δ, откладываемыми от горизонтальной плоскости вверх, в сторону выработанного пространства.
Значения углов сдвижения зависят от петрографического состава пород, их физико-механических свойств и состояния (обводненность, наличие мерзлоты и т.д.). Значение угла (3, зависит, кроме того, от угла падения рудного тела. Указанные углы сдвижения пород определяются для каждого района или месторождения на основе инструментальных наблюдений за сдвижением поверхности и нарушением подземных выработок. Углы сдвижения пород изменяются от 35° до 85°:
• для необводненных наносов они принимаются обычно около 45°;
• для обводненных — 20—30°;
• средние значения для скальных пород — 50—75°.
В мульде сдвижения различают опасную (расположенную на границах) и безопасную (в середине) зоны, которые перемещаются по мере разработки месторождения. Построение охранного целика при расположении охраняемого объекта на поверхности осуществляется, как и при охране ствола (рис. 5.15).
Охранные целики оставляют до горизонта безопасной глубины горных работ, т.е. глубины, ниже которой горные работы уже не оказывают разрушающего влияния на охраняемые объекты.
3. Основные процессы подземных горных работ при добыче руды
3.1. Отбойка руды
Отбойка — это технологический процесс очистной выемки, заключающийся в отделении руды от массива с одновременным ее дроблением на куски. На подземных рудниках при взрывной отбойке заряды располагают в скважинах, шпурах или в горных выработках.
Для оценки результатов отбойки применяют следующие технико-экономические показатели:
• производительность труда бурильщика, выражаемая в тоннах или кубических метрах обуренного шпурами или скважинами массива в смену (т/смену, м/смену);
• удельный расход ВВ на отбойку тонны или кубического метра руды (кг/т, кг/м3); выход руды при отбойке с одного метра шпура или скважины (т/м, м3/м);
• выход негабарита в процентах по массе от общего количества отбитой руды.
Негабаритом называют куски отбитой руды, имеющие размеры больше допустимых, кондиционных. Кондиционными называют куски руды, размеры которых позволяют беспрепятственно перемещать их на всем пути от забоя до поверхности или до подземного дробильно-перегрузочного узла. Негабаритные куски необходимо дробить дополнительно, пока они не будут разделены на кондиционные. Чем меньше выход негабарита, тем лучше качество отбойки.
На эффективность отбойки влияет ряд факторов, в том числе:
• крепость руды, с увеличением которой понижается скорость бурения и растет расход ВВ;
• трещиноватость руды, способствующая разделению массива на отдельные кондиционные куски:
• число плоскостей обнажения, с увеличением которых повышается эффективность буровзрывных работ.
Наибольшее распространение получила скважинная отбойка. Скважины обычно имеют глубину от 5 до 100 м. Диаметр их от 40 до 200 мм и более.
Основные параметры скважинной отбойки:
• линия наименьшего сопротивления (л.н.с);
• расстояние между соседними скважинами.
Л.Н.С. — кратчайшее расстояние между зарядом и поверхностью забоя. Оно зависит от крепости и вязкости руды, диаметра скважин и мощности ВВ.
Отбойку осуществляют вертикальными или горизонтальными слоями, при этом скважинные заряды размещают, как правило, в одной плоскости, параллельной открытой поверхности забоя. Толщина слоя в этом случае будет равна л.н.с.
Расположение скважин в отбиваемом слое может быть:
• параллельное;
• параллельно-сближенное;
• веерное;
• пучковое.
Параллельно-сближенное — один из вариантов параллельного (рис. 5.16, а) расположения скважин. При этом вместо одной скважины в ряду бурят несколько близко расположенных (сближенных) скважин. Расстояние между ними составляет не более 3—4 диаметров одной скважины, число скважин в комплекте 3—10. При взрыве несколько сближенных скважин работают как одна скважина большого диаметра. Это позволяет увеличить расстояние между буровыми выработками и уменьшить их число.
Наиболее распространено веерное (см. рис. 5.16, б) расположение скважин в слое, при котором они расходятся веером из одной точки. В этом случае с одной позиции бурят несколько скважин. При этом резко сокращаются трудозатраты на монтаж-демонтаж и перестановку станка, возрастает сменная производительность бурильщика; необходимо меньшее число буровых выработок. Недостатки отбойки веерными скважинами связаны с неравномерным размещением ВВ по объему взрываемого массива. Так как вблизи буровой выработки скважины расположены густо, некоторые из них заряжают не полностью, в то время как расстоя-
Пучковое расположение скважин применяют в основном для посадки кровли и разрушения целиков. Взрывают скважины в пучке одновременно или с коротким замедлением по веерам.
По углу наклона слоев различают отбойку:
• вертикальными и крутонаклонными слоями (рис. 5 18 а, б);
• горизонтальными и слабонаклонными слоями (см. рис 5.18, в, г).
При вертикальном и крутонаклонном расположении слоев различают подэтажную и этажную скважинную отбойку. В первом случае буровые выработки располагают на промежуточных уровнях (подэтажах), во втором случае всю руду в камере отбивают из выработок, пройденных на уровнях только верхней или нижней границы блока. Скважинами обычно отбивают руду послойно, располагая их рядами (или веерами), параллельными поверхности, на которую производится отбойка.
Рис. 5.18. Схемы расположения скважин:
а — подэтажная вертикальными слоями, веерное расположение скважин; б — тгажная крутонаклонными слоями, параллельное расположение скважин; в — горизонтальными слоями, параллельное расположение скважин в плане; г — горизонтальными слоями, веерное расположение скважин в плане; / — буровые выработки; 2 — выработки для выпуска рудной массы; 3 — выработки для доставки рудной массы; 4 — отрезная щель; 5 — подсечка; 6 — верхняя граница подсечки; 7— полевой штрек; 8 — взрывные скважины
Дата добавления: 2015-07-16; просмотров: 439 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Лекция 2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 1 страница | | | Лекция 2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 3 страница |