Лекция 2. Вскрытие и подготовка рудных месторождений 5 страница

Системы III класса характеризуются низким уровнем потерь (1—5 %) при разубоживании 5—10 %, однако отличаются высокой себестоимостью добычи, что связано с существенными затратами средств на искусственное поддержание очистного пространства закладкой или крепью. Вмещающие породы при этом могут как поддерживаться, если в очистном пространстве ведут горные рабо­ты, так и обрушаться за счет удаления или разрушения крепи после выемки руды. 4.2. Камерно-столбовая система разработки

Данную систему применяют при разработке горизонтальных, пологих и наклонных залежей. Месторождение делят на панели с размерами в плане 150—300 х 150—300 м. Панель рядами целиков разделяют на камеры, расположенные по простиранию или паде­нию залежи. Выемку запасов руды при камерно-столбовой системе разработки осуществляют отдельными забоями в камерах или сплошным фронтом с оставлением опорных целиков. 542

Условия применения этой системы: устойчивые руды и поро­ды; мощность рудного тела — от 2—3 до 15—20 м; угол падения — до 30—35°. При нахождении людей в очистном пространстве при разработке рудных тел мощностью более 8 м проводят специ­альные мероприятия по обеспечению безопасности, которые согла­совывают с органами Ростехнадзора.

Вариант системы с доставкой самоходным оборудованием достаточно широко распространен. Подготовка к очистной выемке заключается в проведении панельных и откаточного штрека. На­резные работы включают в себя проведение горизонтальной раз­резной выработки, восстающего и вентиляционного штрека (рис. 5.36). Очистные работы в панели ведут снизу вверх по падению.

Все машины очистного комплекса работают в панели одно­временно, но в разных камерах. При бурении шпуров используют самоходные бурильные установки, которыми также бурят шпуры в кровле для установки анкерной крепи. Заряжание шпуров осущест­вляется переносными пневмозарядчиками. Рудную массу достав­ляют скреперными лебедками с перепуском в откаточные сосуды или погрузо- доставочными с перегрузкой в автосамосвалы или ру­доспуски. Опорные целики не отрабатывают.

Технико-экономические показатели сплошной системы разра­ботки относятся к одним из самых лучших на подземных рудниках. При использовании самоходного оборудования производитель­ность труда забойного рабочего достигает до 150 т/чел.-смену. Производительность панели — до 30—50 тыс. т/мес. При перенос­ном буровом оборудовании и скреперной доставке эти показатели естественно ухудшаются и составляют соответственно 25—50 т/чел.-смену и 3—10 тыс. т/мес. Расход подготовительно-нарезных выработок при этой системе небольшой — 1—2 м на 1000 т запаса руды. Однако потери руды при этой системе разработки значи­тельны и нередко превышают 30—35 %.

4.3. Система разработки с этажным принудительным обрушением руды

Системы этажного принудительного обрушения относятся ко II классу систем разработки, когда очистное пространство не под­держивается.

Системой этажного принудительного обрушения с торце­вым выпуском называется система с обрушением руды и вмещаю­щих пород, при которой производится сплошная выемка (без уст­ройства компенсационных камер) со скважинной отбойкой руды в зажиме и выпуском ее непосредственно под налегающими обру­шенными породами через торец доставочной выработки сразу на всю высоту этажа. Козырек (временный целик) над доставочной выработкой погашается по мере выпуска рудной массы. Системы этажного принудительного обрушения применяют при разработке крутопадающих или мощных (более 20 м) пологих и наклонных за­лежей при возможности обрушения поверхности и налегающей толщи.

Залежь отрабатывают по ее длине частями (секциями). При отбойке на компенсационное пространство сначала вынимают часть запа­сов блока в виде камеры, а затем обрушают на нее оставшуюся часть блока. Назначение камеры состоит в том, чтобы компенсиро­вать (возместить) увеличение объема руды остальной части блока при отбойке (за счет ее разрыхления), поэтому приняты такие на­звания, как компенсационные камеры, компенсационное простран­ство. Этот вариант имеет много общего с камерной системой с об­рушением целиков (рис. 5.37).

Наиболее часто используют вариант со сплошной выемкой ру­ды и отбойкой в зажиме секциями. Толщина одновременно отби­ваемой секции составляет 12—24 м, так как руду отбивают в зажи­ме и увеличение ее в объеме при отбойке происходит главным об­разом за счет уплотнения обрушенной породы в соседней отрабо­танной секции.

После массового взрыва начинают выпуск рудной массы. Вы­пуск необходимо вести в установленном порядке (режиме), опре­деляемом планограммой выпуска, в которой указано, сколько и в какой последовательности следует выпускать рудную массу из каж­дого выпускного отверстия. При выпуске рудной массы применяют вибропитатели, с помощью которых рудную массу грузят непо­средственно в вагоны или ПДМ.

Интенсивность добычи составляет от 20 до 50 тыс. т в месяц на одну доставочную выработку, так что производительность блока может достигать 50—150 тыс. т в месяц. Производительность труда забойного рабочего при крепкой руде колеблется в пределах 30—100 т/чел.-смену. Удельный объем подготовительно-нарезных выработок незначительный и равняется всего 1,5—2,5 м/1000 т за­пасов руды. Однако потери и разубоживание руды при этой систе­ме сравнительно высоки и обычно составляют 10—20 %.

4.4. Система разработки с подэтажным обрушением руды

Подэтажное обрушение применяют при необходимости повы­шения показателей извлечения или при усложнении горно­технических условий, когда этажное обрушение использовать не­целесообразно. Основные варианты систем — подэтажное обруше­ние с донным и торцевым выпуском руды.

Подэтажное обрушение с донным выпуском в настоящее время практически не применяется, поскольку связано с высокими затратами на подготовительно-нарезные работы. Система под-этажного обрушения с торцевым выпуском при использова­нии самоходных погрузодоставочных машин получила широкое распространение, поскольку может применяться практически без ограничений в любых горно-технических условиях (рис. 5.38).

Подготовка заключается в проведении выработок откаточного горизонта, спиральных съездов для передвижения самоходного оборудования между подэтажами, проходке рудоспусков для пере­пуска руды с подэтажей на откаточный горизонт и вентиляцион­ных восстающих. Высота этажа равна 60—120 м, высота подэтажа

— 9—30 м, расстояние между подэтажными погрузочными ортами

— 8—12 м. В качестве выемочной единицы можно выделить часть этажа по простиранию длиной до 250—400 м, обслуживаемую одним рудоспуском.

Нарезные работы включают в себя проведение подэтажных буродоставочных штреков или ортов и отрезной щели. В дальней­шем отбойку ведут в зажиме. Часть подэтажа, отрабатываемая од­ним

ортом или штреком, называется панелью или секцией.

Обычно работы ведут на нескольких подэтажах. Таким об­разом, на разных подэтажах действует несколько забоев, в кото­рых одновременно и параллельно выполняют различные произ­водственные процессы. Это позволяет наиболее полно использо­вать оборудование и достигать высоких технико-экономических показателей.

Очистные и проходческие работы осуществляют с применени­ем комплексов самоходного оборудования обычно с дизельным приводом. В их состав входят: бурильные установки для бурения скважин; самоходные зарядные установки; ковшовые погрузочно-доставочные машины или комплексы ковшовых погрузчиков и ав­тосамосвалов.

4.5. Система разработки с самообрушением руды

В последнее время на ряде зарубежных рудников получила распространение система с самообрушением, отличающаяся высо­кой производительностью при минимальной себестоимости добычи. Обрушение массива руды осуществляют без взрывания, путем соз­дания подсечки — горизонтального обнажения необходимых раз­меров. Выпуск отбитой руды ведут через выработки в основании блока. Вмещающие породы обрушаются вслед за рудой и заполня­ют выработанное пространство. Выпуск заканчивают при предель­ном разубоживании (75 % пустых пород в дозе около 1000 т).

Условия применения системы следующие: наличие возможно­сти обрушения поверхности и налегающей толщи; залежи мощные, в основном крутые; руды исслеживающиеся, невозгорающиеся; ценность руд средняя из-за сравнительно больших потерь и разу-боживания. Руда и порода должны быть неустойчивыми или иметь густую сеть трещин и слабых прослойков, чтобы при подсечке она обрушалась сама, распадаясь при этом на не очень крупные куски. В процессе выпуска отбитая руда дополнительно измельчается по­средством трения кусков между собой.

Вариант системы с донным выпуском отбитой руды представ­лен на рис. 5.39.

В системах с самообрушением можно выделить четыре этапа:

• образование отрезной щели и начало формирования под­сечки;

• инициация самообрушения;

• развитие процесса самообрушения;

• самообрушение достигает поверхности.

Подготовка заключается в проведении откаточных штреков и погрузочных ортов. Помимо выработок откаточного горизонта, проводят выработки для выпуска, вторичного дробления, доставки и горизонт подсечки. На горизонте подсечки под рудным массивом проводят сеть выработок, вследствие чего рудный массив лишается опоры. Под действием собственной массы и давления налегающих пород рудный массив начинает растрескиваться и затем обрушаться.

При необходимости связь блока с окружающим массивом ос­лабляют по его границам отсечными выработками (штреками и ор­тами по границам блока на подэтажах и восстающими по углам блока), которые ускоряют обрушение руды, так как способствуют разрушению замков свода естественного равновесия и ограничи­вают обрушение руды контурами блоков. При подсечке блока от­бивают руду шпурами или реже скважинами.

4.6. Система разработки горизонтальными слоями с закладкой

Выемку руды в блоке осуществляют горизонтальными слоями снизу вверх с использованием шпуровой или механической отбой­ки. После выемки выработанное пространство заполняют на высо­ту одного слоя закладкой, которая является почвой для людей и оборудования при отработке следующего слоя. Выемку руды в слое ведут заходками шириной 6—8 м всплошную. Условия при­менения этой системы: устойчивость руд не ниже средней, устой­чивость пород может быть любой; необходимость сохранения по­верхности или минимизация потерь при разработке ценных руд.

Подготовка заключается в проведении выработок откаточного горизонта и блочного восстающего на вентиляционный горизонт. При использовании самоходного оборудования иногда в породах лежачего бока проводят наклонный съезд, из которого делают за­сечки в сторону каждого будущего слоя (рис. 5.40). Размеры бло­ков: высота 40—60 м и более (в крутых залежах); длина до 100—120 м; высота слоя 2—3,5 м; высота открытого очистного пространства перед закладкой равна высоте двух слоев.

Руду отбивают восходящими или горизонтальными шпурами. Отбитую руду доставляют к рудоспускам погрузо-доставочными машинами.

Перед закладкой твердеющими смесями наращивают рудос­пуски и восстающие, перекрывают перемычками заезды в наклон­ные съезды. Закладку подают по трубам, проложенным по вос­стающим, или скважинам, пробуренным с закладочного горизонта в очистное пространство. Иногда закладку в выработанном про­странстве распределяют, используя для этих целей ПДМ. В по­следнем случае для закладки используют жесткие смеси.

После дренажа воды из массива гидравлической закладки или после набора твердеющей закладкой необходимой прочности (в течение нескольких смен) начинают отработку следующего слоя. При большой высоте очистного пространства и использовании са-550 моходного оборудования в состав комплекса очистного оборудова­ния включают машины для осмотра кровли, оборки заколов. С их помощью, если необходимо, можно крепить и боковые стенки.

Интенсивность добычи при этой системе составляет до 50 тыс. т в месяц. Соответственно производительность труда за­бойного рабочего при сплошной выемке и твердеющей закладке достигает 60 т/чел.-смену. Потери руды при плотном настиле или твердеющей закладке колеблются от 1 до 5 %, а разубожи-вание — от 1—3 до 12 %. Удельный расход подготовительно-нарезных выработок составляет 2—5 м на 1000 т, а крепежного леса —0,01—0,02 м³/т.

4.7. Система разработки нисходящими слоями с твердеющей закладкой

Выемку запасов блока осуществляют наклонными заходками послойно сверху вниз. Очистные работы ведут в заходках под за­щитой искусственного (закладочного) массива (рис. 5.41). Систему применяют при разработке в слабых, неустойчивых рудах, в усло­виях повышенного горного давления при необходимости сохране­ния налегающих пород и поверхности от обрушения. Руда должна быть ценной, поскольку эта система отличается весьма высокой себестоимостью добычи.

Систему применяют на некоторых рудниках цветной метал­лургии. Подготовка к очистной выемке практически не отличается от подготовки систем горизонтальными слоями. Длина блока — 60—80 м, ширина заходок изменяется от 3 до 7 м, высота — до 3—4

Очистная выемка ведется тупиковым забоем вверх, под углом 4—10°, гарантирующим распределение закладочной смеси в обра­зуемой камере. Руду отбивают шпурами. Отбитую руду по рудос­пускам доставляют на откаточный горизонт. Длина доставки обыч­но не превышает 30—50 м. После отработки заходки в нижней ее части ставят перемычку, а с верхней подают закладочную смесь. Иногда для упрочения будущей кровли нижних заходок на почву камеры укладывают металлическую арматуру. Продолжать очист­ную выемку в смежных заходках и под ней можно после набора закладочным массивом соответствующих нормативных характери­стик.

Контрольные вопросы

1. Что называют рудой, пустой породой, рудной массой?

2. Каково значение термина «промминимум»?

3. Какие формы залегания рудных месторождений?

4. Чем отличается разработка рудных месторождений от угольных?

5. Причины возникновения потерь и разубоживания.

6. Как определить потери металла, потери и разубоживание руды,
ущерб от потерь и разубоживания?

7. Что такое способ вскрытия и схема вскрытия?

8. По каким признакам классифицируются способы вскрытия рудных месторождений?

9. Вычертите схемы одно- и многоступенчатого способов вскрытия рудничных полей.

10.Какова область применения одно- и многоступенчатого способов вскрытия рудничных полей?

11.Вычертите схемы подготовки откаточных горизонтов и около­ствольных дворов на рудниках.

12.По каким критериям проводится сравнительная оценка вариантов вскрытия месторождений?

13.Назовите признаки деления систем разработки на классы.

14.Начертите камерно-столбовую систему разработки, назовите ус­ловия ее применения.

15.Начертите систему подэтажного обрушения с торцевым выпус­ком.

16.Начертите систему разработки горизонтальных слоев с закладкой.

17.Начертите систему разработки нисходящих слоев с закладкой.

18.По каким критериям производятся сравнительная оценка и выбор систем разработки?

Дата добавления: 2015-07-16