VI класс. Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород

Отличительная особенность систем данного класса состоит в обрушении подсеченного снизу или сбоку массива руды в подэтаже или этаже, вслед за чем по мере выпуска обрушенной руды, покрывающие ее пустые породы самообрушаются и заполняют выработанное пространство.

Условия применения.

Группа	Мощность(m), м	Угол падения, (),град.	Ценность	Устойчивость
				руда	вмещающие породы
Система подэтажного обрушения	Мощные(15-20 м)	Крутое	Малоценные	Ср.устойчивые устойчивые	Неустойчивые, устойчивые
Системы этажного обрушения	Мощные(до 15-20 м)	Крутые	Малоценные	Ср.устойч. до устойчивых	Ср.устойч. До устойчивых

Параметры систем разработки из практики

Наименование систем разработки	Мощность рудных тел	Угол падения рудных тел	Высота этажа	Длина блока,м	Примечание
Система подэтажного обрушения	более 3	50-90	от 5 - 7 до 40*	от 40 - 60 до 100- 150	При мощности более 6 м рудные тела с любым углом падения
Система этажного самообрушения	не менее 25	50-90	от 50 до 70-100		Горизонтальную площадь обнажения принимать 900 - 5000 м2 в зависимости от устойчивости руды
Система этажного принудительного обрушения	более 10	50-90	50- 100 и более	50-60	При мощности более 90 м рудные тела с любым углом падения

Выпуск основной массы обрушенной руды под опускающимися в процессе выпуска пустыми породами - наиболее характерная черта систем разработки этого класса.

1. Системы подэтажного обрушения

По характеру контакта отбитой руды с обрушенными породами можно выделить две разновидности системы:

1. подэтажное обрушение с разделяющим перекрытием (матом),

2. подэтажное обрушение без перекрытия, когда пустые породы находятся в непосредственном контакте с рудой. В качестве разделяющего перекрытия применяют древесный мат, металлическую сетку.

Первая система по условиям применения и в конструктивном отношении имеет много общего со слоевым обрушением, вторая ближе к этажному обрушению. Поэтому условия применения этих разновидностей неодинаковы.

Варианты подэтажного обрушения отличаются:

по способу отбойки: мелкими шпурами, штанговыми шпурами, скважинами,

по способу выпуска руды: через дучки, на почву подэтажных выработок с торцовым выпуском),

по способу транспортирования: скреперованием, виброустановками, самоходным оборудованием;

Наиболее распространенными в настоящее время являются варианты с отбойкой глубокими скважинами.

Основные условия его применения: мощность залежи 15— 20 м и более, коэффициент крепости руды от 3 до 12, вмещающие породы любой устойчивости. Как и другие варианты, он неприемлем для выемки ценных руд вследствие значительных потерь и разубоживания руды.

Подготовка. Этаж высотой 60—80 м разбивают на два — четыре подэтажа. Максимальную высоту подэтажа 30—40 м принимают в достаточно устойчивых рудах и вмещающих породах, при очень крутом падении залежи. Длина блока 50—60 м.

На рис. 42 показан один из вариантов с отбойкой руды глубокими скважинами на горизонтальные компенсационные камеры.

На основном горизонте располагают полевой штрек 1 и орты 2, из которых через 8—12 м до верхнего подэтажа проходят рудоспуски 3 и вентиляционно-ходовые восстающие 4.

Подэтажные штреки по границам и в центре блока сби­вают ортами 5. Центральный орт соединен с полевым блоковым восстающим 6.

Из подэтажных штреков через 5—5,5 м проходят дучки, а по границам блока — буровые восстающие 7. Подэтажные штреки и орты крепят обычно металлической арочной крепью, а сопряжения с дучками — станками из двутавровых балок.

Очистная выемка подэтажа заключается в подсечке, обрушении массива руды взрыванием глубоких скважин и последующем выпуске отбитой руды.

Подсечку осуществляют из дучки мелкими или штанговыми шпурами глубиной 3—8 м. Применяют также траншейную подсечку. В крепких рудах и при значительной высоте подэтаж подсекают последовательным взрыванием веерных комплектов штанговых шпуров из специальных подсечных выработок, расположенных над воронками. Руду из подсечки выпускают до уровня гребней воронок.

Скважины бурят станками вращательного или ударно-вращательного бурения одновременно с производством подсечки. Толщина обрушаемых слоев 3—5 м. При отработке нижнего подэтажа под буровые восстающие оборудуют рудоспуски.

Рис 42. Система подэтажного обрушения с отбойкой горизонтальными глубокими скважинами

Скважины взрывают с замедлением в слоях от 0,05 до 2 с. Для уменьшения потерь и разубоживания обрушенную руду выпускают из каждой пары дучек равными порциями. Особенно важно уменьшить число зависаний руды в дучках, что достигается установкой в них вибролент. Вибролента 1 (рис. 43, а) монтируется на срубовом основании 2 и удерживается двумя тросами диаметром 16 — 18 мм, прикрепленными к штанговой крепи 3. Вместо скреперования по подэтажному штреку доставку до рудоспуска можно осуществлять виброкомплексами КВВ-2 и КВВ-3.

При значительной высоте подэтажа для выпуска руды из дучек целесообразно применять вибропитатели 1, установленные в рудоспуске (рис. 43,6).

Рис. 43. Схемы выпуска и доставки руды до рудоспуска

Применение вариантов подэтажного обрушения без компенсационного пространства (то есть взрывание зарядов «в зажиме») возможно в устойчивых рудах. В этом случае улучшается качество дробления руды. В недостаточно же устойчивых рудах отбойка в зажатой среде может вызвать нарушение массива руды и пройденных в них выработок. Поэтому требует в каждом отдельном случае проведения опытных работ.

Необходимое для размещения отбиваемой руды пространство создается вследствие уплотнения взрывом ранее обрушенной руды. Это уплотнение может произойти только под действием сильного взрыва, поэтому сетка скважин при взрывании в зажатой среде сгущается.

При взрывании в зажиме руду часто отбивают на почву подэтажных (доставочных) выработок. Вариант с торцовым выпуском руды показан на рис. 44, а.

Обуривание панели осуществляется веерными комплектами шпуров, располагаемых с наклоном 60—70°. Шпуры бурят с помощью самоходных бурильных установок. После взрывания одного-двух комплектов шпуров приступают к погрузке руды ПДМ, которые транспортируют руду от забоя по подэтажным выработкам до блокового рудоспуска. По сравнению с другими рассмотренный вариант подэтажного обрушения значительно проще. В нем отсутствуют дучки, подсечка, отрезка. Наличие неизрезанного выработками массива руды над подэтажными выработками позволяет проводить их без крепления.

На шведских железных рудниках, где применяется этот вариант, производительность труда одного рабочего составляет при очистной выемке 80—90 т/смену, а по руднику 20— 30 т/смену при потерях и разубоживании руды 10—15%.

При большой высоте этажа и отбойке руды скважинами диаметром 100—110 мм выше подэтажных доставочных выработок 1 (рис. 44,6) проводят буровую выработку 2, из которой обуривают панель. Целик (защитный козырек) 3 над доставочными выработками в этом случае обрушают скважинами небольшого диаметра или шпурами с некоторым отставанием от взрывания глубоких скважин.

Руду отбивают секциями толщиной 2—7 м на ранее обрушенные породы. При высоте подэтажа до 20 м шаг обрушения защитного козырька принимают равным толщине отбиваемого слоя; при большей высоте козырек обрушают в 2—3 приема. На погрузке и доставке руд применяют погрузочно-доставочные машины, которыми руда по штреку 4 доставляется к рудоспуску.

Рис. 44. Способ отработки панели с отбойкой руды «в зажиме» и выпуском на почву подэтажных выработок

В вариантах системы с торцовым выпуском руды потери и разубоживание зависят от глубины захвата а руды погрузочной машиной. Чем глубже внедряются захватывающие элементы машины в руду, тем равномернее оседает обрушенная руда и тем большие размеры имеет обрушенный слой. Поэтому перспективным при этих системах является выпуск с применением вибропитателей, конвейеров, имеющих возможность работать «под завалом», а также специальных щитов, на которые обрушают руду и под защитой которых ведут выпуск.

Схема проветривания забоев (рис. 44, г). Свежая струя из доставочного штрека 1 через подэтажный орт 2 и вентиляционную сбойку 3 поступает в буровой орт 4, а из него в вентиляционный штрек 5 и вентиляционный восстающий 6.

Система разработки подэтажного обрушения с двухстадийной выемкой.

Сущность.

Этаж высотой 60—80 м делится на два подэтажа высотой 30-40м, а каждый подэтаж отрабатывается участками шириной по 20-30м, причем каждый такой участок отрабатывается в две стадии: сначала отрабатываются запасы вертикальной или горизонтальной (чаще вертикальной) компенсационной камеры шириной ≈ 6м, а затем отбиваются остальные запасы участка.

Условия применения.

Угол падения – крутой (>50 град.), мощность рудного тела > 50м, вмещающие породы неустойчивые, легкообрушаемые, устойчивость руды – не ниже средней (чтобы избежать крепление нарезных выработок), ценность руды – невысокая. Должно допускаться обрушение поверхности земли.

Система разработки подэтажного обрушения применяется для эксплуатации наиболее сложных (по морфологии залежей и составу руд) месторождений, при значительном изменении мощности и угла падения рудного тела в пределах этажа и блока, понижении устойчивости руды и вмещающих пород, а также при наличии нескольких сортов руды.

Подэтажное обрушение применяется на рудниках Кривбасса, медных рудниках Урала, железных рудниках Горной Шории и Хакассии, полиметаллических рудниках Горного Алтая.

Подготовительные работы.

Подготовительные работы заключаются в проведении рудного (1) и полевого (2) откаточных штреков, которые через каждые 50м – 60м (это и есть длина блока) соединяются откаточными ортами (3). Кроме того, в породах лежачего бока проходится блоковый восстающий (4) и рудный вентиляционно - ходовой восстающий (5) (рис. ).

Нарезные работы.

Нарезные работы заключаются в проведении на горизонте скреперования орта (6) и скреперных штреков (7) с выпускными дучками (8), которые по мере продвижения очистной выемки разделываются в воронки (9). На уровне горизонта подсечки проходится комплекс выработок бурового горизонта, включающий буровой орт (10), который соединяется с ортом горизонта скреперования коротким восстающим (11). На буровом горизонте из бурового орта в районе компенсационных камер проходятся буровые штреки (12).

Очистная выемка.

Отработка запасов блока осуществляется двумя подэтажами. Сначала отрабатывается верхний подэтаж, затем нижний. Каждый подэтаж имеет свои буровой и скреперный горизонты. Подэтаж отрабатывается участками длиной 20-40м в две стадии. Сначала отбиваются запасы вертикальной компенсационной камеры (13). Это – первая стадия. Во вторую стадию отрабатываются все оставшиеся запасы участка. Отбойка ведется скважинами Ǿ 105мм, которые бурятся станками НКР-100М. Зарядный шланг протягивается через восстающие в выработки горизонта скреперования и буровых к заряжаемым скважинам. После заряжания всех скважин и монтажа взрывной сети производится массовый взрыв.

Рис.1. Система разработки подэтажного обрушения с компенсационными камерами.

Доставка.

Отбитая руда под действием собственного веса попадает в воронки (9) и скреперами скреперуется по скреперным штрекам (7) к рудоспускам (14) и на откаточном горизонте грузится в вагонетки.

Управление горным давлением.

У.г.д. заключается в выборе такого порядка отработки, чтобы создавались наилучшие условия для самообрушения пород: все блоки отрабатываются последовательно – от центра к флангам, а все подэтажи отрабатываются в нисходящем порядке.

Вентиляция.

Осуществляется за счет общешахтной депрессии. Свежий воздух по вентиляционно-ходовому восстающему (5) поступает на горизонт скреперования и восстающему (11) в выработки бурового горизонта.

Правила безопасности и охрана труда.

П. Б. такие же как и при системах этажно – камерной или подэтажных штреков. При массовом обрушении должны соблюдаться все правила, связанные с производством массовых взрывов.

ТЭП.

Производительность забойного рабочего – 40-50 т/см-чел.

Главным фактором, определяющим потери и разубоживание руды, является режим выпуска. Установлено, что лучшие результаты по снижению потерь и разубоживания дает равномерный выпуск из всех рудоспусков на площади блока при горизонтальном кон­такте поверхности отбитой руды с покрывающими обрушенными породами.

При правильно выбранных параметрах горизонта выпуска и хорошей организации можно достичь выпуска чистой руды не менее 75—80%, разубоженной не более 10—15%, потерь не более 10-15%.

Система разработки подэтажного обрушения с одностадийной выемкой и торцовым выпуском руды.

Сущность: отбойка руды осуществляется без предварительного образования компенсационных камер (то есть взрывание зарядов «в зажиме») на обрушенные ранее породы. Необходимое для размещения отбиваемой руды пространство создается вследствие уплотнения взрывом ранее обрушенной руды. Это уплотнение может произойти только под действием сильного взрыва, поэтому сетка скважин при взрывании в зажатой среде сгущается.

Впервые вариант был применен на железных рудниках Швеции и поэтому его часто называют «шведским».

Система разработки подэтажного обрушения с одностадийной выемкой и торцовым выпуском руды, помимо рудников Скандинавии (крупнейшие железные рудники «Кируна» и «Мальмбергет»), США и Канады, получила широкое применение на рудниках Сибири (Абаканский рудник в Хакасии), Урала (железорудная шахта "Северо-Песчанская), апатитовых рудниках Хибин, железных рудниках Кривбасса и в цветной металлургии России (Дегтярское РУ).

Общие рекомендации по параметрам системы.

Этаж по высоте делится на подэтажи, высотой от 10 до 30 м. Каждый подэтаж отрабатывается участками шириной 10 – 20м. Отбойка руды производится веерами вертикальных или крутонаклонных скважин. Толщина отбиваемого слоя достигает 5-6м. Выпуск руды торцевой. Доставка руды осуществляется ковшовыми ПДМ.

Условия применения.

Системы разработки с торцевым выпуском применяются при разработке крутопадающих месторождений мощностью более 20м. Если же месторождения пологие, то мощность должна составлять не менее 40 м. Руды бедные (редко средней ценности). Вмещающие породы должны легко обрушаться. Должно допускаться обрушение земной поверхности.

В зависимости от типа выработок, используемых для бурения и доставки, выделяются два основных варианта этой системы:

1. С отбойкой руды из буродоставочных ортов (БДО);

2. С отбойкой руды из буродоставочных штреков (БДШ).