2. Определение конструктивных элементов выбранной системы разработки, расчет устойчивых параметров которых необходим

Вне зависимости от способа управлением состояния массива определяется предельный пролет обнажения, а ширина камеры принимается большей, чем рассчитанный предельный пролет обнажения.

В зависимости от выбранной системы разработки и способа управлением горным давлением производится определение конструктивных элементов, устойчивые размеры которых необходимо определить.

Для систем разработки с естественным поддержанием выработанного пространства (сплошной, камерно-столбовой, камерно-столбовой со взрыводоставкой, камерные) характерно поддержание очистного пространства осуществляется за счет естественной устойчивости обнажений массивов руд и вмещающих пород самостоятельно или в совокупности с устойчивостью опорных целиков. Данная группа систем разработки применяется, как правило, в устойчивых рудах и вмещающих породах.

Расчетными (определяемыми) элементами при рассматриваемых системах разработки являются: устойчивые (допустимые) обнажения кровли очистного пространства, устойчивые размеры обнажения висячего бока очистного пространства, устойчивые размеры опорных целиков, устойчивая толщина потолочного целика. Как правило, указанные параметры системы разработки взаимосвязаны. Существенно зависят они и от ряда технологических факторов: взрывных работ, размеров шахтного поля или добычного участка (панели, блока и т.п.), способа погашения ранее отработанных очистных пространств и т.д.

Основные назначения элементов систем разработки – обеспечение безопасности горных работ, наиболее полная отработка полезного ископаемого, минимальная себестоимости добываемой продукции, охраны окружающей среды при максимально возможной производительности очистной единицы. Следовательно, определение перечисленных геометрических параметров систем разработки должно способствовать достижению отмеченных целей.

Целики. По назначению различают целики охранные (предохранительные) и опорные. Первые, как правило, представляют собой значительные массивы горных пород, выделенные для предохранения от подработки охраняемых объектов (сооружения и естественные объекты на поверхности и в недрах, бортах карьеров и т.д.). Охранные целики какой-либо силовой нагрузки практически не испытывают и строятся чаще всего по зафиксированным параметрам деформации подрабатываемого массива (например, по углам сдвижения или обрушения).

Опорные целики, напротив, рассматриваются как конструкции несущие. Эта категория целиков остается для поддержания от обрушения части или всего массива, подработанного очистными выработками в случае, если обнажение горных пород в кровле превышает предельно допустимую величину.

Существует еще одна разновидность целиков – потолочины камер. Потолочины, также являясь несущей конструкцией, могут оставляться как для разделения одних камер от других в вертикальной плоскости, так и для предохранения деформаций уступов карьера, расположенных над подземными пустотами.

К основным факторам, влияющим на размеры опорных целиков, относятся: физико-механические свойства материала, из которого сооружен целик; состояние массива горных пород в вышележащей толще; глубина разработки; общие размеры выработанного пространства и размеры камер; мощность и угол наклона отрабатываемой залежи; форма опорных целиков; динамические нагрузки в целике; заполнение смежных камер закладкой.

Системы разработки с закладкой основаны на поддержании выработанного пространства за счет формирования искусственного массива из твердеющей закладки, который после твердения может воспринимать различные нагрузки и работать как несущий элемент. Системы разработки с закладкой можно разделить на многостадийные (камерная с последующей закладкой камер) и одностадийные (горизонтальные и наклонные слои с закладкой)

При многостадийной отработке руды этаж или горизонтальный слой делят по простиранию на камеры (заходки – при слоевой схеме) 1-й, 2-й, 3-й и т.д. очереди очистной выемки. Чаще всего используют двухстадийную отработку. Большее количество стадий отработки применяют при очень слабых, неустойчивых рудах. Итак, разделив этаж на камеры, предположим 1-й и 2-й очередей отработки, извлекают запасы камер 1-й очереди (лучше от центра к периферии панели), заполняя образовавшиеся пустоты твердеющей закладкой. По технологическим соображениям целесообразно ширину камер обеих очередей принимать одинаковой. Расчетным путем устанавливают устойчивый размер рудного целика (камер 2-ой очереди), а затем принимают равный ему размер (ширину) камеры 1 –ой очереди. После выемки запасов и закладки твердеющим материалом камер 1 –ой очереди в пределах панели приступают к отработке камер 2-ой очереди. Заметим, что ширину панели устанавливают как по технологическим, так и по геомеханическим факторам, но с условием, что к началу отработки камер 2-ой очереди массивы твердеющей закладки в камерах 1-ой очереди приобрели необходимую минимальную прочность. После отработки камер 2-ой очереди их заполняют несвязной гидрозакладкой.

При ведении работ горизонтальными слоями с закладкой и выемке полосами выработанное пространство закладывается полностью. Ширина полосы будет определяться, помимо устойчивости обнажения массива, применяемым забойным оборудованием. При сплошной системе разработки отбойка руды производятся узкими полосами вдоль всей длины лавы, а закладочные работы – через определенный интервал подвигания (шаг закладки) с оставлением у забоя необходимого рабочего пространства. В этом случае требуется опалубка, чтобы отделить рабочее пространство от закладываемого. После закладочных работ необходима остановка очистных работ, чтобы закладочный массив приобрел необходимую прочность. В это время очистные работы должны быть перенесены в другой забой.