3.3. Вторичное дробление

При взрывной отбойке руды не удается избежать выхода нега­баритных кусков. Поэтому очистная выемка обычно сопровожда­ется вторичным дроблением негабарита.

Под вторичным дроблением понимают разрушение крупных (негабаритных) кусков рудной массы или породы на более мелкие части (сюда не относят дробление рудной массы вне очистного блока в общешахтных дробильных установках). Вторичное дроб­ление осуществляют либо в очистном пространстве, либо в выпу­скных, погрузочных или доставочных выработках. Существует взрывное и механическое вторичное дробление.

Взрывное дробление негабарита может вестись:

• с помощью детонирующего шнура;

• накладными и кумулятивными зарядами ВВ;

• зарядами, размещенными в пробуренных шпурах. Механическое дробление негабарита делится:

• на дробление стационарными дробильными установками и комплексами;

• на ручное дробление кувалдой (в настоящее время прак­тически не применяется).

Наиболее часто применяют взрывное дробление негабарита. При дроблении накладными зарядами их кладут на кусок негабари­та и присыпают сверху глиной с песком или мелкой породой. При 522 дроблении детонирующим шнуром им опоясывают крупные куски рудной массы. При взрывании накладных зарядов образу­ются мелкие осколки, которые могут повредить крепь, оборудо­вание, кабели или трубы. Расход ВВ составляет при этом до 1,5—2 кг на 1 м³ негабарита.

Вторичное дробление при очистной выемке на рудниках осу­ществляют главным образом взрывным способом.

Шпуровые заряды позволяют лучше использовать энергию взрыва, поэтому удельный расход ВВ снижается в 3—4 раза по сравнению с накладных зарядами. При любом варианте взрывного вторичного дробления требу­ется приостанавливать работы по погрузке и доставке рудной мас­сы для проведения взрыва и проветривания забоя. Поэтому, если есть возможность, следует отбирать и складировать негабаритные куски, взрывая их по несколько штук за один прием. На рудниках все чаще применяют установки для механического дробления — гидро- или пневмоударники.

При выпуске отбитой руды из очистного пространства в гор­ловинах выпускных выработок образуются зависания. Ликвидацию зависаний производят, взрывая заряды ВВ массой от нескольких килограммов до десятков килограммов ВВ (рис. 5.30).

3.4. Поддержание очистного пространства

3.4.1. Проявления горного давления при очистной выемке

Нетронутый массив горных пород находится в равновесном напряженном состоянии, которое нарушается после проведения горных выработок. Появляются полости, часть массива лишается естественной опоры, вследствие чего происходит перераспределе­ние напряжений. Если пролеты обнажения пород кровли больше допустимых для данных горно-технических условий, то они могут обрушиться.

При наличии опор с двух сторон обнаженных пород кровли они прогибаются в сторону свободного пространства. В этом слу­чае они испытывают растягивающие напряжения. Вследствие этого в кровле начинается растрескивание массива, которое может пере­ходить в обрушение. Обрушение обычно прекращается, когда над выработанным пространством образуется устойчивая куполообраз­ная выемка — свод естественного равновесия. Давление налегаю­щей толщи передается на опоры этого свода, по бокам выработан­ного пространства возникают зоны повышенного опорного давле­ния. При небольшой глубине и соответствующей ширине вырабо­танного пространства купол свода может достигать поверхности (рис. 5.31, а).

При наличии над выработанным пространством устойчивой кровли, а также при выемке руды сплошным фронтом позади забоя образуется нависающая плита (консоль) из устойчивых пород, опо­рой которой служит забой. Эта плита под действием собственной массы и давления вышележащей толщи стремится опуститься в выработанное пространство, чему препятствует массив руды в за­бое. Поэтому в призабойной зоне массива возникает повышенное опорное давление (см. рис. 5.31, б).

О порное давление может в несколько раз превышать горное давление на данной глубине в нетронутом массиве. Когда величина опорного давления становится больше сопротивления массива сжа­тию, он разрушается. В хрупких породах разрушение имеет взры-вообразный характер и называется породным взрывом, а при больших масштабах разрушения — горным ударом. Это — крайне опасное явление, приводящее к катастрофическим последствиям.

Силы, которые проявляются в массиве горных пород после проведения в нем выработок и вызывают деформации горных по­род, окружающих выработки, называют горным давлением.

Горное давление усложняет технологию разработки и требует специальных мер: поддержания выработок, уменьшения пролетов выработок, увеличения интервалов между ними и т.п. Гораздо реже используют горное давление как положительный фактор для отде­ления полезного ископаемого от массива или для перемещения пе­рекрытий, предохраняющих полезное ископаемое от засорения об­рушенными пустыми породами. Факторы, влияющие на горное давление и его проявление, делятся на природные и технические.

К природным факторам относятся:

• глубина залегания;

• силы тектонического происхождения;

• физико-механические свойства пород, в первую очередь их крепость и трещиноватость.

В крепких, монолитных породах допускаются значительные обнажения, требуются меньшие затраты на поддержание вырабо­ток, но породы обладают выбросоопасностью. В породах трещино­ватых или мягких затруднено поддержание выработок, но снижает­ся возможность выбросов породы.

К техническим факторам относятся:

• размер и форма обнажений. С увеличением обнажений возрастает необходимость в поддержании выработанного пространства, повышаются напряжения в окружающих породах;

• расстояние между выработками или ширина целиков. Ес­ли этот размер мал, то возникает большое опорное давление; способы образования выработок. Наиболее благоприятен гладкий контур выработки с ненарушенными краями, по­лучаемый при механической отбойке и (в меньшей степе­ни) при отбойке шпурами и скважинами малого диаметра, расположенными вдоль границ выработки;

• интенсивность разработки в зоне повышенного горного давления. Важно завершить работы раньше, чем наступит стадия прогрессирующей ползучести и скорость деформа­ции достигнет критической величины;

• порядок разработки. Он должен быть таким, чтобы обес­печивалось наименьшее число целиков, рудных выступов и других участков, подверженных повышенному опорно­му давлению. При обрушении налегающих пород на отби­тую руду недопустимо большое отставание в обрушении.