Глава II подготовка горных пород к выемке

§ 1. Общие сведения

Подготовка горных пород к выемке заключается в изменении их естественного состояния с целью безопасной и экономичной вы­емки из массива принятым способом.

Выемка рыхлых и мягких пород в обычном состоянии произво­дится всеми видами выемочно-погрузочного оборудования без предварительной подготовки.

Выемка плотных и наименее прочных полускальных пород так­же может осуществляться непосредственно из массива выемочны­ми машинами с повышенными усилиями резания. Если усилия, развиваемые выемочными машинами, недостаточны, производит­ся подготовка таких пород к выемке, которая заключается в их предварительном рыхлении или разрушении с помощью взрыва.

Рыхлые, мягкие и плотные породы в мерзлом состоянии могут разрабатываться выемочными машинами с повышенными усилия­ми резания только при небольших отрицательных температурах. Обычно в таких условиях производят подготовку пород к выемке механическим или взрывным способом, реже— путем их оттаи­вания.

Скальные и полускальные породы обычно подготавливают к выемке взрывным способом.

Подготовка горных пород к выемке в основном включает: 1) осушение пород, подлежащих выемке в данный период разра­ботки; 2) механическое рыхление плотных и полускальных пород; 3) взрывное разрушение скальных пород.

Выбор способа подготовки горных пород к выемке зависит от вида и свойств пород в массиве, требований к качеству добывае­мого сырья, мощности предприятия и имеющихся технических средств, природных условий ведения работ. Затраты на подготов­ку к выемке составляют от 5 до 40% общих затрат на раз­работку.

§ 2. Осушение пород перед выемкой

Обводненность горных пород значительно затрудняет работу людей и механизмов. Насыщенные водой полезные ископаемые ме­няют свои свойства и становятся или непригодными для дальней­шей переработки, или затрудняют и удорожают работы по их до­быче и переработке.

Обязательным условием разработки залежей каменной соли и селитры является ограждение горных выработок от водопротоков. Влажная глина набухает, становится пластичной, прилипает к ра­бочим органам оборудования. С увеличением влажности резко сни­жается устойчивость нескальных уступов и отвалов, усложняется работа погрузочно-транспортного оборудования.

Рис. 11.1 Схема установки иглофильтров:

/ — статический уровень воды; 2 — динамический уровень

Для уменьшения влажности разрабатываемых пород при их механической выемке кроме основной системы осушения месторождения создают местную систему по осушению непосредственно выемочных блоков с применением дополнительных дренажных устройств. При этом стремятся максимально использовать существующую основную систему открытого, подземного или комбинированного осушения месторождения.

Для осушения выемочных блоков, наряду с широко применяемыми на карьерах водоотливными канавами и траншеями, часто используют забивные фильтры или системы иглофильтров, принцип действия которых основан на искусственном понижении статического уровня воды при откачке ее из водоносных горизонтов (рис. 11.1).

Забивные фильтры в основном применяют при осушении скальных пород. Их вставляют в скважины, пробуренные до встречи с водоносным горизонтом. Поступающую через отверстия фильтра воду насосами откачивают на поверхность. Наиболее распространены фильтры диаметром 35—75 мм и длиной до 12—15 м. Расстояние между фильтрами зависит главным образом от водопри-тока и водоотдачи осушаемых пород и составляет 25—50 м и более. При осушении мягких пород часто применяют иглофильтры, которые погружают в осушаемый массив под действием собственного веса при подаче в них под значительным напором воды. Расстояние между иглофильтрами составляет 0,5—2 м, длина их обычно не превышает 7—8 м.

При осушении мелкозернистых и глинистых пород, обладающих низким коэффициентом фильтрации, применяют электродренажные установки, основанные на эффекте электроосмоса. Под действием постоянного электрического тока содержащаяся в горной породе капиллярная вода перемещается от положительного электрода к отрицательному, в качестве которого используют забивной фильтр или чаще иглофильтр.

Необходимая степень осушения пород определяется способом разработки, применяемой техникой и технологией, требованиями к качеству полезных ископаемых.