5.5Системы разработки рудных месторождений

5.5.1Общие сведения о системах разработки

Вследствие значительного разнообразия форм и изменчивости элементов залегания рудных залежей системы разработки рудных месторождений существенно отличаются от систем разработки угольных месторождений. В основу классификации систем разработки рудных месторождений положен способ поддержания очистного пространства. Все их многообразие может быть представлено следующими тремя классами:

• системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства, основанным на использовании естественной устойчивости руды и вмещающих пород. Для них характерны более высокая производительность блоков, ниже трудоемкость и себестоимость добычи. Однако они отличаются значительными потерями руды в целиках;

• системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород, отличающиеся также невысокими затратами на управление горным давлением. Это высокопроизводительные системы, но имеющие повышенные потери отбитой руды и ее высокое разубоживание вследствие неполного выпуска руды из блока;

• системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства. Для них характерны высокие затраты на возведение закладки или крепи, либо то и другое, более низкие потери и разубоживание.

К первому классу относятся такие системы разработки, как сплошная, камерно-столбовая, камерная с отбойкой из магазина и др., ко второму — этажное принудительное обрушение, этажное самообрушение, подэтажное обрушение и др., к третьему — однослойная выемка с закладкой, горизонтальные слои с закладкой, наклонные слои с закладкой, столбовая с обрушением и др.

5.5.2Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства

Системы разработки этого класса имеют весьма широкое распространение. Они применяются главным образом при устойчивых рудах и вмещающих породах.

На пологих и наклонных залежах устойчивой руды и вмещающей породы применяют сплошную систему разработки. При пологом залегании залежи делят на панели (рис. 5.15). Подготовка заключается в проведении откаточных и панельных штреков. Панель отрабатывается сплошным забоем по всей ее ширине с открытым очистным пространством. Кровля поддерживается неизвлекаемыми опорными целиками круглой формы. В зависимости от мощности залежи их диаметр колеблется от 3–6 до 8–10 м. Опорные целики могут быть регулярными и спорадическими.

Отбойка руды — шпуровая, что позволяет сохранить устойчивость целиков и кровли очистного пространства. Длина шпуров 2–4,5 м. Их бурят с помощью буровых кареток. Заряжают шпуры с самоходных кареток, используемых для осмотра кровли. В случае необходимости кровлю очистного пространства усиливают анкерной крепью. Доставляют руду до рудоспуска самоходным оборудованием через сбойки по панельному штреку. Проветривание осуществляется за счет общешахтной струи.

Рассматриваемая разновидность сплошной системы разработки применяется при мощности залежи от 3 до 25 м. Минимальная мощность лимитируется габаритами доставочного обору дования, максимальная — высотой буровой каретки или каретки для заряжания шпуров и осмотра кровли.

Технико-экономические показатели сплошной системы разработки являются самыми высокими при подземной разработке руд. Однако потери руды достигают 25–35%.

Рис. 5.15. Сплошная система разработки:

1 — ленточный целик; 2 — опорные целики; 3 — откаточный штрек; 4 — панельный штрек; 5 — рудоспуск; 6 — основной откаточный штрек; 7 — анкерная крепь; 8, 9 — вентиляционные выработки; 10 — сбойки; 11 — буровая каретка; 12 — погрузочно-доставочная машина

При разработке крутых залежей мощностью более 5 м с устойчивыми рудами и вмещающими породами применяют камерную систему разработки с отбойкой из подэтажных выработок (штреков или ортов). Иногда ее называют системой подэтажных штреков. При мощности рудного тела более 15–20 м камеры располагают вкрест простирания. В этом случае от откаточного штрека (обычно полевого) под камерой проходит откаточный орт.

Рис. 5.16. Камерная система разработки с подэтажной отбойкой:

1 — восстающий; 2 — откаточный штрек; 3 — воронка; 4 — штрек горизонта подсечки; 5 — подэтажные выработки; 6 — потолочина; 7 — вентиляционный штрек

Подготовка блоков включает (рис. 5.16) проведение этажного откаточного штрека и блоковых восстающих, располагаемых в междукамерных целиках. Между восстающими на высоте 6–8 м над откаточным штреком проводят штрек горизонта подсечки. Его соединяют с откаточным штреком короткими рудоспусками. В верхней части рудоспуски разделывают в воронки. От блоковых восстающих через 8–12 м по высоте проводят буровые выработки (штрек или орты). Под вентиляционным штреком оставляют 6–8-метровую потолочину, погашаемую после отработки камеры. В центре блока проводят разрезной восстающий, который затем разделывают в отрезную щель на всю мощность рудного тела.

Отбойка руды в камере производится вертикальными слоями толщиной 1,5–2,0 м на отрезную щель с помощью веерных или параллельных скважин, пробуриваемых из подэтажных выработок. Вторичное дробление негабарита, выход которого составляет 10–20%, осуществляется в горловинах выпускных выработок или на почве доставочных.

Свежий воздух для проветривания камеры поступает с откаточного штрека по подэтажным выработкам. Исходящая струя поступает на вентиляционный горизонт через отрезную щель.

Система разработки с подэтажной отбойкой отличается довольно высокими технико-экономическими показателями, но большим объемом проведения подготовительно-нарезных выработок.

При разработке крутых рудных залежей с углом падения не менее 55–60° мощностью до 6–8 м находит применение выемка с магазинированием руды. Поддержание выработанного пространства производится рудными целиками. Поверхность замагазинированной руды служит платформой для рабочих и размещения бурового оборудования. Отбойка чередуется с частичным выпуском руды. Полный выпуск производится после окончательной отбойки руды в блоке. Применяются различные варианты системы разработки: с отбойкой шпурами из магазина (рис. 5.17), с отбойкой скважинами из восстающих и другие.

П одготовка блока заключается в проветривании откаточного и вентиляционного штреков, блоковых восстающих. Расстояние между рудоспусками 3–4 м. Размер блока по простиранию до 80–100 м.

Очистная выемка в блоке состоит из трех стадий: подсечки магазина и образования в его основании воронок; отбойки руды шпурами длиной до 2,5 м до уровня подштрекового целика и магазинирования руды; выпуска руды и погашения междуэтажных и междукамерных целиков. Особое внимание уделяется равномерности выпуска руды в процессе ведения очистных работ в блоке. Дробление негабарита осуществляется непосредственно в камере на поверхности отбитой руды накладными зарядами. Свежий воздух поступает в очистное пространство по одному из восстающих.

Рис. 5.17. Система разработки с магазинированием руды:

1 — восстающий; 2 — откаточный штрек; 3 — рудоспуски; 4 — замагазинированная руда; 5 — восстающие шпуры; 6 — ходки между камерой и восстающим; 7—вентиляционный штрек; 8 — подштрековый целик

Исходящая струя на вентиляционный горизонт обычно поступает по другому восстающему. Технико-экономи­ческие показатели системы достаточно высокие.

Систему с магазинированием руды применяют при устойчивых рудах и вмещающих породах. Отбитая руда не должна слеживаться и самовозгораться. Ценность руды обычно высокая или средняя.

Основные достоинства системы: небольшой объем подготовительно-нарезных работ; высокая эффективность буровзрывных работ; высокая производительность труда и низкая себестоимость. Недостатки: невозможность выдачи руды по сортам; возможность несчастных случаев при внезапном оседании руды.

Рассмотренные системы разработки являются наиболее типичными представителями систем с естественным поддержанием очистного пространства. Существуют и другие системы разработки этого класса, изучение которых является предметом специальных дисциплин.