Тема 6 Очистная выемка

Очистная выемка – технологический процесс извлечения руды из выемочного участка и поддержания образующегося при этом очистного пространства. При любой системе разработки состоит: отбойки руды (отделение руды от массива), доставки руды (перемещения руды от забоя до откаточной выработки) и поддержания очистного пространства (комплекс мероприятий по регулированию горного давления в очистных забоях).

Порядок очистной выемки характеризуется состоя­нием очистного пространства выемочного участки во время его разработки. Этаж для очистной выемки, как правило, делят на блоки, кото­рые вводят в разработку в определенном порядке. Известны четыре основные схемы последовательности вы­емки блоков в этаже: наступающая выемка блоков (от ствола к гра­ницам шахтного поля), отступающая выемка блоков (от границ поля к стволу), комбинированная выемка (представляет сочетание двух предыдущих схем) и выемка этажа одновременно по всему про­стиранию заключается в одновременной разработке всех блоков этажа.

Выемку этажа и каждого блока в направлении падения (восстания) осуществляют по четырем основным схемам: выемка блока снизу вверх, выемка блока сверху вниз, комбинированная выемка и выемка по простиранию по всей высоте блока.

По отношению к основному горизонту применяют следующие варианты ведения очистных работ: очистные работы ведут с уровня подошвы выработок основного горизонта; очистные работы ведут от уровня кровли выработок основного горизонта; очистные работы ведут от уровня верхней границы целика, оставленного над выработками основного горизонта.

Принято различать валовую и раздельную выемку полез­ного ископаемого.

Валовой называют совместную выемку нескольких разновидносгей или сортов руды в пределах блока. Раздельной называют очистную выемку, при которой разные сорта руды или руда и пустая порода извлекаются и выдаются раздельно.

Литература: [7], [8], [9], [12], [14], [17], [19].

Студенты должны знать:

1. Что такое очистная выемка?

2. Процессы очистной выемки.

3. Порядок очистной выемки.

4. Основные схемы последовательности вы­емки блоков в этаже.

5. Основные схемы выемки этажа и каждого блока в направлении падения (восстания).

6. Варианты ведения очистных работ по отношению к основному горизонту.

Тема 7 Отбойка руды

Требования, предъявляемые к отбойке руды: безопасность работ; более полная отбойка в проектных контурах выемки; минимальное законтурное разрушение массива; нормальное дробление руды; минимальный выход негабарита; обеспечение проектной производительности блока; минимальные затраты.

Классификация способов отбойки: буровзрывная отбойка руды: шпуровая отбойка способ буровзрывной отбойки, скважинная отбойка способ буровзрывной отбойки, минная отбойка; механическая отбойка руды; самообрушение руды; гидравлическая отбойка; электрофизические способы отбойки руды.

Отбойка мягких полезных ископаемых (угля, калийной соли, марганцевых руд) осуществляется механическим особом (комбайнами); иногда применяют гидравлический способ. При разработке рудных месторождений основной способ отбойки — буровзрывной.

Буровзрывная отбойка руды. Эффективность буровзрывной отбойки характеризуется следующими показателями: сменной производительностью труда бурильщика, качеством дробления руды, точностью отбойки. Обобщенным показателем эффективности буровзрывных работ являются затраты на 1м горной массы по бурению и взрыванию (с учетом расходов на вторичное дробление). Эффективность отбойки зависит от следующих факторов: крепость руды, трещиноватости руды, мощность залежи, число обнаженных плоскостей.

Шпуровую отбойку применяют при разработке тонких и весьма тонких рудных залежей до 6-10м. Она является единственно возможной, если недопустимо взрывание крупных зарядов ВВ во избежание нарушения крепи и рудных целиков и при необходимости нахождения людей в очистном пространстве. Ее применение может ока­заться целесообразным также при отработке рудных тел средней мощности с невыдержанными элементами залегания, особенно при ценных рудах. Длина шпуров изменяется от 1–2 м (мелкие шпуры) до 4–6 м. Длинные (штанговые) шпуры по условиям применения и показателям отбойки приближаются к отбойке скважинами. Бурение шпуров осуществляют ручными, колонковыми, телескопными перфораторами или самоходными бурильными установками. Шпуровая отбойка имеет ряд недостатков: низкую производи­тельность труда бурильщиков; повышенный расход ВВ; большое пылеобразование при бурении. Достоинства шпуровой отбойки: хорошее качество дробления руды; возможность точно следовать за контурами рудного тела и тем самым вести разработку с минимальными потерями и разубоживанием; незначительный сейсмический эффект при взрыве небольших зарядов ВВ.

Скважинная отбойка наиболее распространена при разработке мощных рудных залежей. Благоприятными условиями применения являются: невысокая ценность руды; правильные элементы залегания рудного тела; применение мощного погрузочно-транспортного оборудования; применение сейсмически прочных конструкций. Скважины для отбойки бурят глубиной от 5-6 до 50-60м, диаметром от 30-40 до 150-250мм. Достоинства: высокая производи­тельность труда бурильщиков; низкое пылеобразование; боль­шая безопасность работ; меньший объем подготовительных работ. Недостатки: значитель­ный выход негабаритов; сильный сейсмический эффект; значительное разубоживание и потери руды. В блоке руду отбивают: вертикальными, горизонтальными и реже наклонными слоями. Толщина отбиваемого слоя колеблется от 1,5 до 10 – 15м и зависит от: диаметра скважин, мощности ВВ, числа рядов скважин в слое. По углу наклона слоев можно выделить: отбойку вертикальными и крутонаклонными слоями; отбойку горизонтальными и слабонаклонными слоями. Скважины в слое располагают: парал­лельно, веером, пучком (веерообразно или параллельно). По направлению различают скважины: вертикальные (восходящие и нисходящие), горизонтальные и наклонные (восходящие и нисходящие). Расстояние между скважинами в ряду или в веере принимается в определенном соотношении с л.н.с. При параллельном расположении скважин это соотношение (как и при шпуровой отбойке) называют коэффициентом сближения скважин: m = ; где — расстояние между скважинами в ряду; W — л.н.с. Расположение скважин по отношению к проектным контурам отбойки возможно: в торец с перебуром 0,2—0,4 л. н. с. (воизбежание сужения очистного пространства по сравнению с проектными контурами), в торец с недобуром на 10—20 см (во избежание подрыва пустых пород) и расположенными в плоскостях его проектных границ (если контуры проходят внутри рудного массива, для сохранения окружающего массива и получения ровных стенок). Размеры скважин применяются при разных условиях. Малый диаметр скважин, особенно выгодный или единственно приемлемый в следующих случаях: при послойной отбойке руды; при редкой сетке трещин, чтобы руда не обрушалась крупными отдельностями; при малоустойчивой руде или вмещающих породах (или при наличии контакта с затвердевшей закладкой) во избежание за контурного разрушения; при сравнительно небольшой мощности рудных тел, а также на нарезных работах (подсечка, образование выпускных траншей и т.п.); если в очистном пространстве должны работать люди. Скважины большого диаметра целесообразно применять при: одновременном обрушении больших масс руды, близких к объему блока; при густой сетке трещин. В мощных залежах с крепкими монолитными рудами малый и большой диаметры скважин могут оказаться равноценными.

Минная отбойка — это отбойка сосредоточенными зарядами большой массы, размещаемыми в специально проходимых для этой цели или имеющихся выработках. Производится она как на свободное пространство, так и в зажиме; может применяться при разработке мощных месторождений крепких руд. Устойчивость руд желательна не ниже средней, однако можно отбивать в зажиме и сильно трещиноватые массивы. Отбивают руду вертикальными или горизонтальными слоями. Основные схемы минной отбойки: с минными карманами и забутовкой и без минных карманов и забутовки.

Механическая отбойка — отделение полезного ископаемого от массива при помощи различных инструментов. Классификация способов механической отбойки: отбойка горными комбайнами и комплексами; отбойка врубовыми машинами; пиление; разрушение бурением (без взрывания).

Основная доля приходится на горные комбайны и комплексы. Врубовые машины используют сравнительно редко и лишь для вспомогательных целей. Пиление и разрушение бурением применяются в специфических условия.

Электроимпульсный способ предназначен для пород с малой электрической прочностью (например, галит, сильвинит, фосфорит п т. п.). На массив ставят орган, состоящий из набора электродов, на которые подаются импульсы высокого напряжения от генератора импульсов напряжения (ГИН). При подаче на породу высокого напряжения в ней образуется проводящий канал, в котором порода переходит в плазменное со стояние и, расширяясь, разрушает массив подобно взрыву.

Электротермомеханический способ. Массив породы облучают с поверхности инфракрасным излучением плотностью более 1 Вт/см в результате в какой-то зоне создается напряженное состояние. В последующем разрушают породу механическим инструментом

Лазерный способ. Наиболее подходит для резания пород. При мощности источника лазерного излучения 10 кВт щель шириной 5 см можно пропиливать со скоростью лишь около 0,1 м²/ч при длительной непрерывной. работе.

Практическая работа №5 Расчет веера для отбойки слоя полезного ископаемого. Эта работа направлена на закрепление темы. Заданием работы является расчет веера отбойки слоя полезного ископаемого и количества ВВ.

Литература: [7], [8], [9], [12], [14], [17], [19].

Студенты должны знать:

1. Что такое отбойка руды?

2. Требования, предъявляемые к отбойке руды.

3. Классификация способов отбойки.

4. Способы отбойки руды мягких полезных ископаемых.

5. Что такое буровзрывная отбойка руды?

6. Показатели эффективности буровзрывной отбойки.

7. Условия применения шпуровой отбойки руды.

8. Условия применения скважинной отбойки руды.

9. Как отбивают руду в блоке?

10. Какими слоями производят отбойку руды?

11. Как располагают скважины в отбиваемом слое?

12. Как располагают скважины по направлению?

13. Как влияет разме скважин на отбойку руды?

14. Что такое минная отбойка руды?

15. Что такое механическая отбойка руды?

16. Какие электрофизические способы отбойки руды знаете?

Студенты должны уметь:

1. Изобразить веер скважин.

2. Рассчитать веер скважин.