3.3. Разработка вариантов технологии отработки залежей крепких руд средней мощности
Для формирования комбинированных закладочных массивов разработаны варианты технологии отработки мощных наклонных залежей крепких магнетитовых кварцитов с частичной закладкой очистного пространства пустыми породами, сформированными в закладочном массиве из твердеющей смеси в виде конусов, а при гидрозакладке – в виде слоев [50].
При отработке крутопадающих залежей средней мощности (до 30м) формирование в закладочном массиве породного конуса является весьма сложным, так как в местах, приуроченных к основанию конуса, трудно обеспечить необходимую устойчивость искусственного массива, кроме того, объем таких включений – небольшой, что не позволит достичь нужного эффекта.
Важным вопросом при разработке технологии является учет источников получения как заполнителя в твердеющих смесях, так и материалов сухой закладки без вяжущего, определяющих величину затрат на возведение закладочного массива. В качестве пустых пород для частичной закладки очистного пространства могут быть использованы породы, получаемые при проходке выработок или добытые из не отработанных участках залежей. Подача в шахту для закладки пустых пород с поверхности вряд ли целесообразна из-за сложности организации ее транспортировки. В этом случае, по-видимому, более целесообразно применение гидравлической закладки без вяжущего. Решение вопроса выбора источника получения пород для закладки будет осуществлено при оптимизации вариантов и параметров технологии.
Исходя из вышесказанного, рассмотрено 3 варианта технологии отработки залежей:
- этажно-камерной системой разработки с частичной закладкой очистного пространства пустыми породами или гидравлической закладкой;
- этажно-камерной системой разработки первичных камер и подэтажно-камерной вторичных камер с частичной закладкой очистного пространства пустыми породами;
- этажно-камерной системой разработки с перепуском пустых пород из верхних камер в нижние.
Технология отработки крутопадающих залежей крепких руд этажно-камерной системой разработки с частичной закладной очистного пространства пустыми породами предназначена для отработки залежей крепких руд мощностью до 30 м.
Руда и породы висячего бока устойчивы и допускают обнажения на все высоту этажа и длиной по простиранию 25-30 м. Форма камер – ромбовидная.
Приемные горизонты смежных камер смещаются относительно друг друга на половину высоты этажа. При этом приемный горизонт одной камеры совмещается с буровым горизонтом второй (соседней) камеры, что позволяет применить при наличии самоходные проходческие комплексы и буровые станки, улучшить санитарно-гигиенические условия труда горнорабочих, механизировать вспомогательные процессы подземных горных работ.
Конструкция варианта технологии представлена на рис. 3.1.
Подготовительно-нарезные работы заключаются в проходке из откаточного штрека лежачего бока через 50-60 м ортов-заездов, а из них вентиляционно-ходовых восстающих и рудоспусков на приемные горизонты.
На приемных горизонтах проходят хозяйственные орты, а из них штреки скреперования. Последние располагают в пределах рудного тела на расстояний 2-3 м от контакта с лежачим боком. Со штрека скреперования через 6 м проходят двусторонние дучки, которые впоследствии разворачиваются в воронки.
Подсечка камеры – горизонтальная. Подсечные штреки проходят по рудному телу, затем короткими ортами и восстающими сбиваются с хозяйственными ортами приемных горизонтов. Для отрезки камеры по третьей паре дучек проходят отрезной орт и восстающий.
Разбуривание массива производят станками НКР-100М вертикальными веерами глубоких скважин, выбуриваемых из двух буровых штреков, пройденных по рудному телу у контакта с лежачим боком на верхнем вентиляционном и поэтажном горизонтах.
Доставка руды в первичных камерах производится непосредственно в электровозные составы или в короткие рудоспуски, во вторичных камерах – в рудоспуски.
Проветривание очистных работ производится путем подачи свежего воздуха из откаточных ортов по восстающим и хозяйственным ортам в буровые штреки и штреки скреперования, и выдачи загрязненного воздуха через вентиляционные орты и восстающие на вентиляционный горизонт.
Закладка нижних частей первичных и вторичных камер производится твердеющими закладочными смесями. Высота заполнения камеры твердеющей закладкой на 5-6 м больше высоты смещения камер. Верхняя часть камер заполняется пустой породой и гидравлической закладкой без вяжущего, необходимой для полного заполнения пустот в верхней части камеры, или же только гидравлической закладкой. Такая технология позволяет отрабатывать соседние камеры при постоянном контакте с рудным и твердеющим закладочным массивом. Подача закладочных смесей производятся с верхнего закладочного горизонта по закладочному восстающему.
Технология отработки крутопадающих залежей крепких руд этажно-камерной системой разработки первичных камер и подэтажно-камерной – вторичных заключается в том, что длина первичных камер по простиранию на 15-20% меньше длины вторичных камер. Это обеспечивает более высокую устойчивость обнажений висячего бока и снижает расход твердеющей закладки.
Высота вторичных камер может быть одинаковой, равной половине этажа, или же неодинаковой – в верхних камерах на 15-25 % больше, чем в нижних.
В первом случае отработка их может производиться последовательно сверху – вниз с закладкой нижней части камер твердеющими смесями Высота слоя определяется из условия обеспечения устойчивости обнажения закладочного массива.
Во втором случае сначала отрабатывается нижняя камера, выработанное пространство заполняется твердеющими смесями, затем ведется отработка верхней камеры и заполнение ее пустыми породами или гидрозакладкой без вяжущего.
Конструкция этого варианта технологии и порядок ведения очистных работ показаны на рис. 3.2.
Подготовительно-нарезные работы заключаются в проходке из откаточного штрека лежачего бока через 50-60 м, в зависимости от устойчивости рудного массива и вмещающих пород, ортов-заездов, а из них – вентиляционно-ходовых восстающих на приемные горизонты и рудоспусков.
На приемных горизонтах по границам блока проходят хозяйственные орты, а из них штреки скреперования. Последние в первичных камерах располагают в пределах рудного тела.
Вo вторичных камерах в нижних подэтажах их располагают также в пределах рудного тела, в верхних – в породах лежачего бока на расстоянии 5-6 м от контакта. В центре блока на приемных горизонтах проходят вентиляционные орты, которые соединяются вентиляционными наклонными восстающими с вентиляционным горизонтом.
Подсечка массива камеры – траншейная. Подсечные штреки проходят по рудному телу у контакта с лежачим боком и короткими ортами и восстающими сбиваются с хозяйственными ортами приемных горизонтов. Для отрезки траншем по вторым парам дучек проходят отрезные орты и восстающие.
Разбуривание массива производится станками НКР-100М полукруговыми веерами глубоких скважин, выбуриваемых из двух буровых штреков, пройденных у контакта с лежачим боком на вентиляционном и подэтажном горизонтах. Длина нисходящих скважин составляет 8-12 м и выбирается из условия обеспечения устойчивости буровых штреков.
Порядок взрывания глубоких скважин следующий. Сначала взрывают 3-ю и 4-ю нисходящие скважины (считая от лежачего бока), затем 2-ю и 5-ю, 1-ю и 6-ю. В результате такой очередности взрывания скважин 2-3-х вееров образуется подсечка нижней части массива. Взрывание остальных зарядов скважин этих и остальных вееров производится по известным схемам "волна". Применение такого способа разбуривания массива обеспечивает хорошее оконтуривание камеры, исключает необходимость проходки буровых штреков по породам лежачего бока и уменьшает расход буровых скважин, благодаря чему снижаются затраты на отбойку.
Проветривание очистных работ производится путем подачи свежего воздуха из откаточных ортов по восстающим и хозяйственным ортам в буровые штреки и штреки скреперования и выдачи загрязненного воздуха через вентиляционные орты и восстающие на вентиляционный горизонт.
Закладка первичных и нижних вторичных камер производится твердеющими смесями верхних вторичных камер – пустыми породами или гидравлической закладкой без вяжущего. В зависимости от этого в верхнем закладочном массиве проходятся закладочные восстающие или бурятся закладочные скважины. Места их расположения определяются конкретными условиями отработка залежей. При отработке нижнего этажа целесообразно располагать первичные камеры под вторичными, вторичное – под первичными, что повысит несущую способность закладочного массива.
Технология отработки крутопадающих залежей этажно-камерной системой разработки первичных и вторичных камер и перепуском пустых пород из верхних камер в нижние предполагает подготовку и нарезку блоков, расположение и параметры первичных и вторичных камер, производство очистных работ в рассматриваемом варианте аналогично первому варианту (рис.3.3).
Отличительная особенность заключается в том, что после отработки камеры нижнюю ее часть заполняют твердеющими смесями на высоту, на 5-6 м выше половины высоты этажа, а верхнюю часть заполняют пустыми породами, перепускаемыми из верхней камеры.
Для перепуска пород в центре камеры, в расположенном над ней закладочном массиве, образует перепускную щель шириной по простиранию 5-6 м и длиной вкрест простирания по верхней плоскости закладочного массива 8-10 м у висячего бока.
Для образования щели из бурового штрека бурят в закладочном массиве 3 веера глубоких скважин, заряжают и взрывают их на незаполненную часть камеры. В результате она заполняется обрушенным закладочным массивом и породами из верхней камеры.
Применение такой технологии позволяет значительно уменьшить затраты и упростить организацию закладочных работ.
Технико-экономические показатели вариантов технологии приведены в таблице 3.1.
Отбойка крепких руд при камерных системах разработки с последующей закладкой выработанного пространства производится веерами глубоких скважин, комплектами параллельно-сближенных скважин и параллельными скважинами большого диаметра. Принятый способ отбойки должен обеспечивать наряду с качественным дроблением массива хорошее оконтуривание как первичных, так и вторичных камер, определяющего в значительной степени величину потерь руды и засорение ее закладкой. Кроме того, при отработке вторичных камер необходимо учитывать также сейсмическое воздействие массовых взрывов на закладочный массив и его деформацию.