книги из ГПНТБ / Смолдырев А.Е. Технология и механизация закладочных работ

значительная твердость и абразивность, вследствие чего шлак лучше

использРаботакамеамисгидравлическойзакладкойпескомв ть дляпр садки в ш хту. произво­

дится при отработке мощных пологих и наклонных пластов. Высота этажа составляет 150—200 м; размер камер (на высоту подэтажа)

В середине выемочного поля проходятся две печи, одна из которых является лесодоставочноіі и оборудуется лебедкой, устанавливаемой на вентиляционном штреке. Вторая печь служит для спуска угля и прокладки закладочного трубопровода с ответвлениями в каждый параллельный штрек. Все ответвления оборудованы задвижками. Камеры отрабатываются снизу вверх.

Уголь у заложенной соседней камеры выбирается почти пол­ ностью. оставляется лишь небольшой целик угля, предотвращающий высыпание песка и прорывы его из заложенной камеры. Подготовка камеры к закладке состоит в следующем: по почве, на всю ее длину, прокладывается водоспускная деревянная труба — желоб 250 X250 мм, изготовленная из досок толщиной 20—30 мм. Труба составляется из звеньев длиной по 4 м. Один конец звена изготовляется в виде раст­ руба, другой затесывается в виде пирамиды. Подобная заделка концов обеспечивает надежное соединение труб.

Внизу камеры на параллельном штреке устанавливается прочная глухая перемычка, за которую выводится конец деревянной трубы, уложенной в камере. Рядом с первой перемычкой устанавливается вторая высотой 1,3—1,5 м, через которую пропускается конец трубо­ провода. Сверху, с параллельного штрека, в камеру подается гидро­ смесь.

После прекращения подачи гидросмесь отстаивается в течение 4— 5 ч. Затем воду выпускают. Для этого в деревянной трубе открывают водоспускные задвижки, вода поступает в трубу, протекает по ней за перемычку, заполняет пространство между двумя перемычкамиб). , попадает в трубопровод и уходит в отстойник (см. рис. 76, После этого водоспускные окна в трубе закрываются, в камеру вновь по­ дается гидросмесь и операции повторяются в той же последователь­ ности. Камеры заполняются песком обычно в три приема. На закладке работают трое рабочих.

Количество ила, выносимого из камеры, не более 3—4%. Такое небольшое содержание ила — результат того, что отстаивание, осветление воды происходит в самой камере. Вода из камер поступает самотеком в участковые отстойники, где отстаивается и подается насосами в главные отстойники околоствольного двора. Практика показывает, что при хорошо отработанной технологии в участковых отстойниках осаждается около 3%, в главных — 1% шлама.

Потери угля при камерной системе с гидрозакладкой составляют

17-20% .

В последние годы в ПНР применяется способ непрерывного возведения закладочного массива. Для этого вдоль закладочного

170

участка труб через 10 м устраивают тройники с ответвлениями (патрубками); при угле наклона пласта 10° используют направляю­ щие деревянные лотки; при ширине шага закладки более 10 м монти­ руют два забойных става труб. Управление кровлей с гидравлической закладкой сочетают с анкерной крепью [801.

При использовании в качестве закладочных материалов дробле­ ных горных пород в шахту к забоям направляется большое коли­

Кузбасса, воду следует частично отделять с помощью сгустителей гидросмеси или портативных установок со шпальтовыми ситами (такой способ возможен при использовании для забрасывания породы, например, сжатого воздуха) или, как это осуществляют на практике, пропускают дренируемую воду через закладочный массив. Для интенсификации процесса и обеспечения направленного сброса воды на почву укладывают дренажные трубы.

Песчанистые и глинистые сланцы вследствие своей петрографи­ ческой характеристики и деградации (окатывания кусков) дают значительный процент мелочи. Поэтому намываемый в выработанном пространстве массив становится плохо проницаемым. Вода скапли­ вается в верхней части над возводимым массивом, и ее приходится отводить через специальные окна в перемычках.

Работы по возведению закладочного массива ведут в несколько

из забоя спускается еще не отстоявшаяся вода с относительно большим количеством мелких фракций закладочного материала; при этом вместе с водой выносится до 8—10% закладочного материала. Такая вода до поступления ее в шахтные водосборники нуждается в предва­ рительном осветлении. Наиболее удобно для отстоя воды использо­ вать старые выработки. При этом почти не требуется дополнительных затрат и, кроме того, осаждающиеся мелкие фракции (шлам) уплот­ няют находящиеся в этих выработках обрушенные породы.

Однако часто приходится проходить для этих целей специальные выработки. В обычных выработках для стока воды проводятся ка­ навки, в которых устраиваются невысокие перегородки, способствую­ щие задержанию шлама. Осветление воды в выработках осложняет их использование. Кроме того, такие выработки нуждаются в пе­ риодической очистке от осевшего шлама.

Для уменьшения количества выносимых водой мелких классов частиц целесообразно использование своеобразных фильтров в выра­ ботанном пространстве. На шахтах Кузбассаа б). и рудниках Урала использовался ряд фильтров (рис. 78, и Простейший фильтр выполняется так: в нижней части подготавливаемой к возведению полосы отшивается участок массива, через породу которого и про­ пускают дренируемую воду. Но это осложняет организацию работ. Поэтому отстой воды производят в специальных водосборных штре­ ках, пройденных ниже откаточного штрека. Осветление воды

171

происходит и процессе медленного ее протекания вдоль отстойника. Работу таких отстойников можно значительно усовершенствовать, применяя перемычки, проложенные спрессованным сеном [81].

При больших объемах закладочных работ и высокой их концен­ трации сооружают специальные камеры-отстойники, располагае­ мые в пределах выемочного поля с учетом возможности обслуживания наибольшего числа лав. На выемочных участках такие отстойники

выполняются в виде временных сооружений.

а

Рис. 78. Схемы фильтров в выработ­ ках:

а — породный фильтр (Кузбасс); 1 — сло­ евой штрек; 2 — перемычка; 3 — орган­ ный ряд; 4 — закладочный материал; 5 — непроницаемая отшивка; 6 — отводная труба; б — изоляция выпускных выработок (Урал): 1 — камера; 2 — орт; 3 — отка­ точный штрек; 4 — перемычка; 5 — отши­

вка; 6' — прокладка из сена

Весьма эффективно использование в качестве закладочных мате­ риалов кусковых пород, плотность которых мало отличается от плот­ ности воды. В этом случае, например, при работе на отходах углис­ тых сланцев (КНР) подается в выработанное пространствоLИгидро­ смесь с Т : Ж — 1 : 1,5 по массе, при отношении : — 5—6. Производительность подачи закладочного материала по одному ставу в зависимости от длины транспортирования достигает 300 м3/ч.

Трубопроводы прокладываются по стволам, квершлагам и венти­ ляционным штрекам от смесительной станции до выемочного поля. На участковом вентиляционном штреке они разветвляются по не­ скольким скатам и далее направляются в лавы (рис. 79). Возведение закладочного массива производится при постепенном укорачивании трубопровода. В среднем в лаву подается 200—220 м3/ч гидросмеси.

Для лучшей подбутовки и направления отработанной воды к скату, возводимому в закладочном массиве посредине панели, забою при­ дается уклон в 8—15°. Отшивка выполняется из дерева.

Дренируемая вода из очистных выработок поступает в два пер­ вичных отстойника длиной 100 м и емкостью по 1000 м3, всего отстой-

172

нпков пять, их общая емкость 5000 м3. Из этих отстойников очищен­ ная вода поступает в колодцы водоотливных установок и откачивается на поверхность (после дополнительной очистки направляется в оборот).

Емкость подземных водосборников на шахте достигает 10 тыс. м3 (рис. 80). Очистка отстойников производится черпаками и вручную лопатами в вагонетки, откатываемые из отстойника лебедкой и далее электровозом. Более эффективно очистка отстойников производится

Рис. 79. Схема подачищороды в массив и отвода воды:

1 — трубопроводные скаты; 2 — углеспускные скаты

с помощью гидроэлеваторов. Гидроэлеватор обычно устанавливается в начале очищаемой секции отстойника; по мере очистки трубопровод всаса наращивают. После пропуска через элеватор 1000 м3 шлама

на участках, кроме участковых отстойников, делаются «забои отстоя» и «фильтрующие штреки», представляющие собой промежуточные отстойники: первые неочищаемые, вторые очищаемые. Центральные отстойники рассчитываются с учетом подземного притока рудничных

водВозведениезакладочнгомасива. (пескаживгоризонтальныхзаход-

ках) поддавлением.Трубы для гидравлической закладки подве­ шиваются на верхняках под кровлю у боковой стенки целика и

173

ро время возводим ня массива не удаляются из выработки. Постепенно по заполнению выработанного пространства повышается давление в закладочном трубопроводе до 6 кгс/см2. Создается массив повышен­ ной плотности (за отшивкой).

В настоящее время для ограждения закладываемого пространства используется полиэтиленовая пленка и гибкие полиэтиленовые трубы диаметром 50,8 мм [84]. Расширяются работы по освоению флокулянтов в качестве добавок к закладочным гидросмесям. Введе­ ние флокулянта «Separau» АР-30 (15 г/л) или СаС12 в закладочный трубопровод на расстоянии 20 м от закладочного массива позволяет

При возведении закладочного массива в раскоске (при проведе­ нии штреков широким забоем) используются передвижные гидро­ закладочные установки в виде комплексов для приготовления и транспортирования дробленых пород. Опережение забоя раскоски забоем штрека от 15 до 30 м. Ограждение закладочного массива производится переносными щитами с металлической сеткой. Шаг закладки и переноски щитов соответствует 2 или 3 циклам проходки.

Следует отметить, что на пологих пластах также применяют отшивки из 2—3 щитов по высоте, укрепленных планками к стойкам. Вдоль печей устраиваются боковые перемычки. В печах на почве укладываются фильтры — перемычки для предупреждения выноса закладочного материала из нижнего заложенного слоя.

174

Возведениезакладочнгомасиваврудниках.Возведение закладоч­

ного массива в камерах, отработанных системой с магазинирѳванием руды или другими системами, при использовании крупнозернистых материалов (шлак в гранулах с примесью 10—20% пустых пород) начинается с устройства глухих полков, которыми перекрывают все выпускные люки на уровне откаточного штрека. Полки делают из двух слоев досок толщиной 40 мм; щели в отшивке забивают сеном.

Если закладочный массив возводится при слоевых системах, то предварительно на высоту закладываемого слоя (2,5—3 м) возводят из венцовой крепи рудоспуски сечением 2,6 м2. Рудоспуски с наруж­ ной стороны обшивают досками. Все щели проконопачивают сеном или отходами пакли. Закладочный трубопровод прокладывают на всю длину блока на уровне высоты слоя. У восстающего с противо­ положной стороны наращивают дренажную трубу 100 X 100 мм, обшитую мешковиной. На возведении закладочного массива занято три рабочих в смену.

Для изоляции выпускных выработок — камер, например, на аккумулирующем орте выкладывается костровая перемычка и обши­ вается со стороны выработки досками толщиной 40 мм, сам орт изоли­ руют дощатой перемычкой (с прокладкой из сена) толщиной 60—80 мм. Прессованное сено хорошо фильтрует воду и задерживает мелкие фракции закладочного материала.

При возведении закладочного массива пески в блоках намываются в направлении от места сброса к месту установки дренажных труб. Наклон массива при обычной крупности песков 5—7°. В направлении от лежачего к висячему боку уклон меньше и постоянно меняется в процессе намыва в зависимости от направления движения гидро­ смеси.

При намыве пески разделяются по крупности. У места сброса остается более крупный материал, а у дренажных труб — более мелкий. Пробы песков, отобранных на глубине 0,5 м в разных участ­ ках массива [72], показывают значительное повышение содержания фракций 0,074—0,043 мм с удалением от места сброса.

Дренаж воды начинается в самой дальней части от места сброса, т. е. на участке скопления воды. Для дренажа используют деревян­ ные желобы шириной 200—250 мм и высотой 80—100 мм с решетча­ тым верхом, обтянутым мешковиной. Фильтруется лишь верхний слой воды. Ниже мешковина постепенно затягивается шламом и покрывается песком. С подъемом уровня воды мешковина очищается. Дренажные трубы наращивают постепенно, по мере заполнения камер, так как мешковина, находясь в шахте в течение одногодвух месяцев, сгнивает и пропускает песок.

При возведении массива в открытых забоях перед началом закла­ дочных работ в блоке все выработки заделываются перемычками из бетона. Толщина их и прочность определяются величиной гидро­ статического давления со стороны закладочного массива. Дренаж воды через перемычку осуществляется дренажными фильтрами, представляющими собой деревянные трубы с отверстиями в боковых

175

стенках. Фильтры размещаются у перемычки со стороны закладоч­ ного .массива.Трубы покрывают металлической сеткой и слоем меш­ ковины. От труб через перемычку пропускают металлическую трубку диаметром 5U—60 мм, по которой удаляется вода. Трубы от фильтров соединяются в восстающем или на штреке с общей дренажной трубой.

Намыв закладочного массива в блоке начинают после сооруже­ ния перемычек. Производительность подачи гидросмеси зависит от свойств закладочного материала, размеров блока и степени дренажа. Максимальная производительность в крупных блоках доводится до 90—100 м3/ч гидросмеси и снижается до 25 м3/ч по мере окончания возведения закладочного массива.

В практике закладочных работ на рудниках был ряд случаев прорыва закладки из заложенных блоков в нижележащие выработки через трещины в целиках. Небольшие трещины заделывают быстро­ схватывающимся цементом, а при больших применяют соломенные маты.

При возведении массива в горизонтальных слоях работы ведутся слоями высотой 3—4 м снизу вверх, по простиранию, одним забоем. При большой мощности рудного тела выемка ведется несколькими забоями вкрест простирания.

Намыв горизонтального слоя ведется с деревянного моста. Для вентиляции, обслуживания и дренажа воды в пределах закладочного массива в каждом блоке сооружается людской ходок. Дренируемая вода сбрасывается в ходок через специальное отверстие в обшивке крепи. Углы крепи ходка перекрываются слоем мешковины для предохранения от утечек воды.

Буровой инструмент и лебедка перед закладкой убираются с па­ стила и подвешиваются к кровле слоя. На поверхность настила укладываются закладочные трубы с выпусками. Закладочный массив намывается с передвижением к ходку, при этом, по мере намыва, перекрывают выпуски забойного трубопровода. В забойной части трубопровода делают отверстия через 3—5 м, которые закрывают деревянными пробками.

При отработке слоя несколькими забоями вкрест простирания закладка в блоке может вестись одновременно с выемкой; выемочная часть забоя при этом отделяется от закладываемой перемычкой. После окончания закладки трубы демонтируются; оборудование для выемки опускается на настил и монтируется.

При выемке междукамерных целиков в горизонтальных слоях применяют станковую крепь и гидравлическую закладку. Для сниже­ ния потерь руды одновременно с бетонной крепью сооружают проме­ жуточные штреки и бетонные выпуски для руды. В этом случае можно полностью избежать оставления околоштрековых целиков. Бетонная конструкция сооружений хорошо сочетается с закладочным массивом.

При возведении закладочного массива в условиях руд, склонных к самовозгоранию, важно, чтобы порода плотно примыкала к целикам; благодаря этому задерживается образование трещин и последующее

176

ослабление целика. Это важный фактор для сохранения прочности кровли камеры.

Отшивку устанавливают и в том случае, когда необходимо зало­ жить только часть забоя. Для этого ставится ряд стоек с наклоном навстречу движению гидросмеси. К внутренней стороне стоек приби­ ваются горизонтально доски и проволочная сетка. Вместо проволоч­ ной сетки можно применять и доски толщиной 40 мм.

Все сооружения, за исключением ограждений целиков, настила на почве и бетонных рудоспусков, покрывают гибкой прочной тканью, чтобы вновь уложенная порода задерживалась в выработанном пространстве. Для этих целей применяется джутовое полотно,

сооружения — крепь штрека, перемычки и т. п. — покрываются тканью.

Вокруг рудоспусков и ходков, а также вдоль перемычек соору­ жаются канавы глубиной 300 мм и шириной 450 мм. В канаву заклады­ вается конец уплотнительной ткани и все сооружение покрывается тканью. Канава засыпается, и начинается укладка закладочного материала. Хорошие результаты получены и при использовании прессованного сена.

В больших очистных блоках продолжительность закладочных работ достигает 5 ч. После этого ведется промывка трубопровода. При наличии в гидросмеси значительного количества шламов в про­ цессе возведения закладочного массива подача песка периодически прекращается, чтобы не допускать образования прудков воды на больших площадях. Глубина слоя пеотстоявшегося материала не должна превышать 2 м.

Как уже отмечалось, в практике широко внедряют различные ин­ дустриальные методы сооружения подземных несущих конструкций. Для этого используют сравнительно новые для рудничной практики материалы (бетон, пластики, штанговую крепь, металлические крепи и др.). Чтобы богатая рудная мелочь не проникала в закладку, поверхность гидрозакладки поливают раствором портландцемента для образования плиты. В свою очередь, для применения тяжелого забойного бурового и транспортного оборудования потребовалось новое конструктивное решение забойного настила. Попытка приме­ нить металлические настилы не дала эффекта вследствие удорожания работ и повышения трудоемкости. Хорошие результаты получены, как отмечалось, при упрочнении поверхности закладываемого мате­ риала цементом [82].

Проведены исследования по динамическому уплотнению закладоч­ ного массива. Уплотнение производится внутренними вибраторами для бетона — алюминиевыми и стальными виброплитами. Лучшее уплотнение достигается с применением погружаемых в смесь вибра­ торов [83].

При закладке пустот отработанных камер к закладочному массиву предъявляют повышенные требования. Для сохранения

поверхности при последующей выемке целиков этот процесс должен рассматриваться как возведение ответственного сооружения.

При закладке камер хвостами вдоль рабочего горизонта возводят глухие перемычки. В зарубежной практике в таких случаях исполь­ зуют брусья размером 250x250 мм, устанавливаемые на расстоянии не более 1.2 м друг от друга под углом около 90° к падению рудной залежи; стойки со стороны закладочного массива обшивают досками толщиной 75 мм. Промежутки между затяжкой и боковыми породами забивают мешковиной, прессованным сеном или бумагой (закрепляе­

положение трубопровода и полка возле кровли камеры особенно

от границ камеры к рудоспуску, при этом материал должен распо­ лагаться с наклоном по направлению к перемычкам.

Для гидроизоляции закладываемых камер от действующих выра­ боток ставятся бетонные перемычки, способные выдерживать давле­ ние столба гидросмеси до полного дренажа воды из нее. В бетонных перемычках оставляют открытой трубу диаметром 100—150 мм для сброса воды из камер.

Дренаж воды из таких камер через трещины в кровлю и борта распо­ ложенных ниже камеры откаточных и других выработок происходит весьма интенсивно. Дренированную воду хорошо направлять через заложенные породой камеры и сбрасывать в водоотливную канаву. В этих условиях подача гидросмеси продолжительное время подряд нежелательна ввиду увеличенного выноса твердой фракции, а также

178

по схеме рис. 81. Такие же затворы используют и для соединения скважин с закладочными трубопроводами.

Воду из камеры или блока отводят различными способами. Наиболее распространенным является выпуск воды из прудка через отверстия в перемычках или в отшивке рудоспусков. Более простой и совершенный способ — применение дренажных труб, выполненных из досок толщиной 25 мм в виде прямоугольной трубы длиной 1,8 м, сечением 100 X100 мм; на каждой грани ее высверливают отверстия диаметром 18—25 мм. К каждой грани вдоль трубы при­ крепляют планку поперечным сечением 12,5x25 мм; затем трубу покрывают мешковиной. Опыт показывает, что дренируемая вода содержит небольшое количество твердых частиц. Это позволяет обойтись без отстойных сооружений в шахте, т. е. вода направляется непосредственно в водосборник насосной установки.

Рудоспуски в блоках или камерах при гидравлической закладке

также служат каналами для отвода воды. Возводятся они обычно

с помВозведениезакладочнгомасивакрупнозернистыматериаломщью срубовой крепи. Щели обшивают горб лем.

в блоках, отрабатываемых горизонтальными слоями с креплением или без крепления, ведется на настил, сооружаемый после закрепле­ ния штрека и выемки первого слоя руды. Деревянный настил делается из круглого леса диаметром 10—12 см; на него по всей площади слоя укладывают доски толщиной 25 мм. Все щели в настиле тщательно забивают сеном. Люки и примыкающие к блоку стенки восстающих обшивают снаружи досками, а щели заделывают сеном. Рабочий трубопровод в блоке прокладывается по восстающему, а затем в горизонтальном слое.

При отработке блоков наклонными слоями намыв закладочного массива ведется под подвесной настил из досок. Рабочий трубопро­ вод прокладывают в слое на длину 2—3 м от восстающего на границе блока; гидросмесь подается в выработанное пространство самотеком.

При выпуске гидросмеси в выработанное пространство закладоч­ ный материал быстро выпадает из потока, а вода фильтруется сквозь толщу уложенного закладочного материала и ограждающие отшивки.

Рудоспуски и ходки покрываются водонепроницаемой бумагой (или мастикой), и дренаж осуществляется при помощи вертикально поставленных 50-мм труб с 25-мм отверстиями, просверленными на близких расстояниях. По мере подъема уровня закладки отверстия труб закрываются деревянными пробками. Для того, чтобы в трубы не попадал закладочный материал, вокруг них устраивается экран из грубой джутовой ткани высотой выше уровня закладки. Дренаж­ ные трубы устанавливаются обычно в центральной части блока,

подальше от рудоспусков, чтобы избежать скопления около них шламаВыносшламовиосветлениеводы. .При намыве закладочного мас­

сива мелкозернистым материалом вода должна быть сдренирована, поскольку объем воды, оставшейся в песке, должен быть меньше объема пустот. В противном случае, при значительном давлении