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

руднике «Ламак» для отработки рудного тела мощностью 9—10 м (руда крепкая и устойчивая).

Характерно, что эта система была принята после испытаний в тех же условиях систем с магазинированием и с подэтажными штре­ ками. Выемка ведется слоями высотой 2,4 м. После взрывания шпу­ ров уступа очистного забоя отбитую руду доставляют к рудоспускам по настилу скреперами гребкового типа. Рудоспуски крепят бето­ ном состава 1 : 2 : 4 на быстросхватывающемся цементе. Горизон­ тальные ходки в закладке закреплены деревом (рис. 25). В бетонной крепи оставлены окна для ликвидации заторов руды.

Рис. 25. Вариант системы разработки горизонтальными слоями с закладкой и бетонированными рудоспусками:

1 — рудоспуск; 2 — восстающий для спуска закладочного материала; з — скреперная уста­ новка; 4 — люки; 5 — людской ходок

На свинцово-цинковом месторождении «Серро де Паско» в Перу применяли вариант системы горизонтальными слоями с закладкой при отработке рудных тел мощностью от 0,9 до 3 м с образованием сводообразной кровли. Руда склонна к самовозгоранию. Поэтому принимали относительно малые размеры блоков: панели шириной 4,6 м отрабатывали вкрест простирания снизу вверх, горизонталь­ ные слои толщиной 2,1 м; панели шириной 4,6 м оставляли временно как целики. Длина двустороннего выемочного блока составляет 50 м, высота этажа 60 м [41].

Одним из важных усовершенствований системы следует считать применение специальных настилов, обеспечивающих лучшие усло­ вия для доставки руды и резкое уменьшение потерь и разубоживания.

Закладочный массив в выработанном пространстве, возведенный с помощью гидроустановок, покрывают стальными листами пло­ щадью 3 м2 и толщиной 10 мм для улучшения условий скреперова­

70

Опыт успешного применения бетонных настилов получен на Ііышминско-Ключевском руднике. Здесь месторождение предста­ влено нирротином и магнетитом. Крепость руд и вмещающих пород 8—15 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Угол падения зале­ жей 25—65°. Применяют две системы разработки с магазииированием руды в объеме 40% и горизонтальными слоями с гидравличе­ ской закладкой хвостами ОФ в объеме 60% [43].

Систему разработки горизонтальными слоями с гидравлической закладкой применяют в условиях неустойчивых пород висячего бока (хлоритовые сланцы) при углах падения рудного тела, не по­ зволяющих осуществить доставку руды под действием сил гравита­ ции, а также под сооружениями.

Рудные тела мощностью 1,4—3 м делят на очистные блоки и це­ лики. Длина блоков колеблется от 20 до 60 м, высота 60 м; высота надштрековых целиков и потолочин по 4 м. При длине блока до 20— 30 м на его флангах с откаточного до вентиляционного штрека про­ ходят восстающий и рудоспуск, соединяющийся с откаточным штре­ ком. При большой длине блока проходят два фланговых восстающих. После отбойки каждого слоя руды высотой 4 м рудную массу скре­ перуют в рудоспуск. Затем наращивают рудоспуск, сооружают гид­ роизоляционные перемычки и производят гидравлическую закладку хвостами обогатительной фабрики. После дренажа воды приступают к обуриванию массива, далее цикл повторяется.

Одним из существенных недостатков системы горизонтальных слоев с гидравлической закладкой является большое разубоживание руды закладочным материалом (глубина поддира закладочного материала достигает 20—50 см).

Для устранения этого недостатка перед отбойкой руды уклады­ вали деревянный настил. Затем его заменили бетонным настилом, который оказался дешевле деревянного. При приготовлении раствора для бетонного настила использовали цемент марки 400 и хвосты ОФ при соотношении 1 : 3. Толщина настила около 8 см.

Бурение шпуров начинали через сутки после укладки бетонного настила, а отбойку руды через трое суток. Бетонную смесь для настила приготовляли на поверхности ш. «Ключевская». Затем смесь цемента марки 400, хвостов и воды грязевыми насосами направляли по трубам в очистные забои. Перемешивание цемента с песком про­ исходило в потоке. Толщина укладываемого настила от 15 до 30 см. Расход цемента составил 8 кг на 1 м3 руды. Дренаж воды произво­ дили через восстающий или через закладку. К бурению приступали через 1—2 суток после укладки бетонного настила. Взрывные ра­ боты и скреперование отбитой руды начинали через 3—4 суток после укладки настила.

Во избежание разрушения настила взрывными работами к хво­ стам добавляли крупнозернистый песок в соотношении 1 : 3 или 1 : 5, подачу цемента в чан классификатора производили механи­ зированным способом, а также уменьшили количество воды в смеси до 50%.

71

Эффективность применения бетонного настила при системе гори­ зонтальных слоев с гидравлической закладкой па ПышминскоКлючевском руднике подтверждается следующими экономическими показателями. Затраты на устройство бетонного настила составили 0,11 руб. на 1 т добытой руды, а дополнительные затраты при отсут­ ствии настила 0,49 руб. В блоках с бетонным настилом потери обога­ щенной рудной мелочи по металлу были в 2—4 раза меньше.

Взарубежной практике для резкого снижения разубоживания

иособенно потерь руд ценных металлов в закладочном массиве (обычно составляют от 5—8 до 20%) вместо деревянного настила при выемке горизонтальными слоями снизу вверх также применяют бетонное перекрытие толщиной 8—10 см. Для этого используют метод набрызгбетона на поверхности уложенного закладочного массива. Другой метод — присадка к закладочным метариалам це­ мента.

Бетонную смесь получают по первому методу на основе порт­

ландцемента (например, 350), песка и твердого заполнителя круп­ ностью 3—15 мм при водо-цементном отношении 0,5—0,8. Дости­ жимая прочность перекрытия 15—20 кгс/см2. Потери ценных руд практически устраняются (составляют не более 1,5—2%).

Компания «Гекла» (США) применяет [44] присадку цемента в за­ кладку на трех рудниках для создания твердого покрытия на по­ верхности закладочного массива. В качестве добавки к закладочному материалу используют тщательно перемешанную водо-цементпую

горизонтальными слоями с гидравлической закладкой. Ширина камер от 1,8 до 12 м, длина от 15 до 60 м [45]. Для создания бетонного настила здесь использовали бункер для закладочного материала емкостью 190 м3 (у ствола). Из бункера закладочный материал водой подавался в смесительный бак длиной 2,4 м, шириной 1,2 м и высо­ той 0,9 м. Сюда же направлялся цемент. Бурение шпуров с настила начиналось через 4 ч, а взрывные работы — через 24 ч после оконча­ ния возведения настила. По сравнению с деревянным настилом стоимость закладочных работ снизилась на 16%.

При эксплуатации золоторудных месторождений на островах Фиджи (Австралия) система горизонтальных слоев с гидравличе­ ской закладкой применяется на участках крутого падения. Высота этажа 30 м, расстояние между рудоспусками 30 м, высота надштрекового целика 4,6 м. Блок длиной 60 м по простиранию имеет три рудоспуска и два ходовых восстающих. Высота нижнего вынима­ емого слоя руды 5 м, последующих 2,25 м.

После уборки руды из нижнего слоя около рудоспуска выклады­ вается клетка из брусьев высотой 2,25 м. Клетка снаружи покры­ вается и остается свободное простирание высотой 2,25 м для выполне­ ния очистных работ. Работы по добыче руды и закладке в последу­ ющих слоях чередуются. Для улучшения условий скреперования руды

72

в мощных рудных телах и поддержания висячего бока в слое под висячимТехникоб -кэкономическам с руж ется характеристикаспециальный б рьерсистемы(рис. 26). . Данную

систему разработки при современном развитии технологии на основе комплексной механизации уже нельзя относить к числу малопроиз­ водительных. Хотя в отдельных случаях суточная производительность блока при отработке моломощных рудных тел составляет 13—20 м3, а производительность труда забойного рабочего 0,75—2 м3, новей­ шие варианты системы обеспечивают технико-экономические показа­ тели, характерные для высокопроизводительных систем. Особенно эффективна она при отра­

На руднике «Гильфе Готес» в ГДР применение пневматической закладки позволило снизить затраты на закладочные работы в два раза, а трудоемкость их в три раза по сравнению с ручной заклад­ кой. Достигнута производительность труда забойного рабочего

3,5—4 м3/смену.

Высокие технико-экономические показатели достигнуты на руд­ нике «Керр-Эдиссон», где отбойка в горизонтальных слоях высо­ той 2,5 м достигается бурением с агрегата восстающих шпуров длиной 3,2 м. Опыт показывает, что при применении рассматрива­ емой системы разработки расход крепежных материалов очень мал (около 0,05 м3). При использовании бетона, базальтовой футеровки и других материалов для крепления рудоспусков и устройства настила расход леса оказывается ничтожным.

Следует отметить, что данная система обеспечивает интенсивную отработку месторождения на большой площади по простиранию

73

и падению. При тщательном ведении работ и благоприятных условиях залегания полезных ископаемых потери на отечественных и зарубеж­ ных рудниках составляют от 0,3 до 1,5%. Разубоживание при над­ лежащей организации очистных работ не превышает 2—3%.

Существенные достоинства системы разработки горизонтальными слоями с закладкой состоят в высоком извлечении руды и незначи­ тельном разубоживании, безопасности работ, хорошем проветри­ вании блоков, возможности раздельной выемки руды по сортам. Возможна интенсивная отработка месторождения на нескольких этажах и на большой площади по простиранию. Эффективное приме­ нение системы в сложных горно-геологических условиях обеспечи­ вается при выемке рудных тел разной морфологии (при наличии апофиз и ответвлений, тектонических нарушений и др.) при неболь­ шом расходе крепежного леса; при использовании бетона и других материалов для крепления рудоспусков расход лесоматериалов почти исключается.

Вместе с тем при недостаточно эффективных средствах механиза­ ции продолжительность цикла увеличивается, что приводит к малой производительности системы и, как следствие, к невысоким технико­ экономическим показателям.

При данной системе разработки внедряют анкерную крепь и частичное магазинирование руды на закладочном массиве. Полезно чакже укладывать мат в первом слое на надштрековый целик для уменьшения разубоживания закладочным материалом при выемке целиков.

Система разработки наклонными слоями с закладкой. Сущность системы заключается в том, что блок или камера отрабатываются наклонными слоями снизу вверх с закладкой выработанного про­ странства для поддержания боковых пород и создания площадки, служащей для выполнения работ по очистной выемке. Отбитая руда доставляется к рудоспускам под действием силы тяжести; таким же образом раз.мещается и закладочный материал.

Условия применения этой системы те же, что и для системы разработки горизонтальными слоями; однако в первом случае предъ­ являются большие требования к устойчивости руды и боковых пород. В случае применения системы наклонных слоев с закладкой разубоживание руды значительно больше, чем при горизонтальных слоях. Поэтому при разработке рудных месторождений, представля­ ющих большую ценность, эта система не применяется.

Практикой установлено, что применение данной системы особенно целесообразно при разработке рудных тел с сильно развитой гори­ зонтальной трещиноватостью.

В зависимости от мощности разрабатываемого рудного тела возможны два варианта системы с наклонными слоями и закладкой:

с разработкой по простиранию и с разработкой вкрест прости­

ранияВариантсистемыразработкинаклоннымислоямипопростира. ­

ниюприменяется для отработки рудных тел мощностью от 0,8 до

74

5—6 м. Для выемки руды этаж разбивают на блоки, которые отде­ ляются друг от друга восстающими.

При расположении восстающих у границ блоков возможна дву­ сторонняя или односторонняя выемка. При первом способе дости­ гается непрерывная добыча руды, поскольку отбойка совмещается с закладкой. Двусторонняя выемка возможна при наличии доста­ точно устойчивого рудного массива.

Очистные работы начинаются выемкой горизонтального слоя высотой 2—2,5 м, затем потолкоуступным забоем, начиная от восста­ ющих, вынимают еще три-четыре слоя для образования наклонного забоя. При этом отбиваемая руда для удобства работ магазинируется. После выпуска руды на уровне кровли откаточного штрека устраи­ вают настил, а в выработанном пространстве возводят закладочный массив. Угол наклона слоя соответствует примерно углу естествен­ ного откоса закладочного материала.

До возведения закладочного массива в центральной части блока наращивается рудоспуск в четыре отделения. Закладочный материал поступает в очистное пространство под действием силы гравитации или по трубам. При этом необходимо между кровлей забоя и поверх­ ностью уложенной закладки оставлять свободное пространство высо­ той 1 —1,5 м, достаточное для выполнения работ по укладке настила.

Производительность закладочных работ на Ново-Левихинском медном руднике при самотечной закладке в одном забое достигала 100 м3 гранулированного шлака в смену.

При устойчивых боковых породах, как показывает опыт, опера­ ции по возведению закладочного массива и устройству настила целесообразно выполнять после отбойки двух (а в отдельных слу­ чаях трех) слоев; очистная выемка ведется с частичным магазинированием и выпуском руды после выемки двух-трех слоев. Как для системы наклонных, так и для горизонтальных слоев характерна большая продолжительность цикла.

Длину блоков по простиранию принимают при двусторонней выемке 30—60 м, а при односторонней 20—30 м. Параметры системы определяют, исходя не только из факторов, характерных для системы горизонтальных слоев с закладкой, но и стремления обеспечить для рабочих достаточно безопасные условия труда, кторые осложняются в наклонных слоях с увеличением высоты этажа, а особенно длины блоков по простиранию (чаще происходят вывалы, скатывание руды

и породы, сложно выравнивание наклонной линии закладочного

материВариантсистемыразработкинаклоннымислоямивкрестпростила). ­

рания.Для разработки рудных тел большой мощности (более 3—6 м) принимают блоковую выемку системой наклонных слоев или камер­ ную с оставлением междукамерных целиков. При блоковой выемке очистные работы ведутся в двух-трех секциях. Прирезки отрабаты­ вают последовательно с отставанием по высоте на 5—6 м; при таком способе очистной выемки в блоках данной системы можно разраба­ тывать мощные рудные тела.

75

Очистные работы выполняются в той же последовательности, что и при выемке наклонными слоями по простиранию. Закладочный материал при блоковой выемке прирезками подают в отдельные при­

резки.

Существенным недостатком блоковой выемки являются дополни­ тельные затраты на устройство бортовой крепи и возможность ава­ рий при ее нарушении при значительном давлении закладочного материала.

Высота этажа рекомендуется 30—45 м, длина блоков по про­ стиранию 24—32 м (в зависимости от величины прирезок), длина прирезок 6—8 м. Целики руды между блоками имеют размер по про­

стиранию 4—6 м. При камерной выемке ширина камер и междука-

мерныхПрименениесистемыразрабткивзарубежнойпрактикец ликов пр ни ается о ычно ра ной 6—10 м. . На

руднике «Бергверксвольфарт» (ГДР, район Гарца) наклонными слоями с закладкой разрабатывались отдельные ответвления жил мощностью 0,5—2 м с достаточно равномерным оруденением, располо­ женные в сравнительно устойчивых боковых породах. Основная залежь имела неравномерное оруденение, непостоянную мощность и слабые боковые породы.

Высота этажа была принята равной 40 м. Между этажными штре­ ками проводился восстающий для подачи закладочного материала, передвижения людей и вентиляции. Выемка начиналась от восста­ ющего из кровли откаточного штрека сплошным забоем. Выемка слоя велась уступом высотой 2 м, снизу вверх.

Угол откоса закладочного массива получался равным 38°; наклон­ ная высота слоя составляла 65 м, а ширина слоя равнялась мощности жилы. Отбитая руда спускалась по деревянным желобам на нижний откаточный штрек. По окончании выемки слоя в забое возводился закладочный массив.

Опыт показал, что отработка блока наклонными слоями с диаго­ нальным забоем имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с выемкой горизонтальными слоями, а именно: отсутствие рудо­ спусков, поддерживаемых в закладке, в меньшей степени проявляется горное давление, значительно уменьшается или полностью отсут­ ствует расход крепежного леса, использование гравитационного спуска для доставки руды и закладочного материала вдоль забоя.

Вместе с тем практикой установлено, что применение такого варианта системы для отработки залежей повышенной мощности при трещиноватой или неустойчивой руде невозможно.

На руднике «Фрюбус» разрабатывалась свита крутопадающих оловянных жил с вкраплениями минерала мощностью от 0,2 до 0,8 м и разделенных прослойками породы: общая мощность всей свиты жил около 10 м, боковые породы представлены очень устойчивыми слюдяными сланцами и гранитами.

Особенностью ведения очистной выемки является частичное магазинирование руды в блоке. Выемка блока начиналась от восста­ ющего из кровли откаточного штрека; рудное тело отбивалось по про­

76

стиранию на 6—8 м и по восстанию на 3—4 м. На сопряжении очист­ ной камеры с откаточным штреком оборудовали люк для выдачи руды; камера крепилась, а на уровне кровли штрека на крепление укладывали подстилку из металли­

На горизонтальных участках слоя руда и закладочный материал транспортируются конвейерами, а на наклонных участках — само­ теком. Рудоспуски располагаются на границах блока в закладке.

Очистная выемка ведется в несколько стадий. В первую стадию на всю мощность рудного тела у основания восстающего отраба­ тывается наклонными слоями небольшой призмообразный уча­ сток с углом наклона слоя 45—50° и длиной 4 м. Отбитая руда доста­ вляется конвейерами к рудоспускам, а выработанное пространство

77

системы разработки наклонными слоями с закладкой обеспечивает высокие технико-экономические показатели (особенно для мало­ мощных месторождений) по сравнению с системой горизонтальных слоев в обычных вариантах. Это объясняется возможностью исполь­ зовать доставку руды и закладочного материала в забое самотеком (около 2/3 от всей массы руды и закладки), более интенсивным ведением очистных работ в блоке вследствие совмещения во времени отбойки руды с доставкой ее самотеком.

Однако практика показывает, что указанные преимущества системы наклонных слоев компенсируются в том случае, когда при системе горизонтальных слоев применяют достаточно эффективные средства механизации.

Характерные показатели для системы следующие: производи­ тельность труда в смену около 2 м3, а бурильщика до 8 м3; расход

Приведем некоторые технико-экономические показатели зару­ бежной практики.

В ГДР при двусторонней выемке наклонными слоями рудных тел средней мощности достигнута производительность труда одного рабочего по забою около 2,2 м3, расход ВВ около 0,61 кг/м3, а при весьма крепких рудах — до 2 кг/м3, затраты на крепежные матери­ алы не превышают 3% от себестоимости полезного ископаемого, а расход их достигает 0,06%.м3 на 1 м3 руды; трудоемкость закладочных работ снижается до 3

На руднике «Зигерланд» при отработке рудной залежи наклон­ ными слоями с конвейерной доставкой руды и закладочного мате­ риала в забое производительность труда забойного рабочего дости­ гала 10 т/смену.

На руднике «Юнайтед Верде» (США) при отработке наклонными слоями со скреперной доставкой в забое целиков сульфидной руды производительность труда забойного рабочего достигала 12 т/смену.

При сравнении с новейшими вариантами системы горизонтальных слоев рассматриваемая система имеет узкую область применения в условиях сильной трещиноватости и слоистости руды.

Система разработки с раздельной выемкой и закладкой вмеща­ ющими породами. Сущность данной системы состоит в том, что при разработке тонких рудных жил ведется раздельная выемка руды и вмещающих пород, которые оставляют в выработанном пространстве в качестве закладочного материала. Данную систему применяют при разработке рудных тел мощностью 0,4 м с устойчивой рудой и боковыми породами.

Применение системы благоприятно при наличии одного и особенно двух зальбандов, способствующих снижению потерь и разубоживания руды и облегчающих буровзрывные работы при спокойном залегании жилы, отсутствии ответвлений жилы и апофиз. Система

79