книги из ГПНТБ / Вскрытие и разработка рудных месторождений на больших глубинах докт. техн. наук, проф. Г. М. Малахов, инж. А. П. Черноус. 1960- 19 Мб

Единственно опасными в отношении горных ударов являются участки на границе верхнего и нижнего этажей при подходе пе­ редового забоя нижнего этажа к этой границе и при подходе

кэтой же границе забоев временных целиков, что имеет место

всамой последней стадии отработки этажа.

На участках большой мощности сначала отрабатывается

часть залежи, прилегающая к висячему боку, и во вторую оче­ редь часть залежи, прилегающая к лежачему боку.

Оставленная временно неизвлеченной часть рудного массива у лежачего бока воспринимает на себя давление пород висячего бока, предохраняя основные откаточные выработки от горного давления.

Особо следует остановиться на некоторых общих вопросах

проветривания шахт района Садбери.

Все шахты района Садбери проветриваются по комбиниро­

ванной нагнетательно-отсасывающей схеме.

На пяти крупнейших шахтах международной никелевой ком­ пании (ИНКО) имеется 11 воздухоподаюших и 8 вытяжных

главных вентиляторов. Общее количество нагнетаемого в руд­

ники для проветривания горных работ свежего воздуха состав­ ляет около 51 тыс. м31мин. В отдельные шахты подается от 2700 до 12000 м3 воздуха в минуту.

Используются в основном осевые вентиляторы с диаметром рабочего колеса от 0,9 до 4,05 м, большинство которых располо­ жено на поверхности.

Вентиляторы с вертикальным валом установлены непосред­ ственно на бетонном креплении вентиляционного ствола. Опыт работы таких вентиляторов показал, что в этом случае исклю­ чается подсос воздуха с поверхности.

Стволы, используемые исключительно для вентиляции, про­ ходятся круглого или эллиптического сечения диаметром 3,5—5 м и имеют только два отделения: вентиляционное и ходо­ вое, которые разделены перегородкой из бетона или гофрирован­ ного листового железа. В случае неустойчивых пород вентиля­

ционные стволы крепятся бетоном. Скорость движения струи воз­ духа по таким стволам доходит до 10—15 м/сек.

Для всех рудников района Садбери приняты следующие нормы расхода воздуха на 1 т суточной добычи: при системах

тура горных пород, приведенные выше нормы расхода воздуха увеличиваются на 50% [41].

229

Особый интерес представляет практика кондиционирования рудничного воздуха при помощи льда, применяющаяся в тече­

ние нескольких последних лет на руднике Фруд-Стоби.

Рудник Фруд-Стоби

Рудник Фруд-Стоби является самым крупным горнодобы­ вающим предприятием района Садбери. Здесь разрабатывают два рудных тела «Фруд» и «Стоби», имеющих крутое падение (рис. 135) и общее простирание свыше 3 км. Боковые породы — крепкие и устой­

чивые.

подземные дробильные установки с бункерами емкостью 1040 и 1440 т дробленой руды.

На северном фланге рудной залежи расположен вертикаль­ ный ствол № 4 прямоугольного сечения 2,1 X 6,3 м, пройденный

с поверхности до глубины 1098 м. Этот ствол в настоящее время только частично используется для подъема руды между гори­ зонтами 1037 и 900 м. Верхняя часть ствола между горизонтами 732 и 214 м используется для выдачи из рудника загрязненного воздуха. Ниже горизонта 854 м пройден слепой вертикальный

ствол № 6, оборудованный двумя клетями и предназначенный

для выполнения спуско-подъемных операций. Кроме этого, имеется еще два наклонных вентиляционных ствола с попереч­

гги

ным сечением 14,2 м2, пройденных в породах лежачего бока па­

раллельно падению рудного тела. Вентиляционные стволы за­ креплены монолитным бетоном.

На участке Стоби месторождение вскрыто двумя вертикаль­ ными стволами № 7, 8 (рис. 136, 137) общей производительно­ стью 18000 т руды в сутки [47].

Ствол № 7 прямоугольного сечения пройден в расстоянии

4 км от ствола № 3 участка Фруд до глубины 961 м и служит

ходовое и вентиляционное отделения и предназначен только для подъема руды (см. рис. 137).

Он оборудован двумя скипами грузоподъемностью по 15 т с разгрузкой через дно. В качестве привода используются два двигателя мощностью по 3000 л. с. каждый. На всех клетевых и скиповых подъемах стволов № 7 и 8 установлены подъемные машины с цилиндрическим барабаном диаметром 4280 мм. Пер­ вые погрузочные бункеры обоих стволов расположены на 37 м ниже горизонта 487 м. При дальнейшем углублении горных ра­ бот до гор. 1200 м намечено устраивать погрузочные бункера через интервал в 240 м.

На рис. 138 показаны схемы подземного дробления руды и движения ее к погрузочному бункеру.

На главных откаточных штреках горизонтов 183, 305, 427 м установлены круговые опрокиды. После разгрузки из вагонеток руда поступает в щековые дробилки с размерами приемного

231

отверстия 1200 X 1680 мм, где она дробится до крупности 150 мм,

а затем аккумулируется в бункерах емкостью 1500 т.

Из бункера дробленая руда посредством двух конвейеров по­ дается в два параллельно расположенных рудоперепуска (для двух разных сортов руды), обслуживающих все основные гори­ зонты от 122 до 487 м.

Перед подземными бункерами стволов № 7, 8 ниже горизонта

487 м устроен усреднительный бункер [9].

Рудное тело с поверхности цо глубины 180 м отработано карьером. Ниже оно отрабатывается открытым забоем. Для от­ бойки руды станками ударно-канатного бурения бурились с дна карьера скважины. Руда выпускалась на подземные откаточные выработки с последующим подъемом ее на поверхность по ство­

лам шахт. В последнее время в породах лежачего бока пройдена

специальная наклонная штольня, по которой отбитая руда будет выдаваться на поверхность при помощи автотранспорта.

Отработка рудного тела открытым забоем планируется до

глубины 305 м при производительности 18 000 т!сутки.

Рудные тела на глубоких горизонтах (где отработка залежей ведется системой квадратных окладов) подготавливаются квер­ шлагами сечением 2,7X3,05 м, которые проводятся от ствола № 3.

Вдоль рудной залежи проходятся четыре штрека. Главный откаточный штрек располагается глубоко в породах лежачего бока на расстоянии 70—120 м от контакта рудной залежи. По руде проходятся два штрека, служащих для погрузки руды, пе­

репускаемой по рудосвалочным восстающим на основной гори­ зонт, и один сборный штрек (у контакта лежачего бока), слу­ жащий для сбора загрязненного воздуха из всех очистных бло­ ков.

В междукамерных целиках проходятся орты, соединяющие все четыре штрека.

На отдельных участках месторождения (с благоприятными

горно-геологическими условиями между горизонтами 610 и 915 м) была произведена выемка руды с применением обычных систем разработки с закладкой.

Наличие отработанных участков и стремление в большей сте­

пени обезопасить открытые горные работы вынудили перейти на отработку более глубоких горизонтов (гор. 900—946 м, на уча­ стке шахты № 4) с постепенным продвижением очистной выемки вверх (рис. 139).

Отработка рудного массива в этих условиях сопровождалась вначале почти полным отсутствием горного давления.

Для извлечения руды использовались обычные системы С закладкой (см. рис. 131) при ширине очистных камер 14 м и

ширине целиков 11 м. Камеры и целики располагались вкрест

простирания.

233

5^

б — вентиляционный восстающий; 7 — откаточный юризопт

Все рудное тело по простиранию было разбито на два участка длиной 300 м, разделенных между собой целиком длиной 240 м.

Между этажами оставлялись горизонтальные целики руды высотой 9 м. Очистные камеры вышележащего этажа строго рас­ полагались над камерами нижележащего, создавая таким обра­ зом правильную решетку из вертикальных и горизонтальных целиков, обеспечивающих надежное поддержание пород вися­

чего бока.

Опыт очистной выемки с применением описанного выше по­ рядка показал все же необходимость крепления кровли очист­ ных забоев, поэтому методы отработки со временем претерпели некоторые изменения и основной системой разработки в дальней­ шем стала система квадратных окладов с закладкой. В качестве крепи применялись стандартные квадратные оклады 1,7X1,7 м. Каждый очистной забой имел восемь стандартных окладов по ширине.

По мере дальнейшего развития очистной выемки и расшире­ ния отработанной зоны начало наблюдаться постепенное усиле­ ние горного давления на рудный массив в целиках и в очистных

блоками оставлялись целики шириной 22 м (11 квадратных ок­ ладов) . В каждом целике проходился вентиляционный восстаю­ щий сечением 2x5 м, который соединял сборные штреки основ­ ного горизонта у лежачего бока, предназначенные для отвода

загрязненного воздуха из района очистной выемки к сборному

вентиляционному горизонту.

Блоки в этаже отрабатывались таким образом, что линия кровли очистных забоев образовывала плавную кривую с вер­ шиной в центре рудного тела. Отставание крайних фланговых очистных забоев от находящихся в центре принималось равным

60—100 м.

Вертикальные временные целики между очистными забоями отрабатывались после того, как заканчивалась отработка очист­ ных забоев в блоке вышележащего этажа. Отработка временных целиков производится вертикальными прирезками. Иногда для усиления крепи применяются двойные квадратные оклады.

Извлечение руды из горизонтальных целиков производилось

после отработки вертикальных целиков на вышележащем и ни­ жележащем этажах [6, 20].

Появление первых горных ударов на руднике Фруд-Стоби относится к 1928 г., когда произошли одновременно два удара

первого типа * в подготовительных выработках основного гори­

* По классификации рудника (см. выше).

235

зонта. В 1934 г. было зарегистрировано уже несколько горных

ударов второго типа в очистных блоках при выемке потолочин и целиков на глубине от 793 до 854 м.

Всего за период с 1934 по 1946 г. на руднике Фруд-Стоби от­ мечено 855 горных ударов различной силы, из которых самыми многочисленными (до 70%) были удары второго типа, а самыми серьезными — удары третьего типа, которые имели место в штре­ ках лежачего бока на глубине 793—854 м.

Годы

/ — двигатель (650 л. с.>; 2 — ротор; J — смотровые окна

С дальнейшим опусканием очистной выемки количество их все время росло и в 1940 г. достигло максимальной величины — 216 ударов.

На рис. 140 представлен график, показывающий зависимость между количеством горных ударов и годовой добычей рудника за период 10 лет. Интересно отметить, что максимальная ча­

стота их отстает по фазе на 3 года от максимальной добычи, хотя общая зависимость выдерживается довольно устойчиво.

Снижение общего количества ударов с 1941 по 1944 г. и осо­

бенно ударов второго типа объясняется:

1)перемещением основной добычи на вышележащие гори­ зонты и снижением в связи с этим горного давления в очистных

забоях;

2)уменьшением годовой добычи рудника;

236

3) эффективностью действия установленных ранее на руднике

методов контроля и предупреждения горных ударов.

На участке Фруд количество подаваемого в шахту воздуха ■составляет 12 700 m3Jmu.h. В ближайшие годы объем подаваемого воздуха на руднике Фруд-Стоби достигнет 68 000 мЧмин, что вызывается необходимостью интенсивного проветривания гор­ ных работ на участке Стоби и значительным увеличением до­ бычи руды.

При расчете потребного количества воздуха исходили из мак­

симальной добычи при двухсменной работе рудника и прини­

мали при системе квадратных окладов и системе горизонталь­

ных слоев с закладкой 1,4 мР/мин, на тонну суточной добычи,

увеличивая это количество до 2,1 м^/мин. для забоев, располо­

женных в зоне с высокой температурой горных пород.

Для системы разработки с открытым забоем и отбойкой руды глубокими скважинами, а также для систем с магазинированием принимали 0,85 м?/мин на тонну суточной добычи, для си­

стемы с обрушением 0,7 м?1мин на тонну. Этот объем воздуха увеличивали, учитывая необходимость проветривания подготови­

тельных работ на нижележащих горизонтах, нер!абочих участков и подземных камер подъемных лебедок.

При системе разработки квадратными окладами количество воздуха, подаваемого на одного человека, достигает 11,3 м?1мин,

а при системах разработки с открытым забоем или с обруше­ нием — 31,2

На руднике Фруд-Стоби установлен один из самых больших осевых вентиляторов с вертикальным валом (рис. 141). Этот вентилятор имеет диаметр рабочего колеса 5 м. и подает от 14 до 21 тыс. № воздуха в минуту. Мощность двигателя этого вен­

тилятора 650 л. с., число оборотов 300 в минуту.

Нагнетаемый в шахту воздух поступает сначала в две под­ земные камеры, отработанные ранее системой подэтажных штре­ ков и расположенные на глубине 100 м от поверхности. Размеры

камер: ширина 24 м, длина 60 м и высота 60 м. Камеры разде­ лены целиком шириной 21 м, в котором пройдены сбойки (см. рис. 72).

Вода из насосной камеры под давлением в 10 ат подается

к четырем разбрызгивающим устройствам, установленным под кровлей каждой камеры. Объем поступающей в зимние месяцы

воды составляет 1 м31мин.

Холодный воздух, проходя через первую камеру, отбирает тепло у мельчайших частиц воды, превращая их в лед. Процесс повторяется во второй камере. Образованный в камерах лед за­

237

100 тыс. т льда. За счет кондиционирования по описанной выше схеме температура наружного воздуха с —31,7° С повышается на

гор. 180 м до —1,0° С.

Если бы для подогрева поступающего в шахту воздуха ис­ пользовались калориферные установки, расход горючего соста­ вил бы за этот же период около 400 т нефти или 850 т угля.

Летом, при обратном процессе, лед тает, охлаждая подаваемый в шахту воздух до 5—10° С [23].

4 — резервный водосборник

Заслуживает особого внимания организация дренажа место­ рождения и водоотлива из глубоких горизонтов.

Наличие обширной зоны обрушения и открытых работ (около

0,5 км2) способствует сбору больших количеств атмосферных осадков (площадь водосбора около 1,3 км2) и, следовательно, ин­ тенсивному водопритоку в горные выработки.

Нормальный водоприток составляет 270 м3)час, из которых 60 м2]час дает гидрозакладка. Дождь с общим количеством осадков 75 мм и продолжительностью 16 час. при максимальной

238