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

Считают, что полностью избежать горных ударов нельзя, но

уменьшить их частоту и силу вполне можно.

Весьма важно знать структуру и физико-механические свой­ ства пород, по которым проводятся вскрывающие и подготови­ тельные выработки основных горизонтов. В этих целях впереди проходческого забоя проходятся глубокие скважины алмазного бурения.

Стволы шахт и вентиляционные выработки располагаются

довольно далеко от контакта лежачего бока с тем, чтобы уйти

от влияния зоны куполообразования, вызванной перераспреде­ лением напряжений в боковых породах после извлечения руды.

Параллельные выработки проходят на расстоянии не менее 30—40 м с тем, чтобы исключить концентрацию напряжений в породах, расположенных между ними. С той же целью избе­ гают сопряжений горизонтальных выработок под острыми

углами.

Все подготовительные выработки по руде проходятся забла­

говременно до того, как проведение очистной выемки на участке может вызвать концентрацию напряжений вокруг этих вырабо­ ток.

Методы контроля и предупреждения горных ударов в стволах разработаны на основании опыта проходки слепого ствола № 6 (с гор. 1166 м до гор. 1697 м) по гранитам, габбро, рассеченным диабазовыми дайками, которые особенно склонны к горным уда­ рам.

Прежде всего была изменена прямоугольная форма попереч­ ного сечения ствола на полуэллиптическую, был ограничен уход забоя ствола до 2—2,2 м за один взрыв.

Забою ствола придавалась вогнутая форма. Основная бетон­ ная крепь возводилась сразу же после очередной уходки забоя ствола. Высота некрепленной части ствола не превышала 1,5 м.

После каждого очередного взрыва отбитая порода частично убиралась из ствола и возводилась постоянная бетонная крепь на глубину 2,1 м.

Оставшаяся на забое ствола часть породы служила в каче­ стве предохранительной подушки на время возведения постоян­

ной крепи и убиралась перед началом очередного бурения шпу­ ров.

Принятый порядок работ при проходке ствола предупреждал возникновение горных ударов и обеспечивал надежную защиту работающих [16].

Предупреждение горных ударов при очистных работах осу­ ществляется при помощи планомерной выемки руды и поддержа­ ния боковых пород путем закладки выработанного пространства

песком.

При проходке горизонтальных подготовительных выработок

в породах, подверженных горным ударам, надежной защитой является крепление их кольцевыми стальными окладами.

249

В поле шахты № 7 свежий воздух от ствола по ходовым и

вентиляционным восстающим поступает на штреки скреперова­

ния, пройденные в лежачем боку, и, омыв последние, направ­ ляется к вытяжному вентиляционному стволу.

Вентилятор главного проветривания, установленный на по­ дающем вентиляционном стволе, имеет производительность 5650 м^/мин. и депрессию 100 мм. Мощность двигателя 150 л. с.

Другой вентилятор главного проветривания с вертикальной осью (рис. 150), имеющий диаметр рабочего колеса 3,15 м, уста-

Рис. 150. Вертикальный вентилятор главного про­ ветривания на руднике Крейтон

новлен на воздуховыдающем стволе. Производительность его равна 8450 m3/muh при депрессии 125 мм вод. ст.

Вентиляционный ствол круглого сечения диаметром 4,5 м соединяется на 5-м горизонте (120 м ниже поверхности) с вен­ тиляционным штреком, имеющим сечение 3X4 м, и двумя венти­ ляционными восстающими с площадью поперечного сечения

11,5 м2 каждый.

Свежий воздух в большом количестве поступает на штреки скреперования через рудоспуски из специальных воздухоподаю­ щих штреков, а также через зону обрушенных пород и отбитую

руду. По каждому штреку скреперования проходит в минуту от

280 до 400 м2 свежего воздуха при скорости около 0,9 м!сек. Указанные нормативы были установлены опытным путем и

обеспечивают быстрый вынос пыли из выработок горизонта скре-

250

перования. Количество подаваемого воздуха может регулиро­

ваться вентиляционными дверями. На 1 т суточной добычи при­ ходится 0,7 м?]мин воздуха. Загрязненный воздух с горизонтов скреперования и других выработок всех блоков направляется на сборный вентиляционный штрек, пройденный параллельно воздухоподающему штреку, и затем по восстающим отводится к вытяжным стволам.

Как было сказано выше, рудная площадь разбита на шесть панелей, являющихся выемочными блоками. В каждом блоке имеется система вентиляционных, ходовых, рудоперепускных

Рис. 151. Схема проветривания поля шахты № 3 рудника Крейтон

восстающих, пройденных в породах лежачего бока, позволяющая осуществить эффективное проветривание горизонта скреперова­

ния.

На участке шахты № 3 (рис. 151) свежий воздух в количестве около 2800 Л13 поступает на рабочие горизонты через карьер, сое­ диняющийся с пустотами отработанных ранее камер. Проходя через камеры с небольшой скоростью, свежий воздух нагре­ вается за счет контакта его с горными породами, и темпе­ ратура его постепенно достигает температуры окружающих по­

род.

За зиму в камерах накапливается лед, который летом способ­ ствует охлаждению поступающего в шахту воздуха. Несмотря на то, что температура последнего на поверхности колеблется от

+ 29,5° С летом до —4,5° С зимой, на гор. 421 м поддерживается

постоянная температура воздуха +15° С.

251

970 м3]мин, развивающий депрессию 37 мм вод. ст.

Струя свежего воздуха, пройдя по штреку длиной 970 м, по­

к стволу № 3.

Температура воздуха на большинстве рабочих участков

обычно ниже 21° С. Влажность 90—97%.

Все вентиляторы главного проветривания установлены на по­ верхности, за исключением двух, предназначенных для провет­

ривания блоков, отрабатываемых системой квадратных окладов, на нижних горизонтах.

В поле шахт № 3 и 6 вентиляционная сеть имеет длину около 240 км, включая штреки, квершлаги и восстающие.

Распределение воздуха регулируется 130 вентиляционными

дверями и перемычками [41].

§ 6. РУДНИК НОРАНДА (КАНАДА)

Рудник Норанда, расположенный в провинции Квебек, раз­ рабатывает богатые медные руды, содержащие значительное ко­ личество золота. Производительность рудника около 2 млн. т в год.

Руда — крепкие, устойчивые, золотосодержащие медистые сульфиды и кремнистые риолиты с рассеянными сульфидами. Основные минералы— пирит, пиротин, магнетит, халькопирит,

сфалерит, золото и различные телуриты. Боковые породы — креп­ кие риолиты и метадиабазы.

На руднике разведано 31 рудное тело, однако большинство запасов руды сосредоточено в сульфидном рудном теле «Я» (рис. 152), имеющем форму мощного, вытянутого по вертикали

штока. В плане он представляет собой неправильный эллипс около 150 м в ширину и 300 м в длину. На глубине 400 м от поверхности шток разделен включением низкосортной руды на «верхнее Н» и «нижнее Н» рудное тело [2, 3, 33].

Месторождение вскрыто шестью вертикальными стволами, четыре из которых действуют в настоящее время (рис. 153).

Ствол № 3 пройден в центре рудного тела на глубину 915 м и служит для вспомогательных целей. Стволы № 4, 5 выполняют роль главных рудоподъемных стволов, объединенных в одну си­ стему. Оба ствола имеют по два скиповых отделения, два клете­ вых, лестничное и трубно-кабельное отделения.

Ствол № 5 пройден позже, после того как ствол № 4 стал ли­ митировать добычу рудника, в связи с углублением горных ра­ бот.

252

Слепой ствол № 6 пройден в последнее время до гор. 1840 м

ипредназначен для разработки нижележащих горизонтов. Он является второй ступенью подъема. Между стволами № 4, 5 обо­ рудована главная система рудоперепусков, дробильных станций

ипогрузочных пунктов (рис. 154).

Эта система предусматривает прием грузопотока с любого откаточного горизонта и выдачу руды на поверхность по сортам

Рис. 152. Геологический план гор. 60 м рудника Норанда:

1 — риолиты; 2 — метадиабаэ; 3 — сиениты; 4 — диабазы; 5 — сульфидный рудный мас­ сив; 6 — рассеянные сульфидные руды; 7 — наименование залежи

(отдельно руды, идущей непосредственно в металлургический предел и на обогащение).

На гор. —413 и —876 м размещены центральные подземные дробильные станции, оборудованные щековыми дробилками

с размерами приемного отверстия 915 X 1220 мм, которые в со­ стоянии обслуживать раздельно оба рудных потока.

Руда из дробильных станций подается в подземные бункера посредством ленточных конвейеров.

Кроме того, для целей проветривания горных работ пройдено два специальных восстающих сечением 2,7 X 5,4 м (см. рис. 153): один для подачи в шахту свежего воздуха, другой для отвода вагрязненного воздуха из шахты на дневную поверхность [32].

Небольшая площадь рудного тела и значительная крепость руды и боковых пород создают исключительно благоприятные

253

Ст&олМЗ

Рис. 153. Схема расположения стволов и вентиляционных восстающих рудников Норанда

254

Рис. 154. Система рудоспусков на руднике Норанда:

1 — ствол; 2 — цепной затвор; 3 — место разгрузки вагоне­ ток; 4 - грохот; 5 - бункер подземной дробилки; 6 — дро­ билка; 7 — конвейер; 8 — дозатор; 9 — скин; 10 — подземный бункер

255

условия для разработки. Горное давление в связи с этим не представляет серьезной проблемы для рудника. Ввиду этого все

основные выработки не крепятся и служат длительное время. Стволы закреплены деревянной венцовой крепью на бабках. Только камеры погрузочной станции нижнего горизонта (—913 м) закреплены штанговой крепью и торкретбетоном. По этой же причине основной системой разработки на руднике на срав­ нительно большой глубине (от 800 м и глубже) является система подэтажных штреков с последующей закладкой ка­

мер.

В развитии систем разработки на руднике главную роль играло усовершенствование техники бурения шпуров и глубоких

скважин.

Углубление горных работ не оказало ожидаемого влияния на выбор размеров очистных камер. Наоборот, на верхних горизон­ тах камеры имели ширину 14 м, междукамерные целики 11 м, а

на нижних горизонтах ширина камер увеличена до 18 м, а ши­

рина междукамерных целиков до 12 м.

Форма рудного тела и принятый способ разработки обусло­ вили своеобразную разбивку месторождения на блоки-камеры и целики (рис. 155). На всю глубину от поверхности до нижнего горизонта оставлен главный продольный целик шириной 12 м.

Верхнее рудное тело «//» на каждом горизонте делится на попе­ речно расположенные камеры шириной 14 м и целики шириной

11м.

Внижнем рудном теле, кроме главного продольного целика, оставлен также поперечный главный целик шахты № 3 шириной

18м, в результате чего площадь рудного тела была разбита на четыре участка, в границах которых отрабатывались камеры

шириной 18 м при целиках 12 м. Высота этажа принимается в пределах от 76 до 79 м.

Развитие систем разработки шло в следующем порядке. Пер­

воначально при разработке верхнего рудного тела «//» и других мелких рудных тел применялась почвоуступная система, кото­ рая позже была вытеснена системой подэтажных штреков с от­

бойкой руды мелкими шпурами из заходок.

С появлением мощных колонковых перфораторов была вне­

дрена система подэтажных штреков с отбойкой руды веерами скважин. Окончательное изменение способа разработки закон­

чилось внедрением системы подэтажных штреков с отбойкой руды глубокими скважинами, пробуриваемыми станками алмаз­

ного бурения.

Подготовка блока к выемке при этой системе осуществляется

в следующем порядке (рис. 156).

На каждом подэтаже в середине главного продольного целика пройдены штреки сечением 2,1 X 1,2 м, из которых на границе камеры и целика до контакта рудного тела пройдены буровые

подэтажные орты сечением 2,1 X 2,1 м.

Подсечку и отбойку руды в камере ведут в направлении от границ рудного тела к главному продольному целику. Расстоя­ ние между веерами скважин 1,8 м. Диаметр скважин 30—40 мм. Высота подэтажа 21 м, высота камеры 53 м, ширина ка­

меры изменяется от 18 до 36 м в зависимости от горных усло­

вий.

Выпуск руды из камеры производится через грохоты с рас­ стоянием между колосниками 500 мм. На откаточном горизонте

Рис. 157. Выемка целика на руднике Норанда системой разработки наклонными слоями с закладкой

рудоспуски оборудованы люками. После выемки камеры в дучках делаются перемычки и камера закладывается, для чего в по­ толочине специально для этой цели пройдены закладочные вос­

стающие.

В целиках нижнего рудного тела «Я» было оставлено около 50% запасов руды. В 1952 г. отработка камер на всей глубине

рудного тела в основном была закончена и рудник давал около

80% добычи руды, извлекая целики и оставленные ранее уча­ стки руды.

Целики отрабатываются системой наклонных слоев с за­ кладкой (рис. 157). Выемка их производится спустя несколько месяцев после заполнения камер закладкой. За этот период за­ кладочный материал достаточно сцементируется, уплотняется и приобретает устойчивость, что позволяет вести очистные работы

в целиках без крепления. Целик разбивается на несколько пане­

258