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

Лей шириной до 4,5 м. Первая панель примыкает к ранее отра­ ботанному и заложенному пространству.

На границе со следующей панелью до вышележащего гори­ зонта проводятся два закладочных восстающих, а также ходо­ вой восстающий и рудоспуск, закрепленные срубовой крепью и служащие для сообщения с откаточным горизонтом.

Руда отбивается наклонными слоями высотой 2 м. Угол на­ клона забоя 20°.

Под закладочными восстающими устраивается короткий на­

Закладка камер на руднике применяется с 1939 г. В качестве закладочного материала используют гранулированный доменный шлак с добавкой 3—5% (по весу) пиротита — отходов обогати­

тельной фабрики. В результате окисления пиротита происходит цементация закладки. Однако окисление пиротита является реакцией, в результате которой выделяется много тепла, что создает тяжелые температурные условия при очистных работах.

При проветривании из шахты ежесуточно удаляется 81 500 тыс. ккал тепла, что эквивалентно сжиганию 13,5 /п угля. Подавляющая часть этого тепла получается в результате про­ цессов окисления закладки [18].

Схема вентиляции каждого этажа спроектирована таким об­

разом, что отработанный воздух из всех блоков этажа соби­ рается на верхнем подэтаже и направляется на южный торец залежи, где проходит высасывающий восстающий. Этим устра­

няется загрязнение воздуха рабочих забоев за счет просачивания отработанной струи из других участков [36, 37]. Геотермическая ступень на руднике очень высокая —134 м на 1°С, поэтому тем­

пература горных пород на глубине 915 м от поверхности равна только 13,5°С.

Климатические условия в Норанде в значительной степени

зависят от расположенных поблизости Гудзонова залива и за­

лива Джемс, которые делают более продолжительным период зимних холодов при коротком лете. Минимальная температура

района равна —40°С. Средняя температура зимнего периода

(с 1./XII по 31/Ш) составляет —14°С. Максимальная темпера­ тура района: по сухому термометру 35°С, по мокрому термометру

23,5° С. Средняя температура воздуха летнего периода (с 1/IV по 31/VIII) равна 15,5° С по мокрому термометру. Среднегодовая температура района — 3,5° С по мокрому термометру обеспечивает ■необходимую температуру вентиляционной струи в целях под­ держания температуры воздуха в забоях на уровне нормы.

Однако в летние месяцы температура воздуха на поверхности шахты настолько высока, что не обеспечивает необходимого отвода тепла из рабочих забоев. В зимние же месяцы ввиду очень низкой температуры холодный воздух вызывает обмерзание

стволов, трубопроводов и др. Чтобы предотвратить это, воздух должен подогреваться.

Для нагревания подаваемого в шахту воздуха в зимнее время и охлаждения его в летнее на руднике Норанда был использован принцип льдообразования.

Опыты по применению этого способа были начаты в 1942 г. Часть струи свежего воздуха, перед тем как попасть в рабочие

блоки, пропускается через расположенные в верхней части место­ рождения ранее отработанные камеры. Свежий воздух поступает в верхнюю часть камеры из вентиляционного восстающего по специальному штреку. Отвод воздуха из нижней части камеры

производится по штреку, соединяющему камеру с вентиляцион­ ным восстающим. По подошве этого штрека пройдены специаль­ ные дренажные канавки для отвода воды из камеры, образую­ щейся в результате таяния льда.

В зимнее время пропуск через камеру холодного воздуха в течение нескольких дней способствует охлаждению стенок ка­

меры до температуры, близкой к температуре воздуха на поверх­

ности. После этого включаются оросители, установленные на входе струи воздуха в камеру. Распыленные частицы воды, па­ дая на дно, замерзают, образуя мелкозернистый снег, который

постепенно накапливается у стенки камеры в виде колонн. Когда колонны, вырастая, достигают выработки, где установлены оро­ сители, их взрывают, а оросители перемещают в глубь камеры.

Четырехлетний опыт кондиционирования воздуха по данной схеме дал основания сделать некоторые выводы и наметить ме­ роприятия по дальнейшему ее улучшению.

Прежде всего было установлено отсутствие теплового баланса, как при процессе льдообразования, так и обратном процессе, 1 что, видимо, объясняется отдачей тепла в первом случае и погло­ щением тепла во втором случае горными породами. Это наглядно

видно из рис. 158. Отмечен также низкий коэффициент полез­ ного действия всей системы в целом.

Имелось в виду, что температура воздуха в камере зимой во время льдообразования должна быть близкой к температуре

замерзания воды, т. е. 0°С.

Фактически же она держалась в среднем на уровне —5,5° С, а иногда, при весьма холодной погоде, снижалась до —12° С, что вызывалось плохим теплообменом между каплями воды и воз­ душной струей. Для повышения коэффициента полезного дей­ ствия системы были проведены мероприятия по улучшению спо­ соба распыления воды. Первые опыты показали, что теплообмен

260

улучшается в том случае, если распиливаемая вода находится

в мелкодисперсном состоянии. Поэтому установленные ранее разбрызгиватели форсуночного типа были заменены устройст­ вами более совершенной конструкции.

Положительные результаты дало применение оросителей, в которых вода разбивается на мелкие капли встречными стру­ ями. Эта конструкция оросителей хорошо работает при давле-

Декабрь Янбарь Фейраль

Рис, 158. Кондиционирование воздуха на руднике Норанда в зимний период 1944/45 г.;

Использование оросителей, работающих при помощи сжатого воздуха, оказалось нерациональным ввиду замерзания конден­ сата в воздухоподающем трубопроводе.

Улучшение оросителей значительно повысило коэффициент полезного действия системы, но все же он остался низким и составлял только 55%. Это объясняется прежде всего тем, что теплообмен между холодным воздухом и каплями воды проис­ ходит в одном воздушном потоке, движущемся сверху вниз. Встречный поток создает идеальные условия, но требуются допольнительные расходы на проведение выработок, так как в этом случае необходимо менять движение струи воздуха и направлять ее снизу вверх в то время, как капли воды должны двигаться сверху вниз. Самая низкая температура при этом будет на дне камеры, что обеспечит замерзание всей воды. Высота струи воз­ духа, необходимая для полного замораживания капель воды,

должна быть не менее 45 м.

Много затруднений в работе было вызвано замерзанием воды в дренажных канавках, отводящих талую воду со дна камеры.

261

Лед, постепенно нарастая, уменьшал поперечное сечение отводя­

щей выработки, увеличивая этим ее сопротивление воздушной струе. Скалывание льда вручную требовало частого выключе­ ния системы из работы и не давало желательных результа­ тов.

В конечном результате дренажные водоотливные канавы на 5-м горизонте были заменены 100-миллиметровыми трубами, проложенными под слоем гранулированного шлака, что обеспе­ чило в дальнейшем надежный отвод воды из камеры.

Расчеты показывают, что для эффективного охлаждения воз­ духа летом руднику необходимо от 40 тыс. до 100 тыс. т льда. Такое количество льда можно получить, пропуская в зимнее время через камеру до 7100 м3 воздуха в минуту, считая, что

мокрому термометру на протяжении трех летних месяцев.

В целях получения максимально эффективного охлаждения

воздуха в жаркую летнюю погоду на руднике практиковалось

регулирование потока воздуха, проходящего через холодильную камеру посредством вентиляционных окон. Поэтому, несмотря на большие сезонные колебания температуры воздуха на поверх­ ности, температура воздуха в рабочих забоях была совершенно

устойчивой;-в 90% всех рабочих забоев она была в пределах

10—21°С при относительной влажности 80%.

Сайая низкая температура в рабочем забое отмечена в 4,5° С. Главное преимущество описанного метода охлаждения заклю­ чается в небольших капитальных затратах и отсутствии слож­ ного оборудования, что делает его одним из самых дешевых,

надежных и доступных методов [32].

262

§ 7. РУДНИК КВЕМОНТ (КАНАДА)

Рудник Квемонт расположен в провинции Квебек к северу от Норанда.

Месторождение, разрабатываемое рудником Квемонт, пред-

Рис. 159. Схема вскрытия месторождения рудника Квемонт:

1 — дробилка; 2 — вентиляционный восстающий; 3— ствол № 2

■ставлено полиметаллической сульфидной рудой, содержащей до 1,5% Си, 3% Zn, а также 5 г золота и 26 г серебра на 1 т. До­ быча начата с 1949 г. и составляет в настоящее время 2300 т в сутки. Разведанные запасы руды составляют 9 млн. т.

На разрезе вкрест простирания (рис. 159) показано залегание рудных тел и вмещающих пород на руднике.

263

Как следует из этого рисунка, а также из плана месторожде­ ния (рис. 160), рудные залежи сильно нарушены складчатостью,

секущими дайками и имеют неравномерную мощность как по площади, так и на глубину. Наиболее мощная часть месторожде­ ния находится под дном озера Осиско.

В непосредственной близости от рудника Квемонт находится однотипное по происхождению и составу месторождение суль­ фидных руд Норанда.

Рис. 160. План рудников Квемонт и Норанда

Залежь рудника Квемонт вскрыта вертикальным стволом №2, пройденным на глубину до 800 м. Сечение ствола 6130X4400 мм. Он оборудован двумя скипами емкостью 6 т и клетью с противо­ весом. Клеть может поднимать 38 человек или 15 т груза. Кроме

того, в стволе № 2 размещено лестничное отделение. Вместо на­ правляющих лап скипы и клеть снабжены пневматическими ро­

ликами.

Скиповая подъемная машина, оборудованная цилиндриче­ ским барабаном диаметром 3 м, приводится в действие двумя электрическими двигателями мощностью 600 л. с. каждый. Ско­ рость подъема 8,5 м]сек.

На руднике нашли применение скипы с донной разгрузкой, оснащенные затворами гильотинного типа, которые приводятся в действие при помощи пневматических цилиндров. Такие же затворы установлены и на дозаторе.

264

Клетевая подъемная машина имеет цилиндрические бара­

баны и приводится в движение одним электродвигателем мощно­

Высота этажа ниже гор. 218 м принята равной 55 м.

Главные насосные станции оборудованы на гор. 329 и 657 м, временная насосная станция — на гор. 800 м.

Дробилки с размерами приемного отверстия 900X1200 мм и производительностью 300 т1час установлены одна на гор. 218 м и другая на гор. 730 м.

Руда на руднике дробится до крупности 100 мм, пыль, обра­ зующаяся при этом, отсасывается вентиляторами и улавлива­ ется фильтрами, через которые пропускается до 85 м3 воздуха в минуту.

Погрузочные бункера расположены на гор. 274 и 767 м.

В непосредственной близости от рудоподъемного ствола прой­ дены перепускные восстающие для руды и пустой породы.

Рудные перепускные восстающие оборудованы люками с сек­ торными затворами, а восстающие для перепуска пустых пород,

В качестве откаточных средств используются вагонетки типа «Гренби» емкостью 3,5 Л13 и 4-тонные аккумуляторные электро­ возы или 6-тонные дизельные мотовозы.

Площадь поперечного сечения откаточных выработок 2,4X X 2,4 м, восстающих — 1,5 X 1,5 м или 1,8 X 3,8 м. Восстающие, пройденные в слабых породах, крепятся деревянной крепью.

Горизонтальные горные выработки крепятся брусьями, под­

держиваемыми болтами длиной 2,4 м, установленными в

кровле.

Болтовое крепление используют также для поддержания кровли и стенок подземных бункеров и рудосвалочных восстаю­ щих, применяя при этом (для защиты концов штанг от ударов кусков руды) специальные металлические подкладки.

Многолетний опыт работы показал высокую эффективность и дешевизну этого вида крепи по сравнению с монолитным бето­ ном, бетонитами и другими видами крепи.

Выбор системы разработки в условиях рудника Квемонт

определяется сложностью залегания месторождения и необходи­ мостью сохранения поверхности, поскольку работы произво­ дятся под дном озера. В связи с этим широкое применение при отработке участков с неправильным залеганием и небольшой вы­ сотой этажа (на верхних горизонтах) нашла система с закладкой (рис. 162), а при отработке участков месторождения с устой­

чивой рудой и устойчивыми боковыми породами при сравни-

265

Рис. 161. Устройство люка для перепуска закладочного материала

на руднике Квемонт:

I — люк; 2 — рельсы

266

тельно большой высоте этажа — система подэтажных штреков

(рис. 163).

При системе горизонтальных слоев с закладкой ширина камер

равна обычно 9 м, достигая на участках массивных сульфидных

руд 18 м. Очистной забой подготавливается штреком и закла­ дочным восстающим. Отбитая руда убирается из забоя трехба­ рабанной скреперной лебедкой с мощностью привода 30 л. с.

(ширина скрепера 1200 мм).

При благоприятных условиях производительность установки

достигает 600 промену.

Закладочный материал доставляется к закладочному вос­ стающему по главному откаточному штреку; размещается он по площади забоя скреперами ящичного типа.

При недостаточной устойчивости кровли очистного забоя при­

меняют болтовое крепление или устанавливают деревянную крепь, состоящую из поставленных в разбежку полных дверных окладов.

В качестве закладочного материала применяют смесь отхо­ дов (хвостов) обогатительной фабрики, гравия и пустых пород,

а также шлак металлургического завода Норанда. Отходы обо­ гатительной фабрики имеют высокое содержание пирротита, при окислении которого закладка превращается в монолитную массу.

При этом температура закладки повышается до 91°С. Процесс схватывания продолжается 9—12 месяцев. Выделения серни­ стого газа при этом не наблюдается. После схватывания закла­ дочного массива приступают к отработке целиков.

Систему подэтажных штреков применяют в основном при разработке западного рудного тела, где имеются участки

крепкой руды со значительной площадью залегания. В 1954 г.

удельный вес этой системы в добыче рудника составлял 35%.

■267

На рис. 163 показан один из таких участков, часть которого (справа) отработана системой с закладкой, а другая часть (ле­ вая) отрабатывается после схватывания закладки системой под­

этажных штреков.

Ходовой восстающий устроен в закладочном массиве с углом наклона 70°.

В нижней части рудная залежь подготавливается скрепер­ ным ортом, Из которого в очистную камеру проходятся выпуск­ ные дучки. Скреперный орт соединен с главным откаточным го­ ризонтом, рудоспуском и ходовым восстающим.

Доставка руды осуществляется при помощи скреперной уста­

новки мощностью 60 л. с., оснащенной скрепером шириной 1500 мм. Отбойка руды производится из подэтажных штреков,,

которые проходятся через 16—18 м по высоте.

Для проветривания рудника использовали осевой вентилятор диаметром около 2 м и производительностью 5000 м3 воздуха в минуту. Подача свежего воздуха в рудник производилась по восстающим, пройденным до горизонта 657 м [5, 39].

§ 8. РУДНИК МАК ИНТАЙР (КАНАДА)

Рудник Мак Интайр расположен в провинции Онтарио и до­

имеют линзообразную форму и правильное залегание. Угол па­ дения жил 70—80°.

Наблюдаются геологические нарушения в виде небольших пологих взбросов и смещений, а также поперечных трещин, за­ полненных кварцем.

По вертикали высота отдельных линз равна 100—150 м, гори­ зонтальная длина превышает 60 м. Средняя мощность жил ко­ леблется от 1,2 до 2,4 м с увеличением в местах раздувов.

Рудник вскрыт с поверхности вертикальным стволом № 11, пройденным до глубины 1250 м, который является первой сту­ пенью подъема.

Ствол имеет прямоугольное сечение и состоит из следующих отделений: два скиповых, клетевое, трубно-кабельное, лестнич­ ное и контровесное, которое одновременно служит и углубочным отделением.

В. настоящее время вся руда из рудника на поверхность под­ нимается через ствол № 11, имеющий в своей нижней части при­ емные перегрузочные бункера, куда поступает руда с нижних горизонтов по слепому стволу № 12 (а впоследствии руда будет

268