3. Конструктивно-технологическая характеристика рабочего очистного пространства

Рабочее очистное пространство изначально формировалось путем выделения (отграничения) его из открытого очистного пространства в виде слоя, которому уделялось повышенное внимание в отношении безопасности труда. Если сохранить идею приращения рабочего пространства при изменении состояния очистного пространства (с креплением, с закладкой, с обрушением), то получим его исполнение в виде заходок с защитой усиленной крепью или прирезок на границе с возведенным ранее искусственным массивом.

При наличии и таком исполнении рабочего очистного пространства системы получили название слоевых систем разработки. Слоевые системы разработки – системы с наличием отграниченного рабочего очистного пространства. С увеличением угла залегания в слоевых системах требуется создание рабочей площадки. В качестве таковой можно использовать: деревянную крепь, отбитую руду, закладку. В слоевых системах рабочее очистное пространство – прирастает поступательно в одном или двух (редко – в трех) направлениях – уступами или с поддержанием сплошного забоя.

Горизонтальные слои – деление массива горизонтальными параллельными плоскостями в створе мощности рудного тела по восстанию (в восходящем порядке) и по падению (в нисходящем порядке). Высота слоя равна высоте рабочего очистного пространства.

Наклонные слои – деление массива параллельными плоскостями поперек мощности и в створе восстания – падения рудного тела согласно его углу наклона (при нормальной мощности рудного тела более высоты рабочего очистного пространства). Такое деление характерно для разработки угольных месторождений. При разработке рудных месторождений имеет место деление массива на наклонные слои диагонального характера. При большой мощности рудных тел могут быть и поперечные слои.

При малой мощности рудного тела и равной высоте рабочего слоя вопрос деления на наклонные слой не возникает. При этом деление на горизонтальные слои может иметь место лишь при крутом и наклонном залегании.

Однако такой вид рабочего пространства не единственный и это связано с расширением области применения слоевых систем при снижении устойчивости массива. Решение приходит в виде отказа выше названной идеи и формировании его в виде камер с устойчивыми пролетами при наличии опорных целиков-столбов. Это надо иметь в виду при анализе группировок по классам.

Рис. 4.1.

Камерные системы разработки – системы разработки с поддержанием очистного пространства чередующимися (регулярными) целиками, как рудными (отрабатываемыми и неотрабатываемыми), так и искусственными. Они могут иметь или не иметь рабочее очистное пространство. Рабочее очистное пространство принимается равным по размерам очистному пространству отграниченному охранными целиками. Таким образом, оно весьма зависит от устойчивости руд и пород и определяется размерами технологического оборудования. При этом у целиков может быть или не быть разделение функций по поддержанию всего очистного пространства и рабочего очистного пространства.

Масштабы очистной выемки различны: выемка руды ведется в пределах всей высоты этажа, подэтажа или в пределах слоя, равного, как правило, высоте рабочего очистного пространства. В этом смысле есть этажные, подэтажные и слоевые системы (рис. 4.1.).

Таким образом, смысла «слоевые системы» без контекста не понять. Например, слоевые системы с камерным исполнением рабочего очистного пространства имеют высоту очистной отработки 2,5 – 3,0 м с чередующимися протяженными камерами шириной до 5 – 10 м с последующей твердеющей закладкой. Есть системы слоевого обрушения с закрепленным рабочим очистным пространством в виде заходок или в виде лавы. В последнем случае понятие «слоевые» используется дважды: и как масштаб обрушения и как вид рабочего очистного пространства.

Матрица к осмыслению сочетаний масштаба выемки и формы забоя и вида рабочего очистного пространства при конструктивно-технологическом исполнении систем разработки может иметь следующий вид (табл. ).

Таблица 4.3.

Масштабность очистной выемки по вертикали (с учетом концентрации доставки)	Этажная Под этажная	При отсутствии рабочего очистного пространства имеют место: - этажная или подэтажная масштабность очистной выемки с формированием соответствующих горизонтов доставки; - этажная или подэтажная скважинная или минная отбойка; - сплошная или уступная форма забоя
	Слоевая	Х	Х	Х	Х	Х
Х – сочетания имеют место в реальной практике		Спл	Уступ.	Сплошная	Сплошная	Спл	Уступ.
		Форма забоя
		Послойное отграничение в очистном пространстве		Заходки	Прирезки	Камеры
		Вид рабочего очистного пространства

4. Область применения систем разработки по устойчивости руд и пород

Если градацию устойчивости перевернуть, то нумерация групп совпадет с номером класса систем по М.И. Агошкову и получим что-то в виде циферблата часов.

1. Системы разработки с открытым очистным пространством	1. Весьма устойчивые
2. Системы разработки с магазинированием руды	2. Устойчивые
3. Системы с креплением очистного пространства	3. Средней устойчивости
4. Системы с закладкой очистного пространства	4. Неустойчивые
5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород	5. Весьма неустойчивые
6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород	6. Любой устойчивости

Устойчивость как способность массива сохранять свое стояние при его обнажениях снизу и боков имеет двойственную природу:

1. Естественную – геологическую. 2. Искусственную – технологическую.

В реальности область применения систем разработки по устойчивости руд и пород расширяется за счет достижений НТП и ее можно представить в виде таблицы - матрицыа соотношений экспертных оценок по применимости систем по устойчивости руд и пород.

Таблица 4.4.

Группы устойчивости: 1. Весьма устойчивые 2. Устойчивые 3. Ср. устойчивости 4. Неустойчивые 5. В. неустойчивые			5
			4
			3
			2
			1
		Наиболее благоприятные условия			1		2		3	4	5	6
	Классы систем разработки МПИ 1. Системы разработки с открытым очистным пространством 2. Системы разработки с магазинированием руды 3. Системы с креплением очистного пространства 4. Системы с закладкой очистного пространства 5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород 6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород

Мощность и угол залегания МПИ существенно сказываются как на устойчивости обнажений очистного пространства, так и на выборе средств технологических процессов очистной выемки. Возможные сочетания условий применения систем по углу залегания и мощности рудных тел можно представить в виде матрицы оценки применимости систем разработки с учетом угла залегания и мощности рудных тел (табл. 4.5.).

Таблица. 4.5.

Угол залегания рудных тел	Крутопадающие
	Наклонные
	Пологие
			Тонкие и малой мощности (<3 м)	Средней мощности (3…20 м)	Мощные (>20 м)
			Нормальная мощность рудных тел
		Благоприятные условия применения Не благоприятные условия применения

При мощности рудных тел менее 0.8 м предусматривается присечка вмещающих пород с доведением рабочего очистного пространства до допустимых Правилами Безопасности размеров (0.8 м). Очистная выемка ведется либо раздельная, либо валовая.

На сегодня в каждом классе классификации М.И. Агошкова имеет место большое количество групп систем. Возникает вопрос – почему их много, и может быть это опять уже конечное их число, без показа логики развития?

Ранее отмечалось, что рабочее очистное пространство не является основанием для выделения классов систем разработки, но его наличие и ли отсутствие существенно влияет на их конструктивно-технологическое исполнение.

Таблица4.6.

Матрица взаимосвязи способов отбойки руды и ее доставки

по очистному пространству

Отбойка руды	Минная - камерными зарядами		Системы без создания рабочего очистного пространства	Системы без создания рабочего очистного пространства
	Скважинная		Системы без создания рабочего очистного пространства	Системы без создания рабочего очистного пространства
	Шпуровая	Системы с созданием рабочего очистного пространства		Системы с созданием рабочего очистного пространства
		Механизированная	Взрыво- доставка	Самотечная
		Доставка руды по очистному пространству

Есть предположение, что это обстоятельство может быть основанием для их разделения внутри конкретного класса систем. Так, системы с обрушением разделяются на два класса: системы с обрушением вмещающих пород и системы с обрушением руды и вмещающих пород. Основание деления еще можно усилить, отметив то, что в первом случае имеет место создание рабочего очистного пространства с надежной его защитой, во втором случае рабочего очистного пространства нет. В системах с сохранением массива в статически равновесном состоянии также имеет место рабочее очистное пространство или его нет. При наличии его конструктивный вид и порядок исполнения весьма разнообразные. И это также может служить основанием для формирования отдельных подклассов и групп внутри выделенных классов. Представляет интерес взаимосвязь способов отбойки, доставки руды с наличием или отсутствием рабочего очистного пространства (табл. 4.6.).