Системы разработка с обрушением руды и вмещающих пород

Системы данного класса характеризуются обрушением подсечен­ного снизу и с боков рудного массива; вслед за выпуском руды перемещаются обрушенные пустые породы, заполняя выработанное пространство.

Системы с обрушением руды и вмещающих пород разделяют на три основные группы: под этажного обрушения, этажного самообру­шения, этажного принудительного обрушения.

Системы подэтажного обрушения

При разработке мощных рудных месторождений применяют раз­личные варианты систем подэтажного обрушения. Для отработки месторождений системами подэтажного обрушения мощность их должна быть не менее 6—8 м, руды невысокой ценности, средней

и выше средней крепости, несклонные к самовозгоранию и окисле­нию. Вмещающие породы должны обрушаться вслед за очистной выемкой. Наиболее широко в СССР эти системы применяют при раз­работке железных руд. В Криворожском бассейне удельный вес подэтажного обрушения в подземной добыче достигает 70%.

Порядок подготовки блока к очистной выемке при различных вариантах в большинстве случаев аналогичен. При системах подэтаж­ного обрушения блоки длинной стороной могут располагаться по

Рис. 68. Подготовка блока при подэтажном обруше­нии

простиранию или вкрест простирания. На рис. 68 показана схема подготовки блока. Месторождение разбивают на этажи высотой 60— 80 м. Длину блока по простиранию принимают 50—60 м, а вкрест простирания — равной мощности залежи. В зависимости от приня­того варианта системы разработка высота подэтажа может быть от 10-12 до 40 м. Следовательно, при высоте этажа 60 м, а подэтажа 12 м этаж будут отрабатывать пятью подэтажами.

Блок подготавливают полевым откаточным штреком 9 и откаточ­ными ортами 1, проведенными через 50—60 м. Из откаточных ортов до отметки первого подэтажа через 9—11 м проходят рудопуски 2 ходовые 6 и материальные восстающие 8. На каждом подэтаже наре­зают хозяйственные орты 4, подэтажные штреки скреперования 5. На границах блока штреки скреперования сбивают вентиляцион­ными ортами (сбойками) 3, из которых в лежачем боку проходят

Рис. 69. Система подэтажного обрушения с отбойкой руды горизонтальными глубокими скважинами.

вентиляционные восстающие 10. В лежачем боку из хозяйственного орта проходят запасной ходовой восстающий 7. Очистную выемку ведут сверху вниз, чтобы очистными работами нижнего подэтажа не подработать верхний подэтаж. В зависимости от горного давле­ния хозяйственные орты и штреки крепят деревом, арочной металли­ческой крепью с установкой станков под дучками. Описанный спо­соб подготовки блоков является характерным для многих вариантов систем подэтажного обрушения, поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено очистной выемке.

Систему подэтажного обрушения с отбой­кой руды горизонтальными глубокими сква­жинами (рис. 69) применяют при разработке средней мощности и мощных месторождений руд невысокой ценности крепостью от 3 до 12. Выемку подэтажа, начинают с образования подсечки. После выпуска отбитой руды образуют компенсационные камеры 1. Для большей устойчивости компенсационных камер посередине обру-шаемой панели оставляют временный целик 2 на горизонте подсечки, который разбуривают штанговыми шпурами 3 из дучек или из спе­циально пройденных буровых выработок 4. Массив разбуривают глубокими скважинами 5 из буровых ниш 6, пройденных из буровых восстающих 7. После взрывания глубоких скважин начинают вы­пускать руду. Целики на горизонте подсечки разрушают взрыва­нием штанговых шпуров с некоторым опережением по отношению к взрыванию глубоких скважин. При разработке мощных рудных месторождений очистную выемку в блоке ведут в направлении от лежачего бока к висячему панелями площадью 500—700 м². Это дает возможность отработать их с хорошими показателями до раз- „I вития большого горного давления.

Система подэтажного обрушения с отбойкой руды горизонталь­ными глубокими скважинами имеет ряд важных достоинств: высокую производительность труда забойного рабочего; хорошие санитарно-гигиенические условия ввиду применения для разбуривания массива глубоких скважин; хорошие условия проветривания; меньшую стои­мость подготовительных и нарезных работ; большую экономичность и эффективность до сравнению с другими вариантами систем под­этажного обрушения.

Наряду с этим система имеет ряд существенных недостатков: большой объем нарезных работ (проведение большого числа восста­ющих и буровых ниш); трудность концентрации проходческих работ при подготовке блока, так как буровые ниши находятся на разных отметках; невозможность применения высокопроизводительной само­ходной буровой техники.

Вариант системы подэтажного обрушения с отбойкой руды наклонными веерами глу­боких скважин на наклонную подсечку. Под­готовка блока при этом варианте системь^не отличается от подготовки рассмотренных выше вариантов (рис. 70).

Сущность варианта заключается в последовательной отбойке

наклонных слоев руды глубокими скважинами, пробуренными из буровых штреков, расположенных на 8—10 м выше выработок гори­зонтов скреперования. Расстояние между веерами скважин 3—4,5 м, а между скважинами в веере 4—5 м. Блок отрабатывают панелями шириной 25—30 м в направлении от лежачего бока к висячему. На­клонные слои отбивают на наклонную подсечку 1. При такой форме компенсационного пространства и расположении глубоких скважин

лучше используется сила взрыва для дробления руды ввиду располо­жения зарядов по напластованию. Для предохранения прорыва пу­стых пород в компенсационное пространство со стороны отработан­ных панелей оставляют временный целик 2 высотой до 5 м. Целик разбуривают из дучек штанговыми шпурами 8, которые взрывают перед окончанием выпуска отбитой руды из следующей панели. Разбуривание массива глубокими скважинами 4 из буровых вырабо­ток 5 позволило значительно улучшить санитарно-гигиенические условия, устранить трудоемкие работы по проведению буровых вос­стающих и буровых ниш, сконцентрировать работы на небольших

площадях и небольшой высоте от горизонта доставки, снизить за­траты на доставку ВВ. При этом варианте системы можно применять самоходную буровую технику и установки для заряжания глубоких скважин. При испытании самоходных буровых станков АБШ на руднике им. Дзержинского производительность труда бурового ма­стера увеличилась до 80—100 м³/смену.

Рис. 71. Система подэтажного обрушения с послойным торцовым вы­пуском

Одним из направлений совершенствования системы подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами является внедре­ние новой поточной технологии, позволяющей применить комплекс­ную механизацию и автоматизацию погруз очно-достав очных работ, обеспечивающих облегчение труда горнорабочих. На Зыряновском свинцовом комбинате совместно с Московским горным институтом и ВНИИцветметом внедрена система подэтажного обрушения с по­слойным торцовым вибрационным выпуском и поточным ведением горных работ (рис. 71).

По конструктивным особенностям блок весьма прост в подготовке. Высоту его принимают 45—50 м, длину 50—60 м, а ширину — рав­ной мощности месторождения (10—12 м). Этаж разбивают на два подэтажа высотой 22—25 м. Блок подготавливают откаточным штре­ком 1, откаточным ортом 2 и рудоспуском 4. Материальный восста­ющий 3 проходят только до уровня верхнего подэтажа. На уровне

подэтажа из этих выработок проводят два штрека: у висячего бока — буровой 5, у лежачего бока — погрузочно-доставочный 6. В тех случаях, когда блок не граничит с выработанным пространством, в противоположном конце его проходят отрезной восстающий для образования отрезной щели. Буровые штреки проводят буровой установкой АБ-3 Востокмашзавода и погруз очно-достав очным агрега­том 1ПДН-2 НИПИгормаша. Восстающие проходят при помощи само­ходного полка КПВ-1.

Массив руды разбуривают параллельными выходящими веерами глубоких скважин диаметром 65—100 мм из буровых штреков. Веера располагают вертикально или наклонно в сторону ранее отбитой руды. Скважины заряжают гранулированными ВВ с помощью пнев­матических зарядных установок «Вахш-5м». Устья скважин недоза-ряжают с таким расчетом, чтобы после отбойки руды образовался целик-потолочина высотой 4—5 м. После образования отрезной щели между торцом и обрушаемой горной массой этот целик-потолочину гасят с образованием между торцом и обрушенной горной массой выпускной щели. Для выпуска и доставки руды применяют комплект механизмов вибрационного действия, состоящий из вибропитателя ВП-1 (см. рис. 71) 7, работающего под завалом, виброконвейера ВР-100М 8, виброплощадки ВДПУ-УМ и виброгрохота (ВГ-100) 9. Применение простой по конструкции системы позволило значи­тельно облегчить труд горнорабочих, увеличить безопасность, зна­чительно повысить производительность труда по сравнению с си­стемой этажного принудительного обрушения с отбойкой руды в за­жиме и одностадийной ее выемкой.

Недостатком является высокое разубоживание, достигающее

более, 20%.

Анализ технико-экономических показателей основных вариантов системы подэтажного обрушения (табл. 6), применяемых на шахтах Кривбасса, показал, что в процессе совершенствования систем и бу­рильных агрегатов, изменения горнотехнических условий лучшие технико-экономические показатели получены при системах подэтаж­ного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами. Кроме того, эти системы разработки по сравнению с системами предыдущего класса имеют следующие достоинства: более безопасные условия работы горнорабочих, так как выработки проводят небольшим сече­нием; лучшие условия проветривания при очистных работах; более высокую производительность труда рабочего очистного забоя и ра­бочего по системе; меньший объем нарезных работ, меньший расход лесоматериалов и рабочей силы на поддержание выработок.

Отработка- месторождений на. значительных глубинах (500— 700 м) показала, что наиболее эффективными системами разработки в условиях повышенного горного давления являются системы под­этажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами.

К недостаткам систем подэтажного обрушения необходимо от­нести: большие потери и разубоживание руды, невозможность забой­ной сортировки.

Системы этажного самообрушения

Основное отличие системы этажного самообрушения от подэтаж­ного заключается в том, что высоту обрушаемого массива увеличи­вают до полной высоты этажа с целью снижения объема подготови­тельных и нарезных работ.

Сущность системы заключается в том, что этаж высотой 40—100 м разбивают на блоки с горизонтальной площадью от 30 X 30 до 60 X 100 м. В основании блока проводят подсечные выработки, после соединения которых образуется сплошная горизонтальная щель. Одновременно проведением серии выработок в вертикальной пло­скости по границам блока ослабляют его связь с окружающим мас­сивом руды.

Под действием собственного веса и давления налегающих пород подсеченная снизу и с боков руда начинает самообрушаться, запол­няя подсечное пространство. Обрушенную руду выпускают через рудоспуски, соединяющие подсечное пространство с горизонтом грохочения или скреперования.

В связи с тем что системы с этажным самообрушением имеют довольно узкое применение, в данном учебнике они не рассматри­ваются.

Системы этажного принудительного обрушен и. я

При системах этажного принудительного обрушения месторо­ждение при высоте этажа 60—80 м разбивают на блоки с горизон­тальной площадью от 30 X 50 м до 50 х 60 м. Глубокие скважины

в блоке располагают рядами через 3—5 м. Для улучшения качества дробления руды глубокие скважины взрывают при помощи электро­детонаторов короткозамедленного действия. Руду при системах этаж­ного принудительного обрушения отбивают на горизонтальные или вертикальные компенсационные камеры.

Системы применяют при разработке мощных наклонных место­
рождений руд от средней крепости до крепких, не склонных к само­обрушению и самовозгоранию, неслеживаемых, средней ценности.
Система этажного принудительного
этажного принудительного обру­ шения с отбойкой р у ды на горизонтальные
компенсационные камеры показана на рис. 72. Блок на основном откаточном горизонте подготавливают ортами-заездами, из которых проходят рудоспуски,
материальные 2 и ходовые 3 вос­стающие. Горизонт скреперова­ния располагают на 9—11 м выше
откаточного горизонта. Штреки скреперования 4, пройденные че­рез 9—10 м, соединяют между
собой хозяйственными ортами 5.Из штреков скреперования через4,5—5 м проходят парные дучки.
Вентиляционный сборочный орт 6проводят по центру блока, а из него —вентиляционные восста­ющие 7 под каждый штрек скре­перования. Выработки горизонтовдоставки и вентиляционные кре­пят металлической податливой крепью. Для разбуривания массива глубокими скважинами по углам блока располагают буровые 8 и ходовые 9 восстающие, а из них через 4—5 проводят буровые ниши 10. Первую нишу засекают на величину л. н. с. (в 4—5 от кровли подсечки). Глубокие сква­жины располагают веерообразно.

Начальная стадия очистных работ заключается в образовании горизонтальных компенсационных (подсечных) камер 11, между ко­торыми оставляют временные целики. Количество и расположение их, а также площадь подсечки зависят от крепости и устойчивости руды. В условиях Криворожского бассейна площадь подсечки из­меняется от 300 до 1000 м². Очередность разрушения временных це­ликов на горизонте подсечки такая же, как и при системе подэтаж­ного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами.

Систему этажного принудительного об­рушения с отбойкой руды на вертикальные

компенсационные камеры (рис. 73) применяют при разработке наклонных месторождений с устойчивыми рудами мощ­ностью более 25 м. Блок подготавливают откаточными штреками 1

и откаточными ортами 2. В кровле откаточных ортов засекают штреки скреперования 3. На уровне горизонта скреперования проводят вен­тиляционный орт и вентиляционный восстающий 5, а по оси между­камерных целиков проходят ходовые во&етающие 6. Для разбуривания массива проводят буровые штреки 4. Отличием от ранее рассмот­ренной системы является размещение выработок горизонта скрепе-

рования в кровле выработок откаточного горизонта. Такое их рас­положение дает возможность отказаться от проведения рудоспусков и устройства люков. При скреперовании руды через полки имеется возможность увеличить размеры негабаритных кусков руды. ^Ком­пенсационные камеры шириной 12—14 м располагают длинной сто­роной по простиранию. Массив руды в междукамерных целиках и камерах разбуривают вертикальными веерами глубоких скважин диаметром 100—110 мм станками НКР-100М или БА-100. Компен­сационные камеры образуют так же, как и при системах с подэтаж-ной выемкой. Отбитую взрывом руду через воронки выпускают на штреки скреперования, по которым скреперными установками до­ставляют к откаточным ортам.

Система этажного принудительного обрушения относится к высо­копроизводительным системам разработки. При этой системе раз­работки достигается минимальная себестоимость добычи 1 т руды при прочих равных условиях, значительная интенсивность разработки месторождения при хорошем дроблении руды, хорошие санитарно-гигиенические и. более безопасные условия труда горнорабочих.

При разработке мощных рудных месторождений на значительной глубине система не находит широкого применения ввиду большого горного давления, затрудняющего поддержание выработок горизонта доставки и нормальный выпуск отбитой руды.

Система разработки должна совершенствоваться в направлении определения оптимальных ее параметров, порядка отработки блоков в шахтном поле, выбора рациональной конструкции днищ блоков и способов доставки руды.