Одностадийные системы разработки подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды.

Сущность. Отбойка руды осуществляется без предварительного образования компенсационных камер ( то есть взрывание зарядов «в зажиме»)на обрушенные ранее породы. Необходимое для размещения отбиваемой руды пространство создается вследствие уплотнения взрывом ранее обрушенной руды. Это уплотнение может произойти только под действием сильного взрыва, поэтому сетка скважин при взрывании в зажатой среде сгущается.

Впервые вариант был применен на железных рудниках Швеции и поэтому его часто называют «шведским».

Система разработки подэтажного обрушения с одностадийной выемкой и торцовым выпуском руды, помимо рудников Скандинавии (крупнейшие железные рудники «Кируна» и «Мальмбергет»), США и Канады, получила широкое применение на рудниках Сибири ( Абаканский рудник в Хакасии), Урала(железорудная шахта "Северо-Песчанская ), апатитовых рудниках Хибин, железных рудниках Кривбасса и в цветной металлургии России (Дегтярское РУ).

Условия применения. Системы разработки с торцевым выпуском применяются при разработке крутопадающих месторождений мощностью более 20м. Если же месторождения пологие, то мощность должна составлять не менее 40 м. Руды малой ценности (редко средней ценности). Вмещающие породы должны легко обрушаться. Должно допускаться обрушение земной поверхности.

В зависимости от типа выработок, используемых для бурения и доставки, выделяются два основных варианта этой системы:

1. С отбойкой руды из буродоставочных ортов;

2. С отбойкой руды из буродоставочных штреков.

Параметры системы. Этаж по высоте делится на подэтажи, высотой от 10 до 30 м. Каждый подэтаж отрабатывается участками шириной 10 – 20м. Отбойка руды производится веерами вертикальных или крутонаклонных скважин. Толщина отбиваемого слоя достигает 5-6м. В таблице 1 приведены некоторые практические данные по системе разработки с обрушением и торцевым выпуском руды.

Вариант системы разработки подэтажного обрушения с отбойкой руды из буродоставочных ортов и торцовым выпуском руды.

Подготовительные работы заключаются в проведении полевого (а) и рудного (б) штреков откаточного горизонта (1), а также участковых восстающих (2) и участковых рудоспусков (3) (рис. 34).

Нарезные работы заключаются в проведении на каждом подэтаже полевых доставочных штреков (4) и разгрузочной камеры (5) с рудоскатом (6), пройденными в районе каждого рудоспуска. Кроме этого, проводятся буродоставочные орты (7), отрезной штрек (8) и вентиляционные штреки (9).

Очистная выемка. Отработка каждого подэтажа начинается с выемки в районе висячего бока «вырезной» секции (10). Для того, чтобы по мере выемки вырезной секции не происходило уменьшения ее ширины, отбойка в ней производится скважинами, пробуренных с некоторым «перебуром».

Отбойка руды в отрабатываемой секции производится веерами скважин, которые сразу пробуриваются на всю ширину секции, с тем чтобы повысить интенсивность отбойки и сократить время отработки секции. Бурение осуществляется самоходными буровыми установками для бурения скважин. Угол наклона забоя можно выбирать в зависимости от соотношения размеров кусков руды и обрушенных пород (рис. 35).

Рис. 34. Система разработки подэтажного обрушения с отбойкой из буродоставочных ортов с торцовым выпуском руды

а-полевой штрек; б-рудный штрек; 2-участковый восстающий; 3-участковый рудоспуск; 4-доставочный штрек; 5-разгрузочная камера; 6-рудоскат; 7-буро-доставочный орт; 8-отрезной штрек; 9-вентиляционный штрек; 10-вырезная секция.

 

 

 

Таблица 1.- Конструктивные параметры и показатели извлечения по системе подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды.

Рудник, страна, тип руды	Морфология рудных тел	Параметры системы, м	Показатели извлечения, %
Угол падения,^o	Мощность залежи, м	Сечение выработок	Высота подэтажа	Расстояние между выработками	потери	разубоживание
«Кируна», Швеция, железная	45-60	50-200	5х3,7		12-16
5х7	28,5	н.д.	15-25	15-40
«Мальбергет», Швеция, железная			5,5х3,8
5х7	28,5-30,5	н.д.	15-25	15-40
«Бор», Югославия, медная	70-90	10-20	3х3
«Маунт-Айза», Австралия, свинцово-цинковая	н.д.	1,5-45	3,7х4,4	14,5	н.д.	н.д.	н.д.
«Стоби», Канада, никелевая	крутое		н.д	15,6	8,6	н.д	н.д
«Муфулиро», Замбия, медная			н.д.	15,2	10,2		20-30
«Грейс», США, железная		100-130	н.д.		н.д	н.д	н.д
«Южная», Россия, железная	35-40	45-80	12 м^2			8,9	23,1
«Сидеритовая», Россия, железная	25-55	4-25	10-11 м^2	н.д.	н.д.	19,6	9,1
«Юбилейный», Россия, оловянная	30-90					16,0	24,5
	5,9	14,7
Солнечный ГОК, Россия, оловянная						10,9	20,2
	10,9	17,5
ПО «Апатит», Россия, апатито-нефелиновая						14,8	15,0

 

За одну отбойку взрывают 1-2 веера. После взрыва приступают к погрузке руды ковшовыми погрузочно-доставочными машинами, которые доставляют руду от торцевого забоя по подэтажным буродоставочным ортам на доставочный штрек (9) и по нему к разгрузочной камере (5) участкового рудоспуска. По рудоспуску руда перепускается на откаточный горизонт, на котором, как правило, должна быть организована кольцевая откатка по рудному (а) и полевому (б) откаточным штрекам, соединенным через каждые 300-500м ортами.

При такой схеме откаточный штрек должен быть двухпутевым, то есть один путъ занимает загружаемый состав, а другой предназначается для движения составов с других участков рудника.

В вариантах системы с торцовым выпуском руды потери и разубоживание зависят не только от параметров отбиваемого слоя но и от глубины захвата руды погрузочной машиной. Чем глубже внедряются захватывающие элементы машины в руду, тем равномернее оседает обрушенная руда и тем большие размеры имеет обрушенный слой. Поэтому перспективным при этих системах является выпуск руды с применением вибропитателей, конвейеров, имеющих возможность работать «под завалом», а также специальных щитов, на которые обрушают руду и под защитой которых ведут выпуск.

Рис. 35. Положение забоя при торцевом выпуске руды

Управление горным давлением заключается в нахождении такого порядка отработки секции в подэтаже, чтобы создать благоприятные условия для самообрушения вмещающих пород.

Общий порядок отработки месторождения по горизонтали – от центра к флангам. Порядок отработки этажа по вертикали-сверху вниз, при этом отставание нижних подэтажей по отношению к верхним должно составлять не более высоты подэтажа.

Проветривание. Поскольку очистной забой тупиковый, проветривание его затруднено. С целью обеспечения проветривания забоя проходится вентиляционный штрек (9). Свежий воздух из рудного восстающего (2) поступает на подэтаж и через буродоставочные орты и вентиляционный штрек попадает в район производства очистных работ. Отработанный воздух из буродоставочных ортов поступает на доставочный штрек (4) и через ближайший вентиляционный восстающий поступает на вентиляционный горизонт. Проветривание самого забоя – принудительное. Здесь необходимо применение вентилятора местного проветривания.

Охрана труда – правила общие для систем этого класса и такие же, как в системах с открытым очистным пространством и подэтажной отбойкой.

Преимущества варианта. Применение торцового выпуска дает возможность повысить допустимое сечение выработок в 1,5—2 раза и, следовательно, применять более крупные и высокопроизводительные машины. Система с торцевым выпуском менее «травматична» по отношению к массиву. Структурное ослабление массива технологического блока по сравнению с вариантами системы с донным выпуском снижается в 2—3 раза, что благоприятствует его применению на большой глубине разработки. Число очистных забоев в блоке увеличивается в 2—3 раза, что способствует возможности применения селективной выемки руды по сортам и стабилизации качества руды.

Технико-экономические показатели. Производительность забойного рабочего – более 100 (до 200) т/см-чел, потери - 10-30%, разубоживание - 10 -30%.

Вариант системы разработки подэтажного обрушения с отбойкой руды из буродоставочных штреков и торцовым выпуском руды.

В отличие от предыдущего варианта отбойка руды производится не из ортов, а из штреков. То есть, отработка подэтажа производится участками, располагаемыми по простиранию (рис. 36).

Этаж разбивают на подэтажи, высотой 20 м. Направление работ от центра к флангам. При развитии работ необходимо принудительное обрушение пород по простиранию и по падению.

Подготовительно-нарезные работы заключаются в проведении подэтажных полевых штреков (1), доставочных ортов (2), разгрузочных ниш (3), рудоспусков (4), ходков (5) и восстающих (6). Из каждого доставочного орта проходятся параллельно друг другу буродоставочные штреки (7).

Очистная выемка. Основные процессы очистной выемки выполняют из буродоставочных штреков (7). Отбойку начинают с верхнего подэтажа. Отбойка ведётся веерами скважин. За одну отбойку взрывают 1 - 2 веера. После взрыва приступают к погрузке руды ковшовыми погрузочно-доставочными машинами, которые транспортируют руду от торцевого забоя по подэтажным буродоставочным штрекам на доставочный орт и по нему к рудоспуску. По рудоспуску руда перепускается на откаточный штрек, где грузится в вагонетки.

На первом этапе, во избежание выхода подземных горных работ на поверхность, рекомендуется производить частичное магазинирование отбитой руды (около 30%). Параллельно с отбойкой руды производят отбойку налегающих пород висячего бока

Рис. 36. Вариант системы разработки подэтажного обрушения с отбойкой руды из буродоставочных штреков и торцовым выпуском руды

1-подэтажные полевые штреки; 2-доставочные орты; 3-разгрузочные ниши; 4-рудоспуски; 5-ходки; 6-восстающие; 7-буродоставочные штреки.

Управление горным давлением осуществляется аналогично варианту с отбойкой руды из буродоставочных ортов.

Проветривание. Свежий воздух из блокового восстающего (6) поступает на подэтаж и через доставочные орты и буродоставочные штреки попадает в район производства очистных работ. Отработанный воздух из буродоставочных штреков через ближайший вентиляционный восстающий поступает на вентиляционный горизонт. Проветривание самого забоя-принудительное. Здесь необходимо применение вентилятора местного проветривания.

Охрана труда - аналогично варианту с отбойкой из буродоставочных ортов.

Технико-экономические показатели. Производительность забойного рабочего – более 100 т/см-чел (до 200), потери-10-30%, разубоживание-10-30%.

Вариант системы разработки с подэтажной отбойкой с увеличенной высотой подэтажа и торцовым выпуском руды

Вариант испытывался на руднике «Молибден» (вольфрам, молибден. Кабардино-Балкария) и применяется на Салаирском руднике (полиметаллы- цинк, свинец, золото, барит. Кемеровская область).

При большой высоте этажа и отбойке руды скважинами диаметром 100-110 мм выше подэтажных доставочных выработок (1) проводят буровую выработку (2), из которой обуривают панель (рис. 37). Целик (защитный козырек) (3) над буро - доставочными выработками в этом случае обрушают скважинами небольшого диаметра с некоторым отставанием от взрывания глубоких скважин.

Руду отбивают слоями толщиной до 4-7м на ранее обрушенные породы. При высоте подэтажа до 20 м шаг обрушения защитного козырька принимают равным толщине отбиваемого слоя; при большей высоте козырек обрушают в 2—3 приема. На погрузке и доставке руд применяют погрузочно-доставочные машины, которыми руда по штреку (орту) (4) доставляется к рудоспуску.

 

Рис. 37. Вариант отработки с подэтажной отбойкой в «зажиме» с увеличенной высотой подэтажа

1-подэтажные доставочные выработки; 2-буровая выработка; 3-защитный козырек.

Преимущества варианта: независимое ведение буровых и добычных работ, уменьшение объема горно-подготовительных работ (на 25% по сравнению со «шведским» вариантом), увеличение толщины отбиваемого слоя руды. Кроме того, наличие защитного козырька снижает ударные нагрузки на доставочные выработки.

Технико-экономические показатели. Производительность забойного рабочего – 100 т/см-чел, потери руды – 7,5%, разубоживание - 12%.

Системы этажного обрушения.

Сущность. Отбойка руды осуществляется большими участками на всю высоту этажа (блока), а выпуск руды производится под обрушенными породами. Главное и принципиальное отличие данной системы от систем разработки подэтажного обрушения заключается в том, что система этажного обрушения имеет один горизонт выпуска.

Все системы принудительного этажного обрушения делятся на 2 группы:

1. принудительное этажное обрушение с двухстадийной выемкой, когда вначале отрабатывается компенсационная камера (или пространство), а затем производится отбойка основных запасов.

2. принудительное этажное обрушение с одностадийной выемкой без образования компенсационных камер («в зажатой среде»).

Системы принудительного этажного обрушения с двухстадийной выемкой подразделяются на варианты:

1. принудительное этажное обрушение на горизонтальные компенсационные камеры, когда обрушаемый массив руды располагается над подсечными камерами высотой до 10—15 м;

2. принудительное этажное обрушение на вертикальные компенсационные камеры, когда основная часть обрушаемого массива располагается сбоку от камер, имеющих высоту 35—40 м и ширину до 10—12 м.

Конструктивно они аналогичны вариантам системы подэтажного обрушения, но характеризуется большей высотой обрушаемого массива руды.