Системы разработки с закладкой очистного пространства.

Отличительной особенностью систем разработки с закладкой является заполнение выработанного пространства закладочным материалом по мере подвигания очистной выемки. Операция закладки входит в цикл очистных работ уступа или слоя.

От систем разработки с закладкой следует отличать системы с последующей закладкой камер!

Последующая закладка выработанного пространства применяется при системах разработки с открытым очистным пространством, с магазинированием руды и комбинированных. Она служит для того, чтобы предотвратить сдвижение вмещающих,пород после выемки блока, а иногда для создания благоприятных условий для выемки целиков. В последнем случае применяют твердеющую закладку, позволяющую до минимума сократить потери руды при выемке целиков.

Применение закладки выработанного пространства обеспечивает высокую полноту извлечения полезных ископаемых, безопасность работ в сложных горно-геологических условиях, исключает возможность самовозгорания руд, а при разработке глубоко залегающих месторождений является эффективным средством поддержания горных пород.

При применении самоходного оборудования, использовании дешевых закладочных материалов и освоении гидротранспорта их системы разработки с закладкой становятся наиболее эффективными.

Группы систем разработки с закладкой выработанного пространства отличаются друг от друга направлением очистной выемки, способом получения закладочного материала и формой очистного забоя. В зависимости от этих признаков различают:

· Системы разработки горизонтальными слоями с закладкой.

· Системы разработки наклонными слоями с закладкой.

· Потолкоуступные системы разработки тонких жил с раздельной выемкой и закладкой.

· Нисходящие системы послойной разработки с закладкой.

· Системы разработки со сплошной выемкой руды и закладкой.

Предпочтительная мощность рудного тела - от нескольких сантиметров до 6 м и более объясняется тем, что для закладки выработанного пространства небольшой ширины необходимое количество закладочного материала можно получить за счет проходки горнокапитальных и подготовительных выработок, а также попутной подрывки боковых пород в очистном пространстве. Кроме того, для маломощных жил с неустойчивыми вмещающими породами систему с закладкой почти невозможно заменить какой-либо другой системой. В мощных месторождениях системы с закладкой применяют в том случае, когда необходимо сохранить от сдвижения налегающие породы или земную поверхность.

Крутое падение рудных тел. Пологое падение затрудняет размещение в очистном пространстве закладочного материала, поэтому системы с закладкой в пологопадающих рудных телах применяют реже.

Устойчивые руды, так как в случае применения регулярной крепи система относится к классу систем с креплением и закладкой.

Неустойчивые вмещающие породы, так как крепкие руды при устойчивых вмещающих породах можно разрабатывать более производительными системами разработки с открытым очистным пространством и магазинированием. Однако устойчивость боковых пород не влияет на применение систем с закладкой, когда необходимость в них бывает связана с какими-либо обстоятельствами, например, необходимостью подрывки боков, наличием в рудном теле значительных включений или прослоев пустой породы, недопустимостью сдвижения вмещающих пород.

Высокая ценность руды вследствие значительной себестоимости добычи.

Большинство вариантов систем с закладкой обеспечивают возможность раздельной отбойки руды и пустой породы, а также выдачу из блока руды разных сортов. Эти достоинства систем с закладкой нередко играют решающую роль при выборе систем разработки.

 

Условия применения

Группа	Мощность(m), м	Угол падения, (a),град.	Ценность	Устойчивость
				руда	вмещающие породы
Системы раз работки горизонтальными слоями с закладкой	От тонких до средней мощности (до 6м)	Крутое	Ценные	Устойчивые	Неустойчивые, устойчивые
Cистемы разработки наклонными слоями с закладкой	0.7¸0.8 3-4	Крутое	Ценные	Устойчивые	Устойчивые
Потолкоуступные системы с закладкой	Весьма тонкие	Крутое	Ценные	От малоустойчивых до устойчивых
Сплошная система разработки с закладкой	Мало-мощные	Пологое (3-7°)	Ср.ценности ценные	Малоустойчивые
Система разработки с закладкой полосами по восстанию	Маломощные (0.2¸0.5м)	Пологое, наклонное (15-40°)	Ср.ценности, ценные;	Малоустойчивые-ср.уст.

 

Нормативные показатели параметров выемочных блоков

Система разработки	Мощность рудного тела, м	Угол падения рудного тела, град	Длина блока по простиранию (ширина панели) м	Высота блока (этажа) длина (панели), м	Примечание
Горизонтальные слои с закладкой	1,2-6	20-30 до 90	30-50	40-60
Наклонные слои с закладкой	1 5-3	40-90	20-35	40-60

Применение в МЦМ

Наименование систем разработки	Мощность рудных тел	Угол падения рудных тел	Высота этажа	Длина блока,м	Примечание
Система с закладкой	от весьма тонких до весьма мощных	0-90	40 - 60 и более	от 40 - 60 до 100 130 и более

 

Разбивка блока на элементы при различных системах разработки

Система разработки	Элементы блока
	Камера (панель)	Целики
Однослойная выемка с закладкой	Панель	Межпанельные целики
Горизонтальные слои с закладкой	Камера	Междублоковый целик, междуэтажный целик
Наклонные слои с закладкой	Камера	Междублоковый целик, междуэтажный целик
Система разработки тонких жил с раздельной выемкой	Камера	Междублоковый целик (возможен), междуэажный целик
Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой	Блок на элементы не разбивается

Методы отработки элементов блока при различных системах разработки

Система разработки	Элементы блока
	Камера (панель)	Междукамерный целик	Междуэтажный целик
Однослойная выемка с закладкой	Панель заполнена подрываемыми породами кровли	Не отрабатывается
	Панель заполнена сухой закладкои	Не отрабатывается
Горизонтальные слои с закладкой	Камера заполнена закладкой	Подэтажное обрушение	Подэтажное обрушение
	Камера заполнена закладкой	Системы с креплением и закладкой	Системы с креплением и закладкой
Наклонные слои с закладкой	Камера заполнена закладкой	Системы с креплением и закладкой	Системы с креплением и закладкой
Система разработки тонких жил с раздельной выемкой	Камера заполнена прирезаемыми вмещающими породами	С усиленной распорной крепью
Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой	Блок отрабатывается слоями без разделения на элементы

 

Примерные схемы механизации основных и вспомогательных производственных процессов при отработке элементов блока

Система разработки	Элемент блока	Основные производственные процессы								Вспомогательные процессы
		Буров работы		Выпуск и погрузка		Доставка		Поддержание очистного пространства	Заряжение	Оборка кровли или подкрепление кровли и блоков	Зачистка
Горизонтальные слои с закладкой	Камера	ПР ТП	ПДМ СК			ПДМ ЖД		Заполняется закладкой	МЗШ	ПР	—
	Междукамерныи и междуэтажный целики							—		—	—
Наклонные слои с закладкой	Камера	ПР ТП	ПДМ			ПДМ			МЗЛ	ПР	—
			ПМ			СВ
Система раз работки жил с раздельной выемкой	Камера	ПР ТП	СК			ЖД		—	МЗШ	ПР	—
Однослойная выемка с закладкой	Панель	ПР СБК		ПМ ПДМ СК		СВ ПДМ ЖД	Заполняется закладкой		РМЗШ МЗШ		—
Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой	Отработка слоя	ПР КП СБК			СК ПМ ПДМ	СК СВ ПДМ	—		МЗШ	—	—

 

 

Закладочные материалы.

В качестве закладочных материалов применяют песок, дробленые горные породы, полученные в шахте или добытые на поверхности, породы от моек и сортировок, из отвалов на поверхности, хвосты обогатительных фабрик, котельные и металлургические шлаки.

В зависимости от состояния закладки и способов транспортировки закладочных материалов в отработанное пространство камер различают сухую самотечную, механическую, пневматическую, гидравлическую и твердеющую закладки.

Для самотечной сухой закладки рекомендуется дробленый материал в кусках смешанной крупности, песчанистый гравий, хвосты обогатительных фабрик, гранулированные шлаки. Добавка глины к такому закладочному материалу не должна превышать 15—20 %.

Для механической закладки используются породы от проходческих работ с крупностью кусков до 150—200 мм.

Для пневматической закладки используют дробленые малоабразивные породы крупностью от 5 до 60 мм с примесью глины до 10 - 15 %. Максимальные размеры отдельных кусков не должны быть более трети диаметра трубопровода.

Для гидравлической закладки наилучшие результаты дает использование крупнозернистых песков и обесшламленных хвостов обогатительных фабрик. Хорошими свойствами обладает закладочная шихта, состоящая из 60 % кварцевого песка и 40 % сланцевого щебня с крупностью кусков не более 20 мм. Общая усадка такого материала не превышает 6—9 %.

В зависимости от материала закладки соотношение твердого к жидкому принимается: для песка от 1 -0,75 до 1 - 1: для более крупного материала от 1 - 1,5 до 1 -2,5.

Увеличение крупности материала приводит к повышенным притокам воды в горные выработки и их заиливанию, а также к увеличению нагрузки на водоотливные установки.

Закладочный материя т после размещения его в выработанном пространстве оседает. Величина коэффициента усадки (%) колеблется в пределах:

· при сухой самотечной закладке 20—25

· при механической закладке      20—30

· при пневматической закладке 10—15

· при гидравлической закладке   5—10

Твердеющая закладка представляет собой смесь ряда компонентов — вяжущего, заполнителя и воды. После укладки она затвердевает, образуя монолитный массив. В некоторых случаях для повышения пластичности и транспортабельности в ее состав вводят тонкомолотые инертные и слабоактивные добавки, так называемые микронаполнители, а также пластифицирующие добавки, обеспечивающие минимальные углы растекания смеси.

Твердеющая закладка применяется с целью отработки месторождений с минимальными потерями. Кроме того, она применяется при совместной открыто-подземной разработке месторождений, опережающей выемке ценных руд при сохранении более бедных для последующей повторной разработки, разработке месторождений на больших глубинах с повышенной опасностью горных ударов, отработке пожароопасных месторождений, а также месторождений, находящихся под охраняемыми объектами и водоемами.