Содержание
Общие сведения о системах разработки
Система разработки с этажным принудительным обрушением с торцовым выпуском руды в зажиме
Системы разработки с магазинированием руды
Системы со шпуровой отбойкой из магазинов
Расчет параметров шпуровой отбойки
Список литературы
1. Общие сведения о системах разработки
Вследствие значительного разнообразия форм и изменчивости элементов залегания рудных залежей системы разработки рудных месторождений существенно отличаются от систем разработки угольных месторождений. В основу классификации систем разработки рудных месторождений положен способ поддержания очистного пространства. Все их многообразие может быть представлено следующими тремя классами:
• системы разработки с естественным поддержанием очи стного пространства , основанным на использовании естественной устойчивости руды и вмещающих пород. Для них характерны более высокая производительность блоков, ниже трудоемкость и себестоимость добычи. Однако они отличаются значительными потерями руды в целиках;
• системы разработки с обрушением руды и вмещающих по род , отличающиеся также невысокими затратами на управление горным давлением. Это высокопроизводительные системы, но имеющие повышенные потери отбитой руды и ее высокое разубоживание вследствие неполного выпуска руды из блока;
• системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства. Для них характерны высокие затраты на возведение закладки или крепи, либо то и другое, более низкие потери и разубоживание.
К первому классу относятся такие системы разработки, как сплошная, камерно-столбовая, камерная с отбойкой из магазина и др., ко второму — этажное принудительное обрушение, этажное самообрушение, подэтажное обрушение и др., к третьему — однослойная выемка с закладкой, горизонтальные слои с закладкой, наклонные слои с закладкой, столбовая с обрушением и др.
Выбор системы разработки.
При разработке пластов тонких и средней мощности (до 3,5 м) выемку ведут сразу на полную мощность, разработку мощных слоёв ведут либо отдельными слоями, либо на всю мощность. Минимальная высота очистного пространства зависит от мощности, угла падения пласта, от применяемой техники.
При наклонном и крутом падении отбитый уголь может перемещаться к основному (откаточному) штреку под действием силы тяжести, что должно учитываться при выборе оптимальной системы разработки.
Крепость угля и его трещиноватость оказывают влияние на выбор способа (механическая или буровзрывная) и на устойчивость кровли и боковых пород, т.е. на выбор крепи. Пласта угля, склонного к самовозгоранию, должны отрабатываться с наименьшими потерями, с заиливанием или с полной закладкой выработанного пространства.
При разработке сближенных пластов необходимо соблюдать очерёдность их выемки, выдерживать безопасные расстояния по отставанию забоев, выбрать способ подготовки пластов – совместный или раздельный.
При большой обводнённости должны применяться следующие мероприятия: дренаж выемочных отдельных участков, оставляться предохранительные целики, тщательно подобран способ управления кровлей и система разработки, облегчающая вывод воды из ваработанного пространства.
Для обеспечения требуемой производительности шахты необходимо подобрать оптимальный очистной комплекс, окончательный выбор можно сделать на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.
СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ С КРЕПЛЕНИЕМ II ЗАКЛАДКОЙ ОЧИСТНОГО ПРОСТРАНСТВА
В отличие от систем с креплением, которые применяют для отработки маломощных месторождений, системы с креплением п закладкой применяются па месторождениях любой мощности. Поддержание выработанного пространства при этих системах осуществляется регулярно возводимой крепью и закладкой. Системы применяют при слабых неустойчивых рудах и вмещающих породах, непостоянной форме, мощности и углах падения, при наличии крупных включений и прослоек пустых пород в руде, высокой ее ценности и необходимости сохранения поверхности от обрушения.
Системы разработки с креплением и закладкой применяют главнымобразом на медных и полиметаллических рудниках. В настоящее время удельный вес этих систем резко снизился за счет применения других, более производительных и эффективных систем.
Признаками для классификации систем с креплением и закладкой являются направление подвигания забоя и способочистной выемки. По этим признакам выделяют три основные группы систем:
1. Системы разработки горизонтальными слоями но прости
ранию.
2. Системы разработки вертикальными прирезками и корот
кими блоками.
3. Сплошные системы разработки.
Условия применения систем каждой группы имеют существенные различия, но, учитывая их малое распространение, рассмотрим только одну из них.
При выемке по простиранию применяют как усиленную распорную крепь (при мощности до 3—4 м), так и станковую крепь (при мощности до 10—12 м).
Крепь изготовляют из круглого леса диаметром 20—30 см. Высота станка 2,0—2,25 м. Размеры станка в плане 1,5X1,5; 1,8X1,8; 2x2 м. Элементы крепи заготовляются на поверхности специальными машинами.
Общий вид системы разработки горизонтальными слоями по простиранию со станковой крепью и закладкой показан на рис. 96.
Подготовка блока состоит в проведении откаточного штрека и проходке восстающего в центре блока. Откаточный штрек крепят крепежными рамами, а восстающий — срубовой крепью с внутренней обшивкой закладочного отделения. Два других
 |
отделения восстающего используются как вентиляционно-ходовые и для доставки крепи.
Очистную выемку начинают от восстающего на уровне кровли или почвы откаточного штрека. Почву первого отработанного слоя покрывают плотным настилом.
При полном развитии работ закладка отстает от кровли забоя на один-два станка. Способ размещения закладки в блоке определяется формой забоя. При небольшом числе длинных уступов (8—12 м) закладочный материал скреперуют; если же устойчивость руды позволяет вести отработку короткими уступами, создается возможность наклонного расположения закладки под действием силы тяжести.
Наличие крепи в забое позволяет совмещать закладку с другими операциями: бурением, креплением.
Через каждые два-четыре станка устраивают рудоспуски путем обшивки станков изнутри досками. Поверхность закладки покрывают настилом. Руду отбивают неглубокими горизонтальными шпурами с небольшими зарядами.
Для предохранения крепи от поломок при взрывании шпуров необходима тщательная прочная расклинка ее./Неправильное расположение шпуров или недостаточная расклинка являются причиной поломок как отдельных элементов крепи, так и массового ее разрушения.
При мощности рудных залежей более 12 м разработку ведут вкрест простирания вертикальными прирезками или короткими блоками.
Большая трудоемкость работ по креплению и закладке, низкая производительность труда забойных рабочих, большой расход лесоматериалов, слабая механизация работ и высокая стоимость добычи позволяют применять системы с креплением и закладкой только в особо неблагоприятных горно-геологических условиях.
Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства
Системы разработки этого класса имеют весьма широкое распространение. Они применяются главным образом при устойчивых рудах и вмещающих породах.
На пологих и наклонных залежах устойчивой руды и вмещающей породы применяют сплошную систему разработки. При пологом залегании залежи делят на панели (рис. 1.1.). Подготовка заключается в проведении откаточных и панельных штреков. Панель отрабатывается сплошным забоем по всей ее ширине с открытым очистным пространством. Кровля поддерживается неизвлекаемыми опорными целиками круглой формы. В зависимости от мощности залежи их диаметр колеблется от 3-6 до 8-10 м. Опорные целики могут быть регулярными и спорадическими.
Отбойка руды — шпуровая, что позволяет сохранить устойчивость целиков и кровли очистного пространства. Длина шпуров 2-4,5 м. Их бурят с помощью буровых кареток. Заряжают шпуры с самоходных кареток, используемых для осмотра кровли. В случае необходимости кровлю очистного пространства усиливают анкерной крепью. Доставляют руду до рудоспуска самоходным оборудованием через сбойки по панельному штреку. Проветривание осуществляется за счет общешахтной струи.
Рис. 1.1. Сплошная система разработки:
1 — ленточный целик; 2 — опорные целики; 3 — откаточный штрек; 4 — панельный штрек; 5 — рудоспуск; б — основной откаточный штрек; 7 — анкерная крепь; 8, 9 — вентиляционные выработки; 10 — сбойки; 11 — буровая каретка; 12 — погрузочно-доставочная машина
Рассматриваемая разновидность сплошной системы разработки применяется при мощности залежи от 3 до 25 м. Минимальная мощность лимитируется габаритами доставочного оборудования, максимальная — высотой буровой каретки или каретки для заряжания шпуров и осмотра кровли.
Технико-экономические показатели сплошной системы разработки являются самыми высокими при подземной разработке руд. Однако потери руды достигают 25-35 %.
При разработке крутых залежей мощностью более 5 м с устойчивыми рудами и вмещающими породами применяют камерную систему разработки с отбойкой из подэтажных выработок (штреков или ортов). Иногда ее называют системой подэтажных штреков. При мощности рудного тела более 15-20 м камеры располагают вкрест простирания. В этом случае от откаточного штрека (обычно полевого) под камерой проходит откаточный орт.
Подготовка блоков включает (рис. 1.2.) проведение этажного откаточного штрека и блоковых восстающих, располагаемых в междукамерных целиках. Между восстающими на высоте 6-8 м над откаточным штреком проводят штрек горизонта подсечки. Его соединяют с откаточным штреком короткими рудоспусками. В верхней части рудоспуски разделывают в воронки. От блоковых восстающих через 8-12 м по высоте проводят буровые выработки (штрек или орты). Под вентиляционным штреком оставляют 6-8-метровую потолочину, погашаемую после отработки камеры. В центре блока проводят разрезной восстающий, который затем разделывают в отрезную щель на всю мощность рудного тела.
Отбойка руды в камере производится вертикальными слоями толщиной 1,5-2,0 м на отрезную щель с помощью веерных или параллельных скважин, пробуриваемых из подэтажных выработок. Вторичное дробление негабарита, выход которого составляет 10-20 %, осуществляется в горловинах выпускных выработок или на почве доставочных.
Свежий воздух для проветривания камеры поступает с откаточного штрека по подэтажным выработкам. Исходящая струя поступает на вентиляционный горизонт через отрезную щель.
Рис. 1.2. Камерная система разработки с подэтажной отбойкой:
1—восстающий; 2 — откаточный штрек; 5 — воронка; 4 — штрек горизонта подсечки; 5 — подэтажные выработки; 6 — потолочина; 7—вентиляционный штрек
Система разработки с подэтажной отбойкой отличается довольно высокими технико-экономическими показателями, но большим объемом проведения подготовительно-нарезных выработок.
При разработке крутых рудных залежей с углом падения не менее 55-60° мощностью до 6-8 м находит применение выемка с магазинированием руды. Поддержание выработанного пространства производится рудными целиками. Поверхность замагазинированной руды служит платформой для рабочих и размещения бурового оборудования. Отбойка чередуется с частичным выпуском руды. Полный выпуск производится после окончательной отбойки руды в блоке. Применяются различные варианты системы разработки: с отбойкой шпурами из магазина (рис. 1.3.), с отбойкой скважинами из восстающих и другие.
Подготовка блока заключается в проветривании откаточного и вентиляционного штреков, блоковых восстающих. Расстояние между рудоспусками 3-4 м. Размер блока по простиранию до 80-100 м.
Очистная выемка в блоке состоит из трех стадий: подсечки магазина и образования в его основании воронок; отбойки руды шпурами длиной до 2,5 м до уровня подштрекового целика и магазинирования руды; выпуска руды и погашения междуэтажных и междукамерных целиков. Особое внимание уделяется на равномерность выпуска руды в процессе ведения очистных работ в блоке. Дробление негабарита осуществляется непосредственно в камере на поверхности отбитой руды накладными зарядами. Свежий воздух поступает в очистное пространство по одному из восстающих.
Рис. 1.3. Система разработки с магазинированием руды:
1 — восстающий; 2 — откаточный штрек; 3 — рудоспуски; 4 — замагазинированная руда; 5 — восстающие шпуры; б—ходки между камерой и восстающим; 7—вентиляционный штрек; 8 — подштрековый целик
Исходящая струя на вентиляционный горизонт обычно поступает по другому восстающему. Технико-экономические показатели системы достаточно высокие.
Систему с магазинированием руды применяют при устойчивых рудах и вмещающих породах. Отбитая руда не должна слеживаться и самовозгораться. Ценность руды обычно высокая или средняя.
Основные достоинства системы: небольшой объем подготовительно-нарезных работ; высокая эффективность буровзрывных работ; высокая производительность труда и низкая себестоимость. Недостатки: невозможность выдачи руды по сортам; возможность несчастных случаев при внезапном оседании руды.
Рассмотренные системы разработки являются наиболее типичными представителями систем с естественным поддержанием очистного пространства. Существуют и другие системы разработки этого класса, изучение которых является предметом специальных дисциплин.
Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород
Системы этого класса широко применяются при разработке мощных и средней мощности рудных залежей, особенно при добыче железных руд. Для систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород характерна массовая отбойка руды с последующим самообрушением или принудительным обрушением на нее налегающих пород. Выпуск руды осуществляется под обрушенными породами на всю высоту этажа или подэтажа.
Наиболее широко применяются варианты с вертикальными или горизонтальными компенсационными камерами и со сплошной выемкой и отбойкой в зажиме с донным или торцевым выпуском руды.
При отбойке руды с компенсационными камерами выемку руды осуществляют в две стадии (рис. 1.4). Сначала образуют компенсационные камеры, применяя камерную систему разработки. Их объем равен примерно одной трети запасов блока. Эта часть руды после отбойки вследствие разрыхления занимает весь начальный объем блока. На рис. 1.4 показан донный выпуск руды под обрушенными налегающими породами.
Подготовка блока к очистной выемке состоит в проведении откаточных и вентиляционных выработок, доставочных выработок горизонта скреперования, подсечки камеры блока, проходке коротких рудоспусков (дучек) и образовании воронок, через которые осуществляется выпуск отбитой руды, а также блоковых восстающих. В крутых залежах мощностью до 15-25 м камеры, как правило, располагают длинной стороной по простиранию. Длина блока по простиранию 40-60 м. В более мощных залежах блоки длинной стороной располагают вкрест простирания.
Высота этажа при этажном обрушении ограничивается возможностями бурового оборудования, обеспечивающего бурение вертикальных или крутонаклонных скважин соответствующей длины, и составляет 40-60 м и иногда более.
В практике разработки рудных месторождений применяют различные варианты систем с массовой отбойкой и донным выпуском руды: двустадийная (с компенсационными камерами) и одностадийная (отбойка в зажиме) выемка руды; отбойка вертикальными (параллельными или веерными скважинами) или горизонтальными (веерными скважинами) слоями и другие.
В отличие от систем разработки с донным выпуском руды в системах с торцевым выпуском отпадает надобность в устройстве днищ камер, что упрощает подготовку и снижает затраты на ее осуществление. Характерным представителем является система этажного принудительного обрушения с торцевым выпуском руды в зажиме (рис. 1.5).
При этой системе разработки осуществляется сплошная выемка со скважинной отбойкой руды в зажиме и выпуском ее непосредственно под налегающими обрушенными породами через торец доставочной выработки. Отбойка осуществляется на всю высоту этажа.
Рис. 1.4. Система разработки с подэтажным принудительным обрушением на компенсационное пространство и донным выпуском руды:
1 — камера; 2 — отрезная щель; 3 — скреперный орт; 4 — соединительный штрек; 5 — откаточный штрек; б — выработка для разбуривания междукамерных целиков; 7— орт для разбуривания междуэтажного целика
Временный целик (козырек) над доставочной выработкой погашается по мере выпуска руды. Диаметр скважин 100-150 мм.
Подготовка блока заключается в проведении буровых и доставочных выработок, разделке из восстающего отрезной щели на фланге блока и обрушении на нее налегающих пород. Затем на образовавшийся зажимающий материал производят последовательную отбойку вертикальных слоев руды. Скважины располагают веерами. Параметры системы разработки: высота этажа 50-60 м, а на пологих пластах она ограничивается ее мощностью; длина блока не менее 50 м.
Рис. 1.5. Система разработки с этажным принудительным обрушением с торцевым выпуском руды в зажиме:
1 — ходок; 2 — орт; 3 — рудоспуск; 4 — буровой штрек; 5 — скважины для отбойки руды; 6 — предохранительный козырек; 7 — вентиляционный штрек; 8 — виброконвейер; 9 — вибропитатель
Выпуск руды является важным этапом очистной выемки. Сначала идет так называемая чистая руда (около 20-25 % общего объема), затем по мере выпуска содержание металла в рудной массе вследствие разубоживания уменьшается и доходит до некоторого минимума, соответствующего предельному разубоживанию. На этом пределе содержания металла выпуск руды из данного положения торца доставочной выработки прекращается. Выпуск руды из доставочной выработки осуществляется передвижным вибропитателем. На доставке ее на рудоспуске используют секционные виброконвейеры или самоходное погрузочно-доставочное оборудование.
Проветривание доставочной выработки в процессе выпуска и доставки руды производится вентилятором местного проветривания или вентиляционной выработкой, пройденной параллельно доставочной. Система разработки с торцевым выпуском руды является наиболее перспективной в классе систем с обрушением руды и вмещающих пород.
Для систем разработки с массовой отбойкой руды характерны довольно высокие технико-экономические показатели, но сравнительно высоки потери и разубоживание, достигающие в отдельных случаях 20 %.
Системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства
Искусственное поддержание очистного пространства является составной частью технологии выемки руды в ряде горно-геологических условий. Системы с искусственным поддержанием очистного пространства применяют главным образом при разработке ценных и самовозгорающихся руд, а также в случае необходимости сохранения поверхности. Очистное пространство либо поддерживают в призабойной зоне крепью, либо заполняют пустыми породами, либо применяют то и другое. Способ искусственного поддержания очистного пространства определяет разновидности систем разработки этого класса.
Системы разработки с креплением (с простой распорной крепью, с усиленной распорной крепью и др.) являются дорогими, но обусловливают довольно низкие потери и разубоживание руды. Иногда в случае необходимости очистное пространство, поддерживаемое крепью, заполняется закладкой.
Наиболее дорогими являются системы разработки с закладкой очистного пространства. Поэтому их обычно применяют при разработке ценных руд или с целью сохранения поверхности. Применяют самотечную, механическую, пневматическую и гидравлическую закладку, а также закладку твердеющими смесями. Последняя в большей степени, чем другие, обеспечивает сохранность поверхности. Из систем разработки с закладкой наиболее широко применяются горизонтальные слои. На рис. 1.6 представлен вариант этой системы разработки с сухой закладкой.
В представленном варианте системы разработки горизонтальными слоями подготовка блока заключается в проведении откаточного и вентиляционного штреков, а также блоковых восстающих, по которым осуществляются спуск закладочного материала и отвод исходящей струи воздуха. Восстающие оборудованы ходовым отделением. По мере отбойки руды, осуществляемой в восходящем порядке, в середине блока в закладываемом пространстве выкрепляют рудоспуски с ходовым отделением, по которому поступает
29-04-2015, 01:03