Основные параметры шпуровой отбойки

Отбойка руды осуществляется слоями толщиной 2-3 м. Шпуры бурят вертикально или горизонтально ручными, телескопными или колонковыми перфораторами. Для предотвращения смешивания руды с закладочным материалом перед отбойкой на поверхность закладки укладывают настил из конвейер­ной ленты, металлических листов или набрызгбетона толщиной 10-15 см. Доставка отбитой руды к рудоспуску производится скрепером. После уборки руды разбирают настил (за исключе­нием набрызгбетона), наращивают рудоспуски и приступают к закладочным работам. Сухой сыпучий материал, поступающий по закладочному отделению восстающего, размещают в слое с помощью того же оборудования, которое используется для доставки руды. Закладка служит для поддержания боков очистного пространства, а поверхность ее является платформой для размещения оборудования и рабочих. При применении литой твердеющей закладки выемка слоев может осуществляться в нисходящем порядке.

Рис. 1.6. Система разработки горизонтальными слоями с закладкой:

1 — откаточный штрек; 2 — ходовое отделение восстающего; 3 — закладочное отделение; 4 — скрепер; 5 — скреперная лебедка; 6 — рудоспускное отделение восстающего; 7 — настил; 8—закладочный массив; 9 — вентиляционный штрек

Система разработки горизонтальными слоями может применяться при любых мощности и углах падения рудных залежей, но чаще при разработке крутых жил и месторождений большой мощности. Руда должна быть устойчивой или средней устойчивости, ценной, чтобы компенсировать затраты на закладку. Боковые породы могут быть неустойчивыми.

Системы разработки с закладкой являются более трудоем­кими по сравнению с системами предыдущих классов, но обеспечивают минимальные потери и разубоживание руды, а также сохранность поверхности, особенно при ведении работ с твердеющей закладкой.

Наряду с традиционной технологией добычи руд, основанной на разрушении рудного массива различными способами, применяют скважинную технологию, к которой относятся растворение солей, выплавка серы, выжигание серы под землей до сернистого газа, подземная гидродобыча и выщелачивание металлов.

Системы разработки с магазинированием руды

Отличительная особенность этих систем заключается в том, что выработанное пространство блока в процессе его отработки заполняется отбитой рудой. Ввиду того, что она занимает больший объем, чем в массиве, необходимо до 30 % руды по мере отбойки выпускать на откаточный горизонт, оставляя под кров­лей свободное рабочее пространство высотой около 2 м.

По окончании отбойки в блоке производят общий выпуск руды, выработанное пространство остается открытым, реже заполняется закладкой или подвергается обрушению.

Как и при системах с открытым очистным пространством, для поддержания вмещающих пород оставляют междуэтажные и междукамерные целики, безрудные участки или применяют закладку. Отбитая руда препятствует отслаиванию вмещающих пород в процессе выемки блока и служит основанием (платформой) для рабочих очистного забоя.

Системы с магазинированием применяются в крепких устой­чивых рудах и устойчивых вмещающих породах. Руда не дол­жна слеживаться, окисляться и самовозгораться. Угол падения рудного тела должен быть не менее 55-60⁰ .

Широкое распространение эти системы разработки получили при разработке крутопадающих жильных месторождений с мощ­ностью от 0,5 до 5 м и выдержанным залеганием.

Ценность руды влияет только на выбор варианта: при разработке ценных руд для сокращения потерь разработку ведут без оставления междуэтажных и между блоковых целиков, заменяя их распорной крепью.

Удельный вес систем с магазинированием при разработке жильных месторождений составляет около 50%.

По способу отбойки руды системы разделяются на три группы: со шпуровой отбойкой из магазина; с отбойкой руды из специальных выработок; с отбойкой руды глубокими скважинами.

Наиболее многообразной является первая группа систем, в которой по форме и способу образования магазина можно выделить два вида: системы с полным магазинированием - отбитая руда заполняет выработанное пространство на всю высоту этажа или блока; системы с частичным магазинированием — отбитая руда заполняет этаж только на часть высоты блока (слой, подэтаж).

Вторая подгруппа является переходной между системами с магазинированием и открытым очистным пространством и может быть отнесена к любому из этих классов.

Системы со шпуровой отбойкой из магазинов

На рис. 2.1 показан вариант этой системы при разработке крутопадающих рудных тел. Откаточный штрек 1 располагается в рудном теле посредине мощности его или по контакту с лежачим блоком.

В крепкой руде штрек проводят без крепи и его кровле придают форму свода. Вентиляционным служит откаточный штрек 2 вышележащего этажа. Высота этажа 50—60 м.

Этаж по простиранию разделяют на выемочные блоки длиной от 40 до 100 м восстающими, расположенными в междука­мерных целиках по их оси. Восстающие закрепляют распорками и через 4-6 м по вертикали сбивают с камерами ходками 3. Иногда посредине блока большой длины проходят дополнительный восстающий для обеспечения удобной доставки в камеру материалов и оборудования и улучшения проветри­вания очистных забоев. При наличии его фланговые восстающие проходят меньшим сечением и в них устраивают только одно лестничное отделение.

Расстояние между рудоспусками не превышает 5-6 м, так как при увеличении расстояния происходит неравномерное опускание руды в магазине.

Очистная выемка блока состоит из четырех стадий: подсечки магазина и образования в его подошве воронок; отбойки рудыдо уровня подштрекового целика и магазинирование ее; выпуска руды и выемки междуэтажных и междукамерных целиков.

Подсечку и образование воронок производят сразу по всей длине блока. В месторождениях тонких рудных залежей для этого проводят подсечный штрек 4.

Очистную выемку ведут потолкоуступным забоем с длиной уступов 10-12 м и высотой 1,5—2 м пли сплошным забоем по всей длине блока.

Уступы обуривают восходящими или горизонтальными шпу­рами с поверхности замагазинированной руды. Одновременно разбуривают крупные куски на поверхности отбитой руды.

Цикл очистной выемки, включающий бурение и взрывание шпуров, проветривание, выпуск излишков руды и оборку кровли, продолжается обычно две или три смены. Количество выпускаемой в каждом цикле руды зависит от ее разрыхления. После выпуска высота рабочего пространства находится в пределах 1,8-2,5 м.

При достижении очистной выемкой границы подштрекового целика, начинают выпуск из блока всей замагазинированной руды. Его ведут равномерно из всех люков. Целики под и над вентиляционным штреком извлекают после окончания закладки блока, так как верхний штрек па время закладочных работ необходимо сохранить. Если выработанное пространство не закладывают, выемку междуэтажных целиков можно производить одновременно с выпуском руды. Целики не извлекают только при добыче малоценных руд.

Рис. 2.2 Система разработки с магазинированием и сплошной выемкой

Для удобства отработки целиков откаточный штрек можно проводить в породах лежачего бока. В этом случае над наклонными рудоспусками располагают подсечной рудный штрек из которого в местах сопряжения его с рудоспусками разбуривают воронки. Сокращение потерь руды и удобство работ компенсируют перерасходы по проведению полевых штреков и ру­доспусков.

Для предотвращения динамических ударов в выработанное пространство обрушают вмещающие породы шпурами глубиной до 6 м, пробуренными из коротких восстающих и рассечек.

При разработке жил небольшой мощности (до 1,5-2 м), особенно с ценной рудой, вместо оставления междуэтажных и междукамерных целиков устанавливают крепь в штреке и вос­стающих. Устранение потерь руды в целиках, сокращение проходки большого числа рудоспусков по подсечке блока, образованию воронок, проведению восстающих с ходками являются основным преимуществом этого варианта системы (рис. 2.2).

Для подготовки блока проходят откаточный штрек 1 и вос­стающие 2. Первый слой извлекают одновременно с проведением откаточного штрека или после его проведения. В первом случае проводят штрек высотой от 3 до 5 м, а затем на высоте 2 м устанавливают распорки с укладкой на них прочного на­стила. В настиле через 3-5 м устраивают люки. Восстающие имеют два отделения, закрепленные распорной или срубовой крепью.

Порядок очистной выемки аналогичен рассмотренному выше. Сплошная форма забоя позволяет создать широкий фронт бу­рения, более удобные и безопасные условия для передвижения рабочих и обеспечивает высокую производительность труда забойных рабочих.

Подштрековый целик 3 вынимают перед окончательным выпуском руды из блока путем обуривания почвы штрека 4 участками длиной по 8-10 м. При необходимости сохранения штрека подштрековый целик не отрабатывают.

Затраты труда на выпуск составляют иногда 50-60 % от всех затрат на очистную выемку. Выпуск руды через люки, расположенные через 2-2,5 м один от другого, позволяет снизить трудоемкость выпуска за счет устранения затрат на разравнивание руды в камере, ликвидацию зависаний и ремонт люков.

Расчет параметров шпуровой отбойки

1. Удельный расход ВВ определяется по формуле

, где

- теоретический удельный расход ВВ, кг/м³;

- коэффициент относительной работоспособности ВВ;

- коэффициент, учитывающий выемочную мощность.

Таблица 1

Теоретический удельный расход ВВ при различных коэффициентах

крепости руды

	4	6	8	10	12	14	16	20
,кг/м³	0,4	0,49	0,61	0,74	0,9	1,09	1,31	1,61

Значения коэффициента относительной работоспособности ВВ, рекомендуемых для применения на подземных рудниках, приведены ниже.

Таблица 2

Тип ВВ		Тип ВВ
Аммонал водоустойчивый	0,9	Гранулит АС-4	0,98
Аммонал скальный №3	0,8	Гранулит М	1,13
Аммонит №6-ЖВ	1	Детонит М	0,82
Аммонит скальный №1	0,8	Динафталит	1,08
Гранулит АС-8	0,89	Игданит	1,13

Таблица 3

Значения коэффициента, учитывающего выемочную мощность,

	3,5	3,0	2,5	2,0	1,75	4,5	1,25	1
	1	1,15	1,37	1,6	2,0	2,3	3,0	3,8

2. Линию наименьшего сопротивления (л.н.с.) при отбойке с двумя обнаженными поверхностями определяют по формуле:

, где

d - диаметр шпура, м;

- плотность заряжания, кг/м³;

=0,6÷0,72 – коэффициент заполнения шпура;

m - коэффициент сближения зарядов;

При электрическом взрывании - m=1÷1,5, при огневом - m=1,2÷1,5;

q- удельный расход ВВ, кг/м³.

3. Расстояние между шпурами в ряду определяют по формуле:

, где

=0,8÷0,95 – коэффициент, учитывающий забойку в шпуре.

Упрощенно расстояние между шпурами равно:

4. Длина шпура определяется из выражения:

, где

- уходка забоя за цикл или толщина отбиваемого слоя, м;

- коэффициент использования шпура (к.и.ш);

- угол наклона шпуров к плоскости забоя;

5. Объем отбойки в забое находится из выражения:

, где

M - мощность залежи или выемочная мощность, м;

- число взрываемых шпуров;

С учетом выражения для получим:

6. Число шпуров в ряду определяется по формуле (округляется до ближайшего целого):

, где

- расстояние от стенок очистного пространства до оконтуривающих шпуров.

7. Общая длина шпуров, м:

8. Длина шпуров на 1 м³ отбойки руды, м:

9. Выход руды с 1м шпура, м³/м:

10. Общий расход ВВ на отбойку, кг:

, где

- масса заряда ВВ, приходящаяся на 1м шпура, кг/м;

- коэффициент плотности заряжания шпура;

Таблица 4

Масса заряда ВВ, приходящаяся на 1м шпура при различных диаметрах шпура

d, мм	32	34	36	38	40	42	44
	0,658	0,968	1,086	1,21	1,34	1,478	1,622
d, мм	46	48	50	55	60	65	70
	1,772	1,93	2,094	2,534	3,015	3,539	4,104

11. Удельный расход ВВ на отбойку (реальный для принятых условий), кг/м³, определяется по формуле:

Решение (15 вариант)

Задание для расчета

№ вар.	M, м	, град.	f	град.	Система разработки	м		d, м		Тип ВВ
15.	2,5	90	8	14	Система разработки горизонтальными слоями по простира-нию с креплением и закладкой.	1.9	8	42	1100	Аммонал скал. №3

1. Удельный расход ВВ определяется по формуле

, т.к

по табл. 1

2. Линию наименьшего сопротивления (л.н.с.) при отбойке с двумя обнаженными поверхностями определяют по формуле:

3. Расстояние между шпурами в ряду определяют по формуле:

4. Длина шпура определяется из выражения:

5. Объем отбойки в забое находится из выражения:

6. Число шпуров в ряду определяется по формуле (округляется до ближайшего целого):

7. Общая длина шпуров, м:

8. Длина шпуров на 1 м³ отбойки руды, м:

9. Выход руды с 1м шпура, м³/м:

10. Общий расход ВВ на отбойку, кг:

11. Удельный расход ВВ на отбойку (реальный для принятых условий), кг/м³, определяется по формуле:

Список литературы

Разработка рудных и нерудных месторождений. М. И. Агошков