Проект отработки запасов нижних горизонтов основной рудной залежи Орловского месторождения

В соответствии с "Временными указаниями по безопасному ведению горных работ на Орловском месторождении, склонном к горным ударам" следует соблюдать следующие принципы безопасного ведения горных работ, направленные на снижение горного давления:

- необходимо обеспечить планомерную отработку месторождения без образования концентрации напряжений в массиве пород;

- использовать при возможности разгрузочные щели и опережающую отработку защитных слоев, применять системы разработки со сплошной выемкой руды без оставления целиков.

Характерной особенностью нисходящей слоевой системы разработки является нахождение людей в очистном пространстве в процессе ведения очистных работ. Именно это обстоятельство и предопределяет повышенную опасность для работающих. Поэтому при отработке запасов нижних горизонтов Основной залежи нисходящую слоевую систему разработки целесообразно применять только для выемки неустойчивых вкрапленных медно-колчеданных руд.

Устойчивые и средней устойчивости сплошные барит-полиметаллические, полиметаллические и медно-цинковые руды рекомендуется отрабатывать подэтажно-камерной системой разработки со сплошной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. При этой системе исключается пребывание людей в очистных выработках, в результате чего повышается безопасность горных работ. Сплошной порядок отработки камер и периодическое взрывание зарядов ВВ в скважинах, вызывающее сотрясательное воздействие на массив, обусловливают разгрузку его краевой части и способствуют переходу массива в неудароопасное состояние. Доработку запасов Основной залежи на 1¸4 и 7¸11 горизонтах следует производить по локальным проектам с применением нисходящей слоевой или подэтажно-камерной системы разработки в зависимости от конкретных горно-геологических и горно-технических условий намечаемого к отработке участка. При этом возможно использование как самоходного, так и переносного оборудования.

Ниже приведены ожидаемые удельные веса различных вариантов систем разработки с учетом доработки запасов на верхних горизонтах Основной залежи:

- слоевая система разработки с нисходящим порядком выемки слоев с применением самоходного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 70 %;

- подэтажно-камерная система разработки со сплошным порядком отработки камер с применением самоходного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 20 %;

- слоевая система разработки с нисходящим порядком выемки слоев с применением переносного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 5 %;

- подэтажно-камерная с применением переносного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями –5 %.

6.2. Отработка запасов 12¸13 горизонтов Основной залежи

ВНИИцветметом совместно с КБ Орловского рудника был выполнен проект отработки первого подэтажа блока 12с 11 горизонта, в соответствии с которым в настоящее время ведется его отработка. В блоке 12с 11 горизонта предусмотрено применение двух систем разработки: нисходящей слоевой для отработки неустойчивых руд, приуроченных к лежачему боку рудного тела, и подэтажно-камерной для отработки устойчивых руд, приуроченных к висячему боку рудного тела.

Настоящим проектом отработку запасов 12¸13 горизонтов Основной залежи рекомендуется осуществить по аналогии с вышеприведенной схемой для первого подэтажа блока 12с 11 горизонта.

На рис. 6.1 показана принципиальная схема подготовки и отработки второго рудного тела Основной залежи (блок 12с 12 горизонта). Второе рудное тело между 11 и 12 горизонтами средней длиной по простиранию 230 м, средней горизонтальной мощностью 80 м и углом падения 40¸45⁰ представляет собой один выемочный участок (блок) с геологическими запасами руды 2,85 млн.т.

6.2.1 Горно-геологическая и горно-техническая характеристика 12 горизонта Основной залежи

Рудное тело сложено сульфидами меди, свинца, цинка и сульфатом бария и включает все природные типы руд, встречающиеся на Орловском месторождении. Висячий бок рудного тела представлен устойчивыми сплошными барит-полиметаллическими рудами. Коэффициент крепости изменяется от 12 до16, а горизонтальная мощность от 30 до 50 м. В средней части рудного тела располагаются сплошные медно-колчеданные и медно-цинковые руды. Горизонтальная мощность их составляет 3¸15 м. Коэффициент крепости - 8¸10. Устойчивость этих руд средняя. В лежачем боку рудного тела залегают вкрапленные медно-колчеданные руды горизонтальной мощностью 20¸30 м. Коэффициент их крепости 5¸7. Вкрапленные руды хлоритизированы и серицитизированы, поэтому являются неустойчивыми. Породы висячего бока представлены неустойчивыми кремнисто-глинистыми и туфогенными алевролитами мощностью до 20 м. Коэффициент их крепости составляет 5¸6, а на отдельных участках увеличивается до 10¸12. Породы лежачего бока представлены в основном слабыми и неустойчивыми хлоритолитами мощностью до 25 м. Коэффициент их крепости 4¸6.

6.2.2 Подготовка выемочного участка

Подготовка выемочного участка (блока) к очистной выемке начинается после окончания горно-капитальных работ на 12 горизонте и включает в себя проходку следующих первоочередных выработок:

- участкового спирального съезда с 12 на 11 горизонт, располагаемого в средней части выемочного участка в породах лежачего бока в 40-60 м от рудного тела, а также заездов из спирального съезда на уровне подэтажей, которые проходят через 16-17 м по высоте этажа;

- блоковых рудо- и породоспусков с 12 горизонта до первого подэтажа;

- фланговых вентиляционно-ходовых восстающих;

- горно-подготовительных выработок первого (верхнего) подэтажа со сбойкой их с вентиляционно-ходовыми восстающими;

- вентиляционно-закладочных и горно-подготовительных выработок первого слоя в первом подэтаже.

По окончании проходки выработок на уровне первого подэтажа и обеспечения их сквозного проветривания приступают к проходке экспло-разведочных выработок на этом подэтаже, а затем к проходке подготовительных и экспло-разведочных выработок на втором и третьем подэтажах.

6.2.3 Порядок отработки выемочного участка

После уточнения контуров рудного тела выполняют локальный (рабочий) проект отработки первого подэтажа. При этом рудную площадь выемочного участка (блока) разделяют на северный и южный участки, которые, в свою очередь, делятся на панели 1, 2 и 3, 4 (см. рис. 6.1). Четные (восточные) панели 2 и 4, расположенные со стороны лежачего бока рудного тела, отрабатываются нисходящей слоевой системой разработки, а нечетные (западные) панели 1 и 3 - подэтажно-камерной системой разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

В локальных (рабочих) проектах на отработку запасов блока (подэтажа) принимается один из следующих возможных порядков отработки:

первоочередная нисходящая слоевая выемка слабоустойчивых руд в панелях 2 и 4 и последующая выемка устойчивых руд подэтажно-камерной системой разработки в панелях 1 и 3, или наоборот;

перекрестная выемка панелей, когда сначала отрабатываются соответствующими системами разработки панели 2 и 3, а затем панели 1 и 4, или наоборот.

Принятый порядок отработки подэтажа должен быть увязан с техническими решениями по транспорту горной массы, закладке выработанного пространства и проветриванию горно-подготовительных и очистных выработок.

6.2.4 Нисходящая слоевая система разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями

Запасы панелей 2 и 4 на каждом из подэтажей отрабатываются слоями в нисходящем порядке (см. рис. 6.1).

На каждый слой высотой 3,5 м или на два-три слоя из спирального съезда проходят слоевой заезд (орт), из которого на северный и южный участки проходят разрезные штреки до сбойки их с фланговыми вентиляционно-ходовыми восстающими. При горизонтальной мощности слабоустойчивых руд до 25 м разрезные штреки в слоях проходят по устойчивым рудам, а при горизонтальной мощности более 25 м разрезные штреки располагают в центральной части по ширине панелей. Сечения слоевых ортов и разрезных штреков принимаются из условий передвижения по ним погрузочно-доставочных машин и расположения в выработках вентиляционного трубопровода диаметром не менее 600 мм, а также водяных и воздушных трубопроводов.

Очистная выемка в слоях включает в себя проходку очистных заходок и последующую их закладку твердеющей смесью. Заходки шириной 4,0 м и высотой 3,5 м проходят из слоевого разрезного штрека до границы панели. При этом между одновременно отрабатываемыми заходками оставляют рудный, искусственный или комбинированный (рудный и искусственный) целик шириной не менее 8 м. В слое в одновременной выемке может находиться до четырех заходок и столько же заходок в процессе их крепления или закладки. Выемку заходки рядом с ранее заложенной можно начинать не ранее чем через 7 суток со дня окончания закладочных работ, когда прочность массива закладки достигнет 0,7¸1,0 МПа. В зависимости от горизонтальной мощности рудного тела заходки в слое располагают вкрест или под углом к простиранию рудного тела. При этом заходкам придается уклон в 3-6⁰ в сторону растекания закладочной смеси с целью обеспечения максимального заполнения пространства заходок твердеющей смесью.

При недостаточно устойчивой кровле следует предусматривать крепление заходок стойками, деревянными и металлическими рамами вразбежку или податливой металлической крепью с затяжкой кровли. Для обеспечения безопасной отработки заходок в нижележащих слоях в отрабатываемом слое необходимо создавать искусственный массив с прочностью нижнего несущего слоя не менее 4 МПа. Толщина несущего слоя должна быть не менее 1,5 м у перемычки. С этой целью необходимо применять следующую технологию закладки отработанных заходок.

После зачистки заходки на ее почву укладывают спиральные армирующие элементы, в устье заходки у разрезного штрека сооружают перемычку. Закладочную смесь за перемычку сначала подают с повышенным расходом цемента (250 кг/м³ ), до заполнения заходки на высоту несущего слоя (1,5 м у перемычки). Заполнение остальной части выработанного пространства заходки производят твердеющей смесью с пониженным расходом цемента до 150-170 кг/м³ , что обеспечивает достижение прочности массива закладки не менее 1,5¸2,0 МПа в 90 суточном возрасте. Выработанное пространство заходок последней очереди можно дозакладывать безцементной смесью (дробленной породой или хвостами обогатительной фабрики).

Оптимальная длина заходок для их заполнения твердеющими смесями составляет 25 м (по условиям расслоения смеси при растекании), поэтому при большей их длине следует применять посекционную закладку заходок с расстоянием между временными перемычками не более 25 м.

Отработка слабоустойчивых руд как на северном, так и на южном участках ведется слоями сверху вниз в одном подэтаже или одновременно в двух подэтажах в зависимости от подготовленности подэтажей к очистной выемке. При этом толщина рудного целика или закладочного массива между одновременно отрабатываемыми слоями в смежных подэтажах должны быть не менее высоты подэтажа. Последний слой между искусственными массивами отрабатывают секциями вприрезку от центра выемочного участка к флангам рудного тела с целью повышения полноты выемки и безопасности очистных работ.

Технико-экономические показатели по этой системе разработки приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1-Технико-экономические показатели по системам разработки Основной залежи

6.2.5 Подэтажно-камерная система разработки со сплошной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями

Для отработки сплошных руд висячего бока второго рудного тела рекомендуется применить подэтажно-камерную систему разработки со сплошной выемкой руды. Камеры шириной 7,5¸8 м, высотой 16¸17 м и длиной 20-45 м располагаются вкрест простирания рудного тела. В настоящем проекте даются общие рекомендации по привязке этой системы при разработке локальных проектов на отработку панелей 2 и 4.

Очередность проходки экспло-разведочных и горно-подготовительных выработок на подэтажах зависит от намечаемого порядка отработки панелей. При любом порядке отработки выемка руды в панелях производится сверху вниз. При этом до начала очистных работ на каждом подэтаже должны быть пройдены следующие горно-подготовительные и нарезные выработки:

- доставочный (разрезной) штрек до сбойки с фланговым вентиляционно-ходовым восстающим;

- вентиляционно-закладочный штрек на уровне верхнего подэтажа;

- буро-доставочные орты, погрузочные заезды и отрезные восстающие в первоочередных камерах панели;

- вентиляционные сбойки (вентиляционный штрек) на уровне доставочного подэтажа.

Доставочный штрек из подэтажного орта проходят вдоль границы, разделяющей панели, по простиранию рудного тела с подъемом в 1¸2⁰ , обеспечивающим сток технической и шахтной воды к подэтажному орту. Буро-доставочные орты проходят от доставочного штрека через 7,5¸8 м по его длине по бортам будущих камер в направлении висячего бока с подъемом в 1-2⁰ . При этом доставочным ортом отрабатываемой камеры является буровой орт смежной камеры. Буро-доставочные орты на расстоянии 1,5¸2 м от контакта с породами висячего бока соединяются между собой вентиляционными сбойками (штреком). Из буро-доставочных ортов через 8-10 м по их длине под углом 60¸75⁰ проходят погрузочные заезды. Отрезные восстающие сечением 2´2 м² проходят с доставочного на вентиляционный горизонт, располагая его по середине длины отрабатываемой камеры. Сечения доставочного штрека и буро-доставочных ортов необходимо принимать из условий передвижения по ним самоходных ПДМ и размещения в сечении вентиляционного трубопровода диаметром 600¸800 мм.

Выемка камер в панелях каждого подэтажа ведется вприрезку от центра панели к ее флангам. При длине камер более 35 м их отрабатывают отдельными секциями длиной 17¸25 м.

После образования в центре панели искусственного целика шириной 15¸16 м (две камеры) возможна одновременная выемка камер в панели в двух противоположных направлениях. Допускается параллельная отработка одноименных панелей в смежных подэтажах при условии расположения отрабатываемых камер верхнего подэтажа за пределами зоны сдвижения от очистных работ в нижнем подэтаже. При этом угол сдвижения равен 75⁰ .

Очистные работы в камере начинают с образования отрезной щели путем взрывания зарядов в параллельно пробуренных восходящих скважинах на отрезной восстающий. После образования отрезной щели приступают к отбойке основных запасов камеры (секции). Руду в камере (секции) обуривают восходящими параллельными комплектами веернорасположенных скважин диаметром 56¸75 мм. Взрывание зарядов в скважинах производят с использованием электродетонаторов коротко-замедленного действия с замедлением между ступенями 25¸50 мс. Выход руды с 1 м скважины в зависимости от диаметра скважин изменяется от 5 до 8 т. Отбитая руда из камер через погрузочные заезды загружается в ковши самоходных ПДМ и транспортируется по ортам и доставочному штреку к блоковому рудоспуску или разгрузочному пункту на откаточном горизонте.

При выемке камер (секций) на контакте с породами висячего бока вдоль вентиляционных сбоек оставляется временный ленточный целик, который отрабатывается при последующей выемке камер нижележащего подэтажа.

После завершения выпуска отбитой руды из камеры (секции) в погрузочных заездах и буровом орту устанавливают перемычки и в выработанное пространство подают твердеющую смесь. При этом последовательность подачи закладки в выработанное пространство и состав твердеющей смеси должны обеспечить прочность нижнего несущего слоя высотой 4,5¸5 м не ниже 3 МПа и прочность верхнего, пригрузочного слоя высотой 12¸15 м в пределах 1,5¸1,7 МПа.

Технико-экономические показатели этой системы разработки приведены в таблице 6.1.

Восстающие служат запасными выходами и сбиваются с разрезными выработками на каждом слое. Подготовка каждого слоя к очистной выемке заключается в проходке слоевого орта из наклонного съезда, разрезных (слоевых) штреков и сбоек с рудоспуском.

Разрезные (слоевые) штреки располагают по центру панелей и сбивают с расположенными на флангах вентиляционно-закладочными восстающими. После обеспечения сквозной вентиляции приступают к проходке экспло-разведочных выработок (заходок) в первом слое, которые располагают по границам секций и проходят до контакта с породами висячего и лежачего боков рудного тела. Сечения наклонного съезда, слоевых заездов и разрезных (слоевых) штреков, а также вентиляционно-ходовых ортов и штреков принимаются из условий передвижения по ним погрузочно-доставочных машин и расположения в них вентиляционного трубопровода диаметром не менее 600 мм, а также водяных и закладочных трубопроводов.

Слои в пределах выемочного участка отрабатывают сверху вниз. Очистные работы в каждом слое ведут одновременно во всех четырех панелях от слоевого орта к северному и южному флангам выемочного участка. Причем отработку панелей 1 и 2 осуществляют с опережением фронта работ на одну-две секции по отношению к фронту работ в панелях 3 и 4. При этом граница между панелями по простиранию по возможности должна выдерживаться прямолинейной. Запасы панелей отрабатываются секциями, длина которых составляет 28¸32 м и включает 7¸8 заходок.

В каждой панели в одновременной работе могут находиться не более двух секций. При этом в опережающей секции допускается одновременно отрабатывать три¸четыре заходки первой очереди с оставлением между ними рудных целиков шириной 4 м. В отстающей (первой) секции в это время производится последовательная выемка заходок второй очереди (целиков) в направлении от слоевого орта к опережающей секции. Очистные заходки шириной 4 м и высотой 3,5 м отрабатывают из разрезного штрека. Заходки располагают вкрест простирания или под углом к простиранию рудного тела. Проходят их с уклоном 3-6⁰ в сторону растекания закладочной смеси. Заходки первой очереди отрабатывают без крепления. После выемки заходок первой очереди на расстоянии 0,7-0,8 м от боковых стенок по всей их длине через 1,5 м друг от друга устанавливают деревянные стойки с подкладками, возводят закладочные перемычки, а затем заполняют выработанное пространство твердеющей смесью. К отработке заходок второй очереди можно приступать через 7 дней после закладки заходок первой очереди и набора прочности закладочным массивом не менее 0,7 МПа. Заходки второй очереди проходят без крепления. Однако на сопряжениях их с разрезным штреком необходимо устанавливать сигнальные стойки. Последнюю заходку второй очереди в каждой секции следует отрабатывать с креплением.

К отработке заходок нижележащего слоя можно приступать через 28 суток после окончания закладки заходок вышележащего слоя и набора прочности закладочным массивом не менее чем 2,5 МПа.

При принятой последовательности отработки запасов руды в слое к моменту завершения выемки заходок в панелях 3 и 4 вышележащего рабочего слоя в панелях 1 и 2 нижележащего слоя могут быть пройдены все подготовительно-нарезные выработки и начата отработка заходок.

В зависимости от величины горизонтальной рудной площади выемочный


29-04-2015, 00:51