Горное дело - Системы разработки

уступной формы, расположенных над рабочими. Последние располагаются на настиле, уложенном на распорную крепь. Короткие уступы обуривают горизонтальными шпурами, длинные — вертикальными.

Подготовительные работы при потолкоуступной системе разработки заключаются в проведении откаточного штрека и вентиляционного восстающего. На флангах блока по мере выемки руды сооружают материально-ходовые восстающие. Очистные работы начинают с выемки слоя руды над откаточным штреком с установкой в кровле последнего распорной крепи. Иногда над откаточным штреком оставляют целик толщиной 2—2,5 м, в котором проходят рудоспуски. Места выпуска руды оборудуют люками. Очистная выемка включает следующие операции: бурение, заряжание и взрывание шпуров, разборку настила перед взрыванием, проветривание, возведение крепи и укладку настила, выпуск руды через люки. Шпуры бурят с временных полков , укладываемых на распорную крепь, одновременно предохраняет вмещающие породы от местных вывалов. При падении руды некоторые стойки ломаются или выбиваются. В целях уменьшения затрат на восстановление крепи иногда руду доставляют по рудоспускам, которые сооружают путем обшивки досками соседних вертикальных рядов распорной крепи.

Свежий воздух для проветривания поступает с откаточного штрека через фланговые восстающие, а отработанный отводится по центральному восстающему на вентиляционный штрек. После проветривания обирают заколы в кровле и боках очистного забоя начиная с верхних уступов. Условия применения: крутопадающие жильные и пластовые месторождения мощностью 0,6—З м. Небольшие потери руды позволяют применять систему при ценных рудах, для отработки бедных руд систему применять нецелесообразно, поскольку затраты на мелкошпуровую отбойку и на крепление значительны. Склонность руд к слеживанию, наличие включений в ней пустых пород, а также характер контактов рудного тела с вмещающими существенного значения не имеют.

2. Камерно-столбовая система разработки.

Камерно-столбовую систему применяют для разработки пологих и наклонных залежей с устойчивыми кровлей и рудами мощностью от 2 до 30 м, а иногда и более. При этих системах выемочные камеры отделяются одна от другой постоянными или временными (при ценных рудах) целиками. При больших размерах камер внутри них также регулярно оставляют целики цилиндрической или прямоугольной формы. Потери руды в постоянных целиках составляют 15— 25 % , а при отработке месторождений соли и гипса до 50—60 % всех запасов.

Подготовка заключается в проведении откаточного и вентиляционного штреков, сбиваемых друг с другом через каждые 150 м панельными штреками . Из них через каждые 40 м проводят заезды, сбиваемые по мере выемки панели разрезными штреками. В начальной стадии очистной выемки делают отрезную щель. Шпуры бурят длиной 2—4 м и диаметром 42 мм бурят самоходными бурильными установками типа СБУ, позволяющими обуривать забои высотой до 8 м. Заряжают шпуры пневмозарядной машиной ПМЗШ. Рудную массу грузят в самоходные вагоны погрузочными машинами. При высоте камеры более 6 м для погрузки используют подземный экскаватор ЭП- 1 .Кровлю поддерживают ленточными целиками и внутрикамерными целиками. В кровле камер через 1—2 м устанавливают железобетонные анкеры длиной 1,5—2,5 м. Заряжание шпуров, оборку забоя и кровли, установку анкерной крепи ведут с помощью самоходных полков. Зачистки почвы применяется бульдозер.

3. Системы разработки с подэтажной отбойкой руды.

При этих системах отбойку руды в камерах ведут из подэтажных выработок, а поддержание выработанного пространства осуществляют временными целиками

Рассмотрим вариант с отбойкой руды веерными комплектами скважин и выпуском руды на почву выработок основного горизонта. Подготовка блока состоит в проведении полевого откаточного 1 и вентиляционного 2 штреков и блоковых вентиляционно-ходовых восстающих 6. Из откаточного штрека проводят погрузочные камеры 3 с двусторонним расположением дучек 4. Погрузочные камеры сбивают с вентиляционным штреком сбойками 8. Между блоковыми восстающими проводят несколько подэтажных буровых штреков 7, а в центре блока с горизонта подсечки до потолочины — отрезной восстающий 9.

Стадии очистной выемки: подсечка камеры, образование отрезной щели, отбойка и выпуск руды из камеры, отработка целиков. Для подсечки в дучках на высоте 1,5—2 м сооружают полок, с которого бурят комплект шпуров глубиной 6—8 м. После их взрывания образуется воронка 5 с подсечкой камеры на площади 40—100 м². Для образования отрезной щели на каждом подэтаже проводят буровые орты 1 и из них бурят нисходящие скважины 2 на высоту подэтажа. После взрывания всех скважин образуется отрезная щель шириной около 2—3 м на полную ширину и высоту камеры.

После разделки отрезной щели отбойку руды ведут вертикальными слоями, начиная с нижнего подэтажа. Отбитая руда поступает через воронки и дучки на почву погрузочных камер, где она самоходными погрузочными машинами грузится в вагонетки.

Междукамерные и междуэтажные целики отрабатывают после выемки двух и более соседних камер. После обрушения целиков выработанное пространство заполняется самообрушающимися вмещающими породами. Потери руды при отработке целиков составляют 40—60 %.

Систему с подэтажной отбойкой применяют для отработки крутопадающих рудных тел различной мощности. Обязательным условием является высокая устойчивость руд и вмещающих пород. В связи со значительными потерями руды эту систему не применяют при отработке залежей ценных руд.

4. Этажно-камерная система разработки с отбойкой руды вертикальными слоями.

В связи со значительной массой одновременно взрываемых зарядов этажно-камерные системы разработки требуют более устойчивых руд и вмещающих пород.

Отбойку руды в камерах ведут вертикальными слоями по всей высоте или горизонтальными слоями по длине камер . Отбойку вертикальными слоями применяют при крепких и весьма крепких монолитных рудах и породах. Этаж разбивается на регулярно чередующиеся камеры шириной 20—25 м и целики шириной 10—15 м.

На основном горизонте проводят полевые откаточные штреки, которые через каждые 20-30 м сбиваются ортами. Восстающий обслуживает 3—5 блоков. В нишах, пройденных из откаточных ортов, устанавливают вибропитатели. Из ходков или из дучек проходят траншейные штреки. На буровом горизонте располагают буровые орты и вентиляционно-ходовые штреки. Последние сбиваются с участковыми восстающими сбойками.

Отрезной восстающий располагают как по центру камеры, так и на флангах. Подсечка камер (траншейная) и образование отрезной щели аналогичны системам с подэтажной отбойкой. Руду отбивают веерными скважинами, буримых станками пневмоударного бурения. Толщина отбиваемого слоя 3—5 м. Бурение и выпуск руды независимый, поэтому часть руды временно магазинируется в нижней части камеры. Междукамерный и междуэтажный целики разбуривают веерными или пучковыми комплектами скважин во время отработки камеры. Перед массовым обрушением междукамерный целик подсекают, а взрывание целиков ведут в той же последовательности, что и при системах с подэтажной отбойкой. На некоторых рудниках для отбойки применяют параллельные скважины — вертикальные или наклонные в зависимости от угла падения рудного тела. Иногда скважины бурят из нижнего подсечного пространства.

5. Подэтажное обрушение с отбойкой горизонтальными скважинами.

На откаточном горизонте пройдены полевой и рудный штреки, соединенные через каждые 100—200 м ортами . По висячему и лежачему бокам из рудного штрека пройдены буровые восстающие с буровыми камерами. Подсечка траншейная. В отличие от ранее рассмотренных вариантов систем она должна быть закончена полностью к моменту отбойки первого слоя. Слой руды толщиной 7—8 м разбуривается встречными веерами глубоких скважин. Взрывание скважин в слое короткозамедленное. К моменту взрывания одного слоя вышележащий должен быть обурен. Бурение скважин и выпуск руды совмещают во времени. Целики отрабатывают аналогично ранее рассмотренным системам. Сложность механизации погрузки породы при проведении буровых камер, значительный объем вспомогательных работ, связанных с перемещением буровых станков — недостатки рассматриваемого варианта системы. Они устраняются, если скважины бурить непосредственно из восстающих, пройденных в отбиваемом рудном массиве. В этом случае бурение осуществляют с подвесных полков или клетей, перемещающихся по монорельсу. Несколько более высокие технико-экономические показатели указанного варианта системы по сравнению с отбойкой вертикальными слоями объясняются меньшей крепостью руд, в которых она применяется. Основные преимущества этажной отбойки по сравнению с подэтажной заключаются в повышении безопасности работ, улучшении условий труда бурильщиков вследствие меньшего пылеобразования при бурении скважин по сравнению с бурением шпуров, снижении расходов по добыче руды благодаря меньшему объему нарезных работ и. более высокой производительности труда на бурении.

6. Вариант подэтажного обрушения взрыванием в зажиме.

Панель обуривают веерными комплектам штанговых шпуров или скважин, расположенных с наклоном 60—70°. Для бурения используют самоходные установки. После взрывания одного-двух комплектов скважин приступают к погрузке руды погрузочными машинами в самоходные вагонетки, которые транспортируют руду от забоя по подэтажным выработкам до блокового рудоспуска. Целик над доставочными выработками обрушают скважинами небольшого диаметра или шпурами с некоторым отставанием от взрывания глубоких скважин. Руду отбивают секциями толщиной 2—7 м 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—З приема. На погрузке и доставке руд применяют погрузочно-доставочные машины, которыми руда доставляется к рудоспуску.

Отбойка панелей из специальных буровых выработок позволяет совмещать доставку с бурением, меньше нарушать кровлю доставочной выработки в месте погрузки, а увеличение высоты панели — уменьшить объем нарезных работ.

При взрывании в зажиме необходимое для размещения отбиваемой руды пространство создается вследствие уплотнения взрывом ранее обрушенной руды. Так как подобное уплотнение может произойти только под действием сильного взрыва, сетка скважин при взрывании в зажатой среде сгущается.

7. Система разработки с магазинированием.

Вариант таких систем, применяемый при отработке крутых тонких и средней мощности рудных тел. Откаточный штрек в крепких рудах проводят без крепи, придавая кровле форму свода. Вентиляционным служит откаточный штрек вышележащего этажа. Через каждые 40—80 м по простиранию проводят блоковые восстающие на два отделения с длинных блоках в их центре размещают дополнительный восстающий для облегчения доставки в забой материалов и оборудования и улучшения проветривания . В этом случае фланговые восстающие имеют меньшую площадь поперечного сечения.

Из откаточного штрека проводят рудоспуски на высоту 4— б м. Расстояние между рудоспусками не превышает 5—б м. Начальная стадия очистной выемки включает подсечку камеры на всю длину и образование воронок. Для этого проводят подсечной штрек и расширяют верхнюю часть рудоспусков в воронки. В нижней части рудоспусков устанавливают люки. Очистной забой имеет потолкоуступную форму и обуривается‚ горизонтальными или (чаще) восходящими шпурами с поверхности отбитой руды. Одновременно разбуривают негабариты на поверхности отбитой руды. Цикл очистной выемки включает бурение шпуров, их взрывание, проветривание забоя, частичный выпуск руды, оборку кровли. Основной выпуск всей замагазинированной руды начинают по достижении границы потолочины. Целики под вентиляционным штреком извлекают после окончания закладки блока, так как верхний штрек на время закладочных работ необходимо сохранить. При уступной форме после взрывания уступов поверхность отбитой руды получается неровной. Поэтому трудно организовать выпуск отбитой руды так, чтобы выдержать необходимую высоту рабочего пространства под уступами. В одних местах высота рабочего пространства оказывается недостаточной, а в других она велика, что вынуждает сооружать полки для бурильщиков. Все это требует значительных затрат труда на разравнивание поверхности отбитой руды. Условия применения. Системы разработки отбойкой из магазина применяют при мощности залежи от 0,6 до 4—5 м. Руды и вмещающие породы должны быть достаточно устойчивыми. Хотя отбитая руда в некоторой степени препятствует отслаиванию вмещающих пород в период очистной выемки.

8. Системы разработки с закладкой.

При этих системах выработанное пространство по мере извлечения руды заполняется закладочным материалом твердеющими смесями, дробленой породой, песком. После укладки закладочного материала в выработанном пространстве образуется закладочный массив, который поддерживает боковые породы и одновременно служит почвой для рабочих, находящихся в очистных забоях. Закладка выработанного пространства обеспечивает высокую полноту извлечения полезных ископаемых и безопасность работ в сложных горно-геологических условиях — при непостоянных элементах залегания рудного тела, высоком горном давлении. Закладочные материалы должны быть дешевыми, безопасными в пожарном отношении, легко транспортабельными, не давать большой усадки. Применяют сыпучую гидравлическую и твердеющую закладку.

Применение твердеющей закладки позволило вести отработку мощных залежей системами с подэтажной отбойкой и этажно-камерными системами без оставления целиков. Системы с закладкой применяют при отработке рудных тел любой мощности. Очистная выемка включает отбойку руды, проветривание забоя, погрузку и доставку руды, разборку настила, доставку и укладку закладочного материала, восстановление настила на вновь уложенном слое закладочного материала.

Бурение восходящих шпуров ведется самоходной буровой установкой. Отбитая руда погрузочно-доставочной машиной транспортируется до рудоспуска, который наращивается в а кладочном материале по мере подвигания очистного забоя, или же до рудоспускного отделения в блоковом восстающем. По этим выработкам она поступает к откаточному штреку. Настил сооружают из дощатых щитов или стальных листов.

Вместо настила на поверхность закладки наносят слой быстросхватывающегося бетона толщиной 15—18 см. Для улучшения организации работ блок делят на два участка, работы. Самоходное оборудование перемещается из одного слоя в другой по уклону и сбойкам , пройденным в порода лежачего бока.