огп. Лекция Системы разработки рудных месторождений. Лекции ознакомить с основными требованиями к выбору системы разработки рудных месторождений
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Лекция. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Цель лекции: ознакомить с основными требованиями к выбору системы разработки рудных месторождений. План лекции: 1. Требования к разработке месторождений. Классификация систем. 2. Системыразработки рудных месторождений с естественным поддержанием очистного пространства. 3. Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород. 4. Системы разработки рудных месторождений с искусственным поддержанием очистного пространства. 5. Особенности выбора системы разработки рудных месторождений. 6. Требования безопасности при очистной выемке рудных месторождений. 1. Требования к разработке месторождений. Классификация систем 1.1. Требования к разработке месторождений Требования по рациональному использованию недр: 1. Безопасность работ и соблюдение необходимых санитарно-гигиенических условий. 2. Недопущение сверхнормативных потерь и разубоживания полезных ископаемых, а также выборочной отработки участков месторождений с богатой рудой или особенно легкими условиями работ, если это приведет к необоснованным потерям балансовых запасов. 3. Минимальные издержки производства и максимальная производительность труда на добыче руды (при соблюдении нормативов потерь и разубоживания руды). 4. Выполнение производственной программы по количеству и качеству добываемой рудной массы. 5. Комплексное использование месторождения, т. е. возможно более полное использование всех типов руд, а также вынимаемых попутно пустых пород. 6. Постоянное (изменяющееся лишь в необходимых пределах) качество рудной массы во избежание увеличенных потерь полезного компонента при ее переработке. 7. Охрана месторождения полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и от воздействия других факторов, снижающих качество полезных ископаемых или осложняющих разработку. Требования по охране окружающей среды: 1. Охрана атмосферного воздуха, земель, лесов, вод и других природных объектов, а также зданий и сооружений. 2. Исключение вредного влияния отходов производства на окружающую среду. 3. Сохранность заповедников, памятников природы и культуры. 4. Приведение земельных участков, нарушенных при пользовании недрами, в безопасное состояние, а также в состояние, пригодное для использования их в народном хозяйстве. 1.2 Понятие о системе разработки Системой разработки рудного месторождения или его части называется порядок и технология очистной выемки руды в сочетании с определенной совокупностью конструктивных элементов выемочного участка. Выбор системы разработки один из наиболее сложных и важных вопросов в горнорудном деле, так как принятая система в значительной мере предопределяет основные технико-экономические показатели разработки. Правильно выбранная система разработки месторождения или части его должна обеспечить безопасность работ, наибольшую экономичность и высокую интенсивность выемки. Большинство рудных месторождений представлено линзами, штоками, куполами, гнездами, жилами или комплексом рудных тел. Элементы залегания весьма не постоянны, часто изменяется угол падения и направление простирания. Особенно сложны для разработки жильные месторождения руд цветных и редких металлов, представленные комплексом маломощных жил с невыдержанными элементами залегания; разработка таких месторождений требует проведения большого объема разведочных работ и систематической увязки этих работ с требованиями эксплуатации. Характерная особенность, рудных месторождений - разнообразие свойств руд и вмещающих пород, а также сложность состава руд. Как руды, так и боковые породы встречаются от рыхлых до весьма крепких, от слабых до весьма устойчивых. Месторождения полиметаллических руд цветных металлов обычно сложного состава. Полиметаллические руды часто разделяются на сорта и классы, требующие различных способов переработки (богатые и бедные, сульфидные и окисленные, медные и медно-цинковые, медный и серный колчедан и др.). Вследствие высоких требований технологии и необходимости выдачи руды различных сортов и классов селективная выемка при разработке рудных месторождений приобретает в ряде случаев первостепенное значение. Большое значение при разработке весьма тонких рудных тел имеет также раздельная выемка руды и вмещающих пород и отсортировка пустой породы в подземных выработках и на поверхности. Основные горно-технические характеристики рудных месторождений влияют на выбор системы разработки и отдельных операций очистной выемки. Угол падения предопределяет способы перемещения руды в пределах очистного пространства. По углу падения рудные тела делятся на горизонтальные и условно горизонтальные 0-3° (рельсовый транспорт): пологопадающие 3-30° (скрепера и конвейеры); наклонно-падающие 30-45° (спуск по желобам, трубам и обшитым скатам); крутопадающие 45-90° (спуск под действием собственного веса). Мощность рудных тел учитывают при выборе способа проведения выработок по рудному телу (с подрывкой или без подрывки вмещающих пород) или при выборе направления очистной выемки (по простиранию или вкрест простирания рудного тела). По мощности рудные тела делятся на весьма тонкие (мощностью до 0,7-0,8 м - проходка подготовительных выработок с подрывкой), тонкие (мощностью от 0,7-0,8 до 2,0 м - очистная выемка без подрывки), средней мощности (от 2 до 5 м - проходка подготовительных выработок без подрывки), мощные (от 5 до 15-20 м - очистная выемка рудного тела по простиранию) и весьма мощные (свыше 15-20 м - очистная выемка рудного тела вкрест простирания). Крепость руды и вмещающих пород учитывают при очистных и подготовительных работах. Крепость может быть охарактеризована по шкале М.М. Протодьяконова (за единицу крепости принята сопротивляемость горных пород сжатию в 100 кг/см2). Величины коэффициента крепости руды и вмещающих пород от 0,3 до 20. При проектировании буровзрывных работ и определении их показателей пользуются специальными классификациями пород по буримости и взрываемости. Впервые эти классификации предложил проф. докт. техн. наук А.Ф. Суханов. В настоящее время имеются отраслевые классификации пород по буримости и взрываемости. Одним из важнейших свойств руды и вмещающих пород, принимаемых во внимание при выборе системы разработки, является их устойчивость - способность не обрушаться при обнажении снизу и с боков. Характеристика устойчивости руды и вмещающих пород следующая. Породы слабые и весьма не устойчивые, не допускающие даже малых обнажений в кровле и боках выработки. Породы неустойчивые, допускающие весьма ограниченное обнажение кровли и боков выработки непосредственно у забоя. При неустойчивых породах требуется немедленно закреплять кровлю и бока выработки вслед за выемкой породы. Породы средней устойчивости, допускающие ограниченное обнажение кровли и боков выработки. Необходимость искусственно поддерживать такие обнаженные породы возникает не сразу и не всегда по всей площади обнажения. Породы устойчивые, допускающие значительные обнажения кровли и особенно боков и требующие крепления только в отдельных местах или, через некоторые интервалы. Породы весьма устойчивые, допускающие очень большие обнажения кровли и боков без крепления. Несмотря на существенный недостаток этой классификации - отсутствие количественного показателя - она все же позволяет при практическом выборе систем разработки учитывать ту или иную степень устойчивости пород. Практика разработки рудных месторождений в настоящее время позволяет ориентировочно устанавливать допустимые площади обнажения кровли или боков в пределах до 200 м2 при породах средней устойчивости, до 500 м2 при устойчивых породах и до 1000 м2 и более при весьма устойчивых породах. Эти размеры площадей обнажения в каждом отдельном случае и надо уточнять. Проводимые исследования позволят более точно устанавливать допустимые площади обнажения и находить целесообразный способ управления давлением горных пород при тех или иных условиях разработки. При выборе систем разработки и определении основных показателей необходимо всегда помнить, что свойства крепости и устойчивости на практике часто не совпадают: крепкая руда может быть неустойчивой, а устойчивая - некрепкой. Для безопасного и удобного ведения очистных работ выработанное пространство искусственно поддерживают или обрушают. Чтобы искусственно поддерживать выработанное пространство, оставляют постоянные целики руды или на время оставляют отбитую (замагазннированную) руду, размещают в выработанном пространстве закладочный материал (пустую породу, шлак и др.) или устанавливают крепь различной конструкции. При руде и боковых породах, склонных к обрушению, выработанное пространство обычно поддерживают только непосредственно в забое (рабочее пространство), остальное же пространство заполняют обрушенными породами. В практике разработки рудных месторождений применяются различные формы линии очистных забоев в зависимости от горно-геологических условий разработки и требований производительной, удобной и безопасной отбойки горной массы. Различают следующие три основных способа очистной выемки в зависимости от формы линии очистных забоев; потолкоуступная, почвоуступная и сплошная. Системы разработки рудных месторождений отличаются исключительным многообразием. В настоящее время насчитываются до 200 основных видов систем разработки только применительно к рудным месторождениям. Отсюда и значительные сложности в создании классификации систем разработки как основы для их изучения, сравнительной оценки и дальнейшего совершенствования. Применительно к рудным месторождениям в разное время предлагалось немало различных классификаций систем разработки, однако подавляющее их большинство не получило признания и применения. Из большого числа классификаций систем разработки рудных месторождений сохранили значение только две-три классификации. Все остальные существовали недолго и в настоящее время совсем не используются. Наиболее известны классификации - М.И.Агошкова и В.Р.Именитова. У Агошкова М.И. системы разделены на классы по признаку состояния очистного пространства во время добычи руды (очистное пространство неза-полнено или как-то заполнено), а у В.Р.Именитова разделены на классы по другому признаку - по способу поддержания очистного пространства при добыче руды (очистное пространство либо как-то укрепляется либо нет). Классификация академика М. И. Агошкова К I классу - системы с открытым очистным пространством - отнесены системы, при которых очистное пространство, образующееся в результате выемки руды, остается во время разработки выемочного участка открытым, т. е. свободным, не заполненным закладочным материалом, отбитой рудой, крепью или обрушенными породами. Стенки и кровля открытого очистного пространства поддерживаются оставляемыми в рудном теле постоянными или временными целиками руды. Устойчивость вмещающих пород и руды является обязательным условием для применения систем этого класса. Ко II классу - системы с магазинированием руды - отнесены системы разработки, при которых очистное пространство по мере выемки рудного массива заполняется отбитой рудой, полностью выпускаемой только по окончании отработки блока. Основным средством поддержания здесь служат, как и в системах с открытым очистным пространством, рудные целики. Замагазинированная руда способствует поддержанию вмещающих пород между целиками, но роль ее как средства поддержания является вспомогательной. Для систем с магазинированием характерны устойчивость вмещающих пород и руды и, как правило, крутое падение рудного тела. К III классу - системы с закладкой - отнесены системы, при которых очистное пространство, образующееся по мере выемки рудного массива, заполняет ся закладочным материалом. Закладка служит основным средством поддержания вмещающих пород. Крепь располагается только в рабочем призабойном пространстве и сооружается нерегулярно. В отличие от двух первых классов системы с закладкой могут применяться в породах, которые не допускают открытых обнажений на большой площади и оказывают значительное горное давление. Системы IV класса - с креплением очистного пространства - характеризуются наличием в очистном пространстве регулярно возводимой вслед за выемкой крепи, которая служит основным средством поддержания вмещающих пород и руды. Эти системы применяют в специфических условиях, когда вмещающие породы и руда не оказывают большого горного давления, но без крепи могут отслаиваться или обваливаться. К V классу - системы с креплением и закладкой - отнесены системы с заполнением очистного пространства по мере выемки рудного массива закладкой и регулярно возводимой крепью. Закладка и крепь выполняют равную роль в поддержании вмещающих пород и руды. Эти системы применяют в неустойчивых вмещающих породах и рудах, которые склонны к обрушению даже при небольшой площади обнажения. Ввиду очень высокой трудоемкости очистной выемки с закладкой и креплением они применяются только для разработки очень ценных руд. Системы VI класса - с обрушением вмещающих пород - резко отличаются от систем предыдущих пяти классов заполнением очистного пространства после выемки обрушаемыми вмещающими породами. Крепью поддерживается лишь призабойное рабочее пространство небольших размеров.В противоположность первым пяти классам систем, для которых неустойчивость вмещающих пород затрудняет разработку, склонность пород к самообрушению не только не препятствует применению систем этого класса, но является желательным или непременным условием. Системы VII класса - с обрушением вмещающих пород и руды - отличаются от систем предыдущего класса тем, что кроме вмещающих пород в процессе очистной выемки подвергается обрушению также массив руды, предварительно подсеченный снизу и с боков. В результате этого очистное пространство по мере его образования заполняется раздробленной рудой и опускающейся вслед за ней обрушенной пустой породой. К VIII классу - комбинированные системы - отнесены системы разработки мощных месторождений, при которых этаж или панель делится на регулярно чередующиеся, относительно близкие по размерам камеры и междукамерные целики, вынимаемые последовательно в две стадии разными системами. Обычно камеры вынимаются снизу вверх в первую очередь, а целики сверху вниз во вторую очередь, по окончании выемки соседних камер.
|