огп. Лекция Системы разработки рудных месторождений. Лекции ознакомить с основными требованиями к выбору системы разработки рудных месторождений
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
4.6 Системы разработки рудничных месторождений с креплением Отличительной особенностью систем является размещение крепи в выработанном пространстве и оставление ее на месте установки после выемки руды. Применяют системы при неустойчивой руде. В месторождениях мощных и средней мощности крепь заполняют закладкой, иначе пространственная решетка не может противостоять горному давлению. Усиленную распорную крепь применяют в крутых залежах мощностью до 3-4 м, а также в пологих и наклонных, залежах мощностью до 4-6 м; при слабых боковых породах иногда вместе с крепью применяют закладку. В крутых залежах блок отрабатывают снизу вверх, шпуры бурят с настила, устроенного на распорной крепи. В пологих и наклонных залежах блок вынимают по простиранию или по восстанию. При выемке по простиранию руду доставляют одинарным скреперованием, но пункт погрузки вагонеток в откаточном штреке перемещается по мере подвигания забоя. При выемке по восстанию руда доставляется к стационарному пункту погрузки вагонеток двойным скреперованием. Крепь устанавливают в виде рам, а при мощности залежи 3- 6 м в виде батарей, состоящих из группы стоек с подхватами. При использовании станковой крепи блоки отрабатывают слоями в восходящем или нисходящем порядке. В последнем случае закладочные работы более трудоемки за счет необходимости подведения закладочного массива вплотную под кровлю. Нисходящий порядок применяют лишь при больших тектонических нарушениях или слабых контактах залежи. Руду в слоях вынимают секциями, равными по объему одному станку; вслед за выемкой устанавливают станковую крепь. В крепи досками отшивают вертикальные ходки и рудоспуски, оборудуют рабочие полки. Высота незаложенного пространства при использовании закладки не должна превышать высоты двух станков. Применение станковой крепи требует организации специального крепе-закладочного хозяйства и целесообразно лишь при больших масштабах работ. При использовании крепежных рам слои в блоке вынимают заходками (короткими штрекообразными выработками), которые крепят рамами всплошную или вразбежку, а после выемки руды заполняют закладкой. Системы с креплением обеспечивают малые потери и разубоживание руды в сложных горно-геологических условиях. Им присущи низкие показатели производительности труда и интенсивность выемки, высокая себестоимость добычи, большой расход крепежного леса (около 15% от объема выработанного пространства). Возникает загрязнение рудничной атмосферы при гниении крепи, увеличивается опасность в пожарном отношении, усложняется шахтное хозяйство. Системы могут получить распространение в сочетании с твердеющей закладкой при разработке ценных руд на больших глубинах. 4.7 Системы разработки руды с креплением и последующим обрушением пород Выработанное пространство регулярно закрепляют вслед за выемкой руды, а затем с небольшим отставанием от выемки крепь или передвигают, или извлекают, или разрушают, в результате чего выработанное пространство погашается, что позволяет предотвратить внезапное самообрушение больших масс пород, подработанных на обширных площадях. Подготовка. Шахтное поле в горизонтальных залежах подготавливают основными, панельными и выемочными штреками (панельная подготовка), а при относительно небольшой ширине залежи — основным и выемочным штреками (беспанельная подготовка). Основной и панельные штреки чаще парные или групповые, выемочные — одинарные. В пологих и наклонных месторождениях столбы располагают в основном длиной по падению, поэтому выемочные штреки заменяют наклонными восстающими по рудному телу. Очистная выемка. Соседние столбы отрабатывают заходками или лавой с опережением не менее 10-15 м для снижения горного давления. При выемке заходками шириной 2,5-6 м (в зависимости от устойчивости кровли) руду отбивают с помощью комбайнов или шпурами. Доставляют руду ленточными или скребковыми конвейерами (с погрузкой на конвейер погрузочной машиной при шпуровой отбойке) или скреперами. Заходку закрепляют металлическими или деревянными рамами с затяжкой кровли, иногда со штанговым креплением кровли. В отработанных заходках производят посадку кровли, извлекая или разрушая крепь. Выемка лавами требует более устойчивой кровли. При взрывной отбойке во избежание разлета кусков применяют переносные щиты из металлических стержней или барьеры из деревянных брусьев. Проветривание при парных штреках сквозное, при одинарных — местное. Отставание крепи от забоя зависит от устойчивости кровли (при слабой кровле -1,3 м). Извлекать крепь могут только рабочие-посадчики. Нельзя работать в смежном забое до проведения обрушения. При мягких рудах и механической отбойке производительность столба достигает 25 тыс. т/мес, производительность труда забойного рабочего 75-85 т/смену. При крепкой руде и взрывной отбойке производительность столба составляет 6-10 тыс. т/мес, производительность труда забойного рабочего 12—25 т/смену. Потери руды 7-20 %, разубоживание 2-20 %. Системы применяют, если не требуется сохранение земной поверхности. Залежи отрабатывают только в нисходящем порядке. В связи с креплением эти системы относятся к числу сравнительно дорогих, но потери и разубоживание руды могут быть сведены к минимуму, так как отбитую руду извлекают под защитой крепи, а рудная мелочь просыпается в нижележащие слои, вынимаемые позже. 4.8 Столбовая система разработки рудничных месторождений с обрушением Система (рис.17) применяется в маломощных горизонтальных и пологих залежах с неустойчивыми налегающими породами. Вслед за выемкой руды передвигают крепь для поддержания очистного пространства у забоя, а позади непосредственная кровля обрушается. Шахтное поле разделяют штреками на прямоугольные блоки, называемые столбами. В отдельных случаях при небольшой площади залежи применяют сплошную выемку (одним столбом). Столб отрабатывают обратным ходом по длине. По мере выемки механизированную крепь передвигают вслед за забоем, а индивидуальную извлекают. При мощности залежи до 1,5-2 м и средней устойчивости кровли иногда обрушают взрывными скважинами слой кровли толщиной 3-4 м для заполнения обрушенными породами всего образовавшегося пространства. Размеры столбов ограничены необходимостью обеспечения достаточно интенсивной его отработки и доставкой руды. Ширина столбов составляет 20-40 м и достигает 60-80 м при двухсторонней выемке. Длина столбов на металлических рудниках находится в пределах 50-100 м. Вариант выемки лавами. Длина столба 300-800 м, ширина 50-80 м и более при комбайновой отбойке и конвейерной доставке или 20-30 м при буровзрывной отбойке и скреперной доставке (в более крепких рудах).  Рис.17 Столбовая система с обрушением: а – выемка лавами; б – выемка заходками; 1 – основной штрек; 2 – основной вентиляционный штрек; 3 – выемочные штреки; 4 – сбойки; 5 – индивидуальная крепь; 6 щиты; 7 – комбайны. При мягких рудах и неустойчивой кровле используют механизированные комплексы ОКП. Между выемочными штреками в конце столба проходят выработку, в которой монтируют комплекс. Отбивают руду полосами толщиной 0,63 м на всю мощность пласта. Вариант с выемкой заходками применяется главным образом при слабой кровле. Длина столба примерно такая же, как и при выемке лавами, ширина 40-80 м при двухсторонней выемке и 20-40 м при односторонней. Ширина заходки 2,8-3,5 м. В каждой панели очистные работы ведут в одном, двух или трех соседних столбах с опережением не менее 10-70 м. Заходки крепят металлическими или деревянными рамами через 0,7-1 м с затяжкой кровли и боков. При мощности пласта менее 1,5 м подрывают породы почвы и оставляют их в выработанном пространстве или выдают из шахты. При комбайновой выемке производительность столба 6000-9000 т/мес, производительность труда забойного рабочего – 17-20 т/смену. Объем подготовительно-нарезных работ 6-7 м на 1000 т. Расход металла при -металлическом креплении 0,3—0,5 кг/т. Потери руды 10-12%, разубоживание 2-7 %. Требования ПТЭ к системам с креплением: при этих системах крепь может применяться в комбинации с рудными или породными целиками, частичным магазинированием руды или породными целиками, частичным магазинированием руды или закладкой; при необходимости сохранения поверхности системы с креплением должны применяться с закладкой выработанного пространства; передвижение людей и доставку материалов производить по обозначенным маршрутам, которые должны содержаться в безопасном состоянии; маломощные (до 2 м) рудные тела можно отрабатывать без оставления междублоковых целиков. В этом случае между блоками устанавливать усиленную крепь; подготовку и отработку блоков можно вести с оставлением или без оставления надштрекового целика. В первом случае в надштрековом целике проходить рудовыпускные выработки, которые оборудовать люками. Во втором случае над штреком устанавливать усиленную крепь с устройством люков; - при отработке блока и необходимости сохранения вышележащего штрека оставлять потолочину, которую отрабатывать при погашении верхнего горизонта; при сортировке отбитой руды в забое пустую породу размещать в выработанном пространстве; при отработке тонких рудных тел рекомендуется вести раздельную выемку руды и породы. В зависимости от крепости и устойчивости руды и породы в начале может отбиваться руда, а затем пород или наоборот. Подрываемые породы оставлять в выработанном пространстве в качестве закладки. При излишнем отбиваемых пород часть их выдавать из блоков; при недостаточном - увеличить объем подрываемых вмещающих пород для заполнения выработанного пространства. При отработке пологих и наклонных рудных тел для повышения эффективности очистной выемки рекомендуется использовать силу взрыва при отбойке для отброса пустой породы в выработанное пространство; при отработке крутопадающих рудных тел мощностью до 3 м. с устойчивыми рудами, а также при отработке рудных тел большей мощности и полевой подготовке выемку можно вести блоками (камерами) без оставления междукамерных (междублоковых) и междуэтажных целиков; при одновременной работе в двух и более блоках без оставления между ними целиков соблюдать предусмотренное проектом опережение линии забоев в смежных блоках; в случае применения сухой и гидравлической закладки на ее поверхности укладывать настил или слой бетона, исключающий возможность попадания отбитой руды в закладку и закладки в руду при отбойке и доставке руды к рудоспуску. В отдельных случаях, определяемых проектом, допускается работа без настила. Закладочный массив со стороны целиков (массива руды), должен быть изолирован для предотвращения высыпания закладки из выработанного пространства при выемке смежного блока или целика; во избежание обрушения кровли очистных забоев при выемке последних слоев под выработанным и заложенным блоком (камерой) очистное пространство отрабатываемых слоев необходимо крепить. Выемку последних слоев в рудах средней устойчивости в основном следует производить прирезками, перпендикулярными к длинной оси блока (камеры) с креплением и полной закладкой. При устойчивых рудах выемку верхних слоев можно производить в отступающем порядке по длине блока (камеры); при выемке последнего слоя в блоке настил, на котором находится закладка вышележащего отработанного блока, должен подхватываться крепью, чтобы закладка не прорывалась в рабочее пространство. При перепуске закладки из вышележащего блока не допускать смешивания руды с породой; - систему с распорной крепью можно применять для отработки рудных тел мощностью до 3 м. с любым углом падения, при устойчивой и средней устойчивости руды и вмещающих пород; допускается частичное магазинирование руды на полках на высоту не более трех слоев; в необходимых случаях устанавливать усиленную распорную крепь; для возможности осмотра и оборки кровли высота уступа не должна превышать 3 м; при отработке ценных руд под каждым уступом перед взрывом укладывать плотный настил (горизонтальный или наклонный в зависимости от необходимости сортировки руды и способа доставки ее до рудоспуска). Отбитую руду доставлять по рудоспускам, обшитым досками, или по рештакам. Руды высокой ценности разрешается доставлять самотеком в выработанном пространстве; подсечка камеры и разделка рудоприемных и выпускных выработок должны опережать очистную выемку. Угол наклона стенок рудоприемных выработок должен обеспечивать выпуск всей руды самотеком; выемку руды в камере (блоке) допускается осуществлять горизонтальными слоями в направлении снизу вверх или сверху вниз в зависимости от горнотехнических условий по проекту. При неустойчивых рудах выемка должна производиться слоями сверху вниз с обязательным применением твердеющей закладки; закладку подавать в блок (камеру) с верхнего горизонта по закладочному восстающему, расположенному, как правило, в середине блока (камеры). Закладку в слое размещать с использованием механизмов (скреперных лебедок, закладочных машин, самоходного оборудования и др.) или самотеком (при гидравлической и твердеющей закладке); если устойчивость руды и вмещающих пород не позволяет осуществлять одновременную подсечку слоя по всей площади блока, выемку руды вести вертикальными прирезками. В одновременной работе должно быть не более двух смежных прирезок. Отставание одной прирезки от другой по вертикали должно обеспечивать безопасность работы; над крепью штрека делать плотный настил; систему с крепежными рамами можно применять при отработке ценных неустойчивых руд, залегающих в неустойчивых породах, при сложной морфологии рудного тела и необходимости сохранения поверхности; система с крепежными рамами может применяться для отработки крутопадающих маломощных рудных тел; при закладке очистного пространства эта система может применяться для отработки маломощных рудных тел с любым углом падения; система с крепежными рамами и закладкой при выемке руды сверху вниз может применяться для отработки рудных тел мощностью более 3 м. с любым углом падения; систему слоевого обрушения можно применять при отработке крутопадающих рудных тел мощностью более 3 м, а также рудных тел мощностью более 5 м с любым углом падения при неустойчивых и средней устойчивости ценных рудах, залегающих в неустойчивых и средней устойчивости вмещающих породах и легко обрушающихся. Эту систему можно применять при крепких и устойчивых вмещающих породах и наличии предохранительной подушки из обрушенной породы или при систематической принудительной посадке налегающих пород; ведение очистных работ допускается при наличии мата, гибкого, железобетонного или щитового перекрытия; при разработке мощных рудных тел выемку можно вести несколькими заходками или лавами; расстояние между восстающими принимать в соответствии с проектом. Длина заходок должна быть не более 30 м; отработку блока можно вести одновременно несколькими слоями при условии отставания работ по горизонтали в направлении выемки одного слоя от другого не менее 10 м. Очистные работы в смежных блоках с опережением по вертикали не более двукратной высоты слоя во избежание разрыва мата или разделяющего перекрытия; разрешается вести работы в смежных блоках на одном и том же слое при условии обеспечения безопасности работ. При этом расстояние между рабочими забоями не должно быть менее 10 м; после отбойки руды нарушенную крепь восстанавливать в первую очередь. Отставание крепи от забоя должно определяться паспортом крепления; после окончания выемки заходки или лавы на почве укладывать мат, гибкое, железобетонное или щитовое перекрытие; при отработке лавами разрешается применять переносные стойки в сочетании с перекрытиями, предупреждающими местные вывалы пород и прорывы мата; запрещается заходить в обрушение для установки скреперного блока. Блок укреплять на стене; запрещается оставлять в слое неотработанные целики руды. 5. Особенности выбора системы разработки рудных месторождений На выбор системы разработки влияют постоянные, учитываемые в любых случаях, и переменные факторы, которые выдвигаются как ограничения в неблагоприятных случаях. Постоянные факторы — устойчивость руды и вмещающих пород, мощность и угол падения рудного тела. Переменные факторы — склонность руды к возгоранию, слеживанию; необходимость сохранения земной поверхности; наличие в рудном теле включений пустых пород или забалансовых руд; характер контактов залежи; большая глубина разработки; отсутствие дешевых местных материалов для твердеющей закладки, исключающее целесообразность применения систем с закладкой в ряде случаев; обособленное залегание небольших рудных тел. Сюда же можно отнести и ценность руды, учитываемую в экономическом сравнении систем. Для действующего предприятия имеют важное значение освоенность той или иной техники и технологии горных работ. 5.1 Системы разработки, приемлемые по постоянным факторам Устойчивость руды и вмещающих пород. Устойчивая руда и устойчивые вмещающие породы. При этом технически приемлемы все системы разработки, кроме этажного самообрушения и столбовой системы с обрушением (при системах с обрушением руды и вмещающих пород или только вмещающих пород должна искусственно создаваться предохранительная породная подушка). Устойчивая руда и неустойчивые вмещающие породы. Системы с естественным поддержанием очистного пространства применимы лишь в мощных и средней мощности залежах при условии оставления предохранительной рудной корки около слабых боковых пород. Независимо от мощности залежи при средней устойчивости вмещающих пород, которые могут поддерживаться замагазинированной рудой, применима система с отбойкой из магазинов, а также этажно-камерная и система с подэтажной отбойкой при условии магазинирования руды. Все остальные системы, кроме этажного самообрушения, применимы без ограничений. Неустойчивая руда при любой устойчивости вмещающих пород. Могут применяться системы с обрушением руды и вмещающих пород в вариантах, предназначенных для неустойчивых руд; системы с креплением и последующим обрушением вмещающих пород; нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой, системы с креплением. |