Системы разработки

Проветривание блока при ведении подготовительно-нарезных работ осуществляется вентиляторами  местного проветривания типа ВМЭ-12м, ВМЭ-6м, при очистной выемке - за счет общешахтной депрессии.

Подэтажно-камерная система разработки со сплошной выемкой руды и закладкой.

Данная  система разработки предназначена  для отработки запасов камер  II-V очередей при многоступенчатой технологии сплошной выемки руды в наклонных (350-500), мощных (более 20 м) рудных телах.

Основные  параметры блока:

• длина - 60-80 м;
• ширина - 40, 27, 23 м (на полную мощность рудного тела);
• высота - до 70 м;
• ширина камеры - 20 м.

 

Подготовительные и  нарезные работы.

Блок  подготавливается на уровнях горизонтов откаточным и вентиляционным штреками, откаточными ортами через 100 м и транспортным уклоном с заездами на доставочные горизонты. Доставочные горизонты проходятся по высоте через 12 м от уровня откаточного горизонта и до верхней границы блока и включают в себя доставочный и вентиляционный штреки.

Для обеспечения  проветривания горных работ предусматриваются  вентиляционно-ходовые, вентиляционные восстающие, для перепуска руды на откаточный горизонт - два рудоспуска, для подачи закладки - закладочные выработки и скважины (рисунок 1.2).

Нарезные работы заключаются в проходке буро-доставочных, буровых ортов и отрезных восстающих.

Очистные  работы.

По длине  блок делится на 3-4 камеры шириной  20 м, по высоте - на 4 подэтажа высотой по 12-13 м.

Отработку камер на подэтажах предусматривается  вести прирезками к ранее отработанной и заложенной разрезной щели с  выпуском руды через боковые заезды. Выработанное пространство закладывается  твердеющей смесью и после набора закладкой прочности 1,0-1,5 МПа  очистные работы ведутся  в восходящем порядке  в смежных камерах вышележащих  подэтажей; после набора прочности 2,5-3,0 МПа - в смежных камерах одного подэтажа. При одновременном ведении  очистных работ в двух и более  вертикальных лентах и при восходящем порядке выемки запасов руды расстояние между очистными забоями должно составлять не менее высоты подэтажа. Отработку запасов камеры последней  очереди, находящихся между заложенными  массивами, предусматривается вести  также в восходящем порядке, но только с торцевым выпуском руды через буро-доставочный  орт.

 

 

Рисунок 1.2 - Схема отработки блока подэтажно-камерной системой разработки со сплошной выемкой руды и закладкой

 

Разбуривание камер предусматривается буровыми  каретками типа «Бумер» веерами взрывных скважин диаметром 60-70 мм и глубиной до 20-30 м.

Доставка  руды из блока предусматривается  погрузочно-доставочными машинами Торо-1400, Cat R-1700,  оборудованными дистанционным управлением.

Закладка  камер всех очередей в пределах подэтажа осуществляется в один прием с  набором прочности закладки 2,5-3,0 МПа.

Проветривание блока при ведении подготовительно-нарезных работ осуществляется вентиляторами  местного проветривания типа ВМЭ-12м, ВМЭ-6м; при очистной выемке - за счет общешахтной депрессии.

Система сплошной выемки руды вертикальными лентами.

Данная система разработки предназначена  для отработки рудных тел любой  мощности и падения, сложенных богатыми и разнотипными рудами, а также  рудных тел, находящихся под бетонной закладкой.

Основные  параметры блока:

- длина  - 60 - 80 м;

• ширина - 40 м (на полную мощность рудного тела);
• высота - до 70 м;
• ширина очистных заходок - до 10 м;
• высота очистных заходок - 8 м.

Подготовительно-нарезные работы.

Рудная  залежь условно разделяется на блоки  длиной  80 м и подготавливается откаточным и вентиляционным штреками, откаточным ортом через 100 м, транспортным  уклоном с заездами на подэтажи, расположенными по высоте через 12 м и включающими в себя доставочные и вентиляционные штреки.

Для обеспечения  проветривания горных работ и  подачи закладки предусматриваются  вентиляционно-ходовые, вентиляционно-закладочные, вентиляционные восстающие, для перепуска  руды на откаточный горизонт – два  рудоспуска.

Нарезные работы заключаются в проходке разрезных ортов, заездов на слои и отрезных восстающих.

Очистные работы.

Сущность  системы разработки состоит в  послойной восходящей выемке руды вертикальными  лентами и закладке части очистного  пространства с оставлением свободного призабойного пространства для повторения цикла работ. Вертикальные ленты отрабатываются шатрообразным ступенчатым фронтом в прирезку к ранее отработанным и заложенным разрезным щелям.

Выемка  руды в ленте начинается с проходки разрезного орта на уровне нижней границы  блока  между доставочным и  вентиляционным штреками. Из разрезного орта проходится вентиляционно-закладочный восстающий до сбойки с вентиляционными и закладочными выработками вышележащего горизонта. Затем разрезной орт расширяется до 10 м, а после уборки руды производится обуривание рудного массива в кровле по всей длине ленты до высоты 8 м. После уборки руды и зачистки почвы производится закладка выработанного пространства на высоту 2,5-3,0 м. После набора прочности закладки не менее 1,5 МПа вновь производится обуривание кровли заходки до высоты 8 м и весь цикл работ в ленте повторяется. Отбойка разных технологических типов руды производится раздельно.

Ширина  ленты определяется устойчивостью  руды и пород висячего бока, высота очистного пространства в ленте  и толщина отбиваемого слоя –  параметрами применяемого забойного  оборудования. Максимальная высота незаложенного  выработанного пространства не должна превышать 8 м.

Величина  отставания забоев в смежных лентах должна быть не менее двойной толщины закладываемого слоя (5-6 м) и уточняется опытным путем.

Обуривание очистных заходок предусматривается шпурами буровыми каретками типа «Бумер», уборка руды - погрузочно-доставочными машинами типа Торо-400, Торо-1400, Cat R-1700.

Закладка  вертикальных лент осуществляется порциями с шагом 2,5-3,0 м и набором прочности закладкой до 1,5-2,0 МПа.

Проветривание блока при ведении подготовительно-нарезных работ осуществляется вентиляторами  местного проветривания типа ВМЭ-12м, ВМЭ-6м; при очистной выемке - за счет общешахтной депрессии.

1.4 Закладочные работы

Закладка выработанного пространства - совокупность процессов, охватывающих приготовление, транспортирование и укладку закладочного материала в выработанном пространстве.

Основное назначение закладки - поддержание выработанного пространства, предотвращение обрушения вмещающих пород и оседания земной поверхности.

Цель  и условия применения закладки приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 - Цель и условия применения закладки

 

Цель	Условия
Повышение полноты извлечения и качества руд	Разработка месторождений ценных руд. Селективная выемка разносортных руд. Разработка сложноструктурных месторождений. Отработка охранных и барьерных целиков
Разработка месторождений в сложных  горно-технических и горно-геологических условиях	Сильнообводненные месторождения. Неустойчивые руды и вмещающие породы. Разработка пожароопасных месторождений. Разработка глубоких горизонтов. Разработка удароопасных месторождений
Интенсификация разработки месторождений	Совместная разработка открытым и  подземным способами. Опережающая  разработка рудных тел. Восходящая разработка месторождений
Охрана окружающей среды	Охрана недр, земной поверхности, водных бассейнов и т.д. Утилизация отходов  производства

 

Способы и виды закладки

Все способы  закладки можно разделить на две  группы: первая - компоненты закладочной  смеси не взаимодействуют между  собой, вторая - при взаимодействии компонентов происходит изменение  их физического или химического  состояния.

К первой  группе  относят сухую и гидравлическую закладку, ко второй - твердеющую.

Сухая закладка характеризуется тем, что при заполнении выработанного пространства она представляет собой нескрепленный податливый массив. Основные недостатки искусственного массива из сухой закладки - неоднородная плотность и значительная усадка (от 1 до 5%). Размещение закладочного материала в выработанном пространстве может осуществляться под действием собственного веса (самотечная закладка), с помощью различного рода механизмов и машин (машинная закладка) и посредством забрасывания материала струей сжатого воздуха (пневмозакладка).

Гидравлическая закладка позволяет получить более плотный массив при возможности интенсификации процесса закладки. Однако и в этом случае искусственный массив   не допускает больших   обнажений. При гидравлической закладке возникает проблема организации дренажа и отвода большого количества воды.

Твердеющая закладка в большинстве случаев как обязательный компонент включает вяжущий материал,   который в результате гидратации с водой связывает в монолит все компоненты. Она допускает значительные обнажения искусственного массива, а также позволяет выдержать динамические нагрузки от воздействия взрывных работ.

Этот  вид закладки по сравнению с другими  обеспечивает   существенное повышение  безопасности при очистной выемке, сокращение потерь и разубоживания  до минимума, отработку запасов руды в охранных целиках различного назначения,   сохранение земной поверхности и  надшахтных сооружений.

К недостаткам  применения твердеющей закладки следует  отнести значительный расход вяжущего, дополнительные капитальные затраты  на строительство закладочных комплексов, более высокие трудозатраты, что в конечном итоге приводит к повышению себестоимости добычи руды.

Основные  характеристики закладки: прочность, пустотность, упругие, деформационные и компрессионные свойства.

С целью организации технологии закладочных работ и для оценки качества закладочного массива вводится понятие нормативной, кубиковой и фактической прочности.

Кубиковая прочность закладки - это прочность образцов-кубиков составов твердеющей закладочной смеси через определенные сроки твердения, изготовленных и испытанных в лабораторных условиях по стандартной методике.

Кубиковая прочность характеризует твердение составов закладочной смеси во  времени  и назначается по условию формирования в требуемые сроки закладочного   массива   с прочностью не ниже нормативной.

На основании кубиковой прочности выбирается состав закладочной смеси для производства закладочных работ.

Фактическая прочность  закладки - это прочность закладочного массива,   сформированного в производственных условиях, в определенный момент времени.

Фактическую прочность закладки определяют: прямым методом - путем испытания на сжатие образцов - кернов закладки, выбуренных из искусственного массива; и, косвенным образом - путем испытаний образцов-кубиков закладки, отобранных на поверхности в процессе приготовления закладочной смеси.

Судить  о качестве искусственных массивов из твердеющей закладки без непосредственных измерений в массиве можно  лишь с небольшим приближением. Причина  в том, что в процессе ведения  закладочных работ из-за несовершенства дозирующих устройств и других обстоятельств  составы закладочных смесей отличаются от проектных. Наряду с этим разделение закладки по фракциям, ее расслоение в процессе транспортирования и укладки в выработанном пространстве, условия твердения не поддаются учету, хотя и оказывают существенное влияние.

Одним из наиболее распространенных способов контроля искусственных массивов является косвенное  определение их прочности посредством  отборки проб образцов и их испытании  раздавливанием на прессе в определенном возрасте.

Учитывая, что условия твердения закладки в массиве в результате компрессионного  сжатия существенно отличаются от твердения  образцов, необходимо устанавливать  переходные коэффициенты от кубиковой прочности к прочности массива. Эти коэффициенты зависят от состава смеси и условий твердения массива и находятся в пределах 1,3-1,5.

Результаты  испытаний при использовании  образцов (кернов) различных размеров могут отличаться между собой, даже если образцы имеют одинаковую форму. По данным многих авторов, прочность керна на 10-30% ниже прочности массива, однако в каждом конкретном случае эта величина может сильно колебаться. Недостаток этого метода в его значительной трудоемкости, а во многих случаях и невозможности выбуривания керна из массива небольшой прочности.

Фактическую прочность закладочного массива, согласно «Технологической инструкции по производству закладочных работ на Малеевском руднике ЗГОК ОАО «Казцинк» определяют путем отбора и испытаний образцов керна из скважин, пробуренных в закладочном массиве.