25.07.2017
Дорожное строительство – непростой многоступенчатый процесс. Положительный результат достигается только тогда, когда на каждом...


25.07.2017
Шелковая штукатурка – одно из самых популярных покрытий, которое наносится на стены или потолок. Свою популярность шелковая...


25.07.2017
Работа в коллективе важна и определена тем, что она повышает уровень предприятия или компании, а также конкурентоспособность,...


25.07.2017
Металлические ключницы настенного размещения представляют собой изделие в виде шкафчика или ящика и предназначены для хранения...


25.07.2017
В модульных картинах воплотились древние традиции и современные технологии, что позволило получить совершенно новые оригинальные...


25.07.2017
Современные оконные конструкции обещают высокий уровень комфорта, но и требуют соответствующих капиталовложений. Чтобы покупка...


Системы разработки рудных месторождений

27.12.2016

Многообразие условий залегания рудных месторождений приводит к тому, что в практике разработки применяют более 150 различных систем и их вариантов. Если в качестве классификационного признака выбрать способ поддержания выработанного пространства, то системы разработки рудных месторождений можно разделить на следующие классы:
I класс — системы разработки с естественным поддержанием выработанного пространства;
II класс — системы разработки с искусственным поддержанием выработанного пространства;
III класс — системы разработки с обрушением вмещающих пород без поддержания выработанного пространства или с искусственным поддержанием его части.
Пользуясь этой упрощенной классификацией, рассмотрим некоторые из наиболее распространенных систем разработки.
Системы разработки с естественным поддержанием выработанного пространства

Отличительным признаком систем этого класса является то, что поддержание выработанного пространства при выборе соответствующих его параметров достигается за счет естественной устойчивости обнажаемых пород, оставления целиков или магазинирования руды. Таким образом поддержание выработанного пространства осуществляется без значительных затрат труда и средств, вследствие этого системы I класса характеризуются обычно высокой производительностью работ. Их принимают при разработке месторождений с устойчивыми вмещающими породами и рудами.
Сплошная система разработки. При сплошной системе, применяемой для разработки пологих и наклонных, преимущественно малой и средней мощности залежей, не очень ценных руд, шахтное поле разделяют панельными штреками на панели. Выемку руды ведут в направлении длинной оси панели сплошным забоем, располагающимся между панельными штреками. Для поддержания кровли по границам панели оставляют сплошные панельные, а внутри ее — столбообразные (опорные) целики. Опорные. целики оставляют или на определенном расстоянии один от другого, или нерегулярно — на участках с менее цепной рудой или ослабленной кровлей.
Системы разработки рудных месторождений

В зависимости от мощности и размеров залежи применяют различные варианты этой системы. На рис. 182 представлена схема простейшего варианта сплошной системы разработки с нерегулярным оставлением целиков. Руду отбивают шпуровыми зарядами; доставку производят скрепером. Кроме целиков в качестве дополнительных средств поддержания кровли могут использоваться стойки, костры и штанговая крепь. Пр и значительных запасах .месторождения и повышенной мощности залежи в очистных забоях используют самоходное оборудование, буровые установки, экскаваторы, автосамосвалы. Сплошная система разработки с самоходным оборудованием применяется в Джезказганских медных рудниках. Высокая производительность труда (особенно при использовании самоходного оборудования), широкий фронт работ и незначительный объем подготовительных выработок являются достоинствами системы; довольно большие потери руды в целиках — ее основным недостатком.
Системы разработки рудных месторождений

Камерно-столбовая система разработки применяется примерно в тех же условиях, что и сплошная система, однако ее использование предпочтительнее при более значительном горном давлении и повышенной мощности залежи. Отличие ее от сплошной системы заключается в том, что выемку руды в панели производят с разделением на камеры, между которыми оставляют целики в виде столбов или стен. На рис. 183 представлены два варианта системы с отбойкой руды зарядами в шпурах и скважинах. Руду доставляют скреперами, автосамосвалами (с погрузкой экскаваторами) и при наклонном залегании с использованием энергии взрыва. Эту систему применяют при разработке руд цветных металлов (Джезказган, Миргалимсай) и нерудных полезных ископаемых.
Камерные системы разработки с подэтаж ной или этажной отбойкой руды. Крутые залежи мощностью от 5 до 20—30 м делят на этажи, разделяемые в свою очередь на камеры и междукамерные целики. При разработке камерных запасов граничащие с ними целики обеспечивают поддержание выработанного пространства, затем целики также отрабатывают. Для удобства выемки руды камеру по высоте делят на подэтажи (рис. 184). Подготовительные работы заключаются в проведении штреков и восстающих. Кроме того, в блоке проводят целый комплекс нарезных выработок — подэтажные штреки, выработки в днище камеры, предназначенные для выпуска и вторичного дробления отбитой руды, выработки, отрезающие массив руды в камере от междукамерного целика.
Системы разработки рудных месторождений

Очистные работы заключаются в буровзрывной отбойке руды из подэтажных штреков; отбойку производят зарядами, размещаемыми в скважинах, которые бурят или непосредственно из подэтажного штрека, располагая их веером в вышележащем подэтаже, или из специально проходимой для этой цели выработки, называемой открытой заходкой. Отбиваемая взрывом руда падает на дно камеры, попадает в приемные траншеи или воронки и перепускается в откаточные штреки.
Замена шпуров взрывными скважинами позволяет увеличить высоту подэтажа, повышая эффективность системы. Если руду зарядами в скважинах отбивают сразу на всю высоту этажа, то систему называют камерной с этажной отбойкой или этажнокамерной (рис. 185).
Камерные системы разработки относят к эффективным системам, они характеризуются относительно высокой безопасностью работ, высокой производительностью труда. Из недостатков систем основным является большой объем подготовительных выработок при подэтажной отбойке и ухудшение технико-экономических показателей при выемке руды из целиков. Камерные системы применяют для разработки месторождений цветных металлов и железных руд (рудники Зыряновского, Тырныаузского, Лениногорского комбинатов, KMA, Кривого Рога и др.).
Системы разработки с магазинированием руды. Поддержание вмещающих пород при разработке крутых рудных тел можно эффективно осуществлять временно оставляемой в выработанном пространстве отбитой от массива рудой. Этот способ поддержания является характерной отличительной особенностью систем разработки с магазинированием руды (магазин — склад руды). Системы с магазинированием применяют при устойчивых рудах и достаточно устойчивых вмещающих породах. Поддержание выработанного пространства замагазинированной рудой экономично, однако его можно применять только тогда, когда руда не обладает склонностью к слеживанию, окислению или самовозгоранию при длительном хранении в выработанном пространстве. Так как при отбойке руда разрыхляется, то естественно, что она занимает больший объем по сравнению с ее объемом в массиве, поэтому в процессе выполнения очистных работ часть руды (примерно 30—40%) выпускают из блока.
Системы разработки рудных месторождений
Системы разработки рудных месторождений

Наиболее простой вариант системы разработки с магазинированием и шнуровой отбойкой руды представлен на рис. 186. Этой системой обычно разрабатывают рудные тела мощностью от 0,8 до 5 м (при мощности залежи менее 0,8 м применение этой системы приводит к повышенному разубоживанию, так как для достижения достаточной ширины очистного забоя вместе с рудой отбивают и слой вмещающих пород). В пределах этажа шахтное поле делят на выемочные блоки, разделяемые между собой восстающими или целиками (при мощности залежи более 3 м кроме междукамерных целиков оставляют также надштрековые и подштрековые целики).
Выемку руды в блоке ведут слоями снизу вверх. Высота слоя 1,8—2 м. Руду отбивают шпуровыми зарядами. При прямолинейной форме забоя шпуры бурят телескопными перфораторами, при потолкоуступной — возможно применение ручных или колонковых перфораторов. При небольшой мощности залежи целесообразно применение шпуров уменьшенного диаметра (30—34 мм). Бурильщики работают в забое, стоя на отбитой и замагазинированной руде.. После взрыва зарядов забой проветривают, следующей производственной операцией является частичный выпуск отбитой руды, вслед за которым возобновляется работа в очистном забое. После отбойки в камере всей руды замагазинированную руду полностью выпускают из выработанного пространства. Небольшой объем подготовительных работ, довольно высокая производительность труда, отсутствие работ по креплению, сравнительно небольшие потери и разубоживание руды позволяют отнести эту систему к эффективным.
При разработке мощных и весьма мощных рудных тел интенсификация отбойки руды достигается при замене шпуров взрывными скважинами. На рис. 187 представлен вариант системы разработки с магазинированием и отбойкой руды зарядами во взрывных скважинах. Скважины бурят из буровых ортов, располагающихся в междукамерном целике. При способе отбойки зарядами во взрывных скважинах потери и разубоживание руды выше, однако этот недостаток в известной мере компенсируется значительным увеличением производительности труда.
Небольшой объем подготовительных выработок, большая производительность буровзрывных работ обеспечивают высокую эффективность системы.
В отдельных случаях при труднобуримых породах взрывные скважины заменяют минными выработками, располагаемыми в массиве руды, подлежащей послойной отбойке.
Системы с магазинированием руды и шпуровой отбойкой применяют для разработки месторождений цветных металлов и золота. Системы с отбойкой руды зарядами в скважинах применяют преимущественно для разработки железорудных и мощных полиметаллических месторождений.
Системы разработки с искусственным поддержанием выработанного пространства

При использовании систем этого класса выработанное пространство поддерживают с помощью закладки и реже крепления, причем в ряде случаев крепление ,применяют в сочетании с закладкой. Закладка и крепление выработанного пространства требуют более или менее значительных материальных затрат и поэтому их применяют в основном при разработке ценных руд цветных, благородных, редких и радиоактивных металлов или в сложных горно-геологических условиях.
Системы разработки горизонтальными слоями с закладкой. Крутые залежи небольшой мощности делят в пределах этажа на выемочные блоки, разделяемые между собой восстающими (рис. 188). Руду вынимают слоями снизу вверх, выработанное пространство заполняют закладочным материалом, на поверхность которого укладывают плотный настил из досок или металлических листов для того, чтобы отбиваемая руда не смешивалась с закладочным материалом. В середине блока по мере выемки руды наращивают закрепленный венцовой крепью рудоспуск.
Системы разработки рудных месторождений

Отбойка руды шпуровая, доставку отбитой руды до рудоспуска ведут по настилу скрепером. По мере выемки руды в слое образующееся выработанное пространство частично заполняют закладочным материалом, поступающим из восстающих и размещаемым тем же скрепером после уборки настила с почвы очистного забоя. Таким образом, после отработки руды в блоке до потолочины, оставляемой для сохранности вентиляционного) верхнего штрека, выработанное пространство оказывается полностью заложенным. В различных вариантах системы применяют и другие способы закладки выработанного пространства. Безопасность работ, небольшие потери и разубоживание являются; существенным преимуществом этой системы; высокая себестоимость добычи — ее недостатком.
На рис. 189 представлен вариант системы горизонтальными слоями с твердеющей закладкой, применяемый для разработки глубокозалегающих пологих рудных тел Талнахского месторождения. В очистных забоях используют самоходные буровые каретки и погрузочно-доставочные машины.
Система разработки тонких жил с закладкой и раздельной выемкой руды и вмещающих пород. При мощности жилы менее 0,6—0,8 м для того, чтобы очистной забой имел достаточную (обеспечивающую возможность или удобство работы в нем) ширину, кроме руды вынимают («подрабатывают») слой вмещающих пород. Если выемку руды и вмещающих пород ведут совместно, то они смешиваются, следствием чего является повышенное разубоживание.
При добыче руд ценных редких металлов во многих случаях более целесообразной является раздельная выемка руды и подрабатываемой породы, обеспечивающая резкое снижение разубоживания. Условиями эффективного применения рассматриваемой системы являются крутое падение, выдержанные элементы залегания и четкие контакты жилы с вмещающими породами. Один из вариантов системы разработки с закладкой и раздельной выемкой руды и вмещающих пород представлен на рис. 190.
Системы разработки рудных месторождений

Очередность отбойки слоя пород и жильной массы может быть различной. Обычно в первую очередь отбивают небольшой по высоте слой, характеризующийся меньшей крепостью. Отбойку жильной массы производят отбойным молотком или небольшими зарядами в неглубоких шпурах. Породный слой обычно отбивают шпуровыми зарядами; для отбойки целесообразно применение шпуров уменьшенного диаметра. Руду отбивают на плотный настил (из досок, железных листов или прорезиненной ленты) и доставляют к рудоспускам. Отбиваемую породу размещают в выработанном пространстве. Это обеспечивает поддержание выработанного пространства, формирование устойчивой надежной почвы очистного забоя и избавляет от необходимости выдачи породы из блока на земную поверхность. Поэтому отмеченное ранее условие применения закладки — неустойчивость вмещающих пород и вытекающая из нее необходимость их надежного поддержания — для данного варианта системы может отсутствовать. Систему применяют и при разработке жил и крепких устойчивых вмещающих породах. Небольшие потери и разубоживание при системе с раздельной выемкой руды и вмещающих пород во многих случаях оправдывают удорожание, сложность и трудоемкость очистных работ.
Системы разработки с креплением и с креплением и закладкой выработанного пространства, имевшие довольно широкое распространение при разработке рудных месторождений в прошлые десятилетия, в настоящее время применяют сравнительно редко, в основном для месторождений ценных полезных ископаемых, характеризующихся слабыми неустойчивыми рудами и вмещающими породами. При разработке месторождений, представленных жилами мощностью менее 3—4 м, временно поддерживать выработанное пространство можно только крепью. Поэтому применяемые системы называют системами с креплением. При большей мощности залежей или значительной неустойчивости горных пород выработанное пространство не только закрепляют, но и закладывают породным материалом, и системы называют с креплением и закладкой выработанного пространства.
Очистную выемку руды в блоках при системах с креплением ведут обычно потолкоуступно с последовательной отработкой слоев снизу вверх. Образующееся выработанное пространство сразу же закрепляют. Варианты систем отличаются друг от друга в основном конструкцией крепи (система с усиленной распорной крепью, система с крепежными рамами и т. д.). Высокая себестоимость добычи руды, значительная трудоемкость,- большой расход крепежного леса, опасность в пожарном отношении — все эти недостатки систем с креплением весьма существенны.
Системы разработки рудных месторождений

На рис. 191 представлена система разработки крутого рудного тела с усиленной распорной крепью. Руду отбивают шпуровыми зарядами, под действием силы тяжести она скатывается по наклонным настилам к рудоспускам, крепью поддерживают боковые стенки, а иногда и кровлю забоя. Использование системы с креплением и закладкой выработанного пространства для разработки мощных рудных тел позволяет за счет механизации процессов доставки руды и закладки выработанного пространства, а также расширения фронта очистных забоев несколько улучшать технико-экономические показатели добычных работ.
Системы разработки с обрушением вмещающих пород

В рассматриваемом классе объединены системы разработки, в очистных забоях которых вслед за выемкой руды обрушают вмещающие породы. При этом в одних системах не все выработанное пространство заполняют обрушаемыми породами, а призабойную часть его кратковременно поддерживают крепью и из нее продолжают выемку руды. В других — выработанное пространство заполняют обрушенными породами полностью и рядом с ним ведут работы по обрушению руды, вслед за которым вновь обрушают вмещающие породы. Системы с выемкой руды, креплением призабойного пространства и обрушением пород могут быть с некоторым основанием отнесены и к классу систем с искусственным поддержанием выработанного пространства, однако оставление их в III классе систем более целесообразно.
Системы разработки рудных месторождений

Системы разработки слоевым обрушением. Один из вариантов системы разработки представлен на рис. 192. Систему применяют обычно при выемке крутых залежей мощностью более 5 м, с неустойчивыми рудой и вмещающими породами. Незначительные потери, но достаточно высокая себестоимость добычи обусловливают целесообразность применения этой системы разработки для руд ценных цветных металлов. Сущность системы заключается в выемке руды слоями сверху вниз (в пределах слоя руду извлекают заходками) с обрушением вмещающих пород по мере отработки слоя. Из восстающих в-верхнем подлежащем выемке слое руды проводят слоевые штреки, а ниже на два-три слоя — аккумулирующие штреки, между первыми и вторыми проходят рудоспускные дучки. Руду в слое вынимают в процессе проведения из слоевого штрека заходок вкрест простирания рудного тела на всю его мощность. Отбойку руды ведут шпуровыми зарядами, затем доставляют по заходке до дучки и в аккумулирующем штреке до рудоспускного отделения восстающего скреперами. После уборки руды заходку крепят неполными рамами вразбежку. Закончив выемку всей руды в заходке, на ее почву укладывают настил из накатника, так называемый «мат». Назначение настила на почве обрушаемых заходок сводится к разделению руды нижележащего слоя и обрушаемых в выработанное пространство вмещающих пород. Качество настила определяет величину потерь и разубоживания руды. Отметим, что в современных вариантах системы вместо деревянной применяют металлическую крепь, а вместо мата начинают использовать гибкое металлическое перекрытие (ГМП) из полосовой стали и металлической сетки. После проведение нескольких заходок обрушают породу в выработанное пространство, подрывая стойки крепежных рам небольшими зарядами BB или извлекая их. При этом между обрушенными и проводимой (рабочей) заходкой оставляют не менее одной и не более трех пройденных поддерживаемых крепью заходок. После обрушения породы горное давление в этих заходках снижается, и представляется возможным проводить следующие заходки. Выемку руды в слое, расположенном ниже, ведут аналогичным образом с отставанием проходки и обрушения заходок по отношению к вышележащему слою. Свежий воздух в очистные забои подают вентиляторами местного проветривания.
Системы разработки слоевым обрушением, условия применения которой сходны с условиями применения некоторых систем с креплением и закладкой; отличаются от последних более высокой эффективностью.
В маломощных горизонтальных и пологих залежах применяют однослойную выемку полезного ископаемого сразу на всю мощность; необходимость использования мата при этом, естественно, отпадает. Шахтное поле делят на панели, которые, в свою очередь, разделяют выемочными штреками (располагаемыми перпендикулярно панельным штрекам) на столбы. Операции очистных работ аналогичны операциям выемки руды системой слоевого обрушения. При слабых рудах выемку ведут комбайнами. Столбовую систему разработки применяют, в частности, на рудниках Никопольского и Чиатурского марганцевых бассейнов.
Системы разработки рудных месторождений

Системы разработки подэтажным обрушением. При системе подэтажного обрушения этаж делят на подэтажи, каждый из которых имеет свои выработки для доставки добываемой руды. Различают системы разработки с применением мага или гибкого металлического перекрытия или без них. Система с деревянным матом во многом напоминает описанную выше систему слоевого обрушения. Отличие ее заключается в том, что высота подэтажа больше высоты заходок, вследствие чего над кровлей последних располагается слой руды высотой 2—5 м и заходки проводят на некотором расстоянии друг от друга. Вслед за проведением заходки и настилки мата вынимают руду между заходками и обрушают рудную потолочину, вслед за которой обрушают вмещающие породы. В связи с повышенными потерями при данной системе разработки ее применяют в основном для эксплуатации месторождений руд, имеющих небольшую ценность.
Вариант системы разработки подэтажным обрушением с гибким металлическим перекрытием, прошедший в настоящее время успешные промышленные испытания на одном из месторождений с рудой высокой ценности представлен на рис. 193. Выемку руды ведут в две стадии: сначала в так называемом «монтажном слое» (располагаемом по контакту с висячим боком), на почве которого монтируют ГМП из полосовой стали; затем под защитой перекрытия вынимают оставшуюся в подэтаже руду, отбивая ее зарядами во взрывных скважинах.
Системы подэтажным обрушением без мата или гибкого перекрытия получили широкое распространение на железных рудниках Кривого Рога, Горной; Шории и на рудниках цветной металлургии Урала и Алтая. Эти системы характеризуются; высокой эффективностью разработки, однако потери и разубоживание при их использовании довольно высокие. В различных вариантах этих систем высоту подэтажа принимают от 7 до 40 м.
Вариант системы разработки с отбойкой руды наклонными взрывными скважинами: представлен на рис. 194. Высота подэтажа при этом варианте достигает 30—40 м. При неустойчивой руде применяют систему подэтажного самообрушения, при которой подсеченный массив руды подэтажа обрушается под действием силы тяжести.
Системы разработки рудных месторождений

Системы разработки этажным принудительным обрушением. Сущность систем разработки этажным принудительным обрушением заключается в подсечке рудного массива снизу (или с одного из боков), обрушения его на всю высоту этажа с последующим обрушением налегающих пород и выпуском руды под обрушенными породами, заполняющими выработанное пространство. Руду обрушают зарядами во взрывных скважинах, располагаемых горизонтально, вертикально или наклонно. Неустойчивые вмещающие породы самообрушаются вслед за обрушением руды. При устойчивых породах производят принудительное их обрушение зарядами во взрывных скважинах или минных выработках. Систему разработки этажным принудительным обрушением применяют для отработки мощных рудных тел с крепкой устойчивой рудой. Один из вариантов системы представлен на рис. 195. После проведения подготовительных выработок и оформления приемного горизонта внизу блока устраивают компенсационное пространство в виде камер. Оно необходимо в связи с тем, что при отбойке руда, разрыхляясь, увеличивается в объеме. Для повышения безопасности работ между компенсационными камерами оставляют временные целики. Затем разбуривают массив подсеченной руды и временного целика. Обрушение руды начинают со взрывания зарядов в скважинах целика и поинтервального взрывания скважин в массиве руды. Руду из блока выпускают под обрушенными налегающими породами.
Системы разработки рудных месторождений

Системы разработки этажным принудительным обрушением характеризуются высокими технико-экономическими показателями и широко применяются при разработке мощных полиметаллических железорудных месторождений Кривого Рога, Урала, Алтая и Горной Шории.
Система разработки этажным самообрушением (рис. 196) применяется при разработке мощных рудных тел малоценных полезных ископаемых, так как она характеризуется высокими потерями и разубоживанием. Рудный массив оконтуривают выработками, ослабляющими его связь с окружающей средой, внизу оформляют приемный горизонт и подсекают блок. Вследствие значительной площади подсечки руда, а вслед за ней и налегающие породы обрушаются под действием сил тяжести и горного давления. Режим выпуска руды из камеры в известной мере определяет интенсивность обрушения, а также величину потерь и разубоживания.
Система разработки характеризуется весьма высокой производительностью труда и низкой себестоимостью добычных работ; потери и разубоживание при этой системе велики и поэтому область применения ее в настоящее время весьма ограничена.
Системы разработки рудных месторождений