Основные варианты камерно-столбовой системы разработки месторождений

25.09.2020

К настоящему времени практически определились следующие основные варианты по способу очистной выемки в камерах: с почвоуступной выемкой руды; с потолкоуступной выемкой; с выемкой слоями, отбиваемыми глубокими скважинами параллельно бокам месторождения и с безуступной выемкой.

Вариант с почвоуступной выемкой руды в камерах. Этот вариант применяется в месторождениях мощностью от 6 до 20 м, с углом падения от 0 до 25°. Ширина камер изменяется в зависимости от крепости руды и боковых пород от 12 до 20 м. Для поддержания кровли оставляют регулярные целики диаметром от 5 до 7 м, с расстоянием между ними от 10 до 15 м. Высота и количество уступов зависят от способа отбойки руды в них — шпурами или глубокими скважинами.

Подготовительные работы. Подготовка залежи чаще всего полевая из-за неблагоприятной гипсометрия почвы залежи и изменяющегося угла падения. Одновременно с полевой производится по такой же схеме подготовка выработкам по руде, из которых развиваются очистные работы.

Типовая схема подготовки залежи заключается в следующем (рис. 134): от ствола рудоподъемной шахты проходят квершлаг и из него откаточные штреки, через 50—100 м проводят панельные штреки, которыми залежь разбивается на выемочные участки — панели. На расположение главных и панельных штреков по отнесению к залежи, на расстояние между ними и на расположение камер в рудном теле влияют его форма, гипсометрия почвы и угол падения. Панельные рудные штреки соединяются через 15—20 м с полевыми откаточными штреками рудоспусками, располагаемыми по оси камер. Длина рудоспусков изменяется от 3 до 25 л в зависимости от угла падения залежи. Панельные рудные штреки проходятся в сплошных целиках, отделяющих панели одну от другой. Ширина сплошного целика-ленты 6—8 м.

Из панельного рудного штрека по осп камер проводятся к ней орты-сбойки сечением 2x2 м. При скреперной доставке руды за рудоспуском проходится ниша для скреперной лебедки. Из орта в камере на. границе с панельным целиком проводят до кровли рудного тела отрезной восстающий сечением 3,6 м3, а из него разделывают на всю высоту и ширину камеры вертикальную отрезную щель, после чего можно приступать к очистной выемке в камере.

Очистные работы. Одновременно с проходкой вертикальной отрезной щели под кровлей рудного тела засекается передовой забой (см. рис. 134) высотой 1,8—2,5 м, а по мере его уходки нарезают на всю ширину щели уступы высотой от 2,5 — до 3,5 м. Руда отбивается шпурами (рис. 135) или скважинами глубиной соответствующей высоте уступа (рис. 136).
Основные варианты камерно-столбовой системы разработки месторождений

Скважины диаметром 85—100 мм бурят станком типа БА-100 по сетке 2,5х2,5 м и 3x3 м, в увязке с применяемым погрузочно-транспортным оборудованием. Шпуры в передовом забое у кровли камеры бурят с буровой каретки, а отбитая руда убирается бульдозером или скрепером.

В залежах мощностью свыше 10 м отбойка скважинами производится иногда при наличии верхней отсечки и нижней подсечки уступа (см. рис. 136), что создает более благоприятные условия для работы зарядов скважин, но связано с большим объемом нарезных работ. Целесообразность такого варианта решается исходя из конкретных условий. В процессе очистной выемки между камерами оставляются опорные целики. При отбойке руды несколькими уступами ширина берм на них должна быть не меньше 1,5—2 м, а для передвижения люден применяются лестницы.

Отбитая руда в камерах может доставляться двух- и трехбарабанными скреперными лебедками с мощностью двигателя до 75 кет и скрепером емкостью до 1—1,5 м3. Применяются также самоходные вагонетки, загружаемые погрузочными машинами, и комбинированные погрузочно-доставочные агрегаты. Для подгребки руды используются бульдозеры. При благоприятной гипсометрии подошвы залежи применяется рудная подготовка. В этом случае руда из камеры доставляется непосредственно к стволу без перегрузки. В залежах небольшой мощности при отбойке руды шпурами она загружается в обычные рудничные и самоходные вагонетки скреперными установками с наклонным полком или погрузочной машиной. В залежах большой мощности, в которых руда отбивается глубокими скважинами, используется мощное погрузочно-транспортное оборудование.

Для вентиляции при большой мощности залежи в кровле камер проходят вентиляционные штреки до сбойки с выработкой, соединенной с вентиляционным стволом. Свежий воздух поступает в камеры через рудоспуски из полевых выработок откаточного горизонта, а при рудной подготовке — из рудных панельных штреков.

Преимущества варианта с почвоуступной выемкой в камере следующие: гибкость, что существенно при непостоянстве мощности залежи; возможность хорошего оформления кровли камеры из передового забоя; меньший объем нарезных работ по сравнению с другими вариантами данной системы, что позволяет быстро вводить камеры в эксплуатацию; удобство для работы бурильщика на уступе с использованием для бурения шпуров ручных перфораторов или станков для бурения скважин. Недостатки: необходимость частичного перелопачивания руды с уступов после каждого взрыва, а также последовательность операций бурения шпуров и уборки отбитой руды при многоуступной выемке, что приводит к ограниченной производительности камеры и труда рабочих.

Вариант с потолкоуступной выемкой руды в камерах. Подготовка залежи аналогична подготовке при вышеприведенном варианте. Отбойка руды в камерах производится потолкоуступным забоем с частичным ее магазинированием (рис. 137) и уборкой вслед за продвиганием забоя. Бурение можно производить с самоходных буровых кареток, устанавливаемых на откосе отбитой руды (см. рис. 131). Доставка из забоя скреперная или подвижным транспортом.

Практика показала, что этот вариант следует применять при мощности залежи не свыше 6—7 м, когда залежь можно отрабатывать в два-три слоя. В рудных телах большей мощности возникает ряд затруднений, которые в значительной мере снижают эффективность потолкоуступного способа очистной выемки. В высоких забоях требуется продолжительный срок на подсечку камер с образованием компенсационного пространства при частичном магазинировании руды. Возникают затруднения с нарезкой уступов для выемки верхней части залежи и осмотром кровли после отбойки верхнего уступа. Наблюдается повышенная кусковатость отбиваемой руды, усложняющая ее погрузку. В рудах, склонных к отслоению, этот вариант вообще неприменим. По указанным причинам он менее распространен по сравнению с почвоуступным способом отбойки руды.

Вариант с выемкой слоями, отбиваемыми глубокими скважинами, параллельно бокам месторождения (рис. 138). Сущность этого варианта заключается в послойной отбойке руды в камере глубокими скважинами, при разработке залежей с углом падения от 0 до 35°. На контакте с лежачим боком в камере на всю ее длину и ширину предварительно проходится подсечная выработка высотой 2—2,5 м. Отбитая руда доставляется из камеры скреперными лебедками или самоходным оборудованием.

Длина камеры принимается в пределах 50—60 м, ширина — от 12 до 20 м, высота равна мощности залежи (8—20 м).

Подготовительные работы. Подготовка залежи чаще всего полевая. На границе с панельным целиком в камере проходится на всю ее высоту отрезная щель шириной около 4 м, с предварительной проходкой из рудного панельного штрека орта — сбойки до границы целика. Затем по оси камеры на всю ее длину проводится по почве подсечная выработка сечением 2,5х3 м, с последующим ее расширением до полной ширины камеры.

Очистные работы. Отбойка руды производится глубокими скважинами, пробуриваемыми станками типа БA-100. Диаметр скважин равен 85—100 мм, глубина — от 25 до 40 м (в зависимости от крепости руды). Скважины бурятся по сетке 2x2,5 м или 2,5x3 м.

Бурение ведут с помостов, со скоростью от 5 до 12 м в смену. Производительность труда бурильщика достигает 30 м3 в смену. Взрывание скважин в ряду производится мгновенно.

В этом варианте обеспечивается бесперебойная работа крупного погрузочно-транспортного оборудования.

Преимущество варианта с отбойкой руды зарядами глубоких скважин параллельных бокам залежи заключается в обеспечении большей устойчивости пород кровли по сравнению со способом отбойки руды на всю высоту забоя вертикальными скважинами. К недостаткам следует отнести неудобство бурения глубоких скважин с помостов.

Применение короткозамедленного взрывания создаст дополнительные благоприятные условия с точки зрения устойчивости кровли.

Примером отработки залежей с углом падения от 10 до 40° камерно-столбовой системой с отбойкой руды наклонными глубокими скважинами может служить практика свинцового рудника.

Мощность месторождения изменяется от 8 до 14 м. Камеры располагаются по восстанию с регулярно оставляемыми междукамерными целиками (рис. 139). Ширина камер изменяется от 8 до 16 м в зависимости от устойчивости руды и пород висячего бока. Размеры целиков равны 4х4 или 4х6 м, при расстоянии между ними по восстанию 6—8 м. Длина камер по восстанию колеблется в пределах 50—60 м, а вертикальная высота этажа 25—30 м.

Этажные штреки — полевые. По простиранию залежи по контакту с породами висячего бока проходят рудный штрек, а по оси камер — рудоспуски.

Из полевого откаточного штрека со стороны, противоположной рудоспуску, нарезают ходовые восстающие, по одному на каждый блок. По оси камеры проходят по лежачему боку восстающий сечением 2,5 (высота) х4 м, до сбойки его со штреком вышележащего этажа. Из восстающего проходят горизонтальную отрезную щель на всю ширину камеры. Затем камера подсекается на всю длину и ширину, после чего приступают к отбойке руды глубокими наклонными скважинами диаметром 66—85 мм. Примерное расстояние между рядами скважин по вертикали 2—2,5 м, между скважинами в ряду — 2,5—3,5 м. Взрывание зарядов скважин производится послойно при помощи детонирующего шнура. До окончания полной отбойки руда в камерах магазинируется, после чего кровля крепится болтовой крепью.

Руда из камеры скреперуется до рудоспуска, откуда грузится в вагонетки на откаточном штреке. Лебедки устанавливаются на платформах и передвигаются по рудному штреку по рельсовым путям с целью обслуживания ряда камер. По мере выпуска руды производится оформление междукамерных целиков. В камеры (в период уборки руды из них) рабочие ходят со штрека верхнего горизонта.

Варианты с безуступной выемкой. С целью устранения недостатков, свойственных очистной выемке с отбойкой руды уступами и при отсутствии условий для применения глубокого бурения, руду в камерах можно отбивать без разделения забоя на уступы. Шпуры глубиной от 3 до б м бурят с использованием самоходных буровых кареток. Размеры камер и целиков аналогичны принимаемым в варианте с почвоуступной выемкой в камерах.

Подготовительные работы. Подготовка аналогична подготовке в варианте с почвоуступной выемкой (см. рис. 134), только передовые забои у почвы или кровли залежи не проходят. До начала очистных работ для обеспечения вентиляции необходимо пройти выработку размером 2,5х2,5 м у кровли или у почвы камеры для соединения с рудным панельным штреком ранее отработанной камеры. Ширина отрезной вертикальной щели у панельного целика должна приниматься с расчетом установки буровой каретки.

Очистные работы. При мощности рудного тела до 7 м забой обуривается с использованием обычной буровой каретки, при большей мощности применяются буровые установки башенного типа.

Безуступная выемка обладает известными преимуществами: простотой организации буровых работ и снижением объема нарезных выработок.

К безуступной выемке можно отнести вариант со штанговой отбойкой руды на всю высоту забоя и доставкой ее к рудоспускам силой взрыва (рис. 140). Подобный способ применяется на Миргалимсайском руднике для разработки участков месторождения с углом падения 40—45° и мощностью 8—14 м. Наклонная высота этажа изменяется от 30 до 50 м.

Подготовка заключается в проходке полевого откаточного штрека — Шо, а из него на границе блока рудоспуска — р и людского ходка. По контакту с породами лежачего бока с частичной их подрывкой проводят на всю длину блока (от 30 до 50 м) подсечный штрек, уточняющий залегание рудного тела. Из него по восстанию проходят буровые восстающие сечением 2,5x3 м до соединения со штреком вышележащего этажа.

Из восстающего рудное тело подсекается на всю ширину забоя —

8—12 м, мелкими шпурами или скважинами. Штрек скреперования с воронками проводят на 4—6 м ниже подсечного штрека после уточнения контура рудного тела. Затем руда в камере отбивается послойно зарядами штанговых шпуров. Веерные комплекты шпуров диаметром 55—60 мм бурят перфораторами КС-50. Толщина отбиваемых слоев 1,7 м. Масса одновременно взрываемых зарядов 150—200 кг. Емкость воронок рассчитана на размещение в них отбиваемой руды.

Практикой установлено, что руда отбрасывается силой взрыва при угле 40° на расстояние 30 м по падению. Полнота выемки зависит от выдержанности падения залежи и правильного соотношения количества одновременно отбиваемой руды и емкости воронок. Основные потери имеют место при погашении надштрековых целиков вышележащего горизонта, когда расстояние доставки отбитой руды силой взрыва является наибольшим.

В данном варианте исключается необходимость пребывания рабочих в очистном пространстве, и поэтому кровля камер штангами не крепится.

Производительность бурильщика равна 75—85 т в смену, забойного 13,5 т. Потери руды составляют 15%, разубоживание — 7%. Эти цифры не превышают величину потерь и разубоживания при других вариантах, применяемых на руднике. Недостатком варианта является повышенный объем подготовительных и нарезных работ. Так, при варианте с применением глубоких скважин объем подготовки на 1000 т составляет 33 м3, а при варианте с доставкой руды силой взрыва — 51 м3. Ho вариант обладает рядом преимуществ и его можно рекомендовать к применению в соответствующих условиях.

Подобный вариант применяется на Лениногорском полиметаллическом руднике при разработке маломощных участков залежей.

Отработка залежей соли. Камерно-столбовая система широко распространена при разработке месторождений соли подземным способом. Отбойка производится почво- или потолкоуступным забоем. Количество уступов зависит от мощности месторождения. Залежи разбиваются на камеры шириной, от 8 до 25 м с оставлением ленточных целиков шириной от 10 до 25 м.

Основное внимание при разработке соляных месторождений уделяется предотвращению попадания-воды в подземные работы, что приводит к нарушению устойчивости целиков ввиду легкой растворимости солей и может вывести рудник из строя. Довольно часто в кровле камер оставляют предохранительную корку толщиной от 2 до 5 м, так как каменная соль представляет собой устойчивую, плотную породу. В. целях предохранения качественных солей от загрязнения корку такой же толщины оставляют иногда и в почве камеры.

Ширина камер, длина которых достигает иногда несколько сот метров, диктуется устойчивостью соли. Целики как междукамерные, так и поперечные не выбираются, и потери в месторождении достигают 60—65% от его запасов. Такая разработка возможна благодаря практически неисчерпаемым запасам соли.

В качестве типового примера приводится описание выемки пласта соли мощностью 14—16 м (рис. 141). Подстилающие и покрывающие породы — известняки средней крепости.

Подготовительные работы. Для подготовки месторождения проходят по простиранию и вкрест простирания разрезные штреки, которыми шахтное поле разбивается на выемочные участки. Из них нарезаются камеры длиной 450—550 м, шириной 10 м и высотой 9 м. Ширина междукамерных и поперечных целиков 10 м. В верхней части камер оставляется потолочина для предохранения пород кровли от нарушения.

Очистные работы. Очистные работы в камере производятся одноуступной выемкой с передовым забоем в его верхней части. Шпуры бурят электросверлами. В качестве BB применяется аммонит № 6 и 7. Производительность бурильщика колеблется в пределах 160—250 т в смену.

Погрузка отбитого материала в глухие вагонетки производится экскаватором с ковшом емкостью 1 м3. Рельсовый путь проложен в камеры. Электровозную откатку можно заменить откаткой самоходными вагонетками и самосвалами.

Для передвижения экскаватора, обслуживающего две-три камеры, в целиках между ними прорезаны сбойки.

Проветривание рудника осуществляется по следующей схеме: свежий воздух поступает через ствол вентиляционной шахты и из участковых штреков попадает в камеры. Из них отработанный воздух по сбойкам поднимается вверх в вентиляционные штреки и уходит через ствол на поверхность.

Для обеспечения безопасности работающих в забоях при камерно-столбовой системе разработки требуются те же мероприятия, что и при сплошной системе: поддержание кровли выработанного пространства опорными целиками и регулярный надзор за ее состоянием. Недостаточно надежная кровля поддерживается болтовой крепью.

Камерно-столбовая система применяется в залежах с крепкой рудой, поэтому здесь необходимы мероприятия по снижению пыле-образования. К таковым в первую очередь относится должным образом регулируемая вентиляция. Хорошие результаты дает установка водяных форсунок и орошение мелко распыленной водой мест погрузки и разгрузки и пунктов вторичного дробления.

Проветривание забоев при широком развитии очистных работ является серьезной проблемой и поэтому необходима хорошо налаженная вентиляционная служба. Мероприятия по регулированию струей воздуха аналогичны применяемым при сплошной системе — изолирование отработанных участков, установка в соответствующих пунктах деревянных или брезентовых перемычек, водяных завес, установка вентиляторов частичного проветривания. Перед началом очистной выемки должны быть пройдены предусмотренные проектом выработки, связанные с вентиляцией.

Причины потерь и разубоживания те же, что и в сплошной системе. Потери у почвы и кровли можно значительно уменьшить, выбирая руду из впадин.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна