Основные варианты системы слоевого обрушения

25.09.2020

Система слоевого обрушения известна в двух основных вариантах: с выемкой заходками и с выемкой лавами.

Вариант системы слоевого обрушения с, выемкой заходками. Выемка слоев ведется горизонтальными заходками из слоевых подготовительных выработок (штреков или ортов), отличается несложностью очистных работ, но производительность блоков сравнительно небольшая, так как слои отрабатываются узкими забоями.

Размеры блоков зависят от принятых способов доставки и аккумулирования руды, от порядка выемки слоев (односторонней или двусторонней в отношении блокового восстающего) и от необходимой интенсивности отработки этажа. При скреперной доставке и аккумулировании руды при двусторонней выемке слоев ширина и длина блоков достигают 40—60 м.

Высота этажа при слоевом обрушений изменяется в больших пределах, но не превышает 50—60 м. Высоту этажа до 50—60 м принимают при соответствующих условиях залегания и полевой подготовке блоков и 30—40 м — при рудной подготовке. Причинами, ограничивающими высоту этажа, являются:

1) увеличение стоимости доставки руды при пологом и наклонном залегании рудных тел из-за невозможности доставки руды собственной тяжестью по восстающим, в этих случаях высоту этажа ограничивают 20—25 м;

2) увеличение стоимости поддержвания восстающих с повышением высоты этажа из-за износа крепи и увеличения количества пропускаемой через них руды (в особенности, если руда абразивна);

3) ухудшение условии проветривания и возрастание расходов на подъем в очистные забои материалов и оборудования с откаточного горизонта (при отсутствии полевых выработок).

Подготовка полевыми выработками улучшает условия проветривания очистных забоев и значительно облегчает подачу в забой необходимых материалов и оборудования с вентиляционного горизонта.

С увеличением высоты слоя до известных пределов уменьшается удельный объем нарезных работ (в погонных метрах выработок на 1000 т запаса руды), повышается производительность очистных забоев и забойных рабочих и, как следствие этого, снижается стоимость добычи.

Практика доказала целесообразность отработки блоков слоями высотой 3—3,2 м. Если при этом нарезные выработки в слоях проводят высотой меньшей высоты слоя, то потолочину в кровле их обрушают обратным ходом. Лишь при значительном горном давлении высоту слоев принимают 2—2,5 м.

Выемка слоев заходками наиболее эффективна при большей их ширине (от 2,0—2,5 до 3,0—3,5). Рекомендуется длина заходок не более 20 м, ширина до 3 м и высота до 3,5 м.

Подготовительные работы. В зависимости от мощности рудного тела выделяют следующие типичные схемы подготовки:

1. При отработке рудных тел малой мощности (до 2—3 м) подготовку ведут штреками по откаточному горизонту и восстающими из них на всю высоту блока. Слои отрабатывают при этом проведением слоевых штреков на всю мощность рудного тела (без заходок).

2. При отработке рудных тел мощностью до 20 м на откаточном горизонте, так же как и в первом случае, проводят штреки и из них восстающие. При полевой подготовке рудный штрек располагают у контакта лежачего бока. Восстающие проводят по руде и во вмещающих породах. Слои нарезают слоевыми штреками.

3. При отработке рудных тел мощностью более 20 м обычно применяется смешанная подготовка (полевая и рудная) при этом возможна подготовка на откаточном горизонте несколькими штреками, из которых один полевой, или штреками и ортами. Из полевого и рудного штреков проводят восстающие на всю высоту блока Слои нарезают слоевыми ортами и штреками и ортами. По руде восстающие проводят со сплошной срубовой крепью, а полевые (в устойчивых породах) — с распорками, для устройства лестничных полков и отшивки вентиляционного отделения. Слоевые штреки и орты проводят па всю высоту слоя (до 2—2,5 м) или над ними оставляют потолочину при повышенной высоте слоя (до 3—3,5 м).

Преимуществами нарезки слоев с оставлением потолочины в кровле слоевых выработок являются возможность совмещения во времени нарезки слоя с очистной выемкой вышележащего слоя, что значительно сокращает срок отработки блока, и большая скорость проведения и несколько меньшая стоимость поддержания слоевых выработок по сравнению с расположением их непосредственно под настилом.

В зависимости от способа доставки и аккумулирования руды также применяются различные схемы подготовки. Наибольшее распространение в современной практике имеет скреперная доставка. При этом в практике бывают две принципиально различные схемы:

1) когда для сокращения объема подготовительных работ применяют сложные схемы скреперования (скреперование под углом и др.). Доставка руды осуществляется двумя двухбарабанными лебедками, из которых одна расположена в заходке, а другая — в орте, или одной двухбарабанной лебедкой также в две стадии (в заходке и по орту) или трехбарабанной скреперной лебедкой в одну стадию;

2) когда, увеличивая объем подготовительных работ (орты, восстающие, рудоспуски), создают наиболее благоприятные условия работы скреперных установок (прямолинейное скреперование).

При скреперной доставке с аккумулированием руды проходят аккумулирующие выработки штрекообразные или траншейные. Штрекообразные аккумулирующие выработки бывают слоевые и этажные. При подготовке с применением аккумулирующих штрекообразных выработок па откаточном горизонте проводят штреки и орты и из них — блоковые восстающие. В качестве слоевых аккумулирующих выработок используют штреки или орты нижележащего слоя пли расположенного ниже через два-три слоя. Для уменьшения давления па слоевые выработки их располагают в шахматном порядке по отношению к восстающему. На несколько заходок проводят короткие рудоспуски-дучки для перепуска руды в аккумулирующую выработку.

Более редко подготовка ведется с этажными аккумулирующими штреками или ортами, расположенными на откаточном гор или на высоте 1,5—2 м над кровлей откаточных выработок. В первом случае погрузка руды в вагонетки ведется скреперными установками аккумулирующих штреков через погрузочные площадки, под которые подаются электровозом составы в этажных откаточных выработках. Рудоспуски аккумулирующих штреков, расположенные через 10 м, не оборудуются погрузочными люками. Замена люковой погрузки скреперованием руды в вагонетки оправдывает себя при разработке слеживающих руд.

Траншейные аккумулирующие выработки бывают слоевыми, подэтажными и этажными. При аккумулирующих траншеях отпадает необходимость в восстающих и рудоспусках для выдачи руды из заходок, так как руда скреперуется по заходкам до траншей и для производства очистных работ нужны лишь блоковые восстающие, расположенные через большие интервалы (40—50 м). При применении подэтажных или этажных траншей из них засекают очистные заходки, и поэтому отпадает необходимость в слоевых штреках и ортах.

Подэтажные траншей являются промежуточной ступенью между слоевыми и этажными траншеями. Преимущества их — больший объем аккумулируемой руды по сравнению со слоевыми траншеями и возможность проведения их при недостаточной устойчивости руд и, когда применение этажных траншей затруднено. Недостатком по сравнению с этажными траншеями является необходимость скреперования руды в подэтаж-ион выработке, куда поступает руда из траншеи.

При слоевом обрушении с выемкой горизонтальными заходками впервые аккумулирование руды в подэтажных траншеях (рис. 202), а в дальнейшем и этажных (рис. 203) применено на руднике имени III Интернационала (Урал).

Этажные аккумулирующие траншеи в наибольшей мере отвечают условиям бесперебойной работы очистных забоев и подземной откатки. Они исключают необходимость двойного скреперования руды и значительно повышают производительность системы слоевого обрушения. Проведение траншей шириной 2 м па всю высоту этажа осуществляется с магазинированием руды (рис. 203), что наиболее эффективно, или с креплением траншей станковой или срубовой крепью — при недостаточно устойчивой руде.

Схема подготовки значительно упрощается при доставке руды с помощью малогабаритных самоходных погрузочно-доставочных агрегатов, когда восстающие проводят через большие интервалы и не требуется проведения рудоспусков, связанных с осуществлением прямолинейного скреперования руды из заходок. Аккумулирование руды при отработке верхней части блока возможно в рудоспускных отделениях восстающих.

Очистные работы. Отработка блоков ведется с двусторонней или односторонней выемкой слоев (в отношении восстающего) заходками, расположенными по простиранию или вкрест простирания. Двусторонняя выемка слоев (от границ блока к восстающему) увеличивает производительность блока по сравнению с односторонней выемкой при фланговом расположении восстающего. Блоки отрабатываются в направлении от висячего блока. Очистные работы в соседних блоках (по простиранию или одновременно и вкрест простирания в весьма мощных месторождениях) ведутся с опережением по вертикали не более двукратной высоты слоя во избежание разрыва мата. Для повышения производительности системы отработка каждого блока может вестись одновременно несколькими слоями при условии отставания работ по горизонтали в направлении выемки одного слоя от другого, обеспечивающего нормальную посадку мата и породы, но не менее 10 м. Отработка этажа при подготовке полевыми штреками может вестись от шахтного ствола к границам шахтного поля, что значительно сокращает сроки отработки этажа.

Отбойка руды ведется с обуриванием заходок в лоб или фронтально горизонтальными и слабонаклонными шпурами. При фронтальном обуривании заходок удобно совмещать со времени бурение, крепление и уборку руды и таким путем сокращать продолжительность цикла очистных работ. Бурение производится из соседней отработанной заходки.

Выемка заходок производится при трех обнаженных плоскостях, поэтому для отбойки руды необходимо сравнительно небольшое число шпуров. Площадь забоя па шпур составляет от 0,5— 0,6 м2 при сечении заходки б6 м2 и коэффициенте крепости руды f = 8—10 до 1—1,2 м2 при меньшей крепости руды и сечении заходки 9—10 м2.

Заходки по мере их проходки закрепляют неполными крепежными рамами (одинарными и парными), устанавливаемыми через 1,0—1,5 м и более редко всплошную. Крепежные рамы подводятся под настил, уложенный на подошве вышерасположенного отработанного слоя. Для повышения устойчивости крепежных рам при взрывных работах применяется последовательное взрывание шпуров, а также установка продольных распорок между рамами. Для удешевления креплении и увеличения скорости выемки заходок целесообразна типизация крепи и машинная заготовка се элементов на поверхности.

Применяют также крепление металлическими стойками с деревянными верхняками.

Отбитая руда в заходках доставляется скреперами. При доставке слабых руд подошва скреперной дорожки устилается досками или старыми рельсами. Наряду с этим эффективна уборка руды комбинированными (погрузочно-доставочными) самоходными агрегатами. При этом снижаются расходы на доставку руды и нарезку работы.

После выемки заходок на их подошве укладывают настил, устройство которого и посадка мата (пастил с накопившимся лесом пт выемки вышележащих слоев) существенно влияют на безопасность работ и степень разубоживания руды. Настил устраивают из дерева (стоек, накатника и досок) или из металлической сетки, прикрепленной к стойкам (лежанам). Применение металлических стоек и устройство настила с металлической сеткой значительно снижают стоимость добычи, улучшают рудничную атмосферу ввиду уменьшения количества леса в выработанном пространстве и снижают пожарную опасность.

Посадка пастила производится обрушением отработанных заходок. При обрушении заходок соблюдают следующий порядок:

1) обрушение заходки ведут в контакте с обрушенным пространством, сразу же после выемки заходкн;

2) между рабочей заходкой и обрушенным пространством поддерживают одну выработанную заходку для фронтального обуривания и забрасывания отсортированной породы, при этом не требуется отшивки выработанных заходок от рудного массива;

3) ведется одновременно обрушение групп из двух-трех отработанных заходок для интенсификации очистных работ или сохранения сплошности мата при отработке верхних слоев.

Обрушение отработанных заходок ведется путем расстреливания всех стоек крепежных рам или с частичным извлечением их. В целях безопасности вырубка крепи запрещается. При креплении металлическими стойками посадка настила (сетки с лежаками) производится с извлечением из-под пего всей крепи с помощью лебедок.

Толщина мата, под которым отрабатывают слои, постепенно увеличивается по мере углубления работ за счет материала из очистных работ. Нормальные, условия отработки слоев обычно обеспечиваются при толщине мата, равной высоте слоя или большей. При разработке полого и наклонно залегающих месторождений часть мата теряется па лежачем боку и приходится пополнять его при отработке заходок у висячего бока.

Одним из существенных вопросов всех вариантов слоевого обрушения является проветривание очистных работ. При подготовке блоков выработками, расположенными в рудном теле, проветривание очистных забоев затруднено, так как первыми в пределах блока обрушаются выработки, проведенные по руде па вентиляционном горизонте и в вынутом верхнем слое блока. В этих случаях необходимо обособленное проветривание очистных забоев переносным вентилятором, установленным на откаточным горизонте. Для удаления отработанного воздуха проводят на высоте нескольких слоев над откаточным штреком слоевой штрек, который до момента отработки слоя используется как вентиляционный.

Лучше решаются вопросы проветривания очистных работ при полевой подготовке, когда каждый блок имеет полевой восстающий. При этом обеспечивается движение свежего воздуха в очистные, забои, а загрязненный воздух выдается на полевой вентиляционный штрек.

Очистные работы организуют из расчета выполнения комплексными отрядами полутора-двух циклов в сутки. Циклом в заходке считается комплекс производственных процессов, выполняемых в объеме, необходимом для продвигания забоя заходки на уход от взрывания комплекта шпуров.

Вариант системы слоеного обрушения с выемкой лавами. Отработка блоков ведется горизонтальными слоями с выемкой их лавами, расположенными вкрест простирания (рис. 204) или по простиранию (рис. 205). Расположение лавы и длину ее выбирают с учетом предполагаемой величины горного давления.

Преимуществами варианта слоевого обрушения с выемкой лавами по сравнению с выемкой заходками являются больший фронт очистных работ в блоке и значительно большая производительность; более полное использование скреперных установок и возможность применения конвейерной доставки руды; более благоприятные условия проветривания очистных забоев и меньший расход крепежных материалов, а также более высокая производительность труда и меньшая стоимость добычи руды.

Длина лав изменяется от 7—12 м до 30—40 м. Большую длину принимают при условиях, исключающих прорыв мата.

Высота слоя составляет 2,2—2,5 м, увеличиваясь в некоторых случаях до 2,7—3 м.

Подготовительные работы. Подготовка блоков при выемке ласами ведется так. чтобы обеспечить два выхода из лавы и аккумулирование руды. При подготовке блока для скреперной доставки с аккумулированием руды в слоевых штреках в каждом слое проводят из блоковых восстающих два слоевых штрека. В качестве слоевых аккумулирующих штреков используются слоевые штреки у лежачего бока на нижерасположенных слоях. Эта схема подготовки называется штрековой. При ортовой подготовке слоев проходят из блоковых восстающих для одной лавы два орта в каждом слое; один из них (нижний) является аккумулирующим.

При подготовке блоков с аккумулирующими траншеями, закрепленными станковой или срубовой крепью, два выхода из лавы обеспечиваются поддержанием траншей между смежными одновременно отрабатываемыми блоками (рис. 206).

Траншейный способ подготовки создает благоприятные условия для одновременной выемки лавами нескольких слоев в каждом блоке и значительно повышает производительность системы.


Очистные работы. Отбойка руды в лаве производится с одновременным взрыванием шпуров глубиной до 1,5 м на участках, длина которых зависит от давления кровли (рис. 207). По мере выемки руды лава закрепляется деревянными или металлическими стойками, устанавливаемыми в забое под прогоны настила, уложенного па подошве вышерасположенного отработанного слоя. Для усиления крепи стойки раскрепляют под прогонами расстрелами (распорами). Расстояние между стоиками по длине лавы 0,8—1,0 м и между рядами стоек — 1,0—1,5 м.

Доставка руды в лаве скреперная или скребковыми конвейерами до рудоспусков или траншей.

После продвижения забоя лавы на принятую величину обрушения кровли (4—5 м) укладывают настил на подошве лавы, который должен обеспечить отработку нижележащего слоя без прорыва мата и обрушенных пород и с сохранением рабочего пространства у забоя лапы на период уборки руды и установки крепи после выемки в лаве очередной ленты.

До момента посадки кровли в отработанном участке лавы устраивается предохранительный барьер па втором ряду стоек от забоя из расчета размещения в рабочем пространстве отбитой руды. В третьем ряду стоек пробивается сплошняком органная крепь, между которой и предохранительным барьером оставляют ходок дли сообщения со слоевыми ортами (или штреками) в момент выемки первой ленты каждого участка лавы.

Слоевое обрушение со щитами. Для повышения интенсивности разработки месторождения, а также снижения трудоемкости и пожароопасности работ на колчеданных месторождениях стремились создать подвижные щиты, секционную крепь. Подобного типа крепь должна опускаться вниз под давлением обрушенных пород и силы собственного веса для отработки под ними месторождения путем выемки слоями сверху вниз с обрушением налегающих пород, но без применения в слоях обычного настила и крепи.

Опыт выемки лавами показал целесообразность ведения очистных работ бригадой без разделения профессий, обеспечивающей выполнение 1—1,5 циклов в сутки. Циклом в лаве считается комплекс производственных процессов, выполняемых в объеме, необходимом для продвигания забоя лавы по всей ее длине на уход от взрывания комплекта шпуров.

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