Система этажного самообрушения

25.09.2020

Особенность этой системы заключается в самообрушении блоков руды значительной горизонтальной площади на всю высоту этажа (рис. 217). Система основана на том, что руды с определенными физико-механическими свойствами самообрушаются при подсечке их в основании блока или панели на достаточной по величине площади. При этом самообрушается не весь подсеченный массив руды, а только его часть, заключенная в границах свода равновесия.

В процессе самообрушения рудного массива поверхность свода равновесия должна перемещаться по вертикали в границах выемочного блока, что достигается боковой отсечкой частично или на всю высоту этажа, для ослабления связи блока с окружающими породами по пограничным вертикальным (или иногда наклонным под углом 70—80°) плоскостям. Под действием собственной тяжести и давления налегающих пород подсеченный снизу и лишенный прочной связи с боками рудный массив самообрушается, постепенно заполняя обрушенной рудой пространство подсечки. По мере заполнения этого пространства и прекращения самообрушения обрушенную руду через рудоспуски выпускают из блока. Степень измельчения руды при самообрушении зависит не только от ее физических свойств, но и от скорости подсечки, скорости и равномерности выпуска, а также степени отсечки блока.

Опыт Криворожского бассейна показал, что для приемлемой кусковатости обрушенной руды скорость подсечки должна бить порядка 800 м3 в месяц.

Для успешного применения системы этажного самообрушения должны правильно устанавливаться основные параметры системы и сочетаться способы подсечки и отсечки блоков с темпами выпуска руды соответственно ее физико-механическим свойствам. С увеличением глубины разработки можно разрабатывать этажным самообрушением месторождения более крупных руд, так как возрастающее давление помогает самообрушению.

Отработка производится блоками или панелями. При панельной выемке выпуск руды ведется с поддержанием постоянного наклонного контакта между обрушенной рудой и пустыми породами В каждой панели выпуск производится на ограниченной по простиранию площади плоскости контакта, определяемой высотой этажа и углом наклона. Недостатком этой схемы являются трудность сохранения наклонного контакта и ограниченное число одновременно действующих в шахтном поле выемочных участков, поэтому она возможна только в месторождениях значительного простирания.

Наиболее распространена в практике выемка блоками. В этом случае можно обеспечить (при отсутствии большого давления) горизонтальный контакт между обрушенной рудой и налегающими пустыми породами, что ведет к уменьшению потерь и разубоживания руды.

Горизонтальные размеры блоков выбирают в зависимости от физико-механических свойств руды и элементов залегания. Давление обрушенных пород на днище блока зависит от глубины работ, определяющей высоту столба обрушенных пород над днищем; горизонтальных размеров блока; интенсивности выпуска руды и последовательности работ в этаже.

Блоки располагаются в крутопадающих месторождениях длинной стороной вкрест простирания. Следовательно, длина их равна мощности залежи, а ширина принимается. минимально возможной, чтобы обеспечить наименьшее горное давление, но вместе с этим достаточной для равномерного развития процессам самообрушения рудного массива. Такая ширина блока изменяется в мировой практике в сравнительно небольшом диапазоне 30—60 м. Площадь блока принимается в зависимости от физико-механических свойств руды в широких пределах — от 1200—1500 м2 до 6000—7000 м2 и более (меньшие размеры площади относятся к рудам неустойчивым и сравнительно небольшим площадям залежей),

В тех случаях, когда отработку месторождения ведут не блоками, а панелями, выемочные поля располагают длинной стороной как по простиранию, так и вкрест простирания месторождения, принимая горизонтальные размеры панели, по ширине равными мощности рудного тела, обычно от 30 до 60 м и по длине от 150 до 300 м или несколько больше.

Вертикальные размеры блоков и панелей, или высота этажа, бывают различными. При разработке горизонтальных или пологопадающих месторождений их обычно вырабатывают одним этажом высотой, равной вертикальному расстоянию между контактами руды с висячим и лежачим боком. При наклонных и крутопадающих месторождениях выемку руды производят, разделяя рождение на ряд этажей.

Высота этажа должна быть максимально возможной, так как при этом сокращается удельный объем подготовительных работ и значительно снижаются потери и разубоживание. При разработке блоков, примыкающих несколькими сторонами к ранее выработанным и обрушенным участкам, потери и разубоживание руды по мере увеличения высоты этажа возрастают из-за увеличения площади контакта руды с пустыми породами. На практике высоту этажа наиболе часто применяют от 50 до 70 м, увеличивая ее в единичных случаях до 100—120 м.

Расстояния между выработками горизонта откатки и горизонтом вторичного дробления (грохочения или - скреперования), а также между ними и горизонтом подсечки принимают, исходя из необходимости обеспечения их устойчивости и возможности расположения в рудных целиках необходимых выпускных выработок (рудоспусков). Наиболее часто расстояния между горизонтами откатки и вторичного дробления принимают в пределах 5—12 м (реже больше), а между горизонтами вторичного дробления и подсечки — 5—10 м.

Подготовительные работы. Расположение выработок на горизонтах откатки и вторичного дробления одинаково для систем этажного самообрушения и этажного принудительного обрушения. В связи со значительной производительностью блоков и панелей необходима интенсивная работа откатки, и в этих условиях важное значение приобретает схема расположения выработок откаточного горизонта. При подготовке откаточного горизонта во всех случаях применяют схему подготовки, удобную для организации кольцевой откатки (петлевая схема расположения штреков или серия штреков, соединенная заездами — ортами) (см. рис. 217).

На расположение выработок горизонта откатки существенное влияние оказывает принятая схема доставки руды на горизонте вторичного дробления. Сообразно с этим различают подготовку откаточного горизонта при вторичном дроблении в камерах грохочения и подготовку откаточного горизонта при наличии горизонта вторичного дробления со скреперными выработками. При общей принципиальной схеме для этих двух случаев объем подготовительных работ при втором из них бывает значительно меньшим (на 25—40%).

На расстояние между основными откаточными выработками влияет расстояние между горизонтами откатки и вторичного дробления, а также угол наклона восстающих и их взаимное расположение.

При наличии горизонта вторичного дробления с камерами грохочения откаточные штреки проходят через 15—30 м и из них в обе стороны через 7,5—10 м до горизонта вторичного дробления — наклонные восстающие с одним-двумя ответвлениями от каждого из них. Восстающие используются как аккумулирующие выработки и проходятся с углом наклона 50—75°. Иногда при значительном расстоянии между откаточным горизонтом вторичного дробления от восстающих делают несколько ответвление (до четырех), их называют «пальцевыми восстающим».

Над вершинами восстающих и из ответвлений на горизонт вторичного дробления устраивают камеры грохочения, соединяемые ортами через 7—10 м, и из них но обе стороны проходят вертикальные короткие рудоспуски (дучки) до горизонта подсечки.

На горизонте вторичного дробления с камерами грохочения можно вести учет количества руды, выпущенной из каждого рудоспуска, к тому же здесь наиболее благоприятные условия для необходимого доробления руды, а также возможно аккумулирование ее в восстающих, соединяющих камеры грохочения с откаточным горизонтом. Однако на практике возникают трудности при поддержании камер грохочения и, кроме того, значителен объем подготовительных работ для устройства этого горизонта. Поэтому чаще применяют горизонт вторичного дробления со скреперными выработками. При этом выработки на горизонте вторичного дробления (чаще всего штреки) проходят через 7—10 м.

На скреперные выработки обрушенная руда поступает по коротким рудоспускам, располагаемым через 4—5 м и меньше (см. рис. 217). Длина скреперных выработок обычно 40—60 м (при двустороннем скреперовании руды). В них ведется вторичное дробление, но в значительно меньшем объеме, чем в камерах грохочения, поэтому скреперные выработки применяются при этажном обрушении на месторождениях с рудами, хорошо дробящимися при обрушении или при транспортировке руды в вагонетках большой емкости, для возможности выдачи из блоков крупных кусков руды. Последнее осуществляется чаще всего при расположении горизонта вторичного дробления в кровле откаточных выработок, когда производится безлюковая погрузка руды в вагонетки.

Применяется также подготовка блоков с комбинированными горизонтами выпуска, в которых вторичное дробление отделено от доставки руды, что создает благоприятные условия для интенсивного выпуска руды из блоков.

В некоторых случаях — при благоприятных физических свойствах руды, обеспечивающих достаточное измельчение ее при самообрушении рудного массива, и умеренном горном давлении, допускающем поддержание погрузочных и откаточных выработок па основном горизонте, — применяют схему подготовки блока без горизонта вторичного дробления. При такой конструкции днища блока руда выпускается с горизонта подсечки по воронкам с дучками или по траншеям на подошву погрузочных выработок, например ортов, проведенных из этажного полевого штрека через 15 16 м. Погрузка руды в вагонетки производится мощными погрузочными машинам. Преимущества этой схемы — небольшой объем подоготовитель нарезных работ и меньший срок подготовки блока.

Выработки горизонта вторичного дробления подвержены значительному горному давлению, поэтому они проходятся небольшим сечением с усиленным креплением (металлическим, деревянным или смешанным). Выбор типа крепи обусловливается физико-механическими свойствами пород, высотой обрушаемого массива руды и организацией выпуска руды, определяющими величину и характер проявления горного давления и продолжительность поддержания выработок.

В местах сопряжения выработок горизонта выпуска с рудоспусками устанавливают металлические станки. Практика показала, что металлические станки в местах сопряжений оправдывают себя в тех случаях, когда конструкция их устраняет возможность деформации под влиянием горного давления. При наличии деформации трудность и высокая стоимость ремонта часто заставляют отдавать предпочтение деревянным станкам, устанавливаемым в местах сопряжения дучек с выработками горизонта скреперования. Иногда выработки горизонта вторичного дробления и рудоспуски крепят бетоном.

Для обеспечения устойчивости целика над горизонтом вторичного дробления площадь на один рудоспуск горизонта подсечки составляет около 25—30 м2 и более.

Очистные работы. Очистные работы при системе этажного самообрушения состоят из подсечки блоков, боковой отсечки блоков и выпуска руды.

Подсечка блоков в основании производится для того, чтобы создать условия для самообрушения руды. Высота подсечки зависит от склонности руды к самообрушению (чем более склонна руда к самообрушению, тем меньше высота подсечки), при этажном самообрушении обычно изменяется от 2 до 5 м.

Способы подсечки:

1. Подсечка блоков штреками и ортами (пересекающимися под прямыми углами), пройденными на горизонте подсечки и образующими целики руды размерами от 4x3 до 4x4,5 м. Эти целики разрушают зарядами шпуров. Подсечку ведут обычно в направлении от одного угла блока, расположенного у лежачего бока, по диагонали к противоположному углу, находящемуся у висячего бока. Высота подсечки совпадает с высотой подсечных выработок и обычно составляет 2 м. В тех случаях когда необходима несколько большая высота подсечки (до 3—4 м), мелкими шпурами подбуривают кровлю подсечных выработок и соответственно располагают шпуры в целиках. Применяется этот способ подсечки в рудах нарушенных, склонных к образованию вывалов и не допускающих применения вращательного бурения глубоких скважин.

2. Второй способ отличается от предыдущего применением для разрушения целиков не мелких шпуров, а глубоких горизонтальных скважин — длиной 15—25 м. В соответствии с этим подсечные выработки проходят через большие промежутки с тем, чтобы целики руды имели размеры от 4x15 до 5х20 м, а иногда более. Этот способ подсечки применим в рудах, допускающих вращательное бурение при необходимой устойчивости целиков на время бурения глубоких скважин (рис. 218).

3. При третьем способе на горизонте подсечки выработки не проходят и подсечку осуществляют из рудоспусков путем взрывания зарядов мелких или глубоких штанговых шпуров (рис. 219). Применяется этот способ в рудах слабых и средней устойчивости.

4. Подсечки траншеями: а) горизонтальными с помощью вертикальных веерных комплектов скважин (рис. 220) или горизонтальных параллельных скважин; б) наклонными с помощью скважин. Преимуществами траншейной подсечки являются отсутствие подсечных выработок и необходимости нахождения людей на горизонте подсечки, а также сокращение сроков и стоимости подсечки блоков. Скважины для подсечки проводят наиболее часто из выработок горизонта вторичного дробления.

При недостаточно крутом угле падения успешно применяются наклонные днища с подсечкой вдоль лежачего блока.

Подсечка производится обычно после проведения выработок горизонта вторичного дробления, но в рудах неустойчивых принимается обратный порядок с устройством временного горизонта скреперования на горизонте подсечки. После окончания подсечки проводятся скреперные выработки постоянного горизонта вторичного дробления.

Боковую отсечку производят для обеспечения обрушения руды по высоте блока в пределах намеченного контура путем нарушения связи обрушаемого массива с окружающей его рудой или породами. В зависимости от наличия рядом отработанных блоков и от физико-механических свойств руды боковую отсечку производят с одной, двух и реже со всех четырех сторон.

Наиболее распространена отсечка блоков путем проходки по углам блока восстающих (рис. 221, а) и из них через 8—2 м — по вертикали подэтажиых горизонтальных выработок (окаймляющих) сечением 1,8х2 или 2x2 ли При необходимости увеличения площади отсечки кровлю горизонтальных выработок подрабатывают на 2—3 м шпурами или иногда ослабляют взрыванием зарядов в шпурах глубиной до 5 м.

Другой способ отсечки — путем выемки на границах блока узких магазинов шириной 1,5—3 м (рис. 221, б); магазины не доводятся на 5—6 м до всей высоты блока. Применение магазинов целесообразно при устойчивых рудах. Располагают их как с одной-двух сторон, так и со всех четырех сторон блока. Наиболее целесообразно применять магазины для отсечки блоков от вмещающих пород.

Следует иметь в виду, что и чрезмерное ослабление блоков может привести, к обрушению его сплошным массивом на горизонт подсечки (особенно в рудах относительно устойчивых или недостаточно склонных к самообрушению). По этой причине, например, при отсечке блоков магазинами последние не дорабатывают. на всю высоту этажа.

На рис. 217 показано, что боковая отсечка блока от массива осуществлена с помощью нескольких поясов окаймляющих выработок, проведенных из восстающих. Отсечка произведена с трех сторон (исключая висячий бок).

При системах этажного обрушения применяют последовательный и шахматный порядок выемки блоков (рис. 222). Достоинствами шахматного порядка выемки являются возможность увеличения добычи за счет одновременной отработки блоков и. более равномерное распределение пунктов погрузки руды на основном горизонте, что благоприятно для работы рудничного транспорта. К основному недостатку, ограничившему применение шахматного порядка, относится затруднение при отработке блоков второй очереди в связи с тем, что три или четыре пограничные плоскости примыкают к выработанному пространству. Это обстоятельство значительно ухудшает показатели по извлечению руды и приводит к резкому увеличению горного давления.
Система этажного самообрушения

Наибольшее распространение имеет последовательный порядок выемки. Применяется несколько вариантов последовательного порядка выемки блоков (также и панелей):

1) выемка ведется одновременно в нескольких смежных блоках при ступенчатом расположении площадей, находящихся в выпуске;

2) отрабатывается одновременно ряд смежных блоков, разделенных целиками шириной 15 м; междублоковые целики могут обрушаться глубокими скважинами с выпуском их них руды после выпуска се из граничащих с ними блоков;

3) к отработке каждого последующего блока приступают после окончания выпуска руды и достаточного уплотнения обрушенных пород в смежном блоке.

Выпуск руды при системе этажного самообрушения является средством управления обрушением блока и регулирования горного давления на выработки горизонта вторичного дробления и представляет одну из ответственнейших операций, от правильного выполнения которой зависят полнота извлечения и качество руды, а также остальные показатели по системе. Для правильного выпуска обрушенной руды необходимо знать закономерности этого процесса.

При выпуске руды необходимо соблюдать следующие основные правила:

1) в первый период после подсечки блока, пока массив руды не обрушен полностью, нельзя допускать образования большого пространства между ним и обрушенной рудой, так как в противном случае возможны прорывы пустых, ранее обрушенных пород, расположенных над разрабатываемым блоком или рядом с ним;

2) для снижения потерь и разубоживания выпуск руды ведут равномерно по всей площади блока в определенных количествах из всех рудоспусков, чтобы не образовались породные «трубы»;

3) выпуск руды следует производить по специальному графику — планограмме, составленному в соответствии с запасами руды, приходящимися на отдельные рудоспуски; для регулирования и контроля над выпуском руды нужно учитывать количество руды, выпущенной из отдельных рудоспусков;

4) после обрушения всего массива руды выпуск ведут с максимальной интенсивностью, определяемой производительностью горизонта вторичного дробления.

Наиболее благоприятные показатели извлечения запасов и качества добытой руды получаются при выпуске се в следующих условиях: во-первых, поверхность контакта обрушенной руды с вмещающими породами поддерживается в горизонтальном положении, что достигается равномерным выпуском руды из рудоспусков в соответствии с планограммой, и, во-вторых, оптимальное расстояние между рудоспусками горизонта подсечки должно в наибольшей мере исключать возможность образования «труб» в обрушенной руде, пределы этого оптимального расстояния составляют 5—8 м.

Практика показывает, что выпуск руды по всей площади блока при горизонтальном контакте между рудой и опускающимися породами допустим лишь при отсутствии большого давления на подготовительные выработки, расположенные ниже горизонта подсечки. При необходимости снизить величину этого давления выпуск одновременно ведется на части блока при наклонном контакте между обрушенной рудой и породами с углом в пределах 30—70°.

С увеличением угла наклона поверхности контакта давление на подготовительные выработки уменьшается, но увеличиваются потери и разубоживание руды. Оптимальное значение угла устанавливается в каждом случае опытным путем (рис. 223). При соответствующем значении давления определяется расстояние, на котором можно одновременно вести выпуск руды. Положение контакта руды во избежание излишних потерь и засорения руды следует ограничить плоскостью, не допуская искривления линии контакта.

Равномерность выпуска руды из рудоспусков обеспечивается систематическим контролем, осуществляемым путем учета количества выпущенной руды из каждого рудоспуска и нанесения на графики предполагаемого положения поверхности обрушенной руды в блоке для определения общего опускания руды и угла наклона поверхности контакта между обрушенной рудой и породами. При выпуске руды из блока одновременно выпускается из каждого рудоспуска небольшое количество руды, чтобы поверхность контакта между ней и породой оставалась примерно ровной.

Скорость выпуска из блока составляет в смену до 3—4 м3 руды в массиве на один рудоспуск горизонта подсечки (1—1,2 т на 1 м2 площади блока) и зависит от ряда факторов: физических свойств руды, размеров поперечного сечения рудоспусков, установленной кондиции на габарит выпускаемой руды, площади выпуска и организации подземного транспорта при отсутствии или недостаточном аккумулировании руды над горизонтом откатки. Наиболее благоприятны для выпуска руды, дробящиеся при обрушении на мелкие куски. Большая кусковатость обрушенной руды значительно снижает интенсивность выпуска из-за образования заторов в рудоспусках горизонта подсечки и необходимости значительного объема работ по вторичному дроблению. Руды, способные слеживаться, могут нарушить правильность выпуска, так как в образующиеся «трубы» устремляются пустые породы.

С увеличением размеров поперечного сечения рудоспусков и повышением размеров кондиционного куска выпускаемой руды (до 400—450 мм и даже 600—700 мм в крепких рудах вместо 250—300 мм) выпуск становится значительно интенсивнее ввиду меньшего объема вторичного дробления руды. Для контроля за выпуском обрушенной руды в пограничном массиве проводят так называемые смотровые восстающие, соединяемые горизонтальными выработками с обрушенным пространством.

При скреперной доставке следует применять мощные скреперные лебедки, обеспечивающие сменную производительность в 300—400 т и более на одну установку. Многоковшовое скреперование повышает интенсивность доставки руды. Преимуществом его является и то, что при нем возможны наименьшие размеры скреперных выработок.

Комбинированные горизонты выпуска с дроблением руды в скреперных пли грохотных выработках а доставкой дробленой руды конвейерами обеспечивают высокую производительность выпуска (не менее 160—220 тыс. т в месяц), необходимую при интенсивном развитии процесса самообрушения руды.

Управление горным давлением на выработки горизонта вторичного дробления осуществляется последовательной отработкой блоков в шахтном поле и уменьшением горизонтальных размеров блоков (главным образом ширины). Большое значение имеет планомерный, интенсивный выпуск руды по площади блока.

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