Влияние геологических и горнотехнических условий месторождения

26.09.2020

Практикой разработки рудных месторождений с достаточной полнотой установлен комплекс геологических и горнотехнических условий месторождении, в основном определяющих возможность применения тех или иных систем разработки.

Главнейшими из геологических факторов являются условия залегания месторождения: угол падения, мощность, физические свойства руды и вмещающих пород (постоянные геологические факторы). Наряду с этим имеется ряд факторов (нарушение непрерывности залегания рудных тел, характер контура их и контакта между ними и вмещающими породами и др.), влияние которых в отдельных случаях проявляется в ограничении возможности применять некоторые системы разработки.

В некоторых случаях на выбор системы разработки существенно влияют гидрогеологические условия, ограничивающие выбор способов управления горным давлением.

На выбор систем разработки существенное влияние также оказывают глубина разработки и состояние поверхности.

Рассмотрим подробнее влияние на выбор систем основных геологических и горнотехнических условий.

Физические свойства руды и вмещающих пород. Из ряда физических свойств важнейшим является устойчивость как руды, так и вмещающих пород, соответственно которой принимается способ управления горным давлением и размеры очистных забоев, обеспечивающие безопасные условия работ.

При значительной устойчивости руды увеличиваются параметры очистных забоев, в то время как при недостаточно устойчивой руде в целях наиболее экономичной разработки необходимо учитывать склонность руды к самообрушению. Склонность вмещающих пород к самообрушению существенно влияет на выбор способа управления горным давлением, так как, обрушаясь, они могут заполнять выработанное пространство, поэтому можно применять, системы с обрушением.

Устойчивая руда и устойчивые вмещающие породы. По условиям безопасности применимы все системы разработки, кроме систем с обрушением. Системы с обрушением возможны лишь с ограничениями, вытекающими из требования заполнять выработанное пространство обрушенными вмещающими и покрывающими породами. Это иногда осуществимо при системе слоевого обрушения путем искусственного обрушения пород висячего бока с помощью буро-взрывных работ, при отработке слоев (связано с большими затратами) и при системах подэтажного и этажного обрушения в случаях, когда возможно самообрушение пород при определенных площадях обнажения, обусловленных принятыми параметрами этих систем. Кроме того, этажное обрушение должно быть принудительным.

Устойчивая руда и неустойчивые вмещающие породы. Системы с открытым выработанным пространством неприменимы, так как нельзя допускать обнажения боковых пород без искусственного поддержания их. Из систем с закладкой применима система горизонтальных слоев.

Возможны система наклонных слоев с закладкой и магазинная система при отслаивающихся породах, но только при отработке маломощных рудных тел, когда вместе с поддержанием боков замагазинированной рудой возможно временное крепление очистного пространства распорками и штанговой крепью (независимо от мощности).

По условиям безопасности применимы системы с креплением (кроме щитовой) при частичной или полной закладке выработанного пространства.

Возможны все системы с обрушением, но система этажного обрушения должна быть принудительной.

Неустойчивая руда и устойчивые вмещающие п о р о д и. Из систем разработки с открытым выработанным пространством применима лишь почвоуступная система при разработке маломощных рудных тел, так как при ней люди в очистных забоях под обнаженным рудным массивом не находятся.

Системы с магазинированием руды и системы с закладкой неприменимы (кроме столбовой и сплошной системы с однослойной выемкой). Могут применяться системы разработки с креплением.

Системы с обрушением возможны лишь с ограничениями в связи с требованием заполнить выработанное пространство обрушенными породами.

Неустойчивая руда и неустойчивые вмещающие породы. Системы разработки с креплением (кроме щитовой) при закладке выработанного пространства применимы без каких-либо ограничений. Из систем с обрушением имеется ограничение лишь для системы этажного обрушения.

Системы разработки с открытым выработанным пространством, с магазинированием руды и с закладкой неприменимы.

Важным физическим свойством некоторых руд является слеживаемость их, которая создает большие затруднения при выпуске руды, поэтому исключает возможность применения систем этажного обрушения и с магазинированием руды.

Угол падения и мощность рудного тела. Эти важнейшие элементы залегания рудных тел оказывают совместное влияние в отношении:

1) возможного способа доставки руды — под действием собственного веса или с использованием механических способов;

2) возможности применения слоевой или подэтажной выемки;

3) приемлемого вида крепления выработанного пространства;

4) условий выпуска замагазинированной руды;

5) условий управления горным давлением способом обрушения руды и вмещающих пород.

Доставка под действием силы собственной тяжести руды является фактором, существенно снижающим стоимость очистных работ. Однако использование этого фактора ограничено лишь некоторыми системами разработки, конструктивно резко отличающимися от других систем: системы разработки подэтажными штреками или ортами, этажно-камерная, потолкоуступная система с распорной крепью, почвоуступная система, подземными воронками, система разработки наклонными слоями с закладкой, с магазинированием руды и системы этажного обрушения.

Влияние угла падения на выбор системы разработки изменяется в зависимости от мощности рудного тела. Так, разработка маломощных рудных тел с магазинированием руды обычно ведется при углах падения около 60° и более во избежание зависания замагазинированной руды при выпуске ее из узких магазинов.

Применение той же системы, как и систем разработки подэтажными штреками (ортами) и этажного обрушения, возможно на весьма мощных месторождениях при горизонтальном и слабонаклонном залегании.

Снижаются требования к углу падения и при изменении конструкции систем с магазинированием руды и этажного обрушения путем устройства двух горизонтов выпуска руды — нижнего (обычного) и в лежачем боку, когда представляется возможным успешно отрабатывать весьма мощные месторождения с недостаточно крутым углом падения.

При горизонтальном залегании рудных тел небольшой мощности (до 2—3 м) возможна однослойная выемка, следовательно, применимы системы длинных столбов, сплошная, а при большей мощности возможна выемка потолкоуступными и почвоуступными забоями с применением систем сплошной и камерно-столбовой.

Мощность рудного тела при крутом и наклонном залегании влияет на выбор вида крепления выработанного пространства: до 2—3 м — обычная распорная крепь, до 3—4 м — усиленная распорная крепь и при большей мощности — крепь станковая.

По условиям управления горным давлением способом обрушения руды и вмещающих пород для систем подэтажного обрушения благоприятна мощность рудных тел более 4—5 м, а для этажного обрушения значительно большая мощность — свыше 15—20 м (при использовании самообрушения рудного массива обычно более 20—30 м). Применение системы слоевого обрушения возможно при мощности рудного тела около 2 м, по благоприятнее более значительная мощность, когда менее вероятно зависание мата в выработанном пространстве.

Нарушения непрерывности залегания рудных тел, характер распределения в них полезных компонентов, контура рудных тел и контакта между ними и вмещающими породами. Такие особенности месторождения, как нарушения непрерывности залегания рудных тел, характер распределения в них полезных компонентов и контакта между ними и вмещающими породами, влияют на выбор систем в связи с применением того или иного способа выемки (валового или раздельного) и забойной сортировки отбитой руды.

Применение раздельной выемки и забойной сортировки возможно лишь в некоторых системах разработки:

1) из систем с открытым выработанным пространством — при сплошной и потолкоуступной системе с распорной крепью;

2) из систем с магазинированием руды — только с отбойкой руды из очистных забоев при разработке маломощных месторождений ценных руд, когда технически осуществимы и при известных условиях могут экономически себя оправдать раздельная выемка (с магазинированием бедной руды или уборкой в отдельные секции блока пустой породы) или забойная сортировка (с выдачей породы из блока по породоспускам);

3) из систем разработки с закладкой — горизонтальные слои, а при наклонных слоях в небольшом объеме осуществима забойная сортировка и лишь при отработке тонких жил возможна раздельная выемка, при разработке горизонтальных месторождений применимы системы сплошная и длинных столбов;

4) в системах разработки с креплением — во всех случаях (кроме щитовой системы) осуществимы раздельная выемка и забойная сортировка;

5) из систем с обрушением — системы сплошная и длинными столбами, на горизонтальных месторождениях слоевое обрушение.

Нарушения непрерывности залегания руды могут быть связаны с включениями пустых пород и разрывами рудной толщи тектоническими нарушениями. В зависимости от характера включений пустых пород возможны следующие решения при отработке рудных тел:

1) оставление невынутыми включений пустых пород, если они представлены редко встречающимися участками больших размеров, при этом возможно применение систем разработки: сплошной, камерно-столбовой, потолкоуступной с распорной крепью, почвоуступной; применимы также все системы с креплением и горизонтальные слои с закладкой;

2) применение забойной сортировки для выборки пустой породы из совместно отбитой руды и небольших, часто встречающихся включении пород, или применение раздельной выемки, а в некоторых случаях — забойной сортировки, когда включения пород представлены слоями, чередующимися с рудой.

Частые разрывы рудного тела, наблюдаемые в месторождениях жильного типа, ограничивают возможность применений систем, пригодных по другим условиям.

Характер распределения полезных компонентов в рудных телах весьма разнообразен. Неравномерное распределение полезных компонентов типа немногочисленных гнезд богатой руды, окруженных бедной рудой, как и наличие в рудном теле нескольких сортов (или видов) руды, вызывают необходимость применять раздельную выемку. При чередовании многочисленных прослоев (или прожилков) богатой и бедной руды может оказаться целесообразным применять забойную сортировку.

Другое влияние на выбор систем разработки оказывает характер оруденения при постепенном переходе от руды к вмещающим породам (вкрапленные руды), когда выбор систем может зависеть, в известных условиях, от необходимости сохранения пограничных участков бедной руды для отработки их в будущем. В этих условиях возможно применение из систем с открытым выработанным пространством сплошной системы, а из остальных систем этой группы, как и из систем с магазинированием руды, — лишь с последующей закладкой камер. Возможно применение систем с закладкой, а также с креплением.

При отсутствии необходимей сохранить непромышленные участки за контуром балансовых запасов во вкрапленных рудах, а также для разработки сплошных руд с оруденелыми вмещающими породами создаются благоприятные условия для применения систем этажного обрушения в весьма мощных месторождениях и магазинирования при отработке тонких тел с подрывкой боков, так как при этом меньше сказывается разубоживание руды.

Характер контакта между рудным телом и вмещающими породами имеет большое значение при отработке тонких рудных тел с подрывкой боков. При четко выраженном контакте, в особенности если имеются хорошие зальбанды, возможно и в ряде случаев экономически целесообразно при ценных рудах вести разработку тонких жил с применением раздельной выемки. При этом применимы системы разработки сплошная и потолкоуступная с распорной крепью, горизонтальные и наклонные слои с закладкой.

При нечетко выраженном (и в особенности «сросшемся») контакте может осуществляться только валовая выемка, при которой применимы все системы разработки.

Минералогический и химический состав руды. Минералогический и химический состав руды влияет на выбор систем разработки в связи со способностью руды самовозгораться при значительном содержании в ней серы (по некоторым данным, более 20% в форме легко окисляющихся сульфидных минералов) и в связи с легкой окисляемостью некоторых сульфидных руд. Для руд с высоким содержанием серы применимы пожаробезопасные системы при системах с обрушением необходимо применять заиливание отработанных участков и другие мероприятия.

Окисление руд снижает показатели обогащения. Руды, способные быстро окисляться, будучи отбитыми, не могут находиться в выработанном пространстве даже сравнительно небольшой промежуток времени. По этой причине неприменимы в указанных условиях системы этажного обрушения и с магазинированием руды.

Возможность нарушения вышележащих пород и поверхности, глубина разработки месторождения. Эти горнотехнические факторы наряду с физическими свойствами руды и вмещающих пород обусловливают возможный способ управления горным давлением как с точки зрения безопасности работ, так и сохранности поверхности и находящихся на ней сооружений.

При разработке рудных тел, расположенных под сооружениями и водоемами, необходимо оставлять охранные целики. Наличие над разрабатываемой залежью других рудных тел (в пределах возможных границ зоны обрушения) требует применения систем разработки, не нарушающих вышележащие породы, в том числе и рудные тела (системы разработки: камерно-столбовая, с закладкой, с креплением и закладкой, с магазинированием руды и подэтажными штреками или ортами с последующей закладкой и др.).

Гидрогеология месторождения может оказать значительное влияние на выбор системы разработки. Наличие подземных источников воды выдвигает требование исключить в целях безопасности возможность нарушения вышележащих пород путем применения систем разработки с тщательной закладкой.

Глубина разработки может влиять на выбор системы при глубинах более 500—700 м, когда, как показывает опыт эксплуатации ряда рудных месторождений, заметно возрастает горное давление. При этом в целях предупреждения внезапных сдвижений горных пород является необходимым поддержание выработанного пространства крепью или закладкой при разработке маломощных рудных тел и закладкой — при отработке мощных рудных тел.

Нa больших глубинах отмечается также увеличение температуры пород, поэтому требуется особо активное проветривание очистных забоев.

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