Основные производственные процессы при очистной выемке

26.09.2020

Отбойка песков. При разработке россыпей добываемые пески бывают в талом или мерзлом состоянии.

Талые пески представляют породу незначительной крепости, но содержат валуны различной крупности и в разных количествах. В связи с этим отбойку песков производят отбойными молотками или вынимают пески пневматическими лопатами, ручным способом (кайлами), а отделяемые при этом валуны крупных размеров дробят взрывными работами. Получаемые при дроблении небольшие куски вместе с валунами малых размеров отбрасываются в выработанное пространство или используются для его поддержания. Производительность отбойного молотка составляет до 18—20 м3 в смену. Буро-взрывные работы применяются при отработке пласта с подрывкой металлоносного плотика, а также на участках сцементированных песков.

Мерзлые пески в современной практике чаще всего отбивают с помощью буро-взрывных работ. Бурение шпуров производят ручными перфораторами и колонковыми электросверлами. Применение электросверл имеет преимуществом значительное (в 8—10 раз) снижение запыленности выработок и уменьшение себестоимости отбойки песков. Однако применение электросверл ограничивается крепостью пород (по шкале Протодьяконова до f = 3). Создание специальных электросверл для работы в мерзлых песках приведет к преимущественному применению их на отбойке песков. Кроме того, для отбойки мерзлых песков применяют огневое взрывание шпуров в лавах с пучковым зажиганием с помощью специальных патронов.

Показатели отбойки мерзлых песков буро-взрывным способом следующие: производительность бурильщика — до 30—50 м3 в смену; выход песков с 1 м шпура — 0,6—0,9 м3 при коэффициенте использования шпура 0,75—0,85; расход ВВ на 1 м3 песков — 0,70—1,0 кг; сжатого воздуха — 75—90 м3; электроэнергии для электросверл — 0,9—1,4 квтч. В настоящее время проводят опыты по отбойке в лавах глубокими горизонтальными скважинами диаметром 70—100 мм, располагаемыми параллельно забою.

Шпуры располагают параллельными рядами или в шахтматном порядке. Более рационально шахматное расположение шпуров, обеспечивающее больший выход отбитых песков на один шпурометр (до 0,55—0,6 м3 вместо 0,45—0,48 м3 при параллельном расположении). Глубина шпуров составляет в среднем около 1,5 м, диаметр наиболее часто 40—12 мм. Организации буро-взрывных работ должно уделяться большое внимание, так как затраты по отбойке песков достигают 50% и общих расходах по добыче.

Особенностью отбойки песков в радиальных лавах является то, что при зарезке уступов лавы из разрезного штрека она производится шпурами разной глубины («на клин»), а при полном развитии работ глубина всех шпуров одинаковая. Шпуры располагают в шахматном порядке (рис. 250).
Основные производственные процессы при очистной выемке

В среднем площадь очистного забоя на один шпур составляет на мерзлых россыпях 0,7—0,8 м2 при высоте очистного пространства 1,3—1,4 м.

Известны случаи успешного применения гидравлической отбойки мерзлых песков с гидротранспортом песков из забоев в подземных работах на промывочные устройства, расположенные на поверхности. Возможно сочетание гидроотбойки песков в летнее время с буро-взрывными работами зимой.

Установлено, что подогрев воды увеличивает, а повышенная, валунистость россыпи и глинистый состав пласта, снижают производительность отбойки. При гидравлическом способе отбойки необходима устойчивая кровля пласта.

Отбойка мерзлых песков с предварительным оттаиванием их в современной практике применяется редко из-за большей сложности, меньшей экономичности и необходимости при этом усиливать крепление в лавах кострами и стойками, по сравнению с буровзрывными работами.

Оттаивание мерзлых песков (рис. 251) осуществляют накаленным на поверхности бутом и паром с применением пойнтов пли труб.

Оттаивание накаленным бутом применяют редко. Заключается оно (рис. 251, а) в том, что в средней части забоя делают завалинку и помещают в пей бут (камень-булыжник диаметром 8—20 см). накаленный на поверхности до температуры не менее 200°. Время для оттаивания забоя на уход 0,3—0,4 м составляет 10—16 часов. Этот способ не ослабляет кровлю и стенки выработки, так как оттаивание происходит только в границах площади забоя, но он малопроизводителен и дорог. По данным практики, производительность оттайки бутом в три-четыре раза ниже, п два раза больше расходуется дров и в восемь-десять раз увеличивается расход рабочей силы на 1 м3 оттаянных песков (1,37 вместо 0,15 человеко-смен) по сравнению с оттайкой паром с применением пойнтов.

Оттаивание паром ведется с применением пойнтов (рис. 251, б) или труб (рис. 251, в). Пойнт представляет собой пустотелый бур, диаметром 25 мм. длиной 2—3 м, имеющим на одном кольце пирамидальную головку, а на другом — приваренную стальную шляпку. При оттаивании паром пойнты забивают в пласт на расстоянии 0,8—1,2 м один от другого. Вначале пойнт забивают на глубину 0,15—0,20 м, после чего пускают пар и затем по мере оттаивания песков пойнт загоняют ударами молотка на глубину до 1,5—2 м. На это расходуется 2—6 час (в зависимости от характера песков), после этого попит вынимают и забой пропаривают с помощью пустотелых труб, в которые пускают максимально возможное количество пара. На пропаривание забоя расходуется 6—10 час и затем на «потение» его 10—24 час. Продвигание забоя за цикл продолжительностью 18—26 нас составляет 1,1—1,7 м. Расход пара на 1 м3 оттаянных песков 80—100 кг, дров — 0,12—0,17 м3 и рабочей силы (с учетом обслуживания котельной) — 0,3-0,4 человеко-смен.

При большом количестве крупнообломочного материала в песках оттаивание паром с применением пойнтов малопроизводительно из-за трудности забивания их в таких условиях. В таких случаях вместо пойнтов применяют другом способ — оттаивание паром с помощью труб (рис. 250, в). Этот способ заключается в укладке труб диаметром 18—24 мм длиной 2—4 см в «завалинках», образованных в забое на уровне 1/3 его высоты, с тщательном засыпкой их песком и утрамбовкой. Эти трубы закрыты с обоих концов и имеют по три отверстия диаметром 2—3 мм на 1 м трубы. Пар поступает 1 к трубам, расположенным в «завалинке» через промежутки в 0,3—0,5 м, по шлангам от магистрального паропровода.

Укладка труб в лаве требует 3—4 час, пропаривание производится 6—7 час и потение 8—9 час.

Продвигание забоя за цикл продолжительностью примерно 18 час составляет 0,7—1,1 м. Расход на 1 м3 оттаянных песков пара 60—80 кг, дров — 0,1—0,15 м3 и расход рабочей силы (с учетом обслуживания котельной) — 0,18—0,25 человеко-смен.

Доставка песков. Очистные работы на россыпях ведут с доставкой песков скреперами ящичного типа емкостью от 0,1—0,2 до 0,3—1,0 м3. На многих приисках, разрабатывающих мерзлые пески, при транспортировке применяют скреперы и мощные скрепные лебедки. Использование многоковшового скреперования при длине штрекa более 100 м в сочетании с мощными скреперными лебедками (55 квт) значительно повышает производительность транспортировки песков. Целесообразно направленное взрывами образование кучного навала песка в лавах. Значительное распространение получило дистанционное управление лебедками.

При сплошной конвейеризации шахты конвейер в лаве подает пески в конвейерную систему откаточных штреков и наклонного ствола. При сочетании скреперной доставки в лавах и заходках с конвейерным транспортом в откаточных выработках погрузка песка скреперами производится через перегрузочное устройство (полок) или непосредственно на конвейер при углублении конвейерных штреков в плотик.

Непременными требованиями, которыми должно удовлетворять оборудование, применяемое для механизации подземной добычи песков (в том числе и самоходное), являются их малый вес, небольшие габариты и значительная маневренность.

Механизация работ по креплению и зачистке (актированию) отработанных площадей существенно снизит трудоемкость подземной добычи песков.

Управление горным давлением. На поведение покрывающих пород при разработке россыпей влияют горизонтальное залегание и небольшая мощность последних, а также сравнительно небольшая мощность покрывающих пород. Физико-механические свойства покрывающих пород изменяются от вечномерзлых устойчивых пород на россыпях, расположенных в районах вечной мерзлоты, до неустойчивых обводненных пород на талых россыпях и неустойчивых пород на вечномерзлых россыпях — ложная кровля, а также таликовые или малосвязанные мерзлые породы — «сушенцы». При разработке вечномерзлых россыпей с устойчивыми покрывающими породами в начальный период развития очистных работ не происходит оседания (опускания) кровли и лишь, когда обнаженная площадь достигнет определенной величины, начинается оседание в виде плавного опускания кровли. Предельная площадь обнажения, при которой начинается оседание, составляет более 2—3 тыс. м2 и зависит от размеров и формы очистной выработки и мощности покрывающих пород.

Наиболее активно протекает оседание кровли при площади обнажения порядка 6—8 тыс. м2, достигая при этом максимального прогиба (опускание до почвы выработанного пространства). При дальнейшем развитии деформации пород происходит обрушение. Встречающаяся на многих вечномерзлых россыпях ложная кровля мощностью обычно 0,3—0,6 м И никогда не превышающая высоту выработанного пространства представлена породами, склонный к заколам и отслоениям, в пределах площади распространения которых их легко обрушают, чтобы разгрузить крепь и обеспечить без опасность работ. Таликовые и малосвязные мерзлые покрывающие породы на отдельных участках россыпей не допускают больших обнажений, по мере развития очистных работ эти покрывающие породы обрушаются и при небольшой глубине залегания россыпи (до 8—15 м) образуются провалы до земной поверхности.

Следует отметить, что устойчивость обнаженной кровли зависит на вечномерзлых россыпях не только от площади обнажения, но в значительной мере от температуры мерзлых пород. При прогреве выработок воздухом с более высокой температурой, чем мерзлые породы, часть льда, являющегося связывающим веществом мерзлых рыхлых отложений, переходит в пленочную воду, снижая при этом прочность пород, а следовательно, и устойчивость их. Установлено, что наиболее интенсивны такие фазовые изменения в интервале температур от -4 до -1°C. Породы с температурой выше -1° являются неустойчивыми, с температурой в пределах от -1° до -4° — малоустойчивыми, а ниже — 4° — устойчивыми.

Соблюдение оптимального температурного режима окружающих пород является на вечномерзлых россыпях важным мероприятием в деле управления горным давлением.

В соответствии с особенностями проявления горного давления при разработке вечномерзлых россыпей применяются несколько способов управления им. В условиях устойчивых покрывающих пород и площадей обнажения меньше предельных применяют поддерживание выработанного пространства крепью. При отработке шахтных полей с площадями обнажения больше предельных при которых начинается оседание устойчивых покрывающих пород, а также при неустомчивых породах кровли независимо от площади обнажения горным давлением управляют способом обрушения путём опускания кровли по мере продвигания фронта очистных работ и обрушения пород ложной кровли (в первом случае) или полным обрушением с периодической посадкой непосредственной кровли за пределами призабойного пространства (во втором случае).

Призабойное пространство, в котором производятся работы по отбойке и доставке песков, креплению и актировке отработанной площади, должно ограничиваться зоной небольшого развития горного давления, установленной практикой работ в пределах 12—20 м.

При отработке шахтных полей с опусканием кровли лавы крепят податливом металлической крепью (основная крепь) и деревянными штангами (вспомогательная крепь). В качестве специальной крепи устанавливают костры при интенсивном оседании крепей и образовании значительных по площади отслоений пород, а также органную крепь для обрушения мощной кровли, что уменьшает нагрузку на основную крепь. Отработку с полным обрушением непосредственной кровли ведут, закрепляя лавы стойками и рамами. Специальной крепью служат органная крепь для посадки кровли, а также костры при необходимости длительного поддержания кровли в призабойном пространстве.

Подземная разработка талых россыпей ведется в условиях неустойчивых покрывающих пород, обрушающихся даже при незначительном обнажении кровли. Однако разработка с обрушением кровли талых обводненных россыпей невозможна при статочном осушении покрывающих пород и требует выработанного пространства. В связи с этим нужно учитывать, что валунистые пески ряда россыпей содержат значительное количество валунов и гальки, которые могут быть использованы для частичной закладки выработанного пространства.

Вследствие указанных условий подземную разработку таких россыпей ведут с управлением горным давлением способами обрушения и поддержания выработанного пространства крепью и частичной закладкой. Выработанное пространство закрепляют рамами. усиливаемыми подхватом. При большом давлении обнаженной кровли выемочные заходки закрепляют с подвеской верхняков рам на ломах, закрепленных к ранее установленным рамам, обеспечивая этим постепенное обнажение кровли для установки по одной раме. Лавы закрепляют рядами костров через небольшие интервалы стойками и крепежными рамами с подхватами.

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