Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой

Руду отбивают подряд по длине этажа, панели (или блока, если панель разделена на блоки).

Вариант с отбойкой в зажиме и донным выпуском руды (рис. 8.1). Часть блока шириной 12—18 м отделяют от массива щелью шириной 6—10 м, имеющей потолочину.

Рис.8.1. - Этажное принудительное обрушение с отбойкой в зажиме и донным выпуском руды: 1 — буровой орт; 2— соединительный штрек, 3—конвейерный орт; 4— выработки для вибропитателей; 5— контрольные ходки

Затем обрушают на щель за один прием отрезанную от массива часть блока и примерно такую же по размеру часть с другой стороны. Вертикальные комплекты скважин взрывают с замедлением, начиная от щели, при этом второй и последующие комплекты работают в зажиме. Эта модификация позволяет взрывать более широкие слои, что важно там, где отбойка в зажиме в чистом ее виде возможна лишь небольшими слоями.

При отбойке на подконсольное пространство панель или блок делят на вертикальные секции. Секцию полностью подсекают траншеями или воронками, а затем обрушают руду горизонтальными слоями, начиная с нижнего. После каждого взрывания выпускают 20—25 % руды, чтобы создать свободное пространство для очередного обрушения. К общему выпуску руды приступают не ранее окончания отбойки в следующей секции. Нарушенная предшествующими взрывами рудная консоль частично самообрушается, что увеличивает выход негабарита и отрицательно сказывается на производительности работ и показателях извлечения руды. В связи с этим отбойка на подконсольное пространство почти полностью вытеснена отбойкой в зажиме.

Вариант этажного обрушения с торцевым выпуском руды (рис. 8.2).

Рис. 8.2. -. Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой — вариант с торцевым выпуском руды: 1 — буровые выработки; 2 — доставочные выработки; 3 — вентиляционный штрек; 4 — контур отрезной щели

Добычной горизонт в блоке подготовляют только ортами или штреками. Руду отбивают скважинами в зажиме. После отбойки каждого слоя выпускают всю руду.

На выпуске и доставке руды используют самоходное оборудование или передвижные вибропитатели в комплексе с секционными виброконвейерами.

Угол наклона и толщину слоев выбирают по условиям максимального извлечения руды при выпуске и достаточной устойчивости массива. Наклон забоя в сторону взорванной части блока под углом около 75° возможен лишь при устойчивой руде. Он улучшает извлечение руды, если обрушенные породы мельче, так как при данном положении слоя они не просочатся в руду. Если руда значительно мельче обрушенных пород, то возможен обратный- наклон забоя в сторону массива под углом 80—70°.

Толщина отбиваемого слоя 8—12 м (зависит от высоты блока). Снизу, на высоту 8—12 м, толщина слоя может быть уменьшена до 3—6 м для оставления временного выступа, обеспечивающего более полный выпуск из вышележащей части слоя. Этот выступ или разбуривают обособленно, или образуют за счет недозаряда скважин (в последующем их заряжают и взрывают). Проветривание местное или по спаренной вентиляционной выработке.

Технико-экономическая оценка. При крепкой руде производительность труда забойного рабочего составляет от 50—70 до 110 т/смену. Производительность блока от 50—150 до 200 тыс. т/мес. Потери и разубоживание руды 10—20 %. Удельный расход подготовительно нарезных выработок 1,5—4 м на 1000 т.

Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой имеет перед системой с компенсационными камерами следующие преимущества: устраняется необходимость выемки камер; уменьшается выход негабарита при обрушении блока; снижается на 20-30% объем подготовительно-нарезных выработок; обеспечивается непрерывность работ по подготовке, разбуриванию, обрушению и выпуску руды; повышается концентрация горных работ; работы более однотипны в связи с отсутствием стадии камерной выемки; используются преимущества отбойки в зажиме.

С другой стороны, извлечение чистой руды гарантируется лишь в объеме частичного выпуска (20—25 %), что меньше объема компенсационных камер (30—35 %).

Исключается возможность совмещения работ по вертикали в различных этажах (тогда как компенсационными камерами можно добывать руду при любом состоянии работ сверху). Пункты добычи руды строго заданы порядком сплошной выемки, что может мешать усреднению качества рудной массы в масштабе рудника.

Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой обычно заслуживает предпочтения перед системой с компенсационными камерами. Исключение составляют следующие случаи: условия неблагоприятны для отбойки в зажиме; нельзя обрушать налегающие породы в первый период отработки этажа; необходимая стабильность качества рудной массы не может быть обеспечена при постоянных пунктах выпуска руды; относительно неблагоприятные условия для выпуска руды под налегающими обрушенными породами (например, интенсивное просачивание пустых пород).

Этажное принудительное обрушение с компенсационными камерами

В блоке вынимают 25—35 % руды компенсационными камерами, а затем обрушают на них сразу (с замедлением по комплектам скважин) всю остальную часть блока. Отбойка руды скважинная, реже — минная; выпуск донный.

Компенсационные камеры почти всегда вертикальные (рис. 8.3 а, б). Система разработки камер — с подэтажной отбойкой или этажно-камерная. Могут применяться горизонтальные подсечные камеры (см. рис. 8.3, в).

Длина блока по простиранию 30—100 м и более, что позволяет разместить в нем от 1—2 до 4—5 камер. Скважины или шпуры для образования воронок взрывают мгновенно, а остальные скважины с коротким замедлением по комплектам. При необходимости обрушают принудительно часть устойчивых налегающих пород.

Против этажного принудительного обрушения со сплошной выемкой произ-
водительность труда забойного рабочего ниже на 10—30%.

Достоинства, недостатки и условия предпочтительного применения противоположны указанным выше для этажного принудительного обрушения со сплошной выемкой.

Рис.8.3. - Этажное принудительное обрушение с компенсационными камерами: а — вариант с вертикальными компенсационными камерами, общий вид (1-выпускные выработки; 2 — скреперные штреки);б—вариант с вертикальными компенсационными камерами, примененный в Зыряновском комбинате (1-камера;2-отрезная щель; 3-скреперныйорт; 4-откаточныйштрек; 5-хозяйственный штрек; 6-выработка для разбуривания междукамерных целиков; 7-орт для разбуривания междуэтажного целика; 8 — рассечка для разбуривания воронок; 9-вентиляционный штрек); в - вариант с подсечными камерами (1,2,3,4-буровые, выпускные и откаточные выработки; 5-вентиляционный горизонт).

Рис. 8.4. Подсечка вертикальными веерами скважин

Рис.8.5. - Система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды вертикальными параллельно-сближенными скважинами (Горная Шория): 1- компенсационная щель; 2 – буровые выработки; 3 – пучки параллельно-сближенных скважин; 4 – веера скважин для погашения потолочины; 5 – веера штанговых шпуров нижней подсечки; 6 – компенсационное пространство нижней подсечки; 7 – траншейный орт; 8 – рудный массив; 9- откаточный орт; 10 – виброустановки для выпуска руды; 11 – смотровые ходки.

Рис.8.6. - Система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на горизонтальные компенсационные камеры: 1 – откаточный штрек; 2 – доставочный штрек; 3 – рудоспуск; 4 – буровой восстающий; 5 – вентиляционно-ходовой восстающий.

Требования ПТЭ к системе разработки этажного принудительного обрушения:

· Систему этажного обрушения можно применять при разработке крутопадающих рудных тел мощностью более 10 м и мощных рудных тел мощностью более 10 м и мощных рудных тел с любым углом падения при бедных рудах, не склонных к слеживанию, залегающих в устойчивых и средней устойчивости породах. Вмещающие породы должны обрушаться крупными кусками.

· Порядок отработки этажа при этажном обрушении может быть однослойным (панельным) и двухстадийным (блоковым).

· Отработку запасов блока можно производить в две стадии с предварительной выемкой компенсационных камер или в одну стадию с отбойкой руды в зажиме. Выбор способа отработки определяется технико-экономическим сравнением. При отработке рудных тел с неустойчивыми и трещиноватыми рудами следует отдавать предпочтение вариантам системы с однослойной выемкой. При вариантах с двухстадийной выемкой объем компенсационных камер принимать с учетом разрыхления руды при отбойке.

· При разработке пологих и наклонных (до 35^о) месторождений и развитом фронте очистных работ параметры блоков и последовательность их отработки следует выбирать такими, чтобы было обеспечено регулярное (планомерное) самообрушение налегающих пород.

· Отбойку руды при системах принудительного этажного обрушения осуществлять взрыванием глубоких скважин. При одностадийной выемке, а также выемке компенсационных камер отбойку руды можно осуществлять послойно или секционно (несколькими слоями). Обрушение целиков и потолочин на компенсационные камеры производить, как правило, в один прием. При массовых взрывах применяется короткозамедленное взрывание.

· Для увеличения извлечения отбитой руды при отработке наклонных рудных тел проходить дополнительные выпускные выработки, применять гидросмыв или механические способы зачистки.

· Запрещается заходить в обрушение для установки скреперного блока. Блок укреплять на стене

Этажное самообрушение

В основании панели или блока по всей площади проходят выработки для донного выпуска руды. Над ними массив полностью подсекают; руда из него постепенно обрушается под действием силы тяжести и горного давления.

Связь с окружающим массивом ослабляют отсечными выработками или веерами взрывных скважин. Они способствуют разрушению замков сводов естественного равновесия, образующихся при самообрушении руды, тем самым ускоряют обрушение и ограничивают его проектными контурами. В процессе обрушения выпускают излишек (около ¹/₃) руды, чтобы обрушение продолжалось. После полного обрушения рудного массива приступают к общему выпуску руды.

Выемку осуществляют с разделением этажа (или панели) на блоки или всплошную.

Этажное самообрушение применяют при мощности залежи не менее 20—30 м.

Руда должна быть слабой или иметь густую сеть трещин и слабых прослойков, не должна слеживаться и возгораться.

Высота этажа 70—80 м, при очень крутом падении залежи — до 100—150 м. Расстояние между ярусами ослабления 8—10 м в нижней части этажа и 12—15 м в верхней.

Вариант этажного самообрушения со сплошной выемкой. Этаж разделяют на панели, длина которых в несколько раз превышает обычный поперечный размер блока.

Панель разрезают поперек щелью и затем постепенно подсекают по длине, вызывая этим самообрушение массива с отставанием на 30—60 м от подсечки. Отсечные выработки на подэтажах проходят по границам панели. Этот вариант эффективен при выдержанных элементах залегания и при отсутствии жесткой необходимости в усреднении качества рудной массы.

Иногда ускоряют обрушение руды взрыванием зарядов (сосредоточенных или скважинных) на подэтажах.

Частичный выпуск, особенно в начальной его стадии, целесообразно вести так, чтобы высота свободного пространства под обрушаемым массивом не превышала 5 м во избежание вывалов крупных глыб и образования воздушных ударов. В первый период после подсечки выпуск должен быть малоинтенсивным, так как подсеченный массив деформируется, расчленяется микротрещинами. С опережением выпускают руду со стороны лежачего бока во избежание преждевременной посадки висячего бока.

На руднике «Клаймакс» (США) при этажном самообрушении (рис. 8.7) высота этажа составляет 100 м. Руду доставляют скреперными установками мощностью 110 кВт, погрузка вагонов безлюковая. Сетка выпускных отверстий 10,5 X 10,5 м. Скреперный штрек и наклонные выпускные выработки, расположенные попарно, закреплены бетоном. Подсечка траншейная.

Сочетание большой мощности залежи с небольшой глубиной разработка позволяет подсекать массив на большую ширину (100—400 м), достаточную для самообрушения даже сравнительно устойчивых руд. За ходом самообрушения наблюдают из штреков, пройденных на верхнем уровне подсечки.

Особенности варианта этажного самообрушения с выемкой блоками. Поперечные размеры блока составляют 30—40 м при слабых рудах и высоком горном давлении и 50—60 м при иных условиях.

По углам блока проходят отрезные восстающие, а из них подэтажные отрезные выработки по периметру блока (рис 8.8).

На расстоянии 8—12 м от углов блока проходят смотровые восстающие, из которых нарезают смотровые ходки для наблюдения за ходом обрушения.

Рис. 8.7. Этажное самообрушение — вариант со сплошной выемкой (рудник «Клаймакс», США): 1 — откаточный штрек; 2 — откаточный орт; 3 — вентиляционный орт; 4 — скреперный штрек; 5 — выработки для выпуска руды; 6 — вентиляционный восстающий; 7 — подсечной штрек; 8 — сборка для образования воронок; 9 — буровой штрек; 10 — скважины для подсечки

Подсечку блока ведут от лежачего бока к висячему и от центра к краям по простиранию.

Если соседний блок заполнен отбитой рудой, то в направлении по простиранию подсечку ведут в отступающем порядке. В блоке, граничащем с обрушенными вмещающими породами, подсечку подвигают от массива к обрушению.

Производительность блока (панели) средняя за период очистных работ составляет 10—40 тыс. т/мес., производительность труда забойного рабочего 50—90 т/смену, потери и разубоживание руды 12—25%, удельный расход подготовительно-нарезных выработок (7—10) м/1000 т.

Рис.8.8. Система этажного самообрушения блоками.

Этажное самообрушение сохранилось преимущественно в варианте со сплошной выемкой.

Требования ПТЭ к системам с самообрушением:

· При естественном обрушении руда должна легко обрушаться небольшими кусками при ее подсечке;

· При естественном этажном обрушении кусковатость руды регулировать скоростью ее обрушения и выпуска. Не допускать чрезмерного отставания обрушения от поверхности выпускаемой руды.