Вскрытие и системы разработки при гидромеханизации

Под вскрытием понимается проведение горных выработок для обеспечения грузотранспортной связи с рабочими забоями на вскрышных и добычных работах. В общем случае вскрытие месторождения при гидромеханизации осуществляется путём проходки траншеи и котлована для начального размещения оборудования размыва и гидротранспорта. Определяющими факторами при выборе месторасположения траншеи является рельеф поверхности и условия залегания промышленного пласта. Выделяются следующие способы вскрытия: вскрытие отдельными независимыми траншеями (полутраншеями), вскрытие общей траншеей, бестраншейное вскрытие, комбинированное вскрытие.

Вскрытие, отдельными траншеями при самотечном транспортирова­нии пульпы характерно тем, что каждый уступ вскрывается самостоятельной пульпоприёмной траншеей. Вскрытие общей траншеей применяются для глубокозалегающих пластов. Бестраншейное вскрытие осуществляется при благоприятных условиях залегания, когда понижения рельефа позволяют без проходки траншеи установить оборудование гидромеханизации.

В общем случае под системой открытой разработки с применением гидромеханизации следует понимать плановое осуществление комплекса работ (по размыву, гидротранспортированию, укладке вскрышных пород в отвалы), обеспечивающих лучшие показатели добычи полезного ископаемого.

Основными классификационными признаками систем разработки являются способ размыва пород и способ гидротранспорта. Вспомогательными признаками являются способ создания напора воды, способ подготовки пород к размыву.

Способ гидротранспортирования положен в основу классификации систем открытой гидравлической разработки. Выделяются следующие системы: разработка наклонными слоями с самотечным транспортированием пульпы, с напорным транспортированием пульпы, с самотечно-напорным транспортированием пульпы, специальные системы с применением земснарядов.

Способ размыва положен в основу классификации систем при разработке россыпных месторождений.

В настоящее время выделяют три способа размыва пород в зависимости от направления полёта струи и направления движения потока пульпы (рис. 4.4): встречным забоем, попутным забоем, комбинированным попутно-встречным забоем. При встречном забое поток пульпы направлен навстречу полёту струи, при попутном забое их направления совпадают.

Рис. 4.4. Способы размыва пород: а – попутным забоем, б – встречным забоем; 1 – гидромонитор, 2 – забой, 3 – потока пульпы, 4 – грунтовые насосы, 5 - пульповод

Сущность системы разработки встречным забоем заключается в том, что гидромониторы устанавливаются противоположно движению потока пульпы (рис. 4.5А). Система применяется при уклоне плотика более 0,03 при крупности галечного материала менее 150 мм (возможно применение с уклонами участков 0,015, но с крупностью не более 100 мм).

Достоинства системы: размыв породы ведётся с предварительным обрушением за счёт образования вруба; не необходимости в проходке нарезных канав; напор воды у насадки гидромонитора увеличивается на величину мощности наносов; имеется возможность использования безнапорной воды сначала для размыва и затем для транспорта.

Недостатки: нет возможности использовать гидромониторы на размыве для отгонки пульпы (породы) от забоя и подгонке её к зумпфу.

Удельный расход воды при этой системе колеблется в широких пределах, при незначительных уклонах плотика и большой крупности пород расход воды на гидротранспортирование достигает 25 м³/м³.

Сущность системы с попутным забоем (рис. 4.5Б) заключается в следующем: проходится пионерный котлован, в котором монтируется оборудование (обычно гидроэлеватор, гидромонитор), из котлована по восстанию россыпи проходится транспортная канава. В верхней части канавы разрабатывается забой (по ширине заходки) и на плотике устанавливаются гидромониторы.

Достоинства системы: совпадение направления движения потока пульпы и струи гидромонитора, что позволяет использовать энергию струи и размыва, и для транспортирования породы; водопроводные трубы и гидромониторы размещаются на сухом месте; уменьшается объём камнеуборочных работ; пульпа транспортируется по канаве сосредоточенным потоком.

Недостатки: большой объём нарезных работ, связанных с проходкой канавы, что практически исключает возможность применения при мощности промышленного пласта более 4 – 5 м.

Системой целесообразно разрабатывать россыпи с любым уклоном при крупности камней даже более 150 мм. При небольшой мощности удельный расход воды на размыв и транспортировку ‑ от 24 – 37 м³/м³ до 27 – 45 м³/м³.\

При комбинированной системе с попутно-встречным забоем (веерная система, рис. 4.5В) сначала проходится котлован, а затем траншея длиной 30 – 60 м и шириной 6 – 8 м. В траншее устанавливают 2 гидромонитора, забой перемещается по вееру на 180 – 360°.

Рис. 4.5 Системы гидромониторной разработки россыпных месторождений: А – встречным забоем; Б – попутным забоем; В – веерная: 1 – грунтовый насос; 2 – гидромонитор; 3 – забой; 4 – водовод 5 – пульповод; 6 – обогатительная установка; 7 – первоначальный котлован; 8 – канава для самотечного транспортирования пульпы; У – уклон плотика

При отработке забоя возможны два варианта:

1. Струя подрабатывает нижнюю часть забоя по всей его длине, образуя внизу вруб. После обрушения производится размыв и транспортирование породы;

2. Средний гидромонитор создаёт поперечный вруб по всей высоте забоя для создания дополнительных плоскостей обнажения.

Расход воды на транспортирование составляет при веерной системе 4 – 15 м³/м³.