Камерно-столбовая система

Камерно-столбовая отличается от сплошной системы тем, что с целью увеличения числа забоев панель вынимают отдельными камерами, между которыми оставляют опорные целики, — сплошные при малоценной руде или в виде столбов. Целики могут быть постоянными и временными, извлекаемыми частично или полностью.

Условия применения камерно-столбовой системы практически те же, что и сплошной. Предпочтение перед сплошной системой отдается в одном из следующих случаев: менее устойчивые руда и вмещающие породы; повышенное горное давление; наклонное залегание рудных тел; необходимость усреднения качества рудной массы в панели; ценная руда.

Ширина панели и размеры целиков выбираются как и для сплошной системы.

Ширина камер 8—20 м. При подготовке рудный панельный штрек сбивают с каждой камерой.

рис. viii.2. камерно-столбовая система — вариант со шпуровой отбойкой, скреперной доставкой руды и полевой подготовкой (джезказганские рудники):

1 — панельный штрек; 2 — рудоспуск; 3 — откаточный штрек; 4 — вентиляционный штрек.

на разрезе А-А масштаб условно увеличен

Руду в большинстве случаев отбивают шпурами (рис. VIII.2). Отбойку скважинами во избежание нарушения кровли и целиков применяют реже. При очистной выемке используют самоходное или переносное оборудование.

На Джезказганских рудниках при отработке пологих малой и средней мощности залежей крепких руд для доставки руды применяют скреперные установки мощностью 50—100 кВт. При мощности залежи до 5 м камеру вынимают одним слоем, при большей мощности — слоями высотой 4—5 м, начиная с верхнего.

На ряде рудников бурят веера скважин из штрека, пройденного вдоль камеры у почвы залежи.

Проветривание — сквозной струей. Техника безопасности та же, что при сплошной системе.

На рудниках Ачисайского полиметаллического комбината при разработке наклонных пластообразных залежей мощностью 3—12 м (в среднем 5 м) и высоте этажа 90 м на горизонте электровозной откатки проходят полевой штрек в лежачем боку на расстоянии около 200 м от рудного тела и рудный штрек у лежачего бока, которые соединяют через 150 м квершлагами. На квершлаги выводят блоковые рудоспуски.

Камерно-столбовую систему применяют в основном в двух вариантах: с доставкой руды в очистном пространстве самоходным оборудованием при угле падения залежей до 20—25° и со взрывной доставкой руды при угле 25—45°.

В варианте с доставкой руды самоходным оборудованием камеры располагают по простиранию залежи (рис. VIII.3).

На глубине разработки около 200 м ширина камер составляет 12 м, размеры столбообразных целиков — 6X8 м; на глубине 400—500 м ширина камер 8 м, оставляются сплошные целики шириной 6 м или столбообразные шириной 6—8 м и длиной 12 м. Барьерные целики шириной 20 м располагают на границах этажей. После отработки нижележащего этажа извлекают среднюю часть барьерного целика камерой шириной 10 м или нижнюю, где более ценная руда. При мощности залежи более 3 м используют самоходные бурильные установки, ковшовые погрузочно-доставочные машины, гусеничные погрузочные машины с нагребающими рычагами в комплексе с автосамосвалами.

Рис. VIII.3. Камерно-столбовая система — вариант для разработки наклонных залежей с применением погрузочных машин с нагребающими рычагами 1 и автосамосвалов 2 (Ачисайский полиметаллический комбинат):

3 — самоходная бурильная установка; 4 — диагональные съезды сечением 5x4 м, пройденные через 300 м с наклоном 8°; 5 — откаточные штреки; 6 — рудоспуски; 7 — заезды; 8 — штанговая крепь

Рудодоставочный штрек располагают в рудном теле у висячего бока. Из него через каждые 150 м проходят наклонные заезды во все будущие камеры.

В залежах мощностью более 6 м камеры отрабатывают слоями, начиная с верхнего. Для увеличения фронта работ в слое соседние камеры отрабатывают попарно. Кровлю крепят при выемке верхнего слоя.

Сменная производительность труда забойного рабочего на очистных работах достигает 100 т, удельный расход ВВ на отбойку составляет 350 г/т, на вторичное дробление — 15 г/т; потери руды — 17—18 % на глубине 200 м и 25—28% на глубине 400—450 м; разубоживание — 7%.

При мощности залежи 1,5—2 м используют гусеничные бурильные установки
СБУ-1м с одним манипулятором, электробульдозеры, скреперные грузчики.

В варианте с доставкой руды самоходным оборудованием и последующим обрушением кровли целики подрывают все сразу по одной линии. Для этого в целиках на высоте 2—3 м от почвы пробуривают два ряда шпуров в шахматном порядке. Одновременно обуривают просечки между целиками. Сначала взрывают просечки, затем целики. Обрушаемые целики от действующих забоев отстают не более чем на три камеры.

Ширина камер 5 м, сечение целиков 3X2,5 м. По сравнению с вариантом без обрушения целиков потери снижаются на 5—7 %, не требуется крепление кровли камер.

Вариант со взрывной доставкой руды (рис. VIII.4) применяется при углах падения 25—45°. Камеры располагают по восстанию, междукамерные целики сплошные. Ширина камер при глубине работ 200—300 м составляет 18 м, при глубине 400—500 м — 12 м; ширина целиков 4—5 м.

Для доставки руды самоходным оборудованием к рудоспуску проходят штрек вблизи висячего бока, из него в сторону лежачего бока засекают погрузочные ниши с уклоном вниз около 10°. Из ниши по руде у лежачего бока проходят рудный восстающий сечением 2,8X2 м с помощью самоходного полка КПН-1.

На очистных работах используют: бурильную установку БСМ на салазках — для бурения вееров скважин диаметром 56 мм из наклонного восстающего; передвижной полок — для заряжания скважин и оборки наклонного восстающего; бульдозер БПДУ с дистанционным управлением — для зачистки лежачего бока; погрузочно-доставочную машину. До начала взрывных работ обуривают всю камеру.

Удельный расход ВВ на отбойку составляет 450 г/т против 350 г/т при механизированной доставке руды по очистному пространству. Выход негабарита
около 2 %.

Этаж вертикальной высотой 90 м отрабатывают по падению двумя рядами камер с подэтажом для доставки руды. Длина камер 60—80 м.

Бульдозер БДПУ используют при угле наклона почвы до 30—35°. Производительность бульдозера около 50 т/ч при длине доставки 30—40 м, сменная производительность ПДМ достигает 700 т при расстоянии доставки до 100 м.

Выемка целиков. Целики извлекают полностью или частично с обрушением кровли или искусственным поддержанием очистного пространства. При ценной руде распространена последующая твердеющая закладка камер.

На медном руднике «Польковице» (ПНР) испытана так называемая кустовая гидравлическая крепь на передвижных платформах. Платформы с крепью устанавливают между целиками, подлежащими выемке. Предполагают извлечь таким образом почти все целики.

По производительности труда рабочего и показателям извлечения руды камерно-столбовая система близка к сплошной системе разработки при том же оборудовании. Расход подготовительно-нарезных выработок при изолированных целиках составляет 3—5/1000 т, при ленточных — 5—7.

Экономическое сравнение с другими системами разработки возможно по условию максимизации дохода (VIII.3).

Рис. VIII.4. Камерно-столбовая система — вариант со взрывной доставкой руды, зачисткой лежачего бока бульдозером с дистанционным управлением 1 и доставкой руды ПДМ (2) (Ачисайский полиметаллический комбинат):

3 — очистные камеры; 4 — штрек для образования отрезной щели 5; 6 — наклонный восстающий для отбойки руды; 7 — ниши для погрузки руды; 8 — штрек сечением 5 x 4 м для доставки руды пдм к рудоспускам 9, расположенным через 150 м; 10 — подъемная лебедка; 11 — откаточный штрек;

12 — заезды, расположенные через 150 м

Особенности системы при добыче калийных солей. Пласты калийных солей имеют выдержанные, как правило, элементы залегания и пологое или наклонное падение. Система применяется в связи с необходимостью сохранить сплошность водозащитной толщи пород.

Так как несущая способность калийных солей невысокая, ширина целиков составляет 0,5—0,9 ширины камер, что ведет к большим потерям соли в недрах. Целики оставляют сплошные или прорезанные редкими сбойками. При заполнении выработанных камер обрушенными налегающими породами оставляют изолированные целики прямоугольной или квадратной формы.

Иногда камеры закладывают отвальными породами и хвостами обогатительных фабрик с целью освободить от отвалов земную поверхность и не засолять почву.

На калийных рудниках Старобинского месторождения применяют два варианта системы: с жесткими целиками (обычный вариант) и с податливыми целиками — более узкими, что снижает потери руды почти в два раза. Узкие целики разрушаются постепенно, что обеспечивает плавность посадки кровли.

Податливые целики оставляют при глубине разработки до 450—500 м.

Отбойка в основном (более 95 %) механическая, комбайнами.

Подготовка. Шахтные поля делят на панели, а панели в свою очередь на односторонние выемочные блоки.

Группа выработок главных направлений состоит, как правило, из пяти штреков: конвейерного, двух вентиляционных и двух транспортных для передвижения вспомогательного безрельсового транспорта — автомобилей, тракторов и т. п. Почву транспортных штреков бетонируют. От выработок главных направлений по границам панелей проходят панельные конвейерный, транспортный и вентиляционные штреки. Вентиляционные штреки являются общими для двух смежных панелей. Ширина панели 400—600 м.

Выемочные блоки шириной 200—300 м нарезают группами блоковых штреков: конвейерного, транспортного и разрезного (стартового). В них через определенные интервалы разделывают камеры разворота выемочных машин. В условиях повышенного опорного давления проходят еще так называемый разгружающий штрек с целью предохранить от обрушения кровлю камер разворота. Кровлю разгружающего штрека располагают на 1—1,5 м выше кровли камер разворота, что создает возможность горизонтального смещения пород кровли этих камер.

Механизация работ. Для подготовки и очистной выемки используют проходческо-очистные комбайны ШБМ-2, ПК-8, ПК-10, «Урал-ЮКС».

Комбайны работают в комплексе с самоходными вагонами 4ВС10 или 5ВС15 и бункерами-перегружателями БП-3. Используют также вагоны 10 С-2Е фирмы «Джой».

Руда, отбитая комбайном, поступает в бункер-перегружатель, затем самоходным вагоном ее доставляют на блоковый скребковый конвейер СП-63 или СП-80; далее она попадает на панельные ленточные конвейеры КЛЗ-500, а от них транспортируется к стволам конвейерами КРУ-350, установленными в главном штреке. Людей, материалы и оборудование перевозят в автомашинах.

В варианте с жесткими целиками (рис. VIП.5, а) каждая очистная камера состоит из двух-трех выработок (комбайновых «ходов»), разделенных целиками шириной 1—1,2 м. Ширина «хода» зависит от типа комбайна. Между камерами оставляют опорные целики шириной от 4 до 9 м в зависимости от горного давления. Длина камер 200 -м.

Комбайны зарубают свои «ходы» из камер разворота. Высота камер обычно равна высоте хода. В виде исключения при мощности калийного пласта свыше 3,2 м часть пласта отбивают буровзрывным способом одновременно с расширением ходов до 4,5 м. Расход ВВ на отбойку 0,4 кг/т. Руду доставляют скреперными установками «Калий-4».

В варианте с податливыми целиками (рис. VIП.5, б) между всеми комбайновыми «ходами» оставляются целики шириной 1—1,2 м. Разрушение целиков и опускание кровли происходят сразу же после выемки камер. Для безопасности работ тщательно контролируют соблюдение проектных размеров целиков и достаточную интенсивность очистной выемки.

Комбайны (ПК-10, «Урал-10КС) должны иметь плавную регулировку испол-
нительного органа но высоте, чтобы обеспечить беспрепятственный его отгон из камеры при опускании кровли на 100—150 мм.

Камеры разворота, сопряжения выработок, а также выработки и камеры шириной более 4,5 м крепят клинораспорными («Эстонсланец»), железобетонными и винтовыми штангами.

Свежий воздух поступает из панельных транспортного и конвейерного штреков в блоковые выработки. В очистные камеры его нагнетают вентиляторами местного проветривания по прорезиненным трубам.

Панели погашают в отступающем порядке, в направлении от границ шахтного поля к главным штрекам. В одной панели вынимают одновременно до четырех блоков, в каждом из которых работает, как правило, по одному комбайну. Опережение очистных работ в соседних блоках должно быть не более 50 м.

Работы ведут в четыре смены, из которых три добычных и одна ремонтно-подготовительная. Панель входит в один производственный участок. Проходческо-очистной комплекс обслуживает бригада из 9—12 человек. Применение варианта с податливыми целиками позволяет резко сократить потери руды (табл. VIII.2)

На Верхнекамском калийном комбинате, где мощность силивинитового пласта

6—7 м, по оси будущей камеры комбайном проходят разрезной штрек длиной 150—200 м. Часть камеры длиной 40—60 м (компенсационное пространство) отрабатывают мелкошпуровым способом; остальную руду отбивают по всему сечению камеры (1бХбм) веерами скважин, выбуриваемых из разрезного штрека. Доставляют руду от забоя к рудоспускам трехбарабанными скреперными установками «Калий-4».

Совершенствование камерно-столбовой системы разработки на калийных рудниках идет по пути создания мощных комбайнов для забоев большой площади, замены самоходных вагонов на конвейеры для доставки руды от комбайна.

Рис. VIII.5. Камерно-столбовая система разработки (комбинат «Беларуськалий»):

а — вариант с жесткими целиками; б — с податливыми; 1 — комбайн; 2 — бункер-перегружатель; 3 — самоходный вагон; 4 — блоковый конвейер; 5 — панельный конвейер; 6 — панельный вентиляционный штрек

Таблица VIII.2

Технико-экономические показатели камерно-столбовой системы разработки на комбинате «Беларуськалий»

Особенности камерно-столбовой системы при добыче пильного камня. Габариты выпиливаемых блоков обусловлены технологией промышленного и гражданского строительства. Блоки бывают крупные, средние и мелкие (мелкоштучный камень). Крупные блоки подразделяются на многие типоразмеры, в зависимости от параметров камнедобывающих машин. Наиболее распространены: высота 388 мм, ширина 390 или 490 мм, длина 1050, 1180 и 1380 мм. Мелкоштуч-ный камень добывают трех типоразмеров: 390Х190Х188, 490Х240Х188 и 390X190X288 мм.

При мощности пласта 2,5—3 м применяют однослойную выемку, при большей мощности — многослойную.

Месторождение обычно вскрывают штольнями, реже — стволами. Шахтное поле откаточными и вентиляционными штреками делят на панели.

Камеры чаще располагают вкрест простирания, ширина камер 3,2—12 м.

Высота камеры (или слоя при многослойной выемке) определяется техническими возможностями камнерезных машин и составляет 2,4—2,5 м.

Очистной забой располагают в торце или по длинной стороне камеры (рис. VIП.6). Крупные блоки выпиливают одновременно тремя торце-фрезерными машинами, две из которых работают на уступе и создают вертикальные продольные и поперечные пропилы, третья — предуступная — подрезает блок снизу. Подрезанный блок ложится на трубки торцефреза, после чего его доставляют до пункта перегрузки на откаточную платформу. Отсасываемые продукты пиления складируются и могут быть использованы в дальнейшем при производстве искусственных строительных материалов.

Рис. VIII.6. Камерно-столбовая система разработки — вариант для добычи пильного камня:

а— план панели (1— камеры; 2—опорные целики; 3— панельный откаточный штрек;
4— панельный вентиляционный штрек; 5— камнерезные машины); б—порядок отработкикамеры при добыче пильного камня торцевым сплошным забоем; в— порядок отработки ступенчатым забоем с использованием двух машин; г—продольная выемка с использованием нескольких машин

§ 140. Камерная система разработки

Система имеет две разновидности, известные в горной литературе под наиме-
нованиями этажно-камерная система разработки и система разработки с подэтажной отбойкой или подэтажных штреков.

Мощные крутые залежи отрабатывают камерами с оставлением целиков; руду отбивают в основном скважинами, пробуренными из подэтажных ортов или штреков (подэтажная отбойка). В начале в камере формируют, отрезную щель, на которую затем отбивают руду вертикальными слоями. Доставка руды по очистному пространству самотечная. Выпускают руду через выработки в основании камеры. Чтобы уменьшить отслоение боковых-пород или создать резерв руды заданного качества руду иногда магазинируют. После выемки камер погашают целики.

Условия применения. Руда и боковые породы должны быть устойчивыми. В мощных месторождениях при неустойчивых боках приходится оставлять предохранительную рудную «корку» толщиной 1,5—3 м, если ее теряют, или 5—8 м, если извлекают вместе с целиками.

При крутом падении мощность залежи может быть любой, при пологом и наклонном — не менее 10—20 м — иначе не окупятся расходы на проведение в породах лежачего бока выработок для выпуска и доставки руды.

Параметры системы. В залежах малой и средней мощности камеры располагают по простиранию. Высота этажа ограничивается устойчивостью обнаженных боковых пород.

В мощных залежах камеры располагают вкрест простирания. Высота этажа ограничивается устойчивостью руды.

Оптимальную высоту этажа в технически допустимых пределах можно найти по условию (VIII.1) с учетом: затрат на проведение этажных выработок (входят в k, с), выработок для выпуска и доставки руды, на доставку материалов и оборудования; ущерба от потерь руды за счет неполной отбойки у контактов залежи, потерь на лежачем боку при недостаточно крутом падении залежи и при выемке целиков.

Высота этажа колеблется в пределах от 50—60 м в залежах малой и средней мощности при неправильных контактах и недостаточно крутом падении до 100—170 м в залежах средней мощности и мощных с крепкой устойчивой рудой и очень крутым падением.

В обособленных трубообразных залежах с небольшой длиной по простиранию высоту этажа увеличивают до 300 м.

При высоте этажа более 100 м могут быть оборудованы вспомогательные горизонты.

Высота подэтажа при подэтажной отбойке оптимизируется по минимуму приведенных затрат (VIII. 1), при этом учитываются: затраты на проходку подэтажных выработок, отбойку, вторичное дробление и доставку руды; ущерб от потерь и разубоживания руды за счет неточной отбойки по контактам залежи.
Высота подэтажа колеблется от 8—12 до 30—40 м, в зависимости от типов буровых станков.

Ширина камер при разработке по простиранию равна мощности залежи, длина 30—60 м в зависимости от устойчивости боковых пород. В мощных месторождениях длина камер равна мощности залежи (до 70—80 м), ширина 10—30 м, в зависимости от устойчивости рудной потолочины или боковых пород. Ширина междукамерных целиков 8—15 м.

Залежи средней мощности с небольшой длиной по простиранию или падению отрабатывают иногда одной камерой без оставления целиков. Если залежь вытянута по падению, то оставляют только междуэтажные целики, если по простиранию — только междукамерные.

Расстояние между выпускными отверстиями оптимизируется по условию (VIII. 1) с учетом: затрат на проходку выработок для выпуска и доставки руды на оборудование и его монтаж; ущерба от потерь и разубоживания руды при выемке междуэтажного целика.

При пологом и наклонном падении залежи выпускные выработки размещаются верхней частью в рудном теле, а нижней — в подстилающих породах. Расстояние (среднее по площади выпуска) от основания траншей или воронок до контакта лежачего бока при:

, (VIII.7)

где , — объем выпускных выработок соответственно в рудном теле и в подстилающих породах, м³; — объем руды на гребнях выпускных выработок, м³; , — себестоимость образования выпускных выработок в рудном теле и в подстилающих породах, руб/м³; — себестоимость очистной выемки, руб/м³; — плотность руды в массиве; — ущерб от потерь 1 т руды в массиве, руб.

Величины , , зависят от h.

Рис. VIII.7. Камерная система разработки — вариант с подэтажной отбойкой, доставкой руды самоходным оборудованием и наклонным междуэтажным целиком

Высота основания камеры от этажного горизонта до гребней траншей или воронок при раздельных горизонтах доставки и транспортирования руды обычно составляет

14—20 м. Толщина потолочины 5—10 м.

Междуэтажный целик располагают горизонтально или с наклоном к лежачему боку. При наклонном целике уменьшается в 2—3 раза трудноизвлекаемый запас руды в основании блока, увеличивается запас руды.на пункт выпуска, что благоприятствует использованию питателей. С другой стороны, из активного запаса верхнего этажа исключается часть руды снизу в виде треугольной призмы, объем которой прямо пропорционален мощности залежи и возрастает с увеличением угла падения залежи.

Наклонное расположение междуэтажных целиков целесообразно лишь при ограниченной мощности (до 30—40 м при угле падения 50—60° и до 20—30 м при угле 70°) и при выдержанных элементах залегания рудного тела на значительную глубину.

В варианте с подэтажной скважиной отбойкой и донным выпуском руды блоковые восстающие при разработке по простиранию располагают в целиках (рис. VIII.7), а при разработке вкрест простирания — в камерах или целиках. В последнем случае на подэтажах из восстающих в камеры приходится пробивать штреки, которые в дальнейшем вместе с восстающими могут быть использованы для погашения целиков.

Подэтажные штреки (орты) нарезают по всей длине камеры.

Затраты на проведение выработок для выпуска и доставки руды достигают 20—30 % от всех затрат на подготовку и очистную выемку.

При формировании выпускных траншей руду отбивают так же, как и в камерах. В случае применения выпускных воронок подсечка камеры опережает отбойку уступов на 1—2 воронки.

Очистная выемка. Отрезную щель формируют взрыванием вертикальных скважин на отрезной восстающий в подэтажах на всю ширину камеры. Выход отбитой руды на одну скважину при этом в 2—3 раза меньше, чем при очистной выемке.

На отрезную щель отбивают руду скважинами из уступов в отступающем порядке.

Скважины бурят обычно веерами из подэтажных штреков или ортов.

При отбойке параллельными скважинами из заходок бурильщик находится на узкой берме уступа. Этот вариант применяют редко — при очень устойчивой руде в залежах малой и средней мощности.

При разработке вкрест простирания и кливажной руде для более тщательного оформления целиков подэтажные орты иногда располагают по границам камеры.

Скважины бурят вверх, чтобы они были сухими при заряжании; вверх и вниз, чтобы сократить число подэтажных штреков и перестановок бурильных машин, или вниз при опережающей отработке нижних подэтажей.

Общую линию забоев выдерживают в положении, близком к вертикальному, или под углом 70—80° в сторону массива во избежание его сколов. Забои взрывают сразу по всей высоте камеры или поочередно подэтажами, если необходимо уменьшить сейсмическое действие взрыва для сохранения целиков, выработок или сооружений.

Опережение нижних подэтажей допустимо лишь при очень устойчивой руде.

Выпуск и последующую доставку руды (до пункта перегрузки на магистральный транспорт) ведут с помощью питателей, самоходного оборудования или скреперных установок. При разработке залежей малой и средней мощности и очень хорошем дроблении руду из очистного пространства выпускают непосредственно в вагоны через люки.

Проветривание блока. Свежий воздух поступает с горизонта откатки по восстающему в подэтажные штреки и из них в очистное пространство; загрязненный воздух отводят по восстающему с другой стороны камеры или по вентиляционной сбойке на вентиляционный горизонт. Выработки вторичного дробления руды обычно проветривают отдельной струей.

Вариант с этажной отбойкой (рис. VIII.8), именуемый этажно-камерной системой, отличается увеличенной глубиной скважин и, соответственно, их диаметром. Камеры разбуривают на всю высоту с одного горизонта или, реже, на всю длину из периферийных выработок.

Условия применения: мощность залежи не ниже средней; правильные контакты (при средней мощности залежи); высота этажа не более 60—70 м, мелкоблочная или монолитная руда; отсутствие на границе камер искусственных целиков из твердеющей закладки.

Отбойку ведут вертикальными или крутонаклонными (по падению залежи) слоями на отрезную щель, применяя многорядное взрывание с коротким замедлением.

Буровые станки работают в горизонтальной выработке на одном горизонте, что облегчает их эксплуатацию.

Скважины бурят преимущественно шарошками и погружными пневмоударниками сверху вниз из выработок, пройденных на уровне кровли камеры. На руднике им. Губкина выпускные выработки проходят под небольшой частью камеры; на остальной площади почву камер располагают наклонно, а руду доставляют силой взрыва (см. рис. VIII.8).

При высоте камер до 30—35 м скважины бурят снизу вверх из подсечных ортов или штреков.

При отбойке руды горизонтальными слоями предварительно формируется подсечка. При веерном расположении скважин станки устанавливают в нишах, высеченных из углов восстающих. Слои разбуривают попеременно из разных углов камеры, что позволяет увеличить толщину целиков между буровыми нишами.

На отдельных рудниках горизонтальные веера скважин бурят из восстающих с подвесного полка легким буровым станком или мощным перфоратором.

Рис. VIII.8. Камерная система разработки:

а – вариант с этажной отбойкой и взрывной доставкой руды; б – буровые выработки и образование отрезной щели (план бурового горизонта):

1, 2, …, 8 – порядок взрывания

Рис. VIII.9. Этажно-камерная система разработки — вариант с торцевым выпуском руды:

а — отбойка и частичный выпуск руды; б— общий выпуск

Вариант с торцовым выпуском руды может применяться в мощных залежах, когда целики не извлекают или когда камеры подлежат последующей закладке.

Отбойка — подэтажная или этажная в зажиме, вертикальными или крутонаклонными слоями, начиная с отрезной щели (рис. VIII.9). Над добычным ортом или штреком оставляют временный целик. Отбитую руду частично (15—20 %) выпускают через отдельные отверстия, пройденные на увеличенном (20—30 м) расстоянии одно от другого.

В следующей стадии в отступающем порядке разрушают целик участками по 2—4 м веерами взрывных скважин. По мере погашения целика производят общий выпуск руды. На выпуске и доставке руды целесообразно использовать самоходное оборудование или передвижной вибропитатель в комплексе с секционным виброконвейером.

Вариант с подэтажной минной отбойкой встречается редко и применяется для отработки мощных залежей крепких руд.

Руду в камерах отбивают подэтажами на подсечку или (реже) вертикальными слоями на отрезную щель.

Целики взрывают на открытые камеры. Вместе с целиками обрушаются налегающие или боковые породы.
Чтобы избежать воздействия на целик воздушной и сейсмических волн и преждевременных разрушений, минные выработки камер не должны иметь сбоек с выработками в целиках, а толщина целиков должна быть не менее 15—20 м.

Размеры камер и целиков должны быть правильно выбраны по условию устойчивости целиков и обнаженных боковых пород. Вертикальные и крутонаклонные ходки должны быть перекрыты лядами, а рудоспуски — решетками. Запрещается пребывание людей в отработанной части камеры.

Выпускные траншеи или воронки должны быть заполнены отбитой рудой во избежание внезапного выпадения кусков в доставочные или откаточные выработки или их разрушения воздушной волной при взрывах в начальной стадии отбойки камеры.

При отбойке из открытых заходок запрещается работать без предохранительных поясов, причем свободный конец каната не должен допускать падения на высоту более 3 м. Длина заходок по одну сторону подэтажной выработки не должна превышать 7 м, ширина не менее 2 м. Ежесменно перед началом работ необходимо осмотреть и обобрать кровлю заходок. Очистное пространство камеры должно быть освещено снизу сильным источником света так, чтобы темный край заходки отчетливо обрисовывался на светлом фоне.

Экономическое сравнение камерной системы с системами других классов должно производиться по условию максимального дохода (VIII.3) с учетом отработки всего блока, включая целики.

§ 141. Особенности выемки камер,
подлежащих последующей твердеющей закладке

При заложенных твердеющей закладкой камерах целики (вторичные камеры) вынимают также, как и первичные камеры.

Первичные камеры оконтуривают как можно ровнее, чтобы при выемке целиков засорение закладкой, особенно цементной, было минимальным. Веера располагают так, чтобы крайние скважины были параллельны контуру камеры. Диаметр скважин — не более 100 мм. За один прием взрывают не более трех комплектов скважин.

При донном выпуске руды основание камеры может быть рудным и из искусственных материалов. Рудное основание вынимают после того, как закладка в камере затвердела.

В варианте с искусственным основанием сначала вынимают руду из нижней части — камеры, устанавливают опалубку для образования выпускных и доставочных выработок и затем подают твердеющую закладку с повышенным содержанием вяжущего, чтобы обеспечить высокую прочность днища. После затвердения закладки отбивают основной запас камеры и выпускают руду через выработки искусственного днища.

Искусственное основание может быть выполнено в виде оградительной крепи и железобетонного свода, опирающегося на бетонные стены с окнами для выпуска руды. На Дегтярском руднике сооружают потолочные арки из слабоармированного бетона. Арку формируют путем гидравлического намыва щебня и последующей инъекции его цементным раствором (цемента 105 кг/м³, воды 645 кг/м³, марка бетона 100, несущая способность арки 10 Н/м²).

§ 142. Системы разработки с отбойкой из магазинов

Камеру отрабатывают снизу вверх (рис. VIII. 10, а) так, чтобы над отбитой рудой (магазином) оставалось рабочее пространство высотой около 2 м. Работы по отбойке руды ведут с поверхности магазина, что исключает необходимость в буровых выработках. После каждой отбойки выпускается 25—35 % от взорванного объема руды, в зависимости от степени ее разрыхления. По окончании отбойки всей камеры производят общий выпуск руды, затем извлекают целики. При малоустойчивых боковых породах целики обрушают по мере общего выпуска руды.

В маломощных залежах ценных руд из магазина иногда отбивают весь запас блока, не оставляя целиков (см. рис. VIII. 10, б).

Условия применения. Руда должна быть устойчивой, так как под обнаженной кровлей работают люди. Пониженная устойчивость руды допустима только при малой мощности залежи.

Выемочная мощность в тонких жилах должна быть не менее 1—1,3 м, чтобы куски отбитой руды при выпуске не заклинивались в узком пространстве. Расширение пространства за счет боковых пород приводит к значительному разубоживанию руды. Угол падения залежи должен быть не менее 55—60°.

Неправильный контакт по лежачему боку является причиной значительных потерь на неровностях, особенно при небольшой мощности рудного тела.

Параметры. Высота этажа обычно составляет не более 50—60 м, так как при большей высоте сложно управлять поверхностью отбитой руды в магазине. Длина блока колеблется от 40—50 м до 80—100 м при устойчивых боковых породах и правильных контурах залежи. Ширина междукамерных целиков и толщина днища при наличии горизонта доставки руды 6—10 м, толщина потолочины обычно составляет 0,4—0,6 от ширины камеры и изменяется от 2 м в маломощных залежах с крепкой и устойчивой рудой до 5—10 м при средней мощности залежи и устойчивой руде. Расстояние между выпускными отверстиями не должно превышать 7 м при средней мощности залежи и

3—4 м при малой мощности, что необходимо для управления поверхностью зама-
газинированной руды и избежания опасных в ней пустот.

Подготовка. Блоковые восстающие в случае оставления целиков размещают в целиках (см. рис. VIII. 10, а), из них пробивают ходки в камеру через 4—6 м по вертикали. Ходки располагают горизонтально или с наклоном до 30—40° в сторону камеры, чтобы уменьшить пересыпание их отбитой рудой.

Нередко, особенно в длинных камерах, проходят и дополнительные восстающие от уровня подсечки до вышележащего горизонта.

В маломощных залежах восстающие проходят на флангах или в центре блока. Иногда в отбитой руде выкладывают вслед за подвиганием забоя дополнительные ходки. Если боковые породы склонны к вывалам, блок разделяют такими ходками на короткие (около 15 м) магазины с тем, чтобы отработать каждый из них за короткий срок.

При бесцеликовой подготовке у основания блока проходят штрек высотой 3—5 м, а затем на высоте 2 м устанавливают распорки и укладывают на них настил (см. рис. VIII. 10, б). В нем устраивают сближенные металлические люки многократного использования на расстоянии между осями 1,5—2,5 м для сплошного выпуска руды по всей длине камеры.

Очистная выемка. Подсечку формируют в виде траншей или горизонтального слоя высотой около 2 м.

Перед бурением производят оборку кровли и планировку поверхности магазина, что занимает до 20—30 % рабочего времени бурильщиков. Иногда в местах прогиба поверхности магазина выкладывают на отбитой руде клетки из шпал, а в маломощных залежах устраивают рабочие полки на распорках.

Руду отрабатывают горизонтальными слоями высотой 1,5—2,5 м. При устойчивой руде бурят вертикальные шпуры телескопными перфораторами. Если при вертикальных шпурах могут образовываться заколы, применяют горизонтальные шпуры. В залежах средней мощности применяют штанговые скважины — вертикальные глубиной до 6—7 м (этой величине равна и высота уступа) или горизонтальные глубиной до 10—12 м (высота уступа 2—2,5 м).

В зарубежной практике встречается отбойка из магазина глубокими горизонтальными скважинами малого диаметра. Буровые станки устанавливают на отбитой руде по краям камеры. Для этого шпуровым методом подрабатывают кровлю только около целиков.

Рис. VIII.10. Система с магазинированием руды:

а — вариант с машинной погруз