и последующим обрушением

Удельное значение этих систем на подземных рудниках СССР составляет почти 10%. Маломощные пологие и наклонные залежи отрабатывают сразу на полную мощность, в остальных условиях выемку ведут горизонтальными или слабонаклонными слоями, начиная с верхнего слоя.

Вынимают руду частями небольшой высоты и ширины. Выработанное пространство регулярно закрепляют вслед за выемкой руды, а затем с небольшим отставанием от выемки крепь передвигают, или извлекают, или разрушают и выработанное пространство заполняется обрушенными вмещающими породами (рис. Ц XIV, 6).

Породы обрушают для того, чтобы снизить давление на крепь, у забоя и предотвратить внезапное самообрушение больших масс пород, подработанных на обширных площадях.

Применяют эти системы в том случае, если не требуется сохранять земную поверхность. Запрещается применять их при наличии в налегающих породах плывунов, неосушенных песков, суглинков, а также карстов, заполненных водой илигазом.В связи с креплением эти системы относятся к числу сравнительно дорогих, но потери и разубоживание руды могут быть ведены к минимуму, так как извлекают отбитую руду под за­щитой крепи, а если блок погашают послойно, то рудная мелочь просыпается в нижележащие слои, вынимаемые позже.

Рис. XIV.6. Столбовая система с обрушением (схема):

а — выемка лавами; б — выемка заходками; / — основной штрек; 2 — основной вентиляцион­ный штрек; 3 — выемочные штреки; 4 — сбойки; 5 — индивидуальная крепь;

6 — щиты; 7 — комбайны

9. Столбовая система разработки с обрушением

Эту систему (см. рис. XIV.6) применяют в маломощных гори­зонтальных и пологих залежах с неустойчивыми налегающими породами.

Шахтное поле (рис. XIV.7) разделяют штреками на прямо­угольные блоки, называемые столбами (лишь в отдельных случа­ях при небольшой площади залежи применяют сплошную выем­ку, т. е. вынимают запас шахтного поля как бы одним столбом).

Столб отрабатывают обратным ходом по длине, которая на­много превышает его ширину. Кровлю у забоя поддерживают гидравлической передвижной крепью щитового типа либо инди­видуальной металлической или деревянной крепью. По мере выемки механизированную крепь передвигают вслед за забоем, а индивидуальную извлекают. При мощности залежи до 1,5—2 м и средней устойчивости кровли обрушают взрывными скважинами, а нижний слой кровли толщиной 3—4 м из расчета заполнения обрушенными породами всего образовавшегося пространства.

Столбовая система с обрушением особенно широко применя­йся на марганцевых рудниках, получает распространение на калийных шахтах, встречается на рудниках цветных металлов и при а разработке пластовых залежей железных руд во Франции (Лотарингия) и ФРГ. Применение ее на марганцевых и калийных руд­никах освещено 'в отдельных параграфах.

Параметры. Для сокращения подготовительных работ разме­ры столбов должны быть максимальными. Однако они ограничиваются ни условию достаточно к интенсивной отработки столба, чтобы не развивалось большое горное давление и обеспечивалась требуемая производительность шахты. Ширина столбов, кроме того, ограничивается с точки зрения производительности доставки руды и составляет от 20—40 до 60—80 м при двусторонней выемке столба и до 100—120 м на калийных шахтах. Длина столба на калийных шахтах 1200—1500 м, на марганцевых 300—750 м и на металлических рудниках 50—100 м.

Подготовка. Шахтное поле в горизонтальных залежах (см. рис. XIV.7) подготавливают основным, панельными и выемочными штреками (панельная подготовка), а при относительно небольшой ширине залежи—основным и выемочным штреками, (беспанельная подготовка). Основные и панельные штреки чаще парные (см. рис. XIV.6) или вообще групповые, причем один из группы — вентиляционный, служит для отвода загрязненного воздуха. Выемочные штреки обычно одинарные.

В пологих (но не горизонтальных) и наклонных месторожде­ниях столбы располагают в основном длиной по падению, поэтому выемочные штреки заменяют наклонными восстающими.

Очистная выемка. Соседние столбы отрабатывают с опереже­нием не менее 10—15 м для снижения горного давления. Вынима­ют руду забоем-лавой или заходками (см. рис. XIV.6).

Привыемке заходками ширина их составляет 2,5—6 м, в зави­симости от устойчивости кровли. Мягкие руды отбивают с помо­щью комбайнов или шпурами с бурением электро- или пневмосверлами, а при более крепкой руде—пневматическими перфорато­рами, Доставляют руду обычно конвейерами, ленточными или скребковыми, при шпуровой отбойке погружают руду на конвейер погрузочной машиной. По мере выемки заходку закрепляют металлическими или де­ревянными рамами с затяжкой кровли, иногда со штанговым' креплением кровли (рудники Лотарингии).

В отработанных заходках производят посадку кровли. Для это­го извлекают стойки с помощью каната и лебедки или разрушают деревянную крепь взрывом, высверливая в стойках отверстия и закладывая в них по полпатрона ВВ.

На венгерском бокситовом руднике «Кинчетбанья» применяют оригинальный вариант (по материалам М. Л. Жигалова). Рудное тело имеет мощность от 1,5 до 20—30 м, обычно 7—8 м; угол па­дения 14°. Руды богатые, преимущественно мелкие, но с пропластками крепкого доломита. Кровля — доломиты и известняки. Стол­бы располагают по восстанию, длина их 120—150 м, предполага­ется увеличить ее до 300 м; ширина 80—100 м. Выемка—двусто­ронняя, от наклонного восстающего заходками-штреками сечением 4,2Х3,2 м, пройденными у почвы залежи, с оставлением 3-метро­вых междуштрековых целиков. Выше штреков остается часть руд­ного тела толщиной обычно 4—5 м. Штреки закрепляют рамами из гидравлических стоек и шарнирно-соединенных перекладов, изготовленных из легких сплавов на алюминиевой основе. Руду в кровле и боках штрека разбуривают веерами шпуров и обрушают обратным ходом, извлекая предварительно крепь. Кровля обрушается с отставанием на 5—8 м, и, таким образом, отбитая руда размещается под необрушенной частью кровли. Убирают эту руду пневматическими погрузочно-доставочными машинами бункерного типа «Каво-310» с дистанционным управлением, которое осущест­вляют из закрепленной части выработки. Отвозят руду в на­клонный восстающий, по которому скреперуют ее лебедкой мощ­ностью 100 кВт до этажного штрека, оборудованного ленточным конвейером. Производительность труда забойного рабочего 23 т/смену.

Участки залежи с увеличенной мощностью отрабатывают слоя­ми высотой 6—8 м, начиная с верхнего слоя. Каждый слой выни­мают так, как сказано выше. После выемки столба приостанавли­вают работы на участке на 0,5 года, за это время породы обрушен­ной кровли уплотняются до состояния массива.

Выемка лавами производительнее, но требует более устойчивой кровли. На граните столба проходят разрезной штрек, из которого открывают лаву. Методы отбойки и доставки руды в лавах при­мерно такие же, как и при выемке заходками.

При взрывной отбойке в лавах у забоя оставляют как бы «бу­фер» из взорванной массы во избежание разлета кусков, что за­труднило бы доставку руды, повысило ее потери и вызвало бы повреждение крепи. Для создания этого «буфера» применяют пе­реносные щиты из металлических стержней или барьеры из дере­вянных брусьев, либо доставляют руду с противоположной сторо­ны от навала.

При скреперной доставке используют многосекционные скре­перы. Крепь — металлическая. При механической отбойке используют механизированные щитовые комплексы (с гидрофицированной крепью при необходимости в плавной посадке кровли).

При взрывной отбойке также внедряют комплексы; в комплекс входят 'бурильная машина, погрузочные средства, конвейер, крепь, щит для предохранения крепи от ударов взорванной рудой. Такой комплекс создан, ib частности, на золотых рудниках ЮАР. Буриль­ную машину монтируют на конвейере, руду подвижным лемехом погружают на цепной конвейер длиной 40 м, состоящий из 1,5-метровых секций—рештаков. Приводы лемеха и конвейера—гидрав­лические для уменьшения габаритов приводных головок в связи с малым свободным местом на концах забоя. Масло в эти при­воды подает насос с электродвигателем мощностью 30 кВт. Кон­вейер и податливую крепь с секционным щитом передвигают гид­родомкратами.

Проветривание при наличии парных штреков осуществляется сквозной струёй (см. рис. XIV.6), а при одинарных штреках воздух подают в забои вентиляторами по трубам.

Охрана труда. Не допускается отставание крепи от забоя боль­ше определенной величины, зависящей от устойчивости кровли (при слабой кровле—1,3 м). При извлечении крепи могут нахо­диться в заходке только рабочие-посадчики. В случае задержки обрушения кровли нельзя работать в смежном забое до проведе­ния обрушения.

Технико-экономическая характеристика и сравнительная оцен­ка. При мягких рудах и механической отбойке обеспечивается высокий уровень механизации работ, производительность столба достигает 25 тыс. т/мес, производительность труда забойного ра­бочего —75—85 т/смену. При крепкой руде и буровзрывной отбой­ке производительность столба 6—10 тыс.т/мес, производительность труда забойного рабочего 12—25 т/смену. Потери руды 7—20%, разубоживание от 2—5 до 20%.

По сравнению со сплошной и камерно-столбовой системами снижаются потери руды, но возникают дополнительные затраты на крепь. Против однослойной выемки с закладкой затраты мень­ше, но обрушаются налегающие породы.

12. Слоевое обрушение

В основе этой системы лежит введение очистный работ под защитой искусственной кровли, опускающейся под давлением налегающих обрушенных пород по мере выемки руды (рис. XIV.13). Это дает возможность отрабатывать неустойчивые руды в крутых залежах и в мощных пологих залежах. В системе слоевого обрушения можно выделить две разновидности: с креплением рамами или стойками; с гибким перекрытием!

Первая разновидность появилась давно, приемлема в широком диапазоне горно-геологических условий, но она давно перестал отвечать требованиям технического прогресса и применяется реже. Другая разновидность — с гибким перекрытием уже боле 40 лет находится в стадии опытно-промышленных испытаний. В принципе она допускает высокий уровень механизации работ, но известные ее варианты приемлемы только в жестко ограниченных горно-геологических условиях. В этих условиях она может быть противопоставлена нисходящей слоевой выемке с твердеющей закладкой, если не требуется сохранять земную поверхность. Гибкое перекрытие обойдется дешевле твердеющей закладки.

Варианты слоевого обрушения с креплением рамами или стойками. Блок (см. рис. XIV. 13) разделяют по высоте на слои, что дает возможность отрабатывать месторождения с любым углом падения и любой большой мощностью.

Этажи погашают последовательно в нисходящем порядке. Этаж разделяют на блоки. Блок вынимают горизонтальными слоями начиная с верхнего слоя (cм. Рис. XIV.13). Слои отрабатывают узкнми полосами-заходками с креплением (крепь поддерживав настил, уложенный в заходках вышележащего слоя). В отработанных заходках укладывают на почве настил. Затем крепь обрушают или извлекают (если она металлическая). В результате над рудой образуется так называемый мат, т. е. толща из обрушенной крепи, настилов, накопившаяся при выемки вышележащих слоев руды. Процесс разрушения или извлечения крепи, сопровождающийся опусканием мата, называетсяпосадкой мата. Налегающие породы опускаются и заполняют выработанное пространство над матом.

Рис. XIV.13. Слоевое обрушение, — вариант с креплением деревянными рамами:

t — откаточный горизонт; 2 — вентиляционный горизонт; 3 — границы блоков; 4 — слоевой штрек; 5 — заходки; 6 — настил; 7 — мат

Выемку второго и последующих слоев производят под защитой мата. От состояния мата зависят безопасность работ, потери и разубоживание руды. При деревянной крепи мат достаточной толщи­ны (около 3 м) накапливается после погашения приблизительно трех слоев.

Поясним цель извлечения или обрушения крепи. Если крепь оставлять, то по мере выемки слоев образуется пустота, поддержи­ваемая пространственной решеткой из крепи, которая при нарастании горного давления внезапно обрушится.

Посадку мата производят не сразу по всему отработанному слою, а отдельно над каждыми одной-двумя заходками по мере их погашения, что резко снижает горное давление на крепь остав­шихся заходок. Объяснить это можно тем, что крепь оставшихся заходок деформируется и налегающие породы над ними оседают быстрее окружающих обрушенных пород, покоящихся на более твердом основании, и в связи с этим передают им за счет сил тре­ния часть давления своей массы; над закрепленными заходками образуется как бы свод естественного равновесия, высота которо­го, очевидно, тем больше, чем больше заходок не обрушено.

Во избежание больших обнажений и разрыва мата руду отби­вают шпурами глубиной 1—1,5 м. Доставляют руду преимущественно скреперными установками небольшой мощности в связи со стесненными условиями работ, Слабые вмещающие и покрывающие породы обрушаются сами.

В слепых залежах с устойчивой кровлей часть пород обрушают принудительно, взрывая заряды после выемки верхнего слоя по всей площади намечаемого обрушения пород кровли. При сред­ней устойчивости пород достаточно разбурить кровлю шпурами глубиной 2—3 м и взорвать их при обрушении крепи.

Условия применения. Обычно слоевым обрушением отрабаты­вают неустойчивые руды. Устойчивость вмещающих пород малая или средняя. Угол падения залежи может быть любой. Мощность не менее 2—1,5 м при 'крутом падении во избежание заклинивания мата в выемочном пространстве и не менее 5—4 м при пологом падении, так как в ином случае нет необходимости в делении рудного тела на слои. Контуры залежи могут быть неправильными. Должно допускаться обрушение земной поверхности. Благоприятствуют слоевому обрушению малая крепость руды легкообрушающиеся породы висячего бока, крутое падение залежи.

Слоевым обрушением иногда отрабатывают целики после за­полнения камер закладкой.

Слоевое обрушение применяют при добыче ценных руд цветных и редких металлов.

Подготовку применяют как рудную, так и комбинированную т.е. полевую и рудную.

При рудной подготовке проходят на каждый блок по одному восстающему (схему рудной подготовки легко понять на рис. XIV.13, отбросив все полевые выработки). Восстающие—чаще вертикальные в три отделения: рудоспускное, ходовое (посередине) и материально-вентиляционное — закрепляются срубовой крепью. По мере отработки слоев восстающий погашают, и доступ в забой остается только снизу—с основного горизонта.

Комбинированная подготовка (см. рис. XIV.13) отличается тем, что проводят полевой (в лежачем боку) откаточный штрек, полевые восстающие, которые используют для отвода загрязненного воздуха на вентиляционный горизонт, а также для cnycка крепи и сообщения. Высота этажа 50—60 м при комбинированной подготовке 30—40 м при рудной. Слои—горизонтальные (с целью применения самотечной доставки руды были попытки наклонного расположения слоев, но при этом ухудшалось качество настилов, не удавалось сохранять сплошность мата, затруднялись крепежные работ крепь хуже противостояла горному давлению). Высота слоя составляет от 2,3 до 3,5 м, наиболее часто 3—3,2 м. В каждом слое проходят штрек (орт), из которого открывают заходки шириной 2,5—3,5 м.

При скреперной доставке руды длина блока 30—50 м, ширина 12—30 м (см. рис. XIV.13).

Очистная выемка включает отбойку (шпурами) и доставку ру­ды, крепление заходок, укладку настила, посадку мата.

Обычно руду из заходки на слоевой штрек доставляют одной скреперной установкой мощностью 15—30 кВт, а по слоевому штреку к рудоспускному восстающему — другой, мощность кото­рой около 50 кВт. Закрепляют заходки стойками, которые подбивают под прого­ны, уложенные на почву вышележащей заходки по краям. Реже крепят заходки рамами.

В качестве настила укладывают накатник из прогонов длиной 4—5 м, о которых сказано выше. При креплении рамами на почву выработок укладывают лежни длиной 4—5 м, располагают их впереплет, чтобы избежать порыва мата при проведении под ним заходок. На лежни (поперек их) укладывают накатник в два-три ряда при отработке трех верхних слоев, а по мере понижения ра­бот укладывают один ряд накатника или горбыля. В нижних сло­ях можно вести работы вообще без настила. Но при наклонном и недостаточно крутом падении залежи приходится в каждом слое пополнять мат усиленным настилом около висячего бока.

Для посадки мата деревянную крепь разрушают, высверливают в стойках отверстия (обычно по два в стоике) и взрывают в каж­дом отверстии по полпатрона ВВ. Металлические стойки вытяги­вают лебедкой.

Вариант с выемкой забоем-лавой распространения не получил, так как в лаве после отбойки руды мат обнажается по всей шири­не блока, что вызывает прорывы мата и заставляет возвращаться к выемке заходками.

С точки зрения проветривания слоевой штрек с заходками обычно представляет собой тупик, поэтому забои проветриваются нагнетанием в забой свежего воздуха вентилятором по трубам. При полевой подготовке вентиляторы местного проветривания устанавливают в ближайшей к слою подэтажной сбойке с поле­вым восстающим, а загрязненный воздух отводят на вышележа­щий (вентиляционный) горизонт.

Особенности слоевого обрушения при возгораемости руд.В этом случае обязательно применяют профилактическое заили­вание обрушенных пород. Подготовка должна быть полевая. По­левые выработки проходят или со стороны одного лежачего бока при мощности залежи до 30 м, или с обоих боков при большей мощности.

Блок отрабатывают подэтажами из четырех-пяти слоев. Каж­дый подэтаж соединяют подэтажным квершлагом с полевым вос­стающим. В результате окисления потерянной в обрушенном прост­ранстве рудной мелочи и гниения деревянного мата температура воздуха в забое по мере погашения подэтажа повышается до 35— 40°С. Тогда на время приостанавливают добычные работы и заи­ливают обрушенное пространство с тем, чтобы закрыть доступ туда воздуха и прекратить окисление. Смесь глины с песком в пропорции 1:1 приготовляют на глинозаводе и, смешивая с во­дой, спускают на вентиляционный горизонт по пульпопроводу в шахтном стволе или через буровую скважину.

С вентиляционного горизонта пульпопровод идет по полевому восстающему и далее по подэтажному квершлагу (на уровне низа подэтажа), откуда выводят пульпопровод за бетонную перемычку, изолирующую обрушенное пространство. Пульпу под давлением около 40 кгс/см² нагнетают за перемычку до тех пор, пока на вы­шележащем этаже пульпа не начнет вытекать через контрольное отверстие в бетонной перемычке (объем поданной пульпы состав­ляет приблизительно 15—25% объема извлеченной руды). После того, как температура воздуха в забое снизится до 20—25С⁰, в оче­редном подэтаже проводят слоевой орт, аккумулирующий орт и т. п. (если бы эти выработки были пройдены ранее, то они запол­нились бы илом через трещины).

Из-за необходимости противопожарной профилактики затраты на подготовку и очистную выемку возрастают примерно на 15%.

Охрана труда. Во время посадки мата разрушением крепи лю­дям запрещается находиться в блоке. Если посадку производят извлечением (вытягиванием лебедкой за канат) крепи, то нельзя находиться в обрушаемой заходке и в соседней с ней.

В случае задержки обрушения налетающих пород запрещается работать в смежных заходках и в нижнем слое под пустотой до про­ведения обрушения.

Подрыв кровли разрешается производить только с электричес­ким способом инициирования зарядов или с применением дето­нирующего шпура.

Между работающей заходкой и обрушенным пространством должно находится не менее одной и не более трех заходок, кото­рые должны быть закреплены.

При выемке первого слоя должна быть создана над настилом породная подушка толщиной не менее 6 м, при необходимости ее образовывают взрыванием скважинных зарядов в кровле.

Варианты слоевого обрушения с гибким перекрытием. В верх­ней части блока отрабатывают с креплением монтажный слой и на почве его сооружают перекрытие для нижележащих слоев (рис. XIV.14).

Испытаны, в частности, следующие типы перекрытий (пере­численные в порядке их появления):

из металлической проволочной сетки. Ее доставляют в блок в рулонах из дорожек шириной примерно 1,2 м и длиной 50 м, укладывают в несколько слоев впереплет, а сверху устраивают деревянный настил для защиты от механических повреждений;

щиты из бревен, связанных тросом;

стальные тросы с уложенным на них круглым лесом; сетка крупная из полосового железа (что требует тяжелого ручного труда), на нее из рулонов укладывают проволочную сет­ку (см. рис. XI V.I 4);

железобетонный настил — укладывают старые трубы, на них проволочную сетку и заливают бетоном на толщину около 0,4 м.

Выемка руды наиболее эффективна траншеями под защитой гибкого перекрытия без крепления траншей (см. рис. XIV.14).

Междутраншейные целики (выступы) взрывают шпурами из траншей. Затем под траншеями образовывают траншеи в очередном слое и в них выпускают руду из взорванных целиков вышележа­щего слоя. Потом разбуривают и взрывают целики данного слоя и т. д.

Не исключено, что в каких-то условиях ширина и высота тран­шей могут быть достаточными (например, 3,5Х3 м) для приме­нения самоходного бурового и погрузочно-доставочного оборудо­вания легкого класса.

Конструкцию перекрытия еще нельзя считать достаточно отра­ботанной. Все конструкции приемлемы лишь при отвесных или почти отвесных стенках блока, что жестко ограничивает их при­менение.

Технико-экономическая характеристика и оценка. Слоевое об­рушение применимо в сложных горнотехнических условиях, вклю­чая мощные залежи неустойчивых руд. Вместе с тем, несмотря на длительное применение и настойчивые попытки усовершенствовать его, оно и сейчас, за исключением отдельных случаев, при­меняется примерно в том' же виде, что и в тридцатых годах, — с переносным оборудованием, деревянной крепью, дере­вянным настилом, преимущественно с ручным трудом по крепле­нию и устройству настилов. В этом виде в наиболее благоприят­ных для него условиях мощных залежей руд средней крепости оно дает производительность блока 1500—3000 т/мес, производитель­ность труда забойного рабочего 8—15 т/смену, расход крепежного леса 0,03—0,05 м³/т, потери руды 2—5%, разубоживание 1—3%. Расход подготовительно-нарезных выработок в маломощных за­лежах 5—9 м/1000 т, в мощных—2—4 м/1000 т. Слоевому обру­шению свойственны невысокая производительность труда, большой объем ручного труда, большая себестоимость добычи руды, мало­интенсивная отработка месторождения; расходуется много кре­пежного леса (им заполняется около 1/10 выработанного прост­ранства), что усложняет шахтное хозяйство, загрязняет руднич­ную атмосферу за счет гниения обрушенной крепи и требует тща­тельного соблюдения противопожарных мер. Затруднено провет­ривание забоя.

Слоевое обрушение применяют все реже; при неустойчивой руде заменяют его нисходящей слоевой выемкой с твердеющей за­кладкой. Усовершенствованные его модификации прививаются лишь в ограниченных условиях.

ВЫЕМКА ЦЕЛИКОВ

1. Общие сведения

Временные целики оставляют при системах разра­ботки камерной и, реже, с отбойкой из магазинов и горизонталь­ными слоями с закладкой. (Выемка целиков при камерно-столбо­вой системе разработки носит эпизодический характер и рассмат­ривается здесь лишь для тех случаев, когда камеры заполнены твердеющей закладкой). В целиках при малой и средней мощности залежей остается 15—40% запаса блока, а в мощных—до 40— 65%.

Как правило, целики должны отрабатываться сразу вслед за камерами, так как накапливание целиков влечет за собой деконцентрацию горных работ и деформацию целиков, что затрудняет их выемку.

По сравнению с отработкой камер системами с естественным поддержанием очистного пространства выемка целиков отличается ухудшенными показателями извлечения руды или более высокими материально-трудовыми затратами.

Долгое время, включая послевоенные годы, на рудниках цвет­ных металлов вынимали целики при камерах, заполненных сыпу­чей закладкой. В последующем, в связи с выявившимися недостат­ками этого метода, на большинстве рудников от него отказались. В черной металлургии и начиная с шестидесятых годов в цветной металлургии широко применяют методы выемки целиков с обру­шением руды и вмещающих пород. С конца шестидесятых годов па рудниках цветной металлургии снова получает распростране­ние выемка целиков с искусственным поддержанием очистного пространства, но теперь уже при камерах, заполненных твердеющей закладкой. Этот же метод выемки целиков появляется в" 70- годах и на отдельных железных рудниках. На фосфатных руд­никах вынимают целики с обрушением руды и вмещающих пород. Методы выемки целиков могут быть классифицированы следу­ющим образом (табл. XV. 1).

2. Выемка целиков с обрушением руды и вмещающих пород

С обрушением руды и вмещающих пород вынимают целики при открытых, замагазинированных и обрушенных камерах. Эти методы по условиям применения имеют те же ограниче­ния, что и системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород; допустимость обрушения земной поверхности, пожаробезопасность, неслеживаемость, умеренная ценность руд и т. п.

Выемка целиков при открытых камерах. Целики вынимают этажным обрушением с отбойкой скважинами (рис. XV. 1). Обрушают сразу один или несколько соседних междукамерных целиков и поддерживаемый ими участок междуэтажного целика. Выпускают руду под налегающими обрушенными породами. Система разработки блока в целом приближается к этажному принудительно­му обрушению с вертикальными компенсационными камерами.

Рис. XV.1. Камерная система разработки, — вариант с обрушением целиков при

открытых камерах (схема развития работ, разрез по простиранию).

Разница лишь в том, что подчиняют конструкцию очистного блока преимущественно задаче отработки камер, поэтому принимают максимальные размеры камер и минимальные размеры целиков по условию устойчивости. (Тогда как при этажном принудитель­ном обрушении вынимают камерами минимально необходимый а компенсационный объем и строят конструкцию очистного блока таким образом, чтобы наиболее эффективной была стадия массо­вого обрушения).

Основание вышележащего блока частично разбуривают штан­говыми скважинами из добычных выработок этого блока. В мощ­ных залежах основной запас целиков обрушают скважинами уве­личенного диаметра и увеличенной глубины.

При большой глубине скважин не требуется проходить в це­ликах подэтажные орты, что позволяет уменьшить ширину цели­ков, повышает их устойчивость, улучшает дробление руды взры­вом. При большом диаметре и большой глубине скважин число их уменьшается, что повышает надежность взрыва.

В залежах средней мощности обрушают целики штанговыми скважинами.

Минная отбойка в целиках как основной способ встречается редко. При минной отбойке заряды размещают в карманах с по­следующей забутовкой (см. рис. XII.21). Применять минную отбой­ку без карманов и забутовки нецелесообразно, так как, если огра­ничиться на подэтаже одним минным ортом, заряды могут сра­ботать лишь в какую-либо одну сторону, а при двух минных ортах потребовалось бы значительно увеличить ширину целика.

Образование выпускных выработок под целиками осуществля­ют таким же образом, как и под обрушаемой частью блока при системе этажного принудительного обрушения с компенсацион­ными камерами. Скважины или шпуры для образования выпуск­ных воронок взрывают мгновенно, а скважины в целиках—с ко­ротким замедлением по комплектам.

Обрушенная из целиков руда заполняет лишь часть блока по высоте, и навал руды может иметь различную толщину над раз­личными выпускными отверстиями. В крутых залежах обрушен­ные породы, заполняющие вышележащий этаж, в момент посад­ки междуэтажного целика падают вместе с рудой, частично перемешиваясь с ней, и глубоко проникают в блок у висячего бока.

Расположение обрушенной из целиков руды исследовалось моделированием действия взрыва в эквивалентных материалах. Установлено, что значительная часть (40—60%) руды задержи­вается на лежачем боку на высоте 'приблизительно ²/з высоты бло­ка. В связи с тем, что руда при падении засоряется налегающими породами и неравномерно распределяется по простиранию залежи, возникают дополнительные потери и разубоживание руды, суммар­но равные 10—15% запаса целика. К этому следует добавить око­ло 10% за счет того, что в обрушаемом междуэтажном целике имеются выпускные выработки, которые уже заполнены пустой породой при отработке вышележащего этажа. В итоге потери и разубоживание обрушенной из целиков руды при угле падения залежи 60—70° составляют в средних условиях суммарно 50— 70% (или 30—40% по отношению к запасу блока).

Остановимся на порядке обрушения целиков. В первую очередь взрывают заряды в целиках, расположенных между открытыми камерами.

В отношении оставшихся целиков— междуэтажного и крайнего (контактирующего с обрушением) междукамерного—следует ис­ходить из того, что руда расположится лучше, если сначала обру­шить междукамерный целик. Междуэтажный целик взрывают сна­чала тогда, когда запас его намного больше.

При выпуске руды, обрушенные пустые породы могут проник­нуть в блок со стороны соседнего отработанного блока. Одной из защитных мер является отставание в выпуске через крайние от­верстия для создания защитного барьера из отбитой руды. Но ес­ли обрушенные породы более текучи, чем отбитая руда, то они проникают через нее. В таких случаях защитный барьер можно создавать из массива руды за счет неполного обрушения по вы­соте крайнего вертикального целика. Оставшуюся нижнюю часть целика взрывают по окончании выпуска основной массы руды.

При недостаточно крутом падении залежи необходимо устраи­вать промежуточные горизонты выпуска или подрабатывать треу­гольник пород лежачего бока.

Имеет значение число обрушаемых за один прием соседних целиков. При увеличении его уменьшается число боковых контак­тов руды с обрушенными породами; но удлиняется срок стояния целиков, они растрескиваются и в результате увеличивается выход крупных кусков, возрастают «омертвленные» временно средства, затраченные на подготовку целиков; увеличивается сейсмическое действие взрыва.

С учетом оказанного обрушать за один прием до четырех-пяти целиков имеет смысл при следующих условиях: большая текучесть обрушенных пород, что усиливает влияние бокового контакта с ними; высокая прочность руды при длительном стоянии; отсутствие жестких ограничений величины взрыва по условию сейсмики.

При менее устойчивой руде и уплотняющихся обрушенных по­родах лучше обрушать за один прием один-два целика.

Условия применения обрушения целиков при открытых каме­рах примерно те же, что и для систем этажного принудительного обрушения. Что касается разграничения областей применения ка­мерной системы с этажным обрушением целиков, с одной стороны, и системы этажного принудительного обрушения с компенсацион­ными камерами—с другой, то выбор между ними сводится, по существу, к выбору относительного объема камер, точнее, к выбо­ру между максимально возможной и минимально необходимой его величинами. Поскольку методы отбойки и доставки руды в каме­рах и целиках в основном одинаковы, то относительный объем камер в технически возможных пределах следует выбирать с точки зрения потерь и разубоживания руды, которые про­исходят главным образом при выпуске из целиков. Абсо­лютные величины потерь и разубожнвания лишь в идеальных условиях не зависят от высоты слоя обрушенной руды, а следова­тельно, и от относительного объема целиков. Камерами обеспечи­вается надежная выемка руды с минимальными потерями и разубоживанием руды, что имеет решающее значение при неблаго­приятных условиях для выпуска руды под обрушенными породами-В то же время при больших камерах обрушенная из целиков руда уже в момент обрушения засоряется налегающими породами н не­равномерно распределяется по площади блока, что снижает извлечение ее при выпуске. С этих позиций и следует подходить к сравнительной оценке рассматриваемых систем в различных условиях.

В очень мощных залежах камерный запас не превышает 30-40% объема блока, поэтому различие между камерной системой с этажным обрушением целиков и системой этажного принуди­тельного обрушения становится незначительным. При средней мощности залежей и устойчивых породах камерный запас может быть увеличен до 70—80% и более в обособленных залежах. Эту возможность следует реализовать, т. е. извлечь камерной системой основную часть блока с минимальными потерями и разубоживанием. В остальных случаях в пользу увеличения камер говорит наличие неблагоприятных условий для выпуска руды под налегаю­щими обрушенными породами — таких, как слеживаемость руд, текучие налегающие породы, недостаточно крутое падение залежи и т. п.

Выемка целиков при замагазинированных камерах. Такая вы­емка целиков отличается одновременным выпуском руды, замагазинированной в камерах и обрушенной из целиков. Применяется редко, в основном при неустойчивых боковых породах, что не по­зволяет оставлять камеры открытыми во избежание обрушения боков.

Выемка целиков при обрушенных камерах. Потолочину камер обрушают, взорванную руду выпускают и по мере выпуска прост­ранство камер заполняется обрушенными породами (рис. XV.2). После этого отрабатывают междукамерные целики.

Потолочину обрушают скважинами или сосредоточенными за­рядами, обычно вместе с основанием вышележащего блока. Для верхнего комплекта скважин уменьшают л. н. с. приблизительно в 1,5 раза, так как на междуэтажный целик налегают обрушенные породы, в которые переходит (и поэтому бесполезно теряется) часть энергии взрывной волны. По этой же причине при взрыва­нии междуэтажного целика одним ярусом сосредоточенных заря­дов их располагают на расстоянии от кровли камеры, равном толщины целика.

Взорванную руду выпускают под обрушенными породами че­рез выработки камер. Более половины этой руды теряется, так как при обрушении она частично смешивается с падающей вместе с ней породой, а при выпуске задерживается на лежачем боку месторождения.

По окончании выпуска погашаютмеждукамерные целики подэтажным или этажным обрушением. Подэтажное обрушение при­меняют с донным выпуском руды, возможен и торцевой выпуск. В целиках обычной ширины (приблизительно до 15м) руду отби­вают штанговыми скважинами (см. рис. XV.2), при большей шири­не бурят скважины погружными пневмоударниками. Потери руды составляют 30—40%, целики погашают в 2 раза медленнее, чем камеры, что снижает интенсивность отработки месторождения и деконцентрирует горные работы.

Выемку целиков при обрушенных камерах довольно широко применяют в Кривбассе в мощных залежах руд средней кре­пости. В частности, на этот метод выемки целиков почти повсе­местно перешли на шахте им. Ленина при глубине разработки около 900 м в залежах мощностью 15—30 м с углом падения 50—70° и рудами с коэффициентом крепо