Системи розробки з відкритим очисним простором
Системи розробки характеризується тим, що у процесі очисного виймання руди вироблений простір залишається відкритим і підтримується рудними або породними ціликами у вигляді стовпів або стрічок (при розробці горизонтальних і пологих родовищ), або міжкамерними (МКЦ) та міжповерховими ціликами (МПЦ або стелина) – при розробці похилих і крутоспадних родовищ.
Достатньо високі міцність та стійкість руди і особливо вміщуючих порід є необхідною умовою застосування камерних систем розробки.
Поверхово-камерну систему розробки застосовують при крутоспадних рудних покладах потужністю 5-30 м і більше, при міцних та стійких рудах і вміщуючих породах. Виймання руди здійснюють з утворенням пустот-камер, які відокремлюються від обвалених порід міжкамерними та міжповерховими ціликами. Рудний поклад розділяють на камеру, міжкамерний та міжповерховий (стелину) цілики і днище – основу камери-блоку.
Розміри блоку та його елементів визначають розрахунками за умовами міцності і стійкості руди і вміщуючи порід. Відповідно до конкретних умов висоту поверху приймають в межах 70-150 м, довжину камери 20-60 м, ширину цілика 8-18 м, товщину стелини 8-20 м.
Широке розповсюдження системи розробки на практиці обумовлено застосуванням великої кількості її варіантів, які відрізняються в основному способами відбійки руди та її доставки.
Руду відбивають рядами паралельних, віялоподібних свердловин, а також пучками паралельних свердловин. Доставку руди виконують скреперними установками, або за допомогою вантажних і вантажно-доставних машин та вібраційних установок. Рудний поклад розбивають на камери та цілики. Із польового відкотного штреку по середині ціликів проходять орти-заїзди і вантажний штрек, а в породах лежачого боку – блокові підняттєві.
Нарізні роботи складаються з проходження рудних підняттєвих, підсічного та підповерхових штреків, а також випускних похилих виробок із вантажного штреку, в яких монтуються віброустановки. В торцях останніх проходять випускні дучки до підсічного штреку.
По середині камери утворюють відрізну щілину шириною 4-5 м на висоту камери послідовним підриванням свердловинних зарядів на попередньо пройдений відрізний підняттєвий. Призначення відрізної щілини – утворення вільної поверхні, на яку здійснюється відбійка камерного запасу руди. Руду відбивають рядами вертикальних віялоподібно розташованих свердловин, які вибурюють із підповерхових виробок буровими установками. На кожному підповерсі одноразово підривають один-три ряди свердловин, починаючи з верхнього підповерху.
Просування вибою камери відбувається в обидва бока від відрізної щілини.
Зруйнована руда під силою власної ваги падає на дно траншеї в основі камери і через дучки випускається на віброустановки, якими її вантажать у вагони на основному горизонті.
Після відпрацювання камери здійснюють погашення (ліквідацію) утвореної пустоти шляхом обвалення масовим вибухом стелини і заповнюють пустоти обваленими породами.
Міжкамерні цілики обвалюють масовим вибухом свердловинних зарядів одночасно з стелиною або ж виймають системою підповерхового обвалення після заповнення камери породами.
У рудних покладах потужністю більше 20-25 м камери розташовують довгою стороною навхрест простягання, але на практиці це застосовують рідко із-за збільшення запасів руди в ціликах і зниження ефективності системи розробки.
Перевагами системи є: відносна простота конструкції та технології, висока ефективність виймання камерного запасу з точки зору продуктивності праці робітників, продуктивності вибоїв, повноти виймання руди. Втрати руди в камері звичайно не перевершують 5-6%.
Найбільш вагомими недоліками будуть великі втрати руди при вийманні ціликів і особливо при їх масовому обваленні, які досягають до 30-50%, а також зниження ефективності системи на глибині робіт 1000-1500 м із-за збільшення розмірів ціликів. Ці недоліки суттєво зменшуються при закладці камер, про що було вказано вище.
При недостатньо крутих кутах падіння рудного покладу застосовують підповерхово-камерну систему розробки. Варіант підповерхово-камерної системи розробки, характерної для умов Криворізького залізорудного басейну, представлено на рис. 9.1.
Суцільна і камерно-стовпова системи розробки мають багато спільного і їх застосовують в горизонтальних та похилих покладах потужністю від 2-3 м до 15-20 м при міцних і стійких рудах і
Рис. 9.1. Підповерхово-камерна система розробки
вміщуючих породах.
Родовище виймають камерами (панелями) правильної прямокутної форми, залишаючи цілики для підтримками виробленого простору.
Рудний поклад розбивають на панелі розмірами в плані
100-150×200-300 м.
Панель виймають суцільним прямолінійним забоєм, просуваючи його по довгій стороні панелі або окремими камерами, розташованими довгою стороною впоперек панелі.
Великі розміри очисного простору утворюють благоприємні умови для застосування на основних та допоміжних роботах самохідної високопродуктивної техніки.
У підстилаючих породах проходять відкотні штреки по границям панелі, а з них до контакта з рудним покладом – похилі з’їзди для переміщення самохідного устаткування.
По границям панелі проходять рудні панельні штреки і на розширенні одного з них створюють розвантажувальний вузол, який збивається з відкотним штреком декількома підняттєвими.
На границі панелі по її короткій стороні утворюють відрізну виробку, висотою рівною потужності покладу або висоті камери, створюючи тим самим суцільний вибій. Подальше виймання руди складається з просування цього вибою за довжіною панелі. Для сполучення з очисним простором із панельних штреків через кожні 20-35 м проходять заїзди в камеру.
Руду в суцільному вибої відбивають шпурами глибиною 1,5-3 м, які вибурюють самохідними буровими установками з двома-чотирма перфораторами. Розміри сітки шпурів приймають у межах 0,8-1,3 м залежно від властивостей руди.
Шпурова відбійка руди забезпечує хорошу якість дроблення, що створює сприятливі умови для високопродуктивної праці засобів прибирання та доставки, а також робить порівняно невеликий сейсмічний вплив на цілики і породи покрівлі.
Зруйновану руду самохідними машинами прибирають і доставляють до розвантажувального вузла. Самохідні машини працюють по кільцевій схемі.
У покладах потужністю до 3-5 м застосовують вантажні машини безперервної дії, які працюють у комплексі з транспортними машинами: автосамоскидами, самохідними вагонами або для цього використовують самохідні навантажувально-доставочні машини. При великій потужності покладу для вантаження руди в транспортні машини часто застосовують екскаватори з місткістю ковша 1,0-1,5 м3. Для підгрібання навалу зруйнованої руди і планування автошляхів використовують бульдозери.
Очисний простір піддержується ціликами: панельними стрічковими шириною 15-25 м по границях панелі та опорними стовпами круглої форми в межах очисного простору. Опорні цілики – стовпи розташовують по сітці, розміри якої визначають розрахунками за умовами міцності руди, розміри сітки ціликів складають 15-20 м.
При необхідності породи покрівлі систематично або вибірково закріплюють анкерним кріпленням, що дозволяє розширити область застосування системи розробки і підвищити безпеку робіт.
Основними перевагами системи є:
– простота конструкції і технології;
– невеликий обсяг підготовчих і нарізних робіт;
– висока продуктивність праці робітника (до 140-180 т/зміну) і вибою (50-60 тис. т/місяць).
Найбільш суттєвими недоліками є великі втрати руди в ціликах, які досягають до 22-25%, а в деяких випадках і до 50% (соляні шахти), що і визначає застосування системи при розробці малоцінної руди.