» » Проветривание рудника и карьера при подземной разработке с поддержанием выработанного пространства

Проветривание рудника и карьера при подземной разработке с поддержанием выработанного пространства

19.08.2016

Подземная разработка руд с поддержанием выработанного пространства с помощью целиков и закладки камер предполагает предотвращение деформаций в окружающем массиве горных пород,
Однако полностью избежать деформаций не удается, и они в разных случаях в различных масштабах проявляются в форме оседания, прогибов подработанных слоев, раскрытия трещин, консолидации пород.
Следовательно, применение таких систем разработки не предотвращает, а лишь снижает движение воздуха через выработанное пространство.
Отмеченное приводит к разрушению изолирующих целиков и перемычек, нарушаются одни и возникают другие каналы и аэродинамические связи, появляется возможность неконтролируемого поступления ядовитых газов в горные выработки.
Кроме того, продукты взрыва из карьера устремляются в подземный рудник по горным выработкам, выходящим в карьер: рудоспускам, штольням, скважинам и др.
От характера и протяженности аэродинамических каналов, связывающих карьер с подземными выработками, зависит продолжительность движения газов. Наблюдениями установлено: через массив трещиноватых пород глубиной 250 м вблизи зоны обрушения фильтрация газов происходит в течение продолжительного времени (до 30 часов).
На Зыряновском руднике, где очистные работы вели без обрушения пород, было зафиксировано несколько случаев проникновения газов из карьера по старым горным выработкам. На рабочих горизонтах на глубине 200 м опасная концентрация CO появлялась через 3—14 часов после производства взрывов в карьере.
Наибольшую опасность представляют взрывчатые вещества, имеющие отрицательный кислородный баланс. Например, зерно-гранулит и тротил дают после взрыва большое количество CO, который быстро проникает в горные выработки, в отбитую горную массу и, скапливаясь в опасных концентрациях, сохраняется длительное время. Замерами установлено, что в отбитой рудной массе на глубине двух метров от поверхности навала по истечении 26 часов после взрыва концентрация газа превышала ПДК в 62 раза.
Характерным для схем комбинированной разработки является проникновение газов из карьера в подземные выработки (реже — наоборот) через целики из массивных пород и руд.
В определенных условиях, когда этот целик вследствие сложившейся геомеханической обстановки испытывает близкие к предельным напряжения (а возможно и находится в стадии зарождения трещин разрушения), достаточно дополнительной нагрузки в виде динамических взрывных усилий, чтобы трещины в целике раскрылись и стали газо- и водопроводящими.
К такому выводу приводит анализ случаев поступления газов в шахту, описанных в работе.
Проветривание рудника и карьера при подземной разработке с поддержанием выработанного пространства

Так, на Лениногорском руднике при взрыве 1760 кг тротила в карьере был нарушен потолочный целик более 40 м толщиной над отработанными подземными камерами (рис. 11.7).
По образовавшимся трещинам (далее — по выработкам) под действием общешахтной депрессии газы проникли на глубину более 90 м, где были обнаружены спустя 1,5 часа после взрыва.
Там же после взрыва скважин в карьере через надблоковый потолочный целик газ проник в подземные выработки на глубину до 80 м. Поступление газа продолжалось на протяжении семи часов.
На Тишинском руднике после взрыва скважин в карьере произошло проникновение газа через 30-метро-вый потолочный целик в дренажный штрек (рис. 11.8).
Поскольку тупиковые дренажные выработки находились выше откаточного горизонта на 40 м, доступ в них осуществлялся через восстающий, производилось местное проветривание вентилятором СВМ-6 м.
Проветривание рудника и карьера при подземной разработке с поддержанием выработанного пространства

Таким образом, методами геомеханического, геологического и газодинамического анализа следует оценивать участки с потенциальной аэродинамической связью (ПАС) подземных выработок и уступов карьера до производства на них буровзрывных работ, особенно массового характера.
Специфическая газоопасная ситуация возникает при повторной открытой или подземной комбинированной разработке рудных месторождений, когда вскрывают старые подземные выработки.
В этих выработках, в избытке содержащих лесоматериалы и другие воспламеняющиеся вещества, появление свежего воздуха может вызывать их возгорание.
Так, на Андреевском (г. Лениногорск) и Зыряновском карьерах неоднократно загоралась деревянная крепь старых горных выработок.
Причем полусгнивший лес, ветошь, опилки, рудная мелочь, содержащая сульфиды и колчедан, негашеная известь и другие материалы могут и самовозгораться.
В старых подземных выработках встречаются скопления ядовитых газов, выделившихся из массивов пород или появившихся вследствие гниения органических веществ.
И, наконец, в районах старых разработок в самых неожиданных местах встречаются подземные воды в значительных объемах или старые горные выработки могут иметь непосредственную гидравлическую связь с подземными и поверхностными водными объектами.
Для того чтобы избежать непредсказуемых негативных последствий, необходимо выполнять предварительную разведку намеченных к освоению массивов руд и пород геофизическими методами с уступов карьера или из специальных подземных выработок.
На основании полученной информации в отдельных случаях следует бурить опережающие скважины с целью уточнения данных или для сработки скоплений газа или воды.
Отдельной, практически не решенной проблемой является проветривание карьерных пространств.
В отличие от подземных выработок чаши карьеров проветриваются главным образом за счет перемещения воздушных потоков в атмосфере.
В зависимости от климатических особенностей региона, соотношений длины и ширины карьера по верху существуют предельные глубины, ниже которых аэродинамические процессы движения воздушных масс в атмосфере перестают захватывать карьерное пространство.
Это приводит к застою воздуха в карьере, а время его проветривания после массовых взрывов увеличивается. По мере увеличения глубины карьера требуется все больше времени на нормализацию атмосферы. Например, на таких карьерах, как «Мир» на глубинах 450—525 м на это уходило 1—3 суток.
Отмеченное ранее стало одной из веских причин (наряду с сокращением транспортных расходов) уменьшения проектной глубины карьеров при комбинированной разработке месторождения, ибо появлялась реальная альтернатива его более полной и эффективной доработки.
Вместе с тем предпринимались многократные попытки искусственного проветривания карьерных пространств. В последние годы для создания восходящих и направленных потоков использовали в качестве вентиляторов мощные авиационные двигатели, отслужившие свой ресурс.
Однако успешного решения проблемы пока не достигнуто.
Кроме газов от производства массовых взрывов, карьер является источником других загрязнителей атмосферы, попадающих в подземные горные выработки.
Основными среди них являются автомобильные и другие дизельные двигатели, выделяющие 0,5 % CO, до 0,2—0,5 % N2O5 и др.
Из-за отсутствия эффективных способов проветривания карьеров выхлопные газы представляют опасность не только для работающих в подземных выработках, но и в самом карьере.
Снижение токсичности выхлопных газов достигается использованием нейтрализаторов газов и присадок в топливо и других мер.
Необходимо строго следить за тем, чтобы в карьере не разжигали костры для обогрева людей и подогрева машин и механизмов, ибо это может привести к проникновению газов в горные выработки.
В условиях потенциальной аэродинамической связи (ПАС) подземного рудника с карьерным пространством особенно тщательно следует возводить предусмотренные бетонные перемычки и другие изолирующие сооружения, тампонировать массив на соответствующих участках глинистым и цементным растворами и другими материалами.
Следует помнить, что применение местной нагнетательной вентиляции не всегда дает положительный эффект. При сложной и глубоко развитой в массиве пород трещинной структуре невозможно создать необходимый напор для «проталкивания» газа через толщу. Газ может быть заперт в трещинах и при остановке нагнетательного вентилятора поступает в горные выработки.
Анализируя проветривание системы «карьер — подземный рудник» в целом, можно отметить, что при комбинированной разработке с единой системой управления производственными процессами создается более благоприятная ситуация для обеспечения требуемых условий безопасного ведения горных работ.
Это является следствием следующих особенностей комбинированной разработки:
• единая техническая стратегия, а отсюда — единое техническое руководство всей открыто-подземной системой предприятия. Заметим, что большая часть аварийных ситуаций и неприятных случаев возникали как раз вследствие раздельного руководства открытым и подземным производствами предприятия, а значит из-за принятия противоречивых, не согласованных решений;
• на производство массовых взрывов в карьере и руднике составляют единые документы, обязывающие весь заинтересованный персонал выполнять общий план мероприятий;
• заблаговременное определение зон возможного проникновения газообразных продуктов взрыва как в карьере, так и в руднике и принятие единого плана ликвидации аварий;
• использование в трудно проветриваемых забоях в карьере и руднике взрывчатых веществ с нулевым кислородным балансом.