» » Системы разработки с естественным поддержанием подработанной толщи пород

Системы разработки с естественным поддержанием подработанной толщи пород

19.08.2016

Системы разработки с естественным поддержанием толщи пород т.е. с оставлением опорных и ограждающих целиков, предполагающие также оставление непогашенных пустот, применяются всё реже.
Объясняется это несколькими причинами, прежде всего стремлением к снижению потерь руды при добыче.
Междукамерные, панельные, потолочные и другие рудные целики, оставляемые для поддержания очистного пространства на продолжительные сроки, во многих случаях со временем оказываются потерянными и списываются с баланса предприятия.
Если по истечении продолжительного времени организуется повторная (подземно-открытая комбинированная) разработка месторождения, то из оставленных целиков удается извлечь порядка 50—80 % руды, т.е. 20—50 % запасов остаются в потерях.
Другим существенным недостатком подземной системы с естественным поддержанием очистного пространства является замораживание (и обесценивание!) громадных объемов капитальных и эксплуатационных затрат.
Если учесть, что в таком состоянии на отработанных участках пребывают до 52—67 % вскрытых и подготовленных запасов на протяжении нескольких (иногда, — десятков) лет, то можно представить, каким тяжелым бременем эти расходы ложатся на себестоимость добычи (от единиц до десятков процентов), а потери денежных активов могут достигать десятков и сотен миллионов рублей.
Наконец, при последующем ведении открытых горных работ усложняется технология и требуется значительное время для отработки уступов на таких участках подземной разработки.
Изложенный анализ отражает особенности применения при комбинированной технологии классических систем подземной разработки с открытым очистным пространством (с естественным поддержанием очистного пространства).
Вместе с тем комбинированная разработка месторождений способствовала возникновению новой разновидности этого класса систем разработки — системы с открытым карьерно-подземным очистным пространством.
Впервые она была предложена и получила затем развитие на кимберлитовых месторождениях Южной Африки. В качестве характерного для этой схемы рассмотрим вариант, использованный на руднике Финш (Finsch), показанный на рис. 14.2 и 14.3.
Системы разработки с естественным поддержанием подработанной толщи пород

Здесь после отработки карьера на глубину 388 м приступили к выемке прибортовых, а затем и подкарьерных запасов руды из подземных горных выработок.
В качестве основной принята система подэтажного обрушения при открытом очистном пространстве. Порядок отработки — от центра к периферии. Высота этажа 80 м, расстояние между доставочными выработками 18 м, между буровыми — 54 м. Отбойка производится круговыми веерами скважин диаметром 115 мм, длиной — по 50 м.
Отбитая рудная масса по доставочным выработкам с помощью ПДМ доставляется к 8 перепускным восстающим и поступает на горизонт 650 м. В днище каждого восстающего установлены дробилки для доведения кусков руды до 300 мм, после чего рудная масса поступает на конвейерный транспортный горизонт 650 м.
По мере отбойки и выпуска руды по контуру залежи обнажаются вмещающие породы. В связи с высокой устойчивостью высота их обнажений достигает нескольких десятков и даже более сотни метров.
Для обеспечения безопасности работы людей и механизмов все неиспользуемые подземные горные выработки, выходящие в открытое карьерно-подземное пространство, изолируются. Управление механизмами (например, ПДМ), работающими в очистном пространстве, осуществляется операторами дистанционно из укрытий в подземных выработках.
Однако не всегда и не везде вмещающие породы столь устойчивы. Например, кимберлитовые трубки Якутии расположены в мощной толще осадочных пород, представленных слоями известняков, доломитов, глинистых сланцев, каменной соли, битума. Устойчивость такой толщи невысока. При оценке этого показателя массива установлено, что в условиях трубки «Мир» в открытом карьерно-подземном пространстве устойчивая высота обнажения вертикальной его стенки не будет превышать 50—80 м.
Системы разработки с естественным поддержанием подработанной толщи пород

Тем не менее, как показали исследования, при надлежащем решении задачи водозащиты подземных выработок использование южно-африканского опыта возможно и целесообразно.
Конфигурация открытых и подземных горных выработок, участвующих в формировании системы разработки по принципу использования единого открытого карьерно-подземного пространства весьма разнообразна.
В одном случае это может быть обусловлено условиями залегания рудных тел, в другом — технологическими решениями.
Примером первого является опыт рудника Флин-Флон (Канада) по разработке подкарьерных запасов крепких сульфидных руд залегающих также в крепких устойчивых вмещающих породах (рис. 14.4).
Системы разработки с естественным поддержанием подработанной толщи пород
Системы разработки с естественным поддержанием подработанной толщи пород

Указанные запасы отработаны здесь одной открытой камерой высотой 60 м и размерами в плане 30x66 м, выходящей в карьерное пространство.
На руднике Фруд-Стоби (Канада) в то время, когда фронт подземных разработок подошел под дно уже остановленного карьера на его южном фланге, с него была обурена потолочина над камерами толщиной 12 м, шириной 60 м и длиной 105 м (рис. 14.5). Массовым взрывом был обрушен блок с запасами 227 тыс. т руды. Следующий по падению блок отрабатывался также системой блокового принудительного обрушения в развитие вглубь единого карьерно-подземного очистного пространства.
В начале 70-х годов прошлого столетия В.И. Терентьев предложил более совершенную схему разработки подкарьерных запасов в составе единого карьерно-подземного открытого очистного пространства (рис. 14.6).
Идея и конструктивные особенности этой схемы таковы. По достижении на одном из флангов карьером предельной глубины открытые горные разработки переводят на однобортовую поперечную систему с постоянной рабочей зоной и развивают преимущественно в горизонтальном направлении.
После перемещения рабочего борта на 150—200 м у нижней границы карьера в зоне развития открыто-подземного яруса (ОПЯ) проходят отрезной восстающий, развивают его в отрезную щель и начинают отбойку руды в уступе ОПЯ. Отбиваемая толща руды обуривается со дна карьера с применением карьерных буровых станков.
Таким образом, осуществляется одностадийная отбойка рудной толщи ОПЯ, выпуск её на подземные горные выработки и транспортирование на концентрационном горизонте к рудовыдачным стволам. В результате образуется уступ открыто-подземного яруса высотой 100—150 м, который подвигается вслед за развитием фронта открытых горных работ.
Образовавшееся открытое очистное пространство после выпуска отбитой руды может быть заполнено пустыми породами вскрыши карьера.
В показанной на рис. 14.6 зоне (позиция 6) развитие подземных горных работ может происходить и в другой, отличной от представленной форме.
Учитывая отмеченные ранее недостатки классических систем подземной разработки с естественным поддержанием очистного пространства, предпочтительной является ситуация, когда отдельные рудные тела или четко оконтуренные их части отрабатывают полностью и закладывают.
В этом случае при ведении открытых горных работ такие участки (уступы) отрабатываются валовым способом (как породные), что в существенной мере или полностью позволит избежать указанных ранее технологических и экономических негативов.
Отмеченное — одна из причин необходимости создания единого проекта на комбинированную разработку месторождения.