» » Классы систем разработки

Классы систем разработки

08.08.2016

В части классификации систем разработки первоначально дадим представления лишь о делении на классы в соответствии с принятой и утвержденной Минвузом России программой курса, на основе которой рассматриваются здесь системы разработки. Далее системы разработки освещаются по классам, причем для каждого класса первоначально характеризуется деление его на группы и системы разработки. Подробные сведения о классификации в целом, обоснование ее и принципы использования будут даны после рассмотрения всех систем разработки. Там же будут освещены другие классификации систем разработки.
Все системы разработки могут быть разделены на три класса по признаку способа поддержания очистного пространства в период выемки руды.
I класс. Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства. Отличаются они тем, что при отработке всего блока (панели) или основной его части очистное пространство в период выемки руды поддерживается за счет собственной устойчивости окружающих пород и рудных целиков.
Очевидно, применяют эти системы преимущественно при устойчивых руде и вмещающих породах.
Классы систем разработки

Для примера систем разработки этого класса приведем сплошную систему (рис, XI.8), применяемую в пологих и наклонных залежах малой и средней мощности. Залежь мощностью до 8 м обычно отрабатывают сразу на полную мощность, а при большей мощности — в два-три уступа (слоя); забой продвигают по длине панели сразу по всей ее ширине отбивают руду шпурами, доставляют самоходным оборудованием, для поддержания кровли оставляют столбообразные постоянные рудные целики.
Таким образом в системах первого класса очистная выемка состоит только в отбойке и доставке руды (включая вторичное дробление руды, если оно необходимо), Системы эти дешевле, обеспечивают высокую производительность труда, но могут быть связаны со значительными потерями руды в постоянных целиках.
Ряд систем обладает указанными особенностями на всех стадиях выемки, но к этому же классу условно отнесены и такие системы, при которых с естественным поддержанием очистного пространства вынимают основную часть блока (камеры), даже если в последующем, при выемке целиков, применяют другой способ поддержания. Ho если камерами вынимают лишь минимально необходимый объем для обрушения всей остальной части блока сразу, то система разработки относится к следующему классу.
II класс. Система разработки с обрушением руды и вмещающих пород (без поддержания очистного пространства) отличаются тем, что при отработке всего блока или основной его части выпускают отбитую руду самотеком под обрушенными непосредственно на нее вмещающими породами.
Применяют эти системы в мощных и средней мощности залежах при возможности и допустимости обрушения вышележащих пород и земной поверхности. Это условие используется для дешевой добычи руды без оставления части ее в постоянных целиках.
Классы систем разработки

Одним из представителей этого класса является этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой (рис. XI.9). Руду отбивают скважинами и выпускают из очистного пространства самотеком. Отбойку осуществляют в зажиме вертикальными слоями подряд по длине блока. По мере выпуска обрушаются на отбитую руду вмещающие породы и заполняют выработанное пространство. Выпускают руду под налегающими обрушенными породами.
Таким образом, очистная выемка, так же как и для I класса, состоит только в отбойке и доставке руды (и вторичном дроблении, если оно необходимо), но очистное пространство не поддерживается и на отбитую руду обрушаются вмещающие породы. Системы эти дешевые и обеспечивают высокую производительность труда, но выпуск руды под обрушенными породами связан с повышенными потерями и разубоживанием руды.
В составе данного класса условно числятся также и те системы, при которых указанными свойствами обладает основная, заключительная стадия выемки блока, а первая стадия — выемка камер — отличается естественным поддержанием очистного пространства, но имеет подчиненное значение (на первой стадии вынимают камерами минимально необходимый объем для последующего одновременного обрушения всей остальной части блока).
Классы систем разработки

III класс. Системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства отличаются тем, что во время выемки руды очистное пространство поддерживают закладкой или крепью, размещенной в очистном пространстве. Применяются преимущественно при денных рудах в тех горно-геологических условиях, в которых использовать системы первых двух классов невозможно или невыгодно в связи с высокими потерями руды.
В качестве примера систем разработки этого класса приведем систему разработки горизонтальными слоями (рис. XI. 10). Выемку блока начинают с нижнего слоя. Отбивают руду обычно шпурами, доставляют к рудоспускам самоходным оборудованием или скреперами. Отработанный слой закладывают для поддержания боков очистного пространства, а с поверхности закладки ведут выемку следующего слоя.
Системы этого класса отличаются тем, что к отбойке и доставке руды добавляются процессы закладки или крепления (либо оба эти процесса вместе) при выемке руды.
В итоге удается не оставлять целиков, не обрушать вмещающие породы на отбитую руду, что обеспечивает полную и чистую выемку рудного запаса, но, с другой стороны, увеличиваются материально-трудовые (а иногда только материальные) затраты на добычу руды.
Следует подчеркнуть, что в соответствии с принятым признаком поддержания очистного пространства в период выемки руды системы с креплением очистного пространства входят в этот класс и в тех случаях, когда после выемки руды крепь перемещают, обрушают или извлекают, вызывая обрушение налегающих пород.
Краткие сведения о появлении и развитии систем разработки по классам. Первыми появились и устойчиво развивались системы с естественным поддержанием очистного пространства — наиболее простые и допускающие отделение руды от массива любыми частями — и самыми малыми, и очень крупными. Это позволило применять любые методы отбойки — сначала механическую (киркой), затем шпуровую, минную, скважинную. Значительные размеры рабочего пространства вызвали в сороковых годах появление мощной самоходной техники и дали возможность эффективно ее использовать, что обеспечило этим системам на определенное время еще более широкое распространение. Вместе с тем по мере увеличения глубины разработки и соответственно горного давления, требуется все большую часть руды оставлять в целиках, что снижает эффективность этих систем и сокращает их применение на глубоких горизонтах.
Несколько позднее появились системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства. Они позволили вовлечь в эксплуатацию месторождения с неустойчивой рудой, неустойчивыми вмещающими породами и другими сложными условиями. Однако повышенная трудоемкость работ по закладке и креплению, а также по отбойке и доставке руды при сочетании их с закладкой и креплением привела к тому, что с конца сороковых годов стали применять эти системы все реже. «Второе рождение» им дало появление монолитной закладки, обеспечивающей высокий уровень механизации и высокую производительность труда на всех производственных процессах. Начиная с шестидесятых годов системы разработки с применением монолитной закладки используются в расширяющихся масштабах, что дало возможность разрабатывать месторождения с возгорающейся рудой, на больших глубинах, под водоносными горизонтами, зданиями и сооружениями и т. п.
Последними созданы системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород. Эти системы требуют обрушения руды преимущественно большими объемами, поэтому они могли возникнуть и получить развитие лишь на базе новых для того времени методов отбойки руды сперва сосредоточенными зарядами, а затем скважинными. В основном именно эти системы в конце сороковых-пятидесятых годов были противопоставлены системам разработки с искусственным поддержанием очистного пространства в мощных и средней мощности залежах и получили интенсивное развитие. В связи с появлением монолитной закладки и вовлечением в эксплуатацию ряда месторождений с неподходящими для обрушения руды и вмещающих пород условиями (возгорающаяся руда, наличие над рудным телом водоносных горизонтов и т. п.) — относительная область применения этих систем за последние два десятилетия несколько сократилась, однако остается достаточно широкой.
Таким образом, системы разработки всех трех классов имеют обширные области применения. Следует, однако, полагать, что в расчете на длительную перспективу удельное значение систем разработки с искусственным поддержанием очистного пространства будет возрастать, так как они наиболее надежны и безопасны при работах на больших глубинах и в наибольшей мере отвечают требованиям полноты использования недр и охраны природы.