» » Сплошная система разработки с естественным поддержанием очистного пространства

Сплошная система разработки с естественным поддержанием очистного пространства

08.08.2016

Сплошной системой разработки называется применяемая в пологих и наклонных залежах малой и средней мощности система разработки с естественным поддержанием очистного пространства, при которой панель (или этаж в наклонных залежах) отрабатывают без деления на камеры, продвигая забой по длине панели; доставляют руду в очистном пространстве механизированным способом; кровля поддерживается постоянными целиками, имеющими в очистном пространстве столбообразную форму. (Эту систему разработки на рудниках Джезказганского горно-металлургического комбината называют панельно-столбовой).
На долю этой системы приходится около 5 % подземной добычи руд в России.
Руда и вмещающие породы должны быть устойчивыми.
Сплошная система наиболее эффективна при малой и рядовой ценности руды в связи со значительными потерями руды в целиках. Качество руды должно быть более или менее стабильным, чтобы не требовалось выемки руды по сортам.
Сплошная система разработки с естественным поддержанием очистного пространства

Панели, на которые нарезают шахтное поле (рис. XII.1), отрабатывают без деления на блоки. Забой располагают по всей ширине панели и подвигают по длине панели (см. рис. XI.7). Вынимают руду обычно сразу на полную мощность залежи или с делением по высоте на два-три слоя, которые вынимают, начиная с верхнего. Выработанное пространство остается открытым, кровлю поддерживают постоянными целиками, сплошными по границам панелей (панельными) и столбообразными внутри панелей (опорными). Опорные целики обычно круглые, располагают их регулярно, т. с. по геометрической стенке, или нерегулярно, по возможности на участках с менее устойчивой кровлей, менее ценной рудой, меньшей мощностью залежи и т. п.
В виде исключения при ценной руде целики могут быть заменены искусственными опорами, например бетонными.
Доставляют руду механизированным способом по почве залежи. Так как люди работают в открытом очистном пространстве, кровлю залежи в большинстве случаев закрепляют штангами.
Сплошная система разработки отличается большой длиной забоя и значительной высотой очистного пространства, что дает возможность использовать мощное самоходное оборудование.
Способ подготовки месторождения. В пологих залежах проходят от ствола главные штреки и нарезают шахтное поcле панельными штреками на панели. При использовании самоходного оборудования и расстоянии от забоев до ствола не более 600—1000 м руду обычно отвозят непосредственно к шахтному стволу, Все штреки (и главные, и панельные) в этом случае проводят d рудном теле, в нижней его части. И лишь при сложной гипсометрии почвы залежи часть выработок проходят в подстилающих породах.
В больших шахтных полях главные штреки могут быть оборудованы для электровозной откатки, проходят их в подстилающих породах, а над ними нарезают панельные штреки в рудном теле у его почвы.
Широко применяют концентрационные горизонты, на которые перепускают руду по капитальным рудоспускам из нескольких рудных тел, расположенных на разных уровнях.
При ограниченных поперечных размерах шахтных полей (до 1000—1500 м) на отдельных зарубежных рудниках отвозят руду из забоя в автосамосвалах к подземной дробильной установке, из которой руда поступает на ленточный конвейер наклонного шахтного ствола, или, в автосамосвалах же, непосредственно на обогатительную фабрику по наклонному шахтному стволу или штольне и далее по земной поверхности.
Сплошная система разработки с естественным поддержанием очистного пространства

При скреперной доставке руды (рис. XII.2) главный и панельные штреки для электровозной откатки нарезают в подстилающих породах, а в рудном теле проходят панельные штреки для сообщения, которые соединяют рудоспусками и ходками с откаточными штреками.
В горизонтальных и наклонных залежах проходят штреки только по руде.
Для начала очистных работ в панели соединяют рудные панельные штреки разрезным штреком.
Параметры системы. Ширину панели можно оптимизировать по условию (XI.1) y=Eнk + c→min, учитывая следующие величины (в рублях на 1 т погашаемого запаса); затраты на проходку панельных штреков (входят в к, с) и рудоспусков, снижающиеся при расширении панели; затраты на доставку руды, возрастающие с увеличением ширины панели; затраты на транспорт и вспомогательные процессы, зависящие от концентрации горных работ и возрастающие с увеличением ширины панели, в связи со снижением производительности и доставки руды.
Ширину панелей принимают 150-200 м при самоходном оборудовании и 80-100 м при скреперной доставке; меньшие размеры в том и другом случае относятся к мощным рудным телам, в которых удельные затраты на проходку штреков и рудоспусков относительно невелики.
Расстояния между целиками и поперечные их размеры выбирают по условию прочности целиков и кровли при минимальной суммарной площади целиков.
Ширина панельных целиков составляет от 10-15 до 30-40 м при большей глубине разработки, расстояние между опорными целиками — 8-20 м, поперечный размер целиков 3-6 м при высоте до 12-15 м (меньшие значения — при меньшей высоте и крепкой руде) и до 9-10 м при большей высоте.
Очистная выемка с применением самоходного оборудования. Отбойка руды. Шпуры глубиной 2-4,5 м бурят с помощью самоходных буровых установок и заряжают самоходными зарядными установками или с самоходных площадок. При мощности залежи до 7-8 м выемку ведут сразу на полную мощность; при большей мощности — в два слоя, начиная с верхнего.
Отбойку скважинами (только малого диаметра) применяют редко во избежание нарушения взрывами целиков и кровли очистного пространства, так как в нем работают люди.
Погрузка и доставка руды. При расстоянии доставки до 200-300 м целесообразно использовать самоходные ковшовые погрузочно-доставочные машины грузоподъемностью 8-20 т и более, а при большем расстоянии — погрузочные машины (экскаваторы, ковшовые погрузчики или ковшовые погрузочно-доставочные машины, используемые как погрузочные) в комплексе с автосамосвалами грузоподъемностью 20-60 т.
На зачистке дорог и сгребании взорванной руды в навал используют те же ковшовые машины, что и на погрузке руды или более.
Поддержание выработанного пространства. Осмотр и оборку кровли производят с самоходных площадок.
Широко применяют штанговое крепление кровли, для этого бурят шпуры и устанавливают штанги с самоходных площадок. Длина штанг 1,5-2 м. По периметру обнажения иногда длину штанг уменьшают на 0,5 м, Устанавливают штанги на расстоянии 1-2 м одна от другой с отставанием от очистного забоя на 4-6 м. Расходы на установку штанговой крепи при мощности залежи от 5 до 20 м составляют соответственно от 20 до 5 % расходов на отбойку и доставку руды.
Проветривание больших выработанных пространств затрудняется завихрением потоков воздуха, малой скоростью струи, отклонением ее от забоя. Проветривание осуществляется от общешахтной струи; чтобы приблизить струю к забою, ее направляют из штреков в очистное пространство только через ближние сбойки, а более отдаленные сбойки перекрывают вентиляционными перемычками или завешивают брезентом, который при проезде машин отодвигается ими. Отрабатывают панель чаще прямым ходом, для отвода загрязненного воздуха проводят посередине ширины панели под кровлей залежи вентиляционный штрек. Отбитую руду орошают после взрыва и при погрузке.
Возможно кондиционирование воздуха в кабинах самоходных машин (кабины герметизируются, воздух а них нагнетается через фильтры).
На рудниках России сплошную систему разработки с самоходным оборудованием широко применяют в Джезказганском ГМК и на комбинате «Эстонсланец».
В Джезказганском ГМК разрабатывают маломощные и средней мощности пологие залежи медных руд — песчаников с коэффициентом крепости 10-12. Кровлю закрепляют штангами. На погрузке и доставке руды используют экскаваторы или ковшовые погрузо-доставочные машины, работающие как погрузчики, и автосамосвалы, доставляющие руду на расстояние до 500-800 м к рудоспускам, выходящим на концентрационный горизонт с электровозным транспортом. В цикл очистной выемки входят: 1) бурение; 2) заряжание и взрывание; 3) погрузка и доставка руды; 4) бурение шпуров под штанговую крепь и установка штанг; 5) зачистка почвы. (Операции пунктов 1 и 3 выполняются специализированными бригадами). Каждый участок забоя шириной 15-20 м в интервале между опорными целиками отводят под одну из этих операций.
Вариант со скреперной доставкой руды или рельсовой откаткой руды в забое (см. рис. ХII.2) может быть рекомендован главным образом при малой мощности залежей или при настолько малом размере залежей, что расходы на доставку самоходного оборудования к месту работ были бы слишком обременительны, а также в наклонных залежах (до 35°).
При горизонтальном залегании месторождения откаточные штреки проходят по почве залежи, вагоны подают по рельсам непосредственно в забой, где загружают их погрузочной машиной или скрепером через полок. При наклонном залегании проходят откаточные штреки в рудном теле.
Шпуры бурят колонковыми перфораторами. Скреперные установки применяют мощностью 50-100 кВт.
В пологих залежах подготовка полевая, объем ее 3-6 % по отношению к отрабатываемому запасу, что увеличивает расходы по системе разработки на 10-15 %.
Выемку части целиков осуществляют пока лишь на отдельных рудниках, главным образом при последующем (после выемки камер) обрушении кровли, вызываемом взрыванием целиков по всеq линии фронта обратным ходом. Более широкие масштабы выемки целикон станут возможными при дистанционном управлении погрузочно-доставочными машинами.
Охрана труда. Основное внимание уделяется предупреждению внезапных вывалов из кровли, и целиков. Решающее значение имеют правильный выбор расположения и размеров целиков, тщательное оформление целиков и кровли, борьба с сейсмикой, своевременное закрепление кровли штангами, если оно предусмотрено проектом. Необходимы ежесменный осмотр и оборка кровли перед началом работ. При высоте очистного пространства более 3-4 м кровля должна освещаться прожекторами и должны использоваться самоходные площадки для осмотра и оборки кровли. Передвижение людей должно осуществляться только вдоль линии целиков и забоев. В удароопасных участках месторождения должны тщательно соблюдаться все предусмотренные проектом меры прогнозирования и профилактики горных ударов. Скорость движения воздуха в камерах для проветривания должна быть не менее 0,15 м/с.
Технико-экономическая характеристика и сравнительная оценка сплошной системы. В вариантах с самоходным оборудованием при крепкой руде на передовых в техническом отношении рудниках производительность труда забойного рабочего составляет от 70-120 до 170 т/смену, производительность забоя — 30-60 тыс. т/мес; при переносном оборудовании— соответственно 30-60 т/смену и 4-12 тыс, т/мес. Расход подготовительно-нарезных выработок — 1-2 м/1000 т.
Сплошной системе свойственны общие достоинства и недостатки систем с естественным поддержанием очистного пространства.
Особые достоинства сплошной системы: незначительный объем подготовительно-нарезных работ, большое свободное пространство для работы самоходного оборудования.
Вместе с тем все очистные работы производятся под обнаженной кровлей, что требует тщательного соблюдения мер предосторожности. В целиках теряется значительная часть руды. Условия для проветривания не особенно благоприятны.
Экономическое сравнение сплошной системы разработки с другими системами, не требующими оставления постоянных целиков, производится по условию максимального дохода (XI.3). Варианты сплошной системы с естественными и искусственными целиками можно сравнивать по сумме сравнительных убытков из условия (XI.4).
Направления дальнейшего развития сплошной системы разработки: совершенствование самоходного оборудования; внедрение самоходных машин с дистанционным управлением в пределах видимости как на основной стадии выемки, так и для извлечения части целиков; внедрение отбойки скважинами малого диаметра; улучшение состояния атмосферы в больших выработанных пространствах; снижение потерь руды в целиках за счет совершенствования методики расчета прочных размеров камер и целиков; изыскание дешевых методов возведения искусственных целиков с полной механизацией работ; совершенствование штанговой крепи; предварительные упрочнения кровли смолоинъекцией, тросовыми и взрывными машинами.