С искусственным поддержанием очистного пространства вынимают целики в основном при заложенных камерах, причем методы выемки существенно различаются в зависимости от того, каким материалом заложены камеры — твердеющим или сыпучим.
Выемка целиков при камерах, заполненных монолитной закладкой. Это выемка целиков с искусственным поддержанием очистного пространства, которая осуществляется после камерно-столбовой или камерной системы разработки с последующей монолитной закладкой и отличается тем, что целики отрабатываются также как и камеры.
Различают первичные камеры, вынимаемые в первую очередь и окруженные массивом, и вторичные камеры, которыми отрабатывают целик во вторую, третью и последующие очереди.
Вторичные камеры отрабатывают на границе с искусственными (из затвердевшей закладки) целиками; чтобы не нарушить их, суммарная масса взрываемых за один прием зарядов в средних условиях не должна превышать 3-5 т, а на одно замедление — 1-1,5 т. Диаметр скважин 50-70 мм (не более 100 мм). За один прием взрывают 3-5 комплектов скважин. Иногда оставляют по границам защитный слой руды толщиной около 1 м, который разрушается при взрывании очередных вееров скважин.
Выработанное пространство целиков в последующем закладывают, При необходимости сохранения земной поверхности применяют монолитную закладку (так же как и в камерах). В иных случаях используют гидравлическую закладку, а твердеющим материалом заполняют лишь нижнюю часть выработанного пространства на высоту 6-10 м, чтобы создать устойчивую кровлю для нижележащего этажа. Камеры и целики отрабатывают непосредственно до расположенного над ними закладочного массива.
В пологих и наклонных залежах с устойчивой кровлей отрабатывают камеры и целики на полную мощность залежи системами камерно-столбовой или камерной. Выпускные выработки могут быть расположены в подстилающих породах или в рудном теле. Последнее предпочтительнее в большинстве случаев, особенно если подстилающие породы неустойчивы. При рудном расположении выпускных и доставочных выработок оставшиеся в основании блока целики отрабатывают после закладки вышележащего пространства, при этом отбивают руду веерами скважин из доставочной выработки и доставляют ее с помощью ПДМ или скрепером.
Применяют и другой вариант образования выпускных и доставочных выработок, а именно: сперва вынимают руду в основании блока, выкрепляют в образовавшемся пространстве выработки для выпуска и доставки руды и заполняют остальную часть этого пространства твердеющей закладкой; после чего приступают к очистной выемке.
При выемке с монолитной закладкой и камер, и целиков во избежание разрушения искусственных целиков общий порядок отработки запаса этажа должен быть таким (рис. XV.3), чтобы ни один искусственный целик никогда не имел по обеим сторонам незаложенное открытое пространство. Он должен хотя бы по одну сторону граничить с рудным массивом или с другим искусственным целиком, успевшим затвердеть. В связи с этим в одновременной работе обычно может находиться не более Vs общего числа камер и целиков.
Необходимую прочность закладочного массива приближенно можно определить из следующих соображений. Целики испытывают нагрузку лишь от какой-то части налегающих пород, так как массу остальной части воспримет в виде опорного давления окружающий массив, как менее податливый. Коэффициент, показывающий, какая доля общей массы налегающих пород в процессе отработки блоков поддерживается искусственными целиками, k = 0,2-0,7, в средних условиях k=0,4.
Полная масса налегающих пород будет давить на закладочный массив лишь после отработки блоков. Соответственно, по сравнению с периодом отработки, напряжения в закладочном массиве возрастут приблизительно в 1:0,4 = 2,5 раза. Ho прочность его к тому времени возрастет в еще большее число раз, так как он перейдет в состояние всестороннего сжатия. Следовательно, если закладочный массив окажется достаточно прочным в процессе отработки блоков, то он заведомо не разрушится и после этого. Поэтому расчет следует вести на период отработки блоков. Требуемая прочность закладочного массива на одноосное сжатие, МПа,
где k — часть (в долях единицы) веса налегающих пород, воспринимаемая закладкой; γ — плотность пород, т/мэ; H — глубина от поверхности, м,
В средних условиях
Так, при глубине разработки 200, 400 и 600 м прочность закладочного массива на одноосное сжатие должна быть не ниже соответственно 2, 4 и 6 МПа.
При гидравлической закладке вторичных камер выемка ведется в шахматном порядке (но они начинают отрабатываться лишь после затвердения закладки в первичных камерах).
Выемка целиков при монолитной закладке камер мало отличается по производительности труда от выемки камер аналогичными системами, а себестоимость возрастает за счет твердеющей закладки. Потери могут быть снижены до 3-1 %, Разубоживание руды 5-10% за счет частичного разрушения закладочных массивов.
Вариант выемки вторичных камер с применением железобетонных перекрытий. Вместо полной закладки слоев возможно применение нисходящей слоевой выемки с железобетонными перекрытиями; толщина перекрытия в несколько раз меньше толщины слоя, что позволяет во столько же раз сократить объем закладки. Вариант аналогичен соответствующей разновидности нисходящей слоевой выемки с монолитной закладкой.
Выемка целиков при камерах, заполненных сыпучей закладкой. Так называется выемка целиков, которая осуществляется после камерной или камерно-столбовой системы с последующей сыпучей закладкой, а также после отработки камер горизонтальными слоями с закладкой (сыпучей) и заключается в том, что погашают целики любым из возможных в данных условиях методом, т. е. подэтажным или слоевым обрушением либо этажным обрушением: взрыванием на полную высоту скважинами в зажиме с последующим выпуском руды под налегающими обрушенными породами.
Условия отработки целиков более благоприятны при уплотнившемся закладочном материале, каким может стать, например, мелкокусковая порода с примесью глины. Целики для нормальной их отработки надо оставлять не уже 8-7 м.
Слоевым обрушением отрабатывают междукамерные целики и часть междуэтажного целика — слой руды на уровне вышележащего горизонта откатки и часть слоя над междука мерными целиками, Подэтажным обрушением отрабатывают основание вышележащего блока и потолочины камер.
Подготовку междукамерных целиков применяют как рудную, так и полевую (рис. XV.4).
Слоевым обрушением извлекают целики с небольшими потерями и разубоживанием руды (приблизительно по 7-10 %). Однако свойственные слоевому обрушению недостатки в данном случае усугубляются, так как в целиках возрастает горное давление, деформируется массив руды, работы ведутся в относительно узком пространстве между контактами с закладкой, поэтому интенсивность выемки и производительность труда снижаются еще примерно в 1,5 раза.
Отработка целиков в блоке занимает в 3-4 раза больше времени, чем выемка камер. Чтобы своевременно погашать целики, нужно максимально сосредоточить работы в трудоемких забоях целиков и использовать лишь небольшую часть фронта работ в более производительных забоях камер. Ho это снижает производительность труда в текущий период. В результате на рудниках, применявших слоевое обрушение целиков, целики накапливались на нескольких этажах и простаивали до 10 лет и больше, что еще более затрудняло их обработку.
Иногда применяют массовое обрушение целиков при заложенных камерах, планомерное или в выборочном порядке для погашения крупных целиков крепкой руды, при оставлении которых отсутствовал определенный план на их последующую выемку. Типичен следующий вариант. Целики взрывают вертикальными комплектами скважин за один прием с замедлением по комплектам скважин, начиная с крайних. Выпускают руду под налегающими обрушенными породами, наличие контактов с уплотненной взрывом закладкой способствует удовлетворительному извлечению руды. Этот вариант применен на Березовском руднике.
Производительность труда и себестоимость добычи руды при выемке целиков массовым обрушением между заложенными камерами приблизительно такие же, как для системы этажного принудительного обрушения. Потери и разубоживание руды составляют суммарно 35-50 % при сильно уплотнившейся закладке.
Выемка целиков при заложенных сыпучим материалом камерах в последние десятилетия встречается редко.
- Выемка целиком с обрушением руды и вмещающих пород
- Общие сведения о выемке целиком
- Другие системы разработки с креплением и последующим обрушением
- Слоевое обрушение
- Особенности столбовой системы разработки с обрушением при добыче калийных солей
- Особенности столбовой системы разработки с обрушением при добыче марганцевых руд
- Столбовая система разработки с обрушением
- Общая характеристика систем разработки с креплением и последующим обрушением
- Системы разработки с креплением
- Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой