CC BY
111
----------------------------------------- © В.М. Лизункин, А.А. Погудин,
2010
УДК 622.274.44
В.М. Лизункин, А.А. Погудин
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ С МАГАЗИНИРОВАНИЕМ РУДЫ ДЛЯ ВЫЕМКИ МАЛОМОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ ЖИЛ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Для выемки маломощных крутопадающих жил в условиях повышенного горного давления предлагается усовершенствованная система разработки с магазинированием и оставлением части отбитой руды в качестве временной закладки.
Ключевые слова: разработка месторождений руд, глубина разработки, системы с ма-газинированием руды, маломощные крутопадающие жилы.
Семинар № 17
~ИЪ последнее время практически во
А/всех горнорудных районах мира разработка месторождений руд железа, меди, цинка, свинца, золота, серебра, никеля и других цветных металлов уходит на глубину.
В России на некоторых рудниках горные работы понизились до 600— 1000 м. На Северо-Уральском бокситовом руднике глубина разработки достигает 1—1,2 км, километровую отметку превысили горные работы на Краснока-менском урановом горнорудном предприятии.
На многих зарубежных рудниках глубина разработки превышает 1000 м. На золотых и медно-никелевых рудниках Канады в провинциях Онтарио и Квебек она находится в пределах 1000— 2600 м, на золотых и полиметаллических рудниках США — 1700—2500 м; на золотых рудниках ЮАР и Индии (рудник «Колар») горные работы ведутся между отметками 3 и 3,5 км от поверхности. В настоящее время самым глубоким рудником мира является золотой рудник «Вестерн Дип Левелз» в ЮАР, где очистные работы достигли отметки 4 км. Во всем мире насчитыва-
ется свыше 40 рудников с глубиной разработки более 1500 м.
Опыт показывает, что разработка рудных месторождений на глубоких горизонтах существенно отличается от условий на верхних. С глубиной изменяются свойства и характер сдвижения горных пород, проявления горного давления, фильтрационных и динамических процессов, увеличивается вероятность самовозгорания руд, повышается температура пород, их водоносность. Эти факторы значительно осложняют ведение горных работ. Кроме того элементы залегания рудных тел весьма изменчивы. Так, по простиранию жилы в большинстве случаев прослеживаются от десятков метров до 1 км и более. Длина отдельных вольфрамомолибденовых жил в Забайкалье (рудники Давенда, Шахтама, Холтосон) составляет от 300—500 м до 1—1,5 км. Мощность жил также изменяется как по простиранию, так и по падению. Большинство жильных месторождений России имеет мощность от 0,2—0,5 до 2—3 м и реже до 5 м. Рудные жилы мощностью свыше 5 м в практике единичны. Угол падения жил колеблется от 50 до 90°, причем не всегда остается по-
стоянным по простиранию и падению. В одних случаях рудные тела с глубиной выполаживаются, иногда (реже) становятся круче. На ряде месторождений встречаются одновременно крутопадающие и пологопадающие жилы.
Крепость руды в жилах и вмещающих пород находится в пределах от 6—8 до 12—15 и более по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Их устойчивость так же отличается, но с глубиной и в местах тектонических нарушений она снижается.
В настоящее время отработку маломощных крутопадающих рудных тел производят системами разработки: с ма-газинированием руды, в том числе с делением блока на «короткие мага-зины»; с магазинированием и креплением очистного пространства; с мага-зинированием и сооружением «породных ларей»; с закладкой выработанного пространства.
Системы с магазинированием ру-ды, широко применяются при отра-ботке маломощных крутопадающих жильных месторождений как у нас в стране, так и за рубежом, потому что они высокопроизводительны и относительно безопасны по условиям труда в очистном забое.
Однако ее эффективность на глубоких горизонтах и в местах тектонических нарушений заметно снижается из-за значительного повышения горного давления. В результате этого происходит отслоение пород вися-чего и лежачего боков, которое приводит к большому разубоживанию (до 50 — 60% и более), уплотнению и осложнению выпуска руды, что приводит к отказу от применения систем с магазинированием.
При разработке жильных месторождений системы с магазинированием и креплением очистного пространства применяют редко, то есть когда руда и
вмещающие породы неустойчивые или руда устойчивая, а боковые породы требуют усиленного поддержания.
В этой системе распорная крепь устанавливается регулярно вслед за очистной выемкой по сетке 1,2-1,5x3-4 м, поддерживает недостаточно устойчивые вмещающие породы и в местах образования воронок от перепусков служит основанием для бурения шпуров. Главный недостаток системы — большой расход крепежного леса и высокая трудоемкость работ по установке крепи. Кроме того, распорная крепь препятствует свободному перемещению руды по очистному пространству, образуются зависания руды, переходящие в потери. К тому же руда засоряется крепежным лесом и щепками, что тоже является причиной зависаний и потерь ее внутри блока.
Система разработки с магазинированием и делением блока на «короткие магазины» применяется для отработки маломощных крутопадающих жил мощностью 0,1-2 м с углами падения 60-90° в условиях повышенного горного давления, в местах тектонических нарушений и при недостаточно устойчивых боковых породах, склонных к вывалам. Деление блока на «короткие магазины» позволяет повысить интенсивность отработки и безопасность ведения работ, снизить вероятность образования заколов и отслоений при отбойке и выпуске руды, а также сократить потери и разу-боживание. Однако дополнительное возведение блоковых восстающих снижает производительность труда и увеличивает затраты на их сооружение. Кроме того, как показывает практика (рудник «Дарасунский»), эта система не эффективна в условиях повышенного горного давления в связи уплотнением и трудностью выемки замагазинирован-ной руды.
Рис. 1. Общий вид предлагаемой системы разработки с магазинированием руды: 1 - вентиляционный штрек; 2 - откаточный штрек; З - блоковые восстающие; 4 - выпускные люки; 5 - временно оставляемый внутри магазина вертикальный столб из отбитой руды
Рис. 2. Схема формирования внутри магазина массива отбитой руды в форме вертикального столба: 1 - выпускной люк; 2 - эллипсоиды выпуска
Для отработки весьма тонких (0,1-0,2 м) крутопадающих жил в условиях повышенного горного давления применяется система разработки с магазиниро-ванием руды и сооружением «породных ларей». Достоинствами данной системы является возможность сортировки руды непосредственно в забое и размещения пустой породы в выработанном пространстве. При этом пустая порода в
«ларях» сокращает площадь обнажения боковых пород, является надежным средством поддержания выработанного пространства, что уменьшает засорение руды отслаивающимися породами и снижает количество зависаний. Однако данный способ характеризуется большим расходом крепежного леса и высокой трудоемкостью работ по возведению и наращиванию «породных ларей».
На рудниках в условиях повышенного горного давления и в сложных горнотехнических условиях большое распространение получили системы разработки с закладкой, обеспечивающие безопасность работ, полноту извлечения запасов из недр и возможность применения высокопроизводительной самоходной техники. Главным недостатком этих систем является высокая стоимость закладки, особенно твердеющей, поэтому их применяют для выемки ценных руд.
Для отработки маломощных крутопадающих жильных месторождений в условиях повышенного горного давления предлагается усовершенствованная система разработки с магазини-рованием, сущность которой заключается в следующем.
Подготовка блока вклю-чает проведение вентиляционного 1 (рис. 1) и откаточного 2 штреков, фланговых восстающих З, затем осуществляют подсечку блока и оборудование горизонта
Рис. 3. Формирование рабочей площадки над рудным столбом для буровзрывных работ
Рис. 4. Способы обрушение отбитой руды в столбе: 1 - Ди-
намореактивный снаряд; 2 - высоконапорный гидромонитор
выпуска погрузочными люками 4. После этого начинают отбойку блока горизонтальными прирезками с магазинирова-нием отбитой руды. Отработку ведут с временным оставлением внутри магазина вертикального столба З отбитой руды, не производя из него через люки выпуск.
В данном случае рудный столб выполняет функцию временной закладки для поддержания боков очистной каме-
ры в устойчивом состоянии за счет уменьшения обнажения площади выработанного пространства, что предотвращает развитие деформационных процессов в массиве и снижает отслоение вмещающих пород. Формирование рудного столба заданной ширины осуществляют при частичном выпуске руды из смежных с рудным столбом погрузочных люков 1 (рис. 2) таким образом, чтобы образующийся эллипсоид разрыхления 2 не касался вертикальной боковой поверхности рудного столба при его развитии на полную высоту отработки блока.
Расстояние между рудным столбом 5 (рис. 1) и фланговыми восстающими 3, как и ширину рудного столба, принимают исходя из устойчивости вмещающих пород и допустимой площади обнажения боковых пород очистного блока.
Для создания компенсационного пространства между рудным столбом и очередной заходкой, для производства буровзрывных работ, излишки руды в рудном столбе 1 (рис. 3) удаляют с его поверхности при помощи механических средств (например, скреперной установкой) и размещают в смежных с рудным столбом частях А и Б блока. Для этого при частичном выпуске создают дополнительную свободную полость 2 (объем У1 и У2) путем перепуска руды из смежных с рудным столбом люков 1 (рис. 2) в объ-
еме, достаточном для размещения в нем излишков удаляемой руды.
После отбойки запасов блока и полного выпуска замагазинированной руды из его левой А и правой Б частей производят обрушение столба 5 (рис. 1), например динамореактивными снарядами (ДРС) 1 (рис. 4), высоконапорной струей воды гидромонитора 2 или другими способами, с последующим выпуском через погрузочные люки в транспортные сосуды.
Применение предлагаемого способа разработки позволит увеличить производительность труда и снизить потери руды в зависаниях, а также вторичное разубоживание за счет сокращения отслоений вмещающих пород, что расширяет область применения системы с ма-газинированием в недостаточно устойчивых вмещающих породах и при повышенном горном давлении, птоз
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------------
Лизункин В.М. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой подземной разработки полезных ископаемых, Читинский государственный университет (ЧитГУ), email: [email protected],
заведующий горным отделом Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ИПРЭК СО РАН), e-mail: [email protected]
Погудин А.А. - аспирант, институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ИПРЭК СО РАН) e-mail: [email protected],
А
