7.4.5 Способи керування гірничимтиском
Управління гірським тиском має таку ж мету, як і розробки вугільних родовищ. Застосовуються такі способи керування гірським тиском:
природну підтримку очисного простору шляхом залишення рудних ціликів;
повне обвалення порід у вільному виробленому просторі або на відбиту руду;
штучна підтримка очисного простору при виїмці руди шляхом зведення кріплення або повної закладки виробленого простору (гідравлічного, твердіючого, сухого).
Деякі з перерахованих способів управління гірським тиском застосовується на вугільних шахтах та розглянуто вище. Однак при розробці рудних родовищ умови їх застосування та технічне виконання суттєво різні.
7.5 Системи розробки рудних родовищ
7.5.1 Класифікація систем розробки рудних родовищ
Системи поділяються на класи за способом підтримки очисного простору під час виїмки руди.
До класу I входять системи з природною підтримкою очисного простору, при яких породи, що оточують вироблений простір, не обрушуються, а очисне вилучення включає тільки процеси відбійки, вторинного дроблення та доставки руди. Системи цього класу поділяються на дві групи, що відрізняються способами доставки руди (група А - механічна доставка, група Б - самопливна).
Клас II об'єднує системи, при яких передбачається обвалення руди і порід, що вміщають (примусове або самообвалення). У другому класі системи діляться також дві групи. У першу групу входять системи розробки, у яких випуск відбитої руди здійснюється через випускні виробки, пройдені на підставі блоку. До другої групи включені системи, у яких відбійка і випуск руди ведуться напідповерхів.
Клас III систем зі штучною підтримкою очисного простору відрізняється від класів I та II тим, що крім відбійки, вторинного дроблення та доставки руди, додається ще кріплення або закладка виробленого простору, або те й інше разом.
7.5.2 Системи розробки з природною підтримкою очисного простору
Системи розробки класу I мають дуже широке поширення розробки рудних родовищ підземним способом (близько 40% загальної видобутку).
Системи з природною підтримкою очисного простору застосовуються головним чином при стійких руді та породах, що вміщають. При слабкій стійкості бічних порід розглянуті системи розробки можуть застосовуватися в потужних покладах з залишенням біля слабких бічних порід запобіжного цілика товщиною 1-3 м у вигляді запобіжної «кірки, що втрачається».
Цим системам властиві добрі показники продуктивності праці, собівартості видобутку та інтенсивності розробки родовища, а також мале розубоювання руди. Однак у потужних і середній потужності покладах значна частина руди залишається в цілих (постійних або тимчасових), причому тимчасові цілики витягуються з великими витратами сил, засобів та втратами руди.
Суцільною системою розробки(рис. 7.19) називають систему з природною підтримкою очисного простору, при якій панель відпрацьовується суцільним вибоєм по всій її ширині (без поділу на камери) з відкритим виробленим простором і підтримкою покрівлі постійними цілями, що не виймаються. то меж панелі і стовпчастими (опорними) усередині панелі. Підготовка полягає у проведенні відкатних, основних доставних та панельних штреків.
Застосовується суцільна система при розробці пологопадаючихі похилих покладів зі стійкими рудою та породами, що вміщають. Мінімальна потужність покладу визначається можливістю вільного переміщення очисним простором людей та обладнання і становить близько 3-3,5 м при доставці самохідним обладнанням. Максимальна потужність покладу залежить від можливостей бурового обладнання і особливо самохідних бурових кареток і кареток огляду покрівлі і досягає 20-25 м. Цінність руд зазвичай невисока, оскільки втрати цілком значні.
Параметри системи залежать від глибини розробки, стійкості та міцності руди та порід, що вміщають, потужності покладів, а також від прийнятих технічних рішень щодо відбійки та доставки руди. Ширина (В) і довжина (L) панелей при доставці самохідним обладнанням сягають 200—300 м. Відстань між ціликами та поперечні розміри їх вибираються за умовою міцності ціликів та стійкості покрівлі. Зазвичай ширина панельних ціликів коливається від 10-15 до 30-40 м за великої глибини розробки. Опорні цілики, як правило, круглі. Відстань між опорними ціликами становить 8..20 м, а поперечний розмір їх 3..6 м при потужності покладу до 12..15 м і до 8..10 м при більшій потужності.
Відбійка руди при суцільній системі - шпурова, тому що свердловинна може порушити стійкість ціликів та покрівлі очисного простору. Глибина шпурів від 2 до 4,5 м. Бурять шпури зазвичай за допомогою бурових кареток. Заряджаються шпури із самохідних кареток, що використовуються для огляду покрівлі.
Мал. 7.19. Суцільна система розробки (варіант із самохідним обладнанням):
1 – стрічкові цілики; 2 - стовпоподібні цілики; 3 - відкатний штрек; 4 - панельний штрек; 5 -збійка; 6 - рудоспуск; 7 - основний доставний штрек; 8-штангове кріплення; 9, 10 - вентиляційні вироблення; 11 - бурова каретка; 12 -навантажувально-доставочна машина
Доставка руди з очисного простору до рудоспуску або прямо до відкочувальних виробок проводиться самохідним обладнанням через збійки по панельному штреку. При довжині доставки 200-300 м використовуються самохідні навантажувально-доставні машини, а при великих відстанях доставки - навантажувальні машини в комплексі з дизельними автосамоскидами. В останньому випадку можливе і транспортування руди в тих же автосамоскидах і навіть вивезення руди на поверхню похилим стволам, якщо глибина залягання рудних тіл невелика.
У процесі підтримки очисного простору зі спеціальних самохідних кареток, обладнаних майданчиками, на яких можна підняти людей під покрівлю (на висоту до 15—25 м), щозмінно роблять огляд покрівлі та оборку заколів. При необхідності окремі ділянки покрівлі посилюють штанговим кріпленням іноді в комбінації з металевою сіткою.
Провітрювання очисного простору здійснюється від загальношахтного струменя. Щоб струмінь свіжого повітря проходив біля вибою, де працюють люди та обладнання, його направляють зі штреків в очисний простір лише через найближчі до вибою збійки, а решту збійок перекривають вентиляційними перемичками. Забруднене повітря відводиться по вентиляційних виробках, пройдених біля покрівлі посередині ширини панелі.
Техніко-економічні показники суцільної системи розробки відносяться до одних із найкращих на підземних копальнях. Однак втрати руди за цієї системи розробки значні і нерідко перевищують 25—35%. ,.
Камерною системою з підповерховою відбійкою(рис. 7.20) називається система розробки камерами, коли відбійку руди виробляють вертикальними шарами за допомогою свердловин, пробурених з підповерхових штреків, а поверховий випуск ведуть через отвори в нижнійчастини камери (днище). Може застосовуватися при стійкій руді та породах, що вміщають. Найчастіше систему з підповерховою відбійкою застосовують у малопотужних та середній потужності крутих покладів із мінливими елементами залягання.
Мал. 7.20.Камерна система розробки з підповерховою відбійкою:
Довжина камер 30-60 м. Висота поверху зазвичай становить 50-60 м, а при дуже стійких рудах і породах доходить до 100-150 м. Висота поверху змінюється від 8-15 м до 30-40 м.
Підготовка камери до очисної виїмки полягає в проходці з блокових повстаючих підповерхових бурових виробок (штреків або ортів), влаштуванні днища блоку (випускних вирв або траншей і доставочних виробок), а також утворенні вертикальної відрізної щілини та горизонтальної підсічки.
Для утворення відрізної щілини посередині камери (або на одному з флангів) від горизонту підсічки до рівня покрівлі камери проходять відрізний повсталий, який потім обробляють у плоску вертикальну щілину на всю ширину і висоту камери почерговим підриванням паралельних свердловин.
Відбійка основних запасів руди камери проводиться вертикальними шарами на відрізну щілину зазвичай за допомогою віялових або рідко паралельних свердловин, пробурених з поверхових виробок.
Вторинне дроблення негабариту виробляється як у горловинах випускних виробок, так і на ґрунті доставкових. Зазвичай вихід негабариту коливається від 10 до 20%.
Свіже повітря для провітрювання надходить з відкатного горизонту по блоковому повстаючому підповерхові бурові виробки і з них в очисний простір. Забруднене повітря відводять по камері, що повстає з іншого боку, або через спеціальну збійку на вентиляційний горизонт. Виробітки, де проводиться вторинне дроблення та доставка руди, провітрюютьсявідокремленим струменем.
Техніко-економічні показники системи розробки з підповерховим відбіванням досить високі. Однак ці показники помітно погіршуються, якщо врахувати та відпрацювання ціликів. При цьому продуктивність праці вибійного робітника зменшиться майже вдвічі, а втрати та розубоювання зростуть у півтора рази.
Системою розробки з відбійкою з магазинів(рис. 7.21) називається система з природною підтримкою очисного простору, при якій камери відпрацьовуються горизонтальними шарами знизу вгору з магазинуванням у виробленому просторі відбитої .руди, використовуючи її як платформу для робітників, що виробляють відбійку. Випуск руди самопливний. Оскільки під час вибуху руда збільшується обсягом, після кожної відбійки виробляють частковий випуск руди, щоб між вибоєм і поверхнею відбитої руди завжди залишався вільний простір роботи бурильників. Після відпрацювання магазину ведуть загальний випуск руди з будь-якою інтенсивністю. Застосовується ця система розробки крутопадаючих (з кутом падіння щонайменше 55..60°) покладів малої середньої потужності, і навіть при відпрацюванні тонких жил. В останньому випадку разом з рудою доводиться відбивати і частину порожніх порід, щоб виїмкова потужність була не менше 1..1,2 м, оскільки інакше відбита руда може застрягти у вузькому очисному просторі.
Мал. 7.21. Система розробки з відбійкою з магазину
Руда і породи, що вміщають, повинні бути стійкими, тому що в очисному просторі знаходяться люди. Відбита руда має стежитися. Цінність руди зазвичай висока чи середня.
Висота поверху 35.60 м; довжина блоку простягання від 40..50 до 80..120 м. Ширина міжкамерних ціликів коливається від б до 10 м; ходки в очисний простір з повстаючих, що знаходяться в цихцілком, проходять зазвичай заздалегідь через 4..6 м по вертикалі.
При розробці жив потужністю до 2..2,5 м нерідко окрім стелю ніяких тимчасових ціликів не залишають. У откаточном штреку встановлюють у ньому дерев'яну кріплення з вмонтованими у ній зближеними випускними люками з відривом між осями 1,5..2,5 м друг від друга. З люків руда потрапляє просто у вагонетки.
Іноді руду випускають на рівень ґрунту транспортного вироблення, роблячи з польового відкатного штреку короткі (через 5..7 м) заїзди і виробляючи навантаження руди прямо у вагонетки за допомогою малогабаритних самохідних навантажувальних машин ковшового типу на рейковому або пневмошинному ході.
Відбійка руди, як правило, шпурова. Шпури вертикальні чи горизонтальні. Висота шару руди, що відбивається, 1,5..2,5 м. Великі шматки дроблять накладними зарядами ВР на поверхні замагазинованої руди.
При частковому випуску руди особливу увагу приділяють плавному опусканню замагазинованої руди. Саме тому відстань між випускними отворами роблять мінімально можливою. Для гарантії безпечної роботи бурильників частковий випуск роблять тільки в ті зміни, коли бурових робіт у блоці немає.
До загального випуску руди з відпрацьованого магазину жодних особливих вимог не висувається.
Свіже повітря від відкатного штреку надходить в очисний простір по повстанні і омиває забій, проходячи між покрівлею і відбитою рудою. Забруднене повітря відводиться інакше повстаючому на верхній вентиляційний горизонт.
Перспективи застосування системи розробки з відбійкою з магазинів є досить широкими, особливо при розробці жильних родовищ, для яких ця система є найпродуктивнішою.