Горно-геологическая характеристика рудника

Рисунок 8. Камернно-целиковая система разработки с закладкой.

Пройденные в кровле штреки сбиваются между собой вентиляционными ортами 3 сечением 16,8 м2, расположенными по оси первичных камер. Отработку первичных камер начинают с раскоски вентиляционного орта с помощью шпуров и образования камеры (верхней подсечки) высотой 7 м. После выемки верхней подсечки осуществляют почвоуступную выемку оставшихся запасов.

При мощности рудного тела более 20 м запасы в камере отрабатывают, оставляя промежуточный рудный "мост" толщиной 6 м. Место заложения "моста" определяется высотой выработанного пространства над или под ним, т.е. "мост" оставляют в таком месте, чтобы высота камеры над или под ним не превышала 18 м и позволяла использовать для осмотра и оборки кровли самоходные полки СП-18А. "Мост" отрабатывают после заполнения выработанного пространства под "мостом" твердеющей закладкой и приобретения ею необходимой прочности.

При отработке первичных камер используют то же оборудование, что и при панельно-столбовой системе разработки, т.е. буровые установки типа ЗШ-5Д, экскаваторы ЭП-1, автосамосвалы МоАЗ. Подготовку и отработку вторичных камер осуществляют по той же схеме, что и при камерной системе с закладкой, с отбойкой руды глубокими скважинами и выпуском ее на орты вторичных камер.

2.2 Зарубежный опыт

Пологопадающие МПИ с сухой закладкой.

Месторождение Салливан. Рудник Салливан. [5]

Средняя мощность рудного тела 24 м., максимальная 90 м. угол падения от 0 до 40° в верхней части и от 20 до 45° - в нижней. Породы висячего бока представлены устойчивыми кварцитами, лежачего бока - конгломератами. Рудный массив устойчив.

На участках с углом падения от 10 до 40° применяют камерную систему разработки с закладкой с отбойкой руды глубокими скважинами, с разделкой днища по всему лежачему боку и расположением скреперных штреков по простиранию (рисунок 9).

Рисунок 9. Камерно-целиковая система разработки с закладкой.

Отбитая руда доставляется в пальцевые рудоспуски с двух сторон. Под камерой нарезают два выпускных отверстия, разделенные целиком. Из воронок проходят буровые восстающие и небольшие заходки. Взрывные скважины бурят под углом 40-50° при веерном их расположении.

Производительность труда 70 т/смену.

Для закладки пустот применяется порода из подготовительных забоев, так же на участках, где обрушение пород кровли нецелесообразно вследствие опасности воздушных ударов или других причин применяется закладка гравием с примесью глины. Для цементации закладки добавляют хвосты флотации с содержанием 5% железа и небольшого количества извести. Окисление сульфидов цементирует закладку в течение 12-18 месяцев до прочности 2530 кг/см2. Порода, содержащая куски крупностью - 38 мм. с добавлением 7% железистых хвостов и 2,5% воды, цементируется приблизительно в течение шести месяцев.

Рудник Керетти (Финляндия) и Циновец-Жих (ЧССР)[5]

Рудник Керетти является одним из самых старых и крупных рудников компании "Оутокумпу Ой". Его годовая производительность равна 0,47 млн. т. Длина рудного тела достигает 4 км. Мощность доходит до 40 м и составляет в среднем 8 м. Угол падения равен 15—45°. Руда содержит медь, цинк, железо, серу, золото, серебро, кобальт, никель.

Для отработки пологозалегающих участков применяли под-этажное обрушение, но это приводило к значительным потерям руды и резкому росту разубоживания. Кроме того, обрушение пород распространялось до поверхности и по мере развития очистных работ могло вызвать затопление шахты водой вблизи расположенных озер.

В настоящее время главной системой разработки является камерно-столбовая система с искусственными целиками, применяемая при мощности рудного тела свыше 8 м. Высокая механизация работ позволяет достигнуть производительности труда забойного рабочего 160 т/смену. Применение затвердевающей закладки обеспечивает почти 100 %-ное извлечение руды при ее незначительном разубоживания. При этом выемка руды ведется с разбивкой на камеры первой и второй очередей шириной, равной соответственно 6 и 8 м (рисунок 10). Наибольшая высота отрабатываемого слоя составляет 20 м, а длина камер 50—100 м. Отработанные камеры первой очереди заполняют затвердевающей смесью. После достижения ею необходимой прочности отрабатывают камеры второй очереди и заполняют их классифицированными хвостами обогащения.

В камерах по контакту висячего бока проводят подсечные выработки с поперечным сечением, равным 6x3,5 или 8X3,5 м| Крепление кровли их производят анкерами, а при необходимости— торкретбетоном. В зависимости от мощности рудного тела проводят также рудные штреки по контакту лежачего бока. Очистные работы в камере начинают с проходки отрезного восстающего и образования отрезной щели. Отбойку руды осуществляют с помощью скважин, пробуренных с верхней подсечной выработки.

При мощности рудного тела, превышающей 20 м, отработку залежи осуществляют слоями высотой по 20 м в направлении снизу вверх.

Для анкерного крепления используют обычно ребристую сталь диаметром 16—20 мм и длиной 2,4 м, а иногда — до 6 м. Анкеры помещают в шпуры на их полную длину и цементируют смесью классифицированных хвостов обогащения с цементом в соотношении 1:1с добавкой воды и 1 % бентонита.

Твердеющий закладочный материал приготавливают в бетономешалке на поверхности. Гравий, просеянный сквозь сито с ячейками диаметром 20 мм, и классифицированные хвосты обогащения в отношении 2 : 1 являются инертным заполнителем. На 1 м3 смеси добавляют 110 кг портландцемента и 600 л воды.

Рисунок 10. Камерно-столбовая система разработки с последующей закладкой выработанного пространства на руднике Керетти (Финляндия):

1— вентиляционный штрек; 2 — рудоспуск; 3 — откаточный горизонт; 4 и 5 —соответственно верхняя и нижняя подсечки; 6 — доставочная выработка; 7 и 8 — соответственно закладочный массив в первичной и вторичной камерах; .9 — отрезной восстающий; 10 — анкерная крепь

Максимальный расчетный предел прочности сжатию бетонной закладки равен 1,7 МПа. На практике он не превышает 0,6 МПа. Это связано с расслоением закладочной смеси в очистном пространстве.

Закладочный материал подают с поверхности сначала по скважинам диаметром 152 мм, а затем — по сварным трубам диаметром 150 мм, изготовленных из огнеупорного чугуна. Для камер второй очереди смесь поступает прямо от обогатительной фабрики (ОФ) к забоям по скважинам диаметром 78 мм и пластмассовым трубам диаметром 75 мм.

Нарезные выработки камер первой очереди проводят с использованием самоходных трехстреловых бурильных установок "Там-рок Параматик", а штреки камер второй очереди — двустрело-выми бурильными установками "Параматик".

При очистной выемке бурение вертикальных скважин диаметром 51 мм по сетке 1,5X1,5 или 2X2 м производят бурильными установками на гусеничном ходу. В качестве ВВ используется смесь АС-ДТ. В камерах первой очереди используют гладкостенное взрывание с помощью смеси АС-ДТ, ослабленной кусочками полистирола в соотношении 1:1.

Взрывание скважинных зарядов осуществляется с центрального пункта, расположенного в помещении для отдыха на гор. 285 м, оборудованного конденсаторной взрывной машинкой и контрольными приборами для измерения сопротивления цепи.

ПДМ с емкостью ковша 3,8—6 м3 доставляют отбитую руду в рудоспуски, откуда состав вагонеток транспортирует ее по откаточному штреку к дробилке. Рудоспуски размещены так, что максимальное расстояние доставки составляют 200 м.

Машинисты ПДМ подвергаются неблагоприятному воздействию тряски. Первоначальные меры в виде специальных физических упражнений оказались недостаточными. Поэтому на одном погрузчике вынуждены были работать два человека, которые в течение смены подменяют друг друга. Водитель, который не работает на ПДМ, занят на другой работе, например, в подземной мастерской.

На гор. 285 м с безрельсовым транспортом оборудована мастерская для текущего обслуживания и мелких ремонтов самоходных машин. Капитальные ремонты производятся на поверхности в специализированных мастерских.

Производительность труда забойного рабочего при камерно-столбовой системе разработки с искусственными целиками на руднике Керетти достигла 39,7 т/смену.

Аналогичная система разработки применяется для отработки пологозалегающего месторождения на чешском руднике Циновец-Жих. Месторождение залегает на глубине 250 м. Разработка ведется камерами шириной 6 м и высотой 20 м. Ширина междукамерных целиков составляет 8 м.

Рудник Наван (Ирландия)[5]

Рудник производительностью 2,3 млн. т свинцово-цинковой руды в год разрабатывает месторождение, представленное серией линз мощностью 60—8 м с углом падения около 20°.

Предел прочности руды и пород при одноосном сжатии изменяется от 56 до 175 МПа. Вмещающие породы — довольно устойчивые и позволяют отрабатывать камеры шириной 12,5 м и высотой 15 м, которые могут оставаться незаполненными закладочным материалом в течение длительного периода времени. Камеры первой ! очереди заполняют смесью классифицированных хвостов обогащения с цементом, камеры второй очереди — обычной гидравлической смесью. Крепление кровли камер производят анкерами с металлической сеткой. Камеры располагают перпендикулярно главным откаточным выработкам. Подготовка начинается с проведения штрека шириной 5,5 м и высотой 3,7 м на уровне верхнего до-ставочного горизонта по центру камеры до ее границ (рис. 4.2)'. Затем поперечное сечение штрека увеличивают на всю ширину камеры. После уборки руды кровлю полученной выработки крепят анкерами диаметром 16 мм и навинчивают металлическую сетку. Отбойку руды начинают на отрезную щель, образованную у границ одного из панельных целиков. При проведении нарезных выработок в камерах используют то же самоходное оборудование, что и при проведении уклонов и главных откаточных выработок — 26-тонные автосамосвалы и ПДМ.

Рисунок 11. Камерно-столбовая система разработки на руднике Наван (Ирландия): 1 — закладочный массин; 2 — отбитая руда; 3 и 4 — соответственно верхняя и нижняя подсечные выработки; 5 — перемычка; 6 — отрезной восстающий; 7 — транспортный штрек

Для уменьшения сейсмического эффекта одновременно взрывают с миллисекундным замедлением не более 3—4 рядов скважин. В качестве ВВ используют динамит. Каждым взрывом отбивают 2700—3600 т руды. Компания осуществляет исследования по выявлению широкого диапазона интервалов замедления, позволяющего дистанционно взрывать большое число скважин, не выходя за пределы максимально допустимых • вибраций при массовых взрывах.

Применяемый на руднике погрузчик "Бройт" с емкостью ковша 1,9 м3 с дизельными приводом не имеет механизма передвижения. Он буксируется между забоями, перемещаясь на четырех колесах. В час погрузчик грузит до 300 т руды и может осущест-лять небольшие перемещения около навала породы, используя свой ковш для отталкивания. При погрузке колеса машины застопоривают.

Погрузчик изготовлен в Норвегии и широко используется в скандинавских странах при проходке туннелей, а также на карьерах ряда западноевропейских стран.

При транспортировке до 150м руду к рудоспускам доставляют самоходными ПДМ, а при большем расстоянии — 26-тонными дизельными автосамосвалами.

Закладка камер первой очереди осуществляется классифицированными хвостами обогащения, смешанными с цементом в отношении 1:20 и подаваемыми по скважинам от поверхности до каждого действующего горизонта. Отсюда пульпа поступает по трубам в отдельные камеры.

Рисунок 12. Схема отработки рудного тела на руднике Сулливан (Канада): 1 — наклонный ствол; 2 — конвейерный уклон; 3 — камера дробления руды; 4 — бункер дробленой руды; 5 — нижняя капитальная штольня; 6 — бункер для кусковой руды; 7 — главная штольня; 8 — карьер; 9 — камеры, заполненные гравием; 10 —отрабатываемый целик; 11—песчаный закладочный массив; 12 — вентиляционный восстающий; 13 — отрабатываемая камера

В настоящее время около 95 % руды добывается из целиков (высота их 39—76 м, ширина 9—46 м), расположенных между камерами. Применяют различные схемы их отработки с обрушением руды глубокими скважинами диаметром от 41 до 76 мм.

Длину их стараются выдерживать в пределах 18—26 м, но иногда она достигает и 30 м. Запасы обрушенной руды во вторичной камере составляют полугодовую добычу рудника.

Целики высотой 92 м обрушаются поэтапно с образованием отрезной щели. После взрывания "рудных корок" появляется некоторое разубоживание. При выпуске рудной массы необходимо вторичное дробление.

В результате отработки нижних горизонтов и применения массовой отбойки руды произошло обрушение пород висячего бока и растрескивание массива ранее оставленных целиков. Поступление свежего воздуха и воды с поверхности и по старым выработкам привело к интенсивному окислению сульфидной руды, оставленной в целиках на протяжении 10—30 лет. Эта руда склонна к самовозгоранию. Температура пород на границе с подземным пожаром в целике ^9-1 достигала 230 °С. Добыча руды в таких условиях представляет большую опасность из-за повышенной концентрации в рудничной атмосфере S02 и СО, высоких температур и пожароопасной пыли.

Целики по степени опасности разделены на следующие двй; класса: с очень горячей раскаленной рудой, склонной к спеканию (А), и теплой (Б) —с выделением C02,

Меры предосторожности, соблюдаемые на руднике, заключаются в следующем . На скреперном горизонте выпуск руды осуществляется только из одной дучки. Ликвидация зависаний производится лишь взрывным способом. Поскольку при работе скреперных тросов возможно искрообразование, то на отрезке 4,5 м по обе стороны от скрепера их заменяют цепями.

Основной особенностью погрузки горячей руды является сооружение бетонной перемычки между скреперной лебедкой и рудоспуском. В ней устроены отверстия минимального размера для перемещения троса, людей и обзора выработки. В выработки скреперования подается мощная струя свежего воздуха.

Установлены следующие правила при выемке целиков, относящихся к классам А и Б:

в очистных забоях работают по три человека в специальной защитной одежде и снабженные противогазами;

два человека заходят в скреперную выработку, а третий остается у входа;

не разрешается вести взрывные работы в соседних скреперных выработках;

к рабочей дучке с образовавшимся зависанием не разрешается подходить вдвоем.

Вторичное дробление осуществляется взрыванием только одного шпура. Используются патроны ВВ в асбестовой оболочке и электродетонаторы. Взрывание производится из специально оборудованной камеры. Все люди во время взрывания укрываются в этой камере. При отбойке горячей руды применяются водонапол-ненные ВВ и детонирующий шнур в асбестовой оболочке.

Для ликвидации высоких зависаний были испытаны снаряды с алюминизированным ВВ типа МС1М. Рудник обычно работает в 2 смены в течение 5 дней в неделю. При очень горячей руде работы ведутся непрерывно, со сменой бригад на рабочих местах. Быстрый выпуск руды позволяет снизить опасность возникновения пожара и избежать спекания руды. Выпуск ее из блока начинается из самой дальней от скреперной лебедки дучки, остальные — изолируются бетонными перемычками. Оценка состояния руды производится в вагонетках или визуально в дучках. Осуществляется она и в потенциально "горячих" целиках с целью определения опасных в пожарном отношении зон. В случаях, когда встречается горячая руда, выпуск ведется до появления пустых пород. Если выходит раскаленная руда из дучки, то она закрывается бетонной перемычкой и выпуск продолжается из соседних участков. В рудоспусках и бункерах при поступлении горячей руды происходит ее цементация, особенно при наличии воды. Поэтому руда в них находится непродолжительное время. Проветривание мест разгрузки руды из рудоспусков осуществляется свежей струей. Используется также водяное орошение в погрузочных пунктах. Рудоспуски закрепляют бетоном или армируют стальными листами.

За всеми работами ведется тщательный надзор, замеряется температура во всех взрывных скважинах. Заряжание их производится в минимальные сроки для уменьшения времени соприкосновения ВВ с горячей рудой. При ее температуре от 54 до 65 °С используются только предохранительные ВВ, при 65—93° применяются предохранительные ВВ в сочетании со специальными мероприятиями, а при температуре выше 93 °С взрывные работы запрещаются.

На всех участках с пожароопасной рудой оборудованы спасательные станции для пребывания в них при аварийных ситуациях всех работающих в течение 24 ч. Особое внимание уделяется вентиляции пожароопасных зон и главным образом проветриванию скреперных выработок. Очень важно своевременно воздвигать перемычки в нерабочих дучках и скреперных выработках. Загазо-1 ванность и запыленность скреперных штреков требует увеличения скорости движения воздуха. Сначала для этой цели использовались вентиляторы частичного проветривания, которыми создавалось соответствующее движение воздуха в скреперных штреках. Однако большой его приток может способствовать возникновению пожаров. В настоящее время на исходящей струе скреперных штреков создают давление воздуха ниже атмосферного, что предотвращает проникновение воздуха через дучки к горячей руде.

Проведенный компанией анализ показал, что себестоимость добычи 1 т горячей руды с соблюдением всех мер безопасности увеличилась на 20—25 %, а извлечение металла снизилось из-за процесса окисления руды и изменения порядка выпуска.

В 1964 г. на руднике введена служба по механике горных пород. Ее первоначальными целями было оказание помощи в совершенствовании систем разработки, последовательности и интенсивности выемки; обеспечении наиболее безопасных и экономичных способов выемки рудных целиков и обеспечении извлечения камерного запаса после возобновления очистной выемки ниже гор. 1190м. Эта служба консультирует горняков по вопросам выбора поперечных сечений выработок и способов их поддержания. Инженеры по механике горных пород участвуют при разработке новых проектов, включая планирование отработки целиков.

С целью замеров смещений дневной поверхности и обрушения вышележащих пород на большой площади была создана обширная сеть наблюдательных станций. Для измерения сдвижения пород и напряжений в целиках использовались многопроволочные экс-5 тензометры. Цель исследований заключалась в замере опасного уровня напряжений в отдельных целиках и их группах. Среднее максимальное напряжение изменялось от 10 до 50 МПа, в отдельных случаях достигало 112 МПа. Эти замеры обеспечивают информацию, необходимую для оптимизации параметров системы разработки.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9