CC BY
41
------------------------------------------- © Е.В. Кузьмин, А.В. Баранов,
2008
УДК 622.272
Е.В. Кузьмин, А.В. Баранов
УСТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВОДА ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СИСТЕМАМИ С САМООБРУШЕНИЕМ
Дано обоснование технологических решений добычи руды системами с самообру-шением.
Семинар № 15
Самообрушение руды - это процесс самопроизвольного отрыва отдельностей - кусков руды от массива в кровле горизонтальной подсечки определенной большой площади, при этом обрушение руды происходит под действием собственного веса и веса налегающих пород без принудительного механического или взрывного разрушения трещиноватого массива руды. Благодаря отсутствию огромного комплекса буровзрывных работ себестоимость добычи становится в десятки раз ниже, чем, например, при системах с закладкой, данная технология может конкурировать по своей себестоимости и интенсивности добычи с открытыми горными работами и даже с технологиями подземного выщелачивания.
Исторически сложилось, в нашей стране данная технология не достаточно изучена. В прошлом столетии, в 50-х годах предпринимались попытки использовать самообрушение на рудниках Кривого Рога, Урала, в Казахстане, но ввиду возникших сложных проблем с выпуском крупнокусковой руды, недостатка опыта, отсутствия мощной техники вскоре от неё отказались, хотя все предпосылки для ее эффективного применения уже были.
По условиям применения технология разработки рудных месторождений с са-
мообрушением руды приемлема при обработке мощных месторождений, а также рудных тел средней мощности и с крутым падением, при добыче полиметаллических, медных, железных и других типов руд, обладающих достаточной трещиноватостью.
Наряду с достоинствами данных систем, они не подходят для отработки пород, склонных к самовозгоранию и сле-живаемости, а так же, когда нельзя об-рушать поверхность над месторождением.
В развитых горнодобывающих странах интерес к данной технологии был и остается в настоящее время повышенным. В ходе изучения исследований сформулирована последовательность производственных процессов в технологии этажного самообрушения, с обеспечением мелкой кусковатости обрушае-мой руды.
При отработке очистных блоков системами с самообрушением технологические процессы находятся в следующей последовательности:
1. Проведение выработок основания блока (транспортные выработки, доставочные выработки и воронки (траншеи) для выпуска обрушенной руды).
2. Создание подсечки. Подсечка -это свободное пространство определен-
б
ной большой площади над выработками основания блока, которое необходимо создать, чтобы начался процесс самооб-рушения руды из ее кровли.
3. Формирование сводчатой фор-мы контура самообрушения - установление режима выпуска руды из центральных воронок в начальной стадии отработки блока.
4. Обеспечение правильного развития свода самообрушения - установление режима и ограниченных объемов выпуска руды из всех воронок в период развития процесса само-обрушения от уровня выпу-
Рис. 1. Виды подсечки, а - плоская подсечка, б - зубчатая подсечка
скных воронок до верхней границы блока.
5. Полная отработка всех запасов блока - т.е. установление планограммы выпуска руды из всех выпускных воронок до появления в них пустых пород.
Рассмотрим принципи-
альные позиции, характерные для данной технологии.
Виды подсечки могут быть разнообразны в зависимости от условий отработки блока. Подсечки бывают в основном двух видов - плоская и зубчатая. Плоская подсечка наиболее проста в создании. Создается она буровзрывным способом со шпуровой отбойкой.
Зубчатая подсечка, разработанная проф. Дэвидом Лобширом (ЮАР) создается с помощью скважинной отбойки. Зубчатая форма облегчает начальную стадию самообрушения рудного массива. На рис. 1 представлены основные виды подсечек. Имеются и другие, во множестве вариантов.
Подсечка, а именно, предварительная подсечка, может использоваться как способ снижения напряжений на горизонте доставки. В этом случае опорное давление переносится за зону ведения работ по выпуску и доставке.
Для успешного развития процесса самообрушения рудного массива необходимо создать определенную правильную форму свода обрушения.
Исходя из наблюдений и опыта применения данной технологии в развитых
горнодобывающих странах установлено, что успешное развитие СА мообруше-ния формируется при создании куполообразной формы свода обрушения. Для образования такого свода на первоначальном этапе выпуска руды нужно начать выпуск из центральных воронок. Далее постепенно с увеличением «купола» продолжать выпуск из соседних воронок, но в меньшем объеме и так до полного формирования куполообразного свода.
Процесс самообрушения необходимо контролировать. Контроль состояния и развития свода можно осуществлять с помощью электрической цепи, помещенной в скважину, пробуренную в обрушаемом массиве. Этот способ разработан проф. В.Р. Именитовым, В.В. Поповым и В.Ф. Абрамовым. Разрабатывался этот способ в свое время для контроля толщины целиков и потолочин камер (рис. 2).
Сущность данного способа состоит в следующем: в скважину, предваритель-
Рис. 2. Схема контроля толщины потолочины: 1 - скважина; 2
- массив обрушаемой руды; 3 -обрушенная зона: 4 - электрические сопротивления; 5 - соединительные провода; 6 - магистральные провода
но пробуренную в надкамер-ном целике (в нашем случае
- в массиве обрушаемой руды), помещают по всей длине электрическую цепь из параллельно подключенных сопротивлений. Скважину
заполняют цементирующим раствором, который, затвердевая, схватывается с окружающими породами. Концы выходящих из скважины соединительных проводов подключают к магистральным проводам, которые прокладывают по земной поверхности, если скважины пробурены с поверхности, или по выра-ботким, подходящим к контрольной скважине, если она пробурена из подземной выработки.
В безопасном месте (вне зоны обрушения) к магистральным проводам подключают источник тока и контролирующий прибор (например, амперметр). При отслаивании и обрушении пород в кровле, вместе с ними обрушается сцементированная с этими породами часть скважины с заключенными в этой части сопротивлениями. При этом электрические параметры (сопротивление и ток) всей цепи изменяются, что отмечается прибором. Для удобства снятия показаний его можно градуировать также и в метрах.
Следующей возможностью снижения кусковатости является использование повышенной этажности очистных блоков. При опускании кусков руды проис-
Рис. 3. Диаграмма распределения фракционного состава выпускаемой из высоких блоков руды
ходит их самоизмельчение по мере движения к выпускным воронкам.
На рис. 3 представлена диаграмма распределения фракционного состава выпускаемой из высоких блоков руды.
Так, из представленной диаграммы видно, что при выпуске руды из блоков большой высоты куски руды диаметром 2,5 м и 2 м полностью исчезают. Куски размерами 1,5 м составляют около 3% и метровых кусков - порядка 8%. Следовательно, при использовании блоков увеличенной высоты объем вторичного дробления может быть существенно уменьшен.
Одним из важнейших технологических решений является правильный выбор оборудования на выпуске и доставке. 50 лет назад, когда не было мощной самоходной техники, выпуск и доставку руды проводили с помощью скреперных лебедок. Размеры выпускных воронок были маленькие: сверху её диаметр составлял 8 м а внизу - 1,5-2,5 м.
В тех условиях для нормального выпуска требовалась кусковатость выпускаемой руды с диаметром куска -
максимум 50 см, так как известно, что для выпуска руды без зависаний соотношение размера куска и размера воронки в ее горловине должно быть 1:4. Поэтому объем вторичного дробления был огромным, производительность блоков была низкой.
В современных условиях на выпуске и доставке руды используются мощные самоходные погрузо-доста-вочные машины грузоподьемностью до 25 тонн, с шириной ковша, достигающей 3,5 м. Ковш может вмещать куски руды размерами до 6 кубометров. Размеры воронки основания блока с плоским днищем могут быть такие: верхний диаметр - до 20 м и нижний диаметр - 4-5 м. Приемлемый размер среднего куска становится 1.0 - 1.2 м (рис. 4) .
В заключении следует отметить, что использование рассмотренных технологических решений, а именно:
- обеспечение куполообразной формы свода самообрушения,
- использование увеличенной высоты этажа,
Габаритная ширина х высота, мм Высота с поднятым кузовом, мм Грузоподъемность, т Вместимость ковша, м3
3710x3161
7370
24
10
Рис. 4. Погрузо-доставочная машина Того 2500Е (фирма Татгоск)
- применение мощной самоходной обрушении низкозатратным и высоко-техники позволяют сделать технологи- производительным.
ческий процесс добычи руды при само-------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузьмин Е.В., Узбекова А.Р. Самообрушение руды при подземной добыче. - М.: Изд. МГГУ, 2006.- 285. ЕШ
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Кузьмин Е.В. -доктор технических наук, профессор,
Баранов, А.В. -
Московский государственный горный университет.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 15 симпозиума «Неделя горняка-2008».
