CC BY
51
А.П. Волков
К ОБОСНОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МАЛОМОЩНЫХ НАКЛОННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ С СЕЛЕДОСТАВКОЙ ГОРНОЙ МАССЫ НА ЖЕЗКАЗГАНСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
ГТа Жезказганском месторождении к маломощным относят
-Ш-Л. рудные залежи толщиной от 2 до 5 м. При этом балансовые запасы, сосредоточенные в маломощных залежах по всему месторождению, составляют 60-70 млн. т, и из них приблизительно около трети в наклонных залежах. Однако большая часть этих запасов временно не отрабатывается. Это связано с тем, что на рудниках ОАО «Корпорация «Казахмыс» повсеместно используется крупногабаритное самоходное погрузочно-доставочное оборудование, которое непригодно для отработки маломощных залежей.
В настоящее время имеется достаточно большой опыт отработки маломощных залежей с использованием малогаба-ритных буровых и погрузочно-доставочных машин (ПДМ). Так, например, при отработке маломощных (2-3 м) наклонных залежей на Лово-зерском ГОКе был использован вариант системы разработки длинными столбами по простиранию и доставкой руды малогабаритными ПДМ [1] . При этом из-за подрезки почвы камер для перемещения ПДМ разубоживание руды составило 17-25%, а объем нарезных работ за счет проходки наклонных съездов (заездов) в выемочные камеры составил 75-100 м3 на 1000 т руды. Также известен способ разработки наклонных рудных залежей с использованием искусственных селевых водо-каменных потоков для доставки отбитой руды [2]. Этот способ позволяет свести к минимуму разубо-живание руды и объем нарезных работ за счет расположения камер по восстанию рудной залежи.
Для отработки маломощных наклонных залежей рядовых и малоценных руд предлагается вариант камерно-столбовой системы разработки с расположением камер по простиранию с использованием комбинированного способа доставки руды в выработанном пространстве, включающего скреперную доставку отбитой руды в камерах, селедоставку руды по специальной доставочной восстающей выработке и гидромониторную зачистку оставшейся руды на
Рис. 1. Вариант камерно-столбовой системы разработки маломощных наклонных рудных залежей с использованием комбинированного способа доставки с нисходящей послойной выемкой руды
почве камер (рис. 1). Сущность этого варианта заключается в следующем.
Отрабатываемый блок (панель) разбивают на два крыла, которые разделяют на выемочные камеры по простиранию рудной залежи, а между камерами оставляют столбчатые целики прямоугольной формы. В нижней части блока проходят транспортный штрек 1, а в верхней части блока проходят вентиляционный штрек 2. Между транспортным 1 и вентиляционным 2 штреками проходят доставочную восстающую выработку 3 с заглублением в подстилающие породы на высоту сечения и затем расширяют ее до 4-5 м. В боковой стенке вентиляционного штрека 2 в створе с доставоч-ной восстающей выработкой 3 сооружают капитальную аккумулирующую емкость для воды 4. Конструкция аккумулирующей емко-
сти 4 представляет собой заперемыченную камеру со стороны вентиляционного штрека 2. При этом стенки камеры для предотвращения утечек воды покрывают торкет-бетоном, в а бетонной перемычке устанавливают дверь - затвор створчатого типа. По обе стороны доставочной восстающей выработки на уровне отметки почвы рудной залежи проходят людские ходки 5.
В людских ходках 5 в створе с линией забоя располагают скреперные лебедки 6, которые периодически передвигают вниз по мере уходки забоев. Для этого скреперные лебедки 6 устанавливают на салазки, в которых платформа находится в горизонтальной плоскости относительно уклона ходков 5. Передвижку скреперной лебедки 6 на салазках осуществляют при помощи специальной монтажной лебедки.
В нижней части блока на одном из его флангов, в боковой стенке транспортного штрека 1 оформляют камеру 7. При этом первоначально ее используют как лебедочную, а после сооружения водосборника 8 в этой камере устанавливают насос для подачи воды в аккумулирующую емкость 4.
Очистные работы ведут одновременно в обоих крыльях блока с некоторым опережением отработки одного крыла относительно другого. Отбойку руды осуществляют нисходящими слоями толщиной 1,5-2,0 м. После отбойки слоя руды в камере осуществляют ее скреперование на доставочную восстающую выработку 3. Затем, по мере накопления на почве доставочной восстающей выработки 3 навала отбитой руды заданного объема, производят наполнение аккумулирующей емкости 4 водой и ее выпуск в эту доставочную выработку. В результате взаимодействия потока воды с навалом образуется шахтный селевой водокаменный поток, который под действием гравитационных сил и энергии потока воды перемещается вниз по наклонной почве до-ставочной восстающей выработки 3 в транспортный штрек 1, где после оттока «отработанной» воды в водосборник 8 отбитую руду с помощью самоходного погрузочно-доставочного оборудования транспортируют до капитального рудоспуска или ствола.
После выемки запасов в вышележащей камере и частично в нижележащей осуществляют прорезку ленточного целика до размеров столбчатых целиков. При этом оставшуюся отбитую руду между столбчатыми целиками смывают струями воды из гидромониторов 9, установленных в вышележащей камере. Затем смытую
руду скреперуют в доставочную восстающую выработку 3 и по описанной выше схеме в виде шахтного селевого потока доставляют в транспортный штрек 1.
Таким образом, чередуя выемку камерных запасов при помощи скреперного оборудования и селедоставки руды с гидромониторной зачисткой почвы залежи между целиками, производят отработку всех запасов руды.
Достоинством предлагаемой системы разработки являются низкие показатели разубоживания руды (1-2 % за счет прихвата пород из кровли и почвы из-за перебура шпуров), широкий фронт очистных работ, высокая производительность селедоставки горной массы и уменьшение загазованности и запыленности горных выработок. Для отработки маломощных (до 2,5 м) наклонных залежей ценных и весьма ценных руд предлагается вариант камерной системы со сплошной выемкой руды с закладкой и селедоставкой горной массы (рис. 2). Сущность этого варианта системы разработки заключается в следующем.
Отрабатываемый блок разбивают на камеры по восстанию рудной залежи. В нижней части блока проходят транспортный штрек 1 и в верхней части вентиляционный штрек 2. Отработку камер начинают с фланга блока. При этом в первой камере вдоль ее оси проходят буровую восстающую выработку 3 с использованием буро-взрывных работ и скреперной доставки горной массы (рис. 2). После проходки буровой восстающей выработки 3 производят обу-ривание из нее запасов камеры. В это же время в вентиляционном штреке 2 сооружают аккумулирующую емкость для воды 4 путем установки разборных водонепроницаемых перемычек, а в месте сопряжения буровой восстающей выработки 3 и вентиляционного штрека 2 устанавливают разборную водонаправляющую перемычку 5. В нижней части блока сооружают водосборник 6. При этом используют существующие выработки, расположенные ниже транспортного штрека 1. Для задержки рудной мелочи устанавливают в транспортном штреке 1 перед водосборником 6 дренажную перемычку 7. После сооружения указанных устройств, обеспечивающих замкнутую схему водооборота, приступают к очистной выемке.
|тптпииггг1*г у ■ вшппЪ
Рис. 2. Вариант камерной системы со сплошной выемкой руды с закладкой с селедоставкой горной массы
Отбойку руды в камере осуществляют путем взрывания зарядов ВВ в верхних комплектах скважин, пробуренных из буровой восстающей выработки 3. Воду на навал отбитой руды в камере подают по заперемыченному участку вентиляционного штрека 2 и буровому восстающему 3. Смытую в транспортный штрек 1 отбитую руду при помощи погрузочно-доставочного оборудования доставляют далее до капитального рудоспуска или ствола.
После выемки руды в первой камере устанавливают параллельно стенке рудного массива на расстоянии от него, равном ширине буровой восстающей выработки 3, стойки в распор с кровлей камеры и на них навешивают щиты 8 (рис. 2). Затем после установки щитов 8 (опалубки) производят подачу твердеющей закладочной смеси в заперемыченное выработанное пространство камеры из вентиляционного штрека 2. После набора твердеющей закладочной смесью нормативной прочности производят демонтаж опалубки и разборных (пневматических или гидравлических) стоек. Затем приступают к отработке запасов руды во второй камере (рис. 2). Из буровой восстающей выработки 9, образованной между бетонным и рудным массивами, осуществляют бурение вееров скважин, от-
бойку руды и подачу воды на навал руды по описанной выше схеме.
Таким образом, чередуя отработку камер с закладкой и оформлением буровых восстающих выработок, производят выемку всех запасов блока.
Достоинством предложенного варианта системы разработки с закладкой с селедоставкой руды является достаточно высокая интенсивность очистной выемки. Это обеспечивается за счет небольших затрат времени на оформление буровой восстающей выработки без проведения трудоемких и дорогостоящих буровзрывных и погрузочно-доставочных операций. Кроме того, за счет распора стоек в кровлю обеспечивается упрочнение непосредственной кровли от возможных отслоений и вывалов горной породы. Также за счет использования перемычки в качестве дренажной при заполнении выработанного пространства твердеющей смесью обеспечивается быстрый отток избыточной воды и твердение закладочного материала до нормативной прочности.
Для обоснования целесообразности селедоставки руды необходимо знать параметры искусственного селевого потока — угол наклона русла ак и минимальную массу воды тв, необходимую для образования селя. При значениях этого угла наклона меньше критического значения безнапорный сель невозможен. Критический угол наклона русла (камеры, выработки) определяют из выражения
[3]
а, > arctg М^;/о) |) , (1)
P+Po( Кр - 1)
где р и ро — плотность породы (руды) и воды, соответственно; Кр
— коэффициент разрыхления породы (руды); ц — динамический коэффициент трения (для жезказганских медистых песчаников ц = 0,839).
Формула для определения минимального расхода воды mBmin в зависимости от массы породы тп имеет вид
тп Lcosa- sin а)
те. =—^-----------------К3 , (2)
s”n . Licosa
sin а +1-----
К.р -1
А-А
“Н
Б1
Б-Б
±А
Рис. 3. Конструкция аккумулирующей емкости для воды
где Кз = 1,1-1,3 — коэффициент запаса расхода воды, зависящий от расстояния транспортирования.
В зависимости от принятых технологических схем разработки различны конструкции аккумулирующих емкостей для воды.
При наличии стационарного русла (выработки, камеры) целесообразно сооружать капитальную аккумулирующую емкость (рис. 1), которую располагают в боковой стенке вентиляционной выработки. В том случае, когда руслом являются множество камер, следует сооружать разборную аккумулирующую емкость в самой вентиляционноходовой выработке (рис. 3).
Аккумулирующую емкость 1 сооружают путем установки разборных сквозных перемычек 2, в которые врезают двери створчатого типа 3 для выпуска воды и обеспечения прохода людей в любую сторону от этой емкости. Причем, установка дверей в обеих перемычках позволяет также осуществлять выпуск воды в обе сто-
роны при наличии соответствующих уклонов в выработке. Для направления потока воды в нужную камеру в месте ее сопряжения с выработкой сооружают разборную водонаправляющую перемычку 4, составленную из связанных между собой деревянных брусков.
В рассмотренных конструкциях аккумулирующих емкостей важнейшим элементом является дверь, перекрывающая выпускное отверстие. Учитывая давление воды на стенки емкости, дверь следует изготавливать из металла, усиленного ребрами жесткости. При этом для ее изготовления не требуется особых высокопрочных марок сталей и большой точности исполнения. Также не требуется специальное уплотнение с целью исключения утечек воды из емкости. Достаточно перед наполнением емкости заделать щели в дверной коробке путем нанесения слоя монтажной пены с внутренней стороны двери. Для обеспечения доступа людей в емкость или из емкости в верхней ее части оставляют лаз с лестницей. Закрывание дверей осуществляют обычным выдвижным затвором. При необходимости для поджима двери можно использовать клин, который забивают между затвором и скобой. Учитывая давление воды на дверь, целесообразно устанавливать два запора: в верхней и нижней частях двери. Открывание двери осуществляют с помощью небольшой лебедки, установленной на безопасном расстоянии от аккумулирующей емкости.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боборыкин В.Н., Бессонов И.И., Попов А.Б. Повышение эффективности разработки маломощных рудных залежей // Горный журнал, 1989, №5. С. 25-28.
2. Рогов Е.И., Волков А.П., Борщаговский А.И. Перспективы применения селедо-ставки руды при разработке наклонных залежей // Всемирный горный конгресс 12-16 сентября. Т. 2.. София. Болгария. 1994. С. 546-552.
3. ДюковВ.Л., Волков А.П. Авт. свид. СССР № 1656096, Е21С41/06, 1991.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Волков А.П. - кандидат технических наук, докторант, Институт горного дела им. Кунаева, Республика Казахстан.
© Л.А. Саматова, Л.А. Киенко, О.В. Воронова, Л.Н. Плюснина,
