CC BY
68
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 6 «ПРОБЛЕМЫ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ И НЕРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ»
М.В. Рыльникова,
Э.Ю. Мещеряков
Магнитогорская государственная горно-металлургическая академия
К ВОПРОСV КЛАССИФИКАЦИИ СПОСОБОВ КОМБИНИРОВАННОЙ разработки МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Широкое развитие комбинированной разработки месторождений , многообразие технологических схем отработки прикарьерных запасов с различными комбинациями технологии и оборудования открытых и подземных работ обусловливает необходимость систематизации вариантов комбинированной разработки для обеспечения возможности комплексного проектирования отработки месторождения в целом.
Вопросы классификации комбинированной разработки месторождений рассмотрены в работах Ю.П. Юматова. П.Э. Зуркова. В.А. Щелканова. A.A. Вовка и Г.И. Черного, Ю.В. Демидова, В.Н. Калмыкова. Т.М. Мухтарова |1-7].
В основу классификации Б.П. Юматова |1] положена последовательность перехода с одного способа на другой при отработке месторождения и возможность одновременного ведения открытых и подземных работ, при этом дана классификация конкретных рудных месторождений, разрабатываемых комбинированным способом.
В классификации A.A. Вовка - Г.И. Черного [2] дополнительно содержатся требования к методам и системам ведения открытых и подземных работ, а также вводится способ шнеко-буровой выемки из карьера и способ ведения подземных работ из карьера с созданием единого выработанного пространства.
В классификации В.А. Щелканова [3], получившей наибольшее распространение, расширяются и углубляются положения вышерассмотренных классификаций и дополнительно вводятся количественные показатели, характеризующие степень совмещения работ во времени и в пространстве, тесноту технологической взаимосвязи горных работ.
В предложенной Т.М. Мухтаровым классификации [4] систем при комбинированном способе разработки месторождений с различным углом падения залежи вводятся понятия признаков и возможных элементов комбинации и дается оценка компенсационного эффекта от сочетания технологических схем на основе критерия приведенных затрат.
Таким образом, в основе рассмотренных классификаций положены : последовательность и степень совмещения работ во времени и в пространстве, теснота технологической взаимосвязи и эффективность различных элементов комбинации.
Следует отметить, что независимо от того, какая схема ведения горных работ принята при проектировании комбинированной отработки месторождения ( последовательная или параллельная) , в любом случае будет иметь место достаточно длительный период совмещения открытых и подземных горных работ. В этот период предъявляются особенно жесткие требова-
ция но обеспечению безопасности работ, организации управления состоянием массива, увязки во времени и в пространстве технологии производства работ, изоляции подземных выработок. С другой стороны имеется возможность использовать преимущества. обусловленные комбинацией различных способов разработки на одном месторождении - выбор комбинированного вскрытия и технологии использование совместных транспортных схем , расширение границ эффективного применения с обеспечением оптимального сочетания оборудования открытых и подземных работ.
Наиболее сложной в техническом отношении в период совмещения открытых и подземных работ является выемка при-контурных запасов - запасов переходной зоны. Это связано с трудностью управления состоянием подрабатываемых бортов карьера, сложностью обеспечения безопасности работ, необходимостью изоляции подземных выработок от атмосферы карьера, и от прорыва паводковых и ливневых вод. Поэтому способ отработки при конту рных запасов используется в качестве основного классификационного признака в представленных ниже классификациях.
П.Э. Зурков [5] в основу классификации вариантов выемки переходных зон при комбинированной разработке положил способ управления состоянием подрабатываемых бортов карьера , а в качестве дополнительных признаков - технологические особености операций по обрушению или поддержанию бортов , указав область их применения по углу падения залежи.
В.Н. Калмыков [6] ,сохраняя основной классификационный признак П.Э. Зур-кова, вводит в качестве дополнительных признаков способ изоляции подземных выработок , возможность совмещения во времени подземной разработки переходной зоны с открытыми горными работами и степень использования при этом элементов и технологии открытых горных работ, а
также добавляет открыто-подземную технологию выемки приконтурных запасов.
В качестве классификационного признака А Д. Черных [7] использует месторасположение запасов относительно предельного контура и выделяет способы разработки прибортовых. придонных и собственно законтурных запасов . Такое разделение предполагает учет конструктивных особенностей систем на различных участках , но исключает из рассмотрения технологию выемки запасов вблизи дна под бортами карьера.
В классификации Ю В. Демидова [81 в качестве классификационного признака принят способ разделения выработанных пространств, образующихся в результате подземной и открытой выемки запасов при комбинированной разработке месторождений, так как именно от способа разделения выработанных пространств зависит выбор систем подземной разработки прикарьер-ных запасов. В качестве дополнительного признака для разделения на группы используется способ создания и последующей отработки разделительного целика. Приведены горно-геологические условия применения каждой группы и системы подземной разработки прикарьерных запасов.
Рассмотренные классификации внесли существенный вклад в развитие комбинированного способа и повышение его эффективности, в разработку принципов проектирования. Для дальнейшего совершенствования комбинированного способа , на наш взгляд, при классифицировании целесообразно использовать понятие фронта очистных работ (суммарная протяженность очистных забоев в карьере, на шахте, этаже, ярусе; линия действующих очистных забоев).
Фронт очистных работ можно создать следующими способами горных работ : подземными, открытыми, геотехнологиче-скими, комбинированными - например, подземными работами в сочетании с гео-
технологией, открыто-подземными работами с созданием единого выработанного пространства (ОПЯ), сочетанием подземных и открытых работ с кучным выщелачиванием в карьерном пространстве.
Согласно толковому словарю русского языка В.И.Даля, комбинация - это любое сочетание чего - либо с чем - либо, слагающее единое целое . Понятие “совместный” характеризует сочетание во времени, пространстве, а также причинную последовательность явлений.
В соответствии с этим: Комбинированные горные работы - работы,осуществляемыс единым фронтом
по единой технологической схеме с комбинацией элементов различных способов горных работ.
Совместные горные работы - это горные работы с совмещением открытого и подземного фронтов очистной выемки в пространстве и во времени.
Комбинированнаи разработка ме-сто рожден и н - это отработки месторождения, осуществляемая технологически взаимосвязанными фронтами открытых и подземных работ или единым фронтом комбинированных горных работ.
Способы комбинированной разработки
Комбинированные горные работы
Совместные горные работы
фронтом
открыто-
подземных
работ
фронтом подземных и геотехно-логических работ
фронтом открытых и геотехно-логических работ
фронтом фронтом
открытых подземных
с переходом с переходом
на подзем- на открытый
ный
одновре-
менно
фронтами
ОГРи
ПГР
Принципы разработки месторождения комбинированными горными работами подробно освещены в трудах М.В.Агошкова, В.И.Терентьева, Д.М.Казикаева. М.Г.Новожилова, В,А,Щелканова, В.Ж. Аренса и других ученых. Предметом наших исследований являются способы комбинированной совместной разработки месторождений.
Учитывая отсутствие единообразия и однозначности трактовки терминологических понятий “переходный горизонт” , “ переходная зона” , “ приконтурные”, “приграничные”, “законтурные” запасы и существенное влияние на выбор технологии и расчет конструктивных параметров элементов систем совместной разработки месторасположения запасов , предлагаем следующую их классификацию (рис.1).
Рис. 1 Классификация запасов при комбинированной разработке месторождений 1 - предельный контур карьера, II - зона влияния карьерного пространства на напряженно-деформированное состояние массива: запасы: I -карьерного поля. 2 - шахтного поля, 3 - внутренние приконтурные, 4 - прикарьерные, 5 - удаленные от карьера, б - внешние приконтурные.
Предельный контур карьера ( I ) разделяет запасы месторождения на 1 - запасы карьерного поля и 2 - запасы шахтного поля (законтурные - залегающие за предельным контуром карьера).
В запасах карьерною поля выделяем 3 - внутренние (карьерные) приконтурные запасы, непосредственно примыкающие к предельному контуру карьера, отработка которых требует комплекса специальных мероприятий по обеспечению устойчивости бортов и безопасности ведения открытых горных работ в зоне влияния подземных .
Линия II , определяющая зону влияния карьерного выработанного пространства на напряженно - деформированное состояние (НДС) массива, разделяет законтурные запасы на : 4 - прикарьерные, находящиеся в зоне влияния карьера на НДС массива , 5 - удаленные от карьера , залегающие вне зоны влияния карьера, отрабатываются по независимой от открытых работ схеме, возможно совместное вскрытие.
В прикарьерных выделяем 6 - внешние ( шахтные) приконтурные запасы , которые непосредственно примыкают к предельному контуру карьера, параметры элементов разработки должны обосновываться по фактору устойчивости сдвигающим нагрузкам от подрабатываемых бортов и надежности изоляции подземных выработок.
По технологическим соображениям прикарьерные запасы также разделяются на прибортовые и подкарьерные , которые в свою очередь включают придонные и под-борговые (расположенные ниже дна карьера под бортами).
В предлагаемой нами классификации способов комбинированной разработки совместными горными работами (табл. 1) в качестве основного признака принят способ разделения фронтов открытых и подземных горных работ, который, по нашему мнению, определяет все основные элементы технологической схемы: способ изоляции подземных выработок, способ управления состоянием подрабатываемых бортов карьера.
Дополнительные признаки классификации Условия применения
• класса Способ разделения фронтов работ Способ и золяцин подземных выработок Способ управления бортами карьера Системы подземной разработки прикарьер-ны\ запасов Возможные комбинации Порядок совмещения работ горно - геологические пример использова- ния
I С оставлением несущего барьерного целика и потолочины Сохранение рудного целика Обеспечение устойчивого Камерно - столбовые системы разработки, ка Полная, Одновременная с совмещением работ в вертикальной и горизонтальной плоскости, последовательно открыто подземная, подземно - открытая разработка Пологие и наклонные рудные залежи,малой и средней ценности, руды и породы устойчивые Джезказганс- кое месторожде- ние
состояния за счет несущих целиков мерные и слоевые системы с закладкой выработанного пространства средняя Рудные тела наклонные и А.ттыи
Формирование породного целика частичная крутопадающне.раз деленные вмещающими породами средней, высокой устойчивости и ценности топканское месторожде- ние
С оставлением разделительного целика и по -толочины с последующим погашением Создание слоя обрушенных руд'и пород Принудительное обрушение Этажного и подзтаж-ного обрушения, камерные системы с последующим погашением целиков Полная, средняя. частичная Одновременная с совмещением работ в вертикальной или горизонтальной плоскости, последовательная открыто подземная разработка Крутопадающие и наклонные рудные залежи малой и средней ценности, руды и породы средней устойчивости "Кидд- криг" (США)
Самообрушение при подработке то же (руды и породы неустойчивые) Андреевское месторож-ие
III С оставлением рудного барьерного целика и последующей его отработкой комбинированными горными горными работами Рудный барьерный целик на стадии возведения искусственного (искусственный массив на сталии отработки барьерного целика) Обеспечение устойчивости за счет сочетания рудных целиков, скусственного массива, пригрузкн бортов вскрышными породами Камерные и слоевые системы с твердеющей закладкой частичная и полная на стадии отработки барьерного целика Одновременная с совмещением работ в вертикальной или горизонтальной плоскости, последовательная открыто-подземная Рудные залежи любых мбщноаи и угла падения, ценные, руды н породы устойчивые и средней устойчивости Учалинское месторождение ! северный фланг)
Возведением искусственных барьерного целика и потолочин в подземных условиях Рудный или породный разделительный целик и. в дальнейшем, искусственный массив Обеспечение устойчивого состояния за счет поддержания бортов искусственным массивом Камерные системы раз работки с твердеющей и комбинированной закладкой, камерно-столбовые системы с закладкой частичная Одновременная с совмещением работ а вертикальной и горизонтальной плоскостях, последовательная подземно-открытая разработка Условия залегания и мощность любые, руды ценные и средней ценности, устойчивые и средней устойчивости Гайское, Тишинское месторож- дения
С возведением искусственного перекрытия в карьерном пространстве Искусственный целик из твердеющей закладки, слой насыпных пород, гибкое перекрытие и слой насыпных Поддержание в устойчивом состоянии за счет искусственного перекрытия Камерные и слоевые системы с закладкой выработанного пространства частичная Последовательная открыто -подземная разработка Крутопадающие и наклонные рудные залежи, любой мощности, средней и высокой ценности Сибайское, месторож- дение
пород Льдопород ный целик в проектах отработки месторождений Севе ра
Искусственный целик из льдопородной закладки Принудительное об рушение, самообру-шение бортов Системы подэтажного и згажного обрушения полная, частичная Кругопадающие и наклонные мощные рудные зал ежи.средней ценности, руды и породы средней и малой устойчивости
пари аигы систем подземной разработки нрикарьерных запасов, возможные комбинации технологии и порядок совмещения
работ.
Полной комбинацией считаем использование в очистных процессах технологии открытых и подземных работ с возможными совмещением транспортных схем. совместным вскрытием, использованием карьерного пространства для строительства подземного рудника : водоотлива, вен I илянии. энергоснабжения, ремонтного хозяйства. В средней комбинации отсутствуют сочетания цементов технологии открытых и подземных горных работ в очистных процессах. Частичная комбинация подразумевает возможность использования карьерною пространства для строительства подземного рудника и совмещения вспомо-I ательных процессов.
Целью предлагаемой классификации является повышение эффективности комбинированной разработки месторождения и счет выбора способа разделения фронтов открытых и подземных работ на стадии проектирования и определения в соответст-вии с конкретными горно-геологическими условиями основных элементов технологических схем. Выделение признаков комбинации и совмещения позволит рассмотреть
все вариант ы комбинированной совместной разработки.
СПИС ОК ЛИТЕРАТУРЫ
I Юматов Ь.П. Технология открытых юр-ных работ и основные расчеты при комбинированной разработке рудных месторождений. М.: Недра. 1966.167с.
2. Вовк А.А., Черный Г.И. Разработка месторождений полезных ископаемых комбинированным способом Киев : Наук думка, 1965 192 с
3. Щелканов В.А Комбинированная paipa-ботка рудных месторождений. М.: Недра . 1974. 250 с.
4. Мухтаров T М Комбинированный способ разработки месторождений полезных ископаемых. М. Наука. 1988. 321 С
5. Зурков П.Э Классификация открыто-подземных методов разработки переходных этажей. -Сб. науч трудов Действие промышленных взрывов на массив горных пород и сооружения Вып.5) -Магнитогорск. - 1969. с 49 - 55.
6 Калмыков Н И Классификация способов отработки приконтурных запасов // Подземная разработка мощных рудных месторождений : Межвуз. сб. науч. трудов МГМИ - Екатеринбург: Изд. УЛИ. - 1993. с. 5-8.
7. Черных А.Д. Классификация способов от-крыто-подземной разработки месторождений по направлению и времени выемки полезных ископаемых. - Сб. ВЗНИ Комплексная переработка железных руд КМА - Белгород. 1982
8 Демидов Ю.В О классификации систем комбинированной разработки рудных месторождений . - Г орный журнал . - 1995. - № 4. - с. 16 - 19.
© М.В. Рыльникова, Э.Ю. Мещеряков
