CC BY
90
- © В.С. Марков, А.А. Николаева,
В.Н. Лабутин, 2014
УДК 662.272.26
В.С. Марков, А.А. Николаева, В.Н. Лабутин
КАМЕРНАЯ СИСТЕМА ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ АЛМАЗОНОСНОЙ РОССЫПИ «СОЛУР»
Предложен вариант камерной системы разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений с применением проходческих комбайнов, самоходного оборудования и автотранспорта. Дано подробное описание технологии горных работ, приведены параметры системы разработки, технологии закладочных работ и укрупненные технико-экономические показатели сравниваемых систем разработки. Ключевые слова: россыпные месторождения; камерная система разработки; проходческий комбайн; погрузочно-доставочные машины; закладка.
В настоящее время подземная разработка большинства россыпных месторождений Северо-Востока России осуществляется камерно-лавной системой с переносным оборудованием, отличающимся большим удельным весом горно-подготовительных работ (20-25%), высокими потерями продуктивных песков (12-20%). Горные работы проводятся небезопасным и малопроизводительным буровзрывным способом. Поэтому, становится актуальной проблема существенного повышения технико-экономических показателей подземной разработки мно-голетнемерзлых россыпных месторождений путем внедрения безвзрывной технологии на основе применения проходческих комбайнов, высокопроизводительных погрузочно-доставочных машин (ПДМ) и автотранспорта.
В последние годы геологами выявлен ряд глубокопогребенных россыпных месторождений алмазов, отработка которых рациональна только подземным способом. Определенный интерес представляет россыпь «Со-лур», которая залегает вблизи рудника «Интернациональный» (г. Мирный).
Горно-геологические условия залегания погребенной россыпи «Солур»: глубина залегания продуктивного плас-
та - 6-54 м; мощность продуктивного пласта - 0,2-4,9 м (средняя - 1,0 м). Продуктивный пласт россыпи неоднороден по составу и представлен следующими литологическими разностями пород: пески, песчаники с примесью гравийно-галечного материала; галечники песчано-глинистые, алев-ритистые; переслаивание галечников и алевролитов; алевролиты с включением гальки, гравия. Породы, слагающие месторождение, многолетнемерз-лые. Температура пород продуктивного пласта равна минус 2-3 °С [1].
Впервые вариант камерной системы разработки многолетнемерзлых россыпей с полевой подготовкой пласта к выемке с буровзрывной отбойкой песков был предложен сотрудниками ВНИИ-1 [2].
Для разработки месторождения «Солур», а также подобных им россыпных месторождений нами предлагается вариант камерной системы с применением проходческих комбайнов, самоходной техники, с закладкой выработанного пространства. Вариант конструктивного исполнения предлагаемой системы представлен на рис. 1.
На данном этапе отработки месторождения рассмотрен следующий
Рис. 1. Начальный этап отработки панели: 1 - въездной ствол; 2 - выездной ствол; 3 - откаточный штрек; 4 -заложенная камера; 5 - камера, находящаяся в очистной выемке; 6 - междукамерные целики (вторичные камеры); 7 - комбайн очистной; 8 - закладочная машина; 9 - ПДМ; 10 - перемычка; 11 - засечки, 12 - автосамосвалы
вариант комплексов оборудования: -проходческий комбайн АМ-75, ПДМ для погрузки песков и закладочных работ, автосамосвалы МоАЗ (или самоходные вагоны), метательная закладочная машина УМЗК.
Шахтное поле (панель) вскрывается двумя наклонными стволами (рис. 1). Один из них въездной (1), другой - выездной (2), которые соединяются откаточным штреком (3) и оконтуривающи-ми выработками, служащими в дальнейшем в качестве вентиляционных и вторыми выходами из очистных камер.
Наклонные транспортные стволы (автомобильные съезды) проходят под углом 8-10° комбайнами среднего класса (АМ-75, П-220, КСП-42 и др.) ПДМ (ПД-5, ПД-8) сечением 12-18 м2.
Подготовительные выработки предусмотрено проходить комбайнами. Откаточный штрек проходят по продуктивному пласту сечением 20 м2, а оконтуривающие выработки (вентиляционные штреки) сечением 16 м2. При проходке откаточного штрека предусмотрены засечки (11) первичных камер на глубину до 1,5 м. Засечки в дальнейшем служат нишами для укрытия людей во время движе-
ния ПДМ. Расположение камер под углом к оси откаточного штрека (3), необходимо для облегчения маневра самоходной техники.
Перед началом подготовки вторичных камер производят крепление сопряжений первичных камер с откаточным штреком анкерной крепью с металлической сеткой.
Очистную выемку песков, как в первичных, так и во вторичных камерах начинают после сбойки соответствующих подготовительных выработок с оконтуривающими. Выемка песков в камерах производится проходческим комбайном с режущим исполнительным органом. Проектное сечение камеры 20 м2.
Ширина камер определяется в зависимости от способности кровли сохранять устойчивые незакрепленные пролеты.
Практика применения камерно-лавных систем разработки свидетельствует о том, что кровля выработок пройденных многолетнемерзлых россыпях сохраняет долговременную устойчивость при незакрепленных пролетах выработок до 10 м. Согласно «Инструкции по разработке много-
Рис. 2. Отработка вторичных камер: 1 - въездной ствол; 2 - выездной ствол; 3 - откаточный штрек; 4 -заложенная камера; 5 - камера, находящаяся в очистной выемке; 6 - междукамерные целики (вторичные камеры); 7 - комбайн очистной; 8 - закладочная машина; 9 - ПДМ; 10 - перемычка; 11 - засечки, 12 - автосамосвалы
летнемерзлых россыпей подземным способом» при классе устойчивости III (среднеустойчивые) при камерных системах: устойчивый пролет камеры при допустимой площади обнажения кровли в камере 1,5 тыс. м2 составляет 5-10 м; гарантированный установленный срок устойчивого состояния кровли до 3 месяцев; допустимое абсолютное значение опускания кровли в камере 100 мм [3].
Если мощность продуктивного пласта достаточна для эксплуатации самоходной техники, то продуктивный пласт вынимается комбайном на полную мощность. В случае небольших мощностей пласта 0,2-1,0 м продуктивный пласт вынимается комбайном раздельно, т.е. проходится выработка над пластом равной ширине камеры и высотой, позволяющей применять самоходную технику, затем вынимается сам продуктивный пласт. В технических решениях принято сечение выработки, равное 5х4 = 20 м2 как для первичных, так и для вторичных камер.
На рис. 1 показаны последовательность подготовки, проведение очистных работ и закладка камер: (4) - заложенная камера; (5) - камеры,
находящиеся в очистной выемке (первичные камеры); (6) - междукамерные целики (вторичные камеры).
Транспортировка песков и выкладка их на поверхности предусмотрена с использованием подземных автосамосвалов. Погрузку песков в автосамосвалы производят ПДМ.
После окончания отработки и закладки первичных камер приступают к выемке оставленных между ними целиков. Выемку целиков (т.е. подготовку и отработку вторичных камер) проводят в таком же порядке, как и первичных камер. Отработка вторичных камер показано на рис. 2.
Управление кровлей при предлагаемой системе разработки - комбинированное: поддержание жесткими междукамерными целиками (отработка первичных камер) и плавное опускание кровли на податливые целики из закладочного материала (отработка вторичных камер).
В качестве закладочного материала рекомендуются использовать пустые породы от проходки очистных камер, стволов и породы вскрыши с действующего карьера. Закладка отработанных камер ведется в отступа-
Рис. 3. Общий вид метательной закладочной машины УМЗК: 1 - шарнир; 2 -бункер; 3, 4 - ведомый и ведущий шкивы; 5 - прижимной каток; 6 - лента; 7 - поворотный круг
ющем порядке от границы шахтного поля к откаточному штреку. Доставка закладочного материала из очистных камер, проходки стволов и с других шахтных выработок производится ПДМ. Доставка закладочного материала с поверхности возможна двумя путями: через специально пробуренные скважины большого диаметра и подземными автосамосвалами.
Перспективность технологии бес-целиковой отработки месторождений с закладкой выработанного пространства обусловлена следующими преимуществами:
• реологическими свойствами мно-голетнемерзлых горных пород;
• высокой степенью механизации закладочных работ и производительностью процесса;
• мобильностью технических средств, практически не требующих затрат на монтажно-демонтажные работы;
• высокой надежностью управления кровлей;
• возможностью достижения увязки и высокой степени совмещения производственных процессов в очистных забоях;
• полным соответствием задачам рационального использования недр и охраны окружающей среды.
В соответствии с техническим заданием ИГДС СО РАН в ДонУГИ была спроектирована и изготовлена метательная закладочная машина УМЗК ленточного типа. Техническая характеристика УМЗК приведена в табл. 1, а общий вид на рис. 3 [4].
Таблица 1
Техническая характеристика закладочной машины УМЗК
Показатели Значения показателей
Техническая производительность по закладке, м3/ч не менее 1000
Дальность метания, м не менее 8 м
Скорость движения ленты, м/с 12,5
Угол метания кусков в вертикальной плоскости, град. до 20
Угол метания кусков в горизонтальной плоскости, град до 120
Наибольший размер кусков, мм до 150
Тип электродвигателя ВРП180М8У25 мощность, кВт 11
Скорость вращения, об/мин 930
Основные размеры, мм: ширина длина высота 2100 1750 1300
Масса, кг 1100
Таблица 2
Укрупненные технико-экономические показатели по системам разработки
Показатели Камерно-лавная Камерная
Геологическая мощность пласта, м 1,0 1,0
Выемочная мощность, м 1,8 2,5
Площадь расчетного блока, тыс. м2 20 20
Балансовые запасы тыс. м3 20 20
Общий объем песков, тыс. м3 36 50
Потери при эксплуатации, тыс. м3 3,6 0,4
Потери, % 19,1 2
Объем ГПР, тыс. м3 из них поступает на промывку 10,8 6,0 5,4 2,1
Объем ГПР, % 30 10,8
Объем очистной выемки, тыс. м3 в том числе балансовые пески 23,7 13,1 38.2 15.3
Разубоживание песков, тыс. м3 10,6 1,5
Разубоживание, % 45 10
Объем закладки тыс. м3 40
Производительность труда, м3/чел-смену на ГПР ОР 6-8 10-12 33 33
Отличительной особенностью машины типа УМЗК является наличие поворотного круга (7), обеспечивающего возможность регулирования угла метания кусков закладочного материала в горизонтальной плоскости. Угол метания в вертикальной плоскости регулируется винтовой подачей путем поворота несущей рамы вокруг шарнира (1). Машина имеет стыковочное устройство, позволяющее осуществлять кинематическую и силовую связь с погрузочной машиной 2ПНБ-2. Резинотканевый материал конвейерной ленты закладочной машины, способ склейки и износостойкость соответствуют условиям подземной эксплуатации при отрицательных температурах, минус 15°С при длительном режиме эксплуатации и до минус 30°С - при кратковременном (до 8 ч) режиме.
Укрупненные технико-экономические показатели по системам разработки приведены в табл. 2.
Технико-экономическое сравнение вариантов камерно-лавной системы разработки с камерной показывает, что преимущества камерной системы достаточно очевидны. Производительность труда на ГПР увеличивается 4-5 раз, на очистных работах 2,5-3 раза. Объем ГПР при камерно-лавной системе разработки составляет 30%, а при камерной - 10,8%. Снижаются потери полезного ископаемого с 19,1 до 2% и уменьшается разубоживание песков с 45 до 10%.
Технические решения при вскрытии, подготовке, проведении очистных работ и технология закладочных работ в условиях подземной разработки многолетнемерзлых россыпей не применялись. Поэтому предложенные нами технические решения подлежат последующей корректировке по результатам исследований выполненных в опытном блоке шахты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Разработать технологический регламент на отработку россыпного месторождения «Солур» подземным способом. Тема 2305-777 этап № 25. Мирный. 2006. - 120 с.
2. Суханов О.С., Кудлай Е.Д., Мамаев Ю.А. Камерная система разработки мно-голетнемерзлых россыпей с полевой подготовкой пласта песков к выемке / Совершенствование техники и технологии разработки многолетнемерзлых россыпей: Сб. науч. тр. ВНИИ-1 золота и ред. металлов. - Магадан, 1983. - С. 12-13.
3. Мамаев Ю.А., Курсакин Г.А., Рассказов И.Ю., Душкин А.Н., Фидря С.С., Куд-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
лай Е.Д. Инструкция по разработке много-летнемерзлых россыпей подземным способом (камерные и столбовые системы разработки) - М.: Госгортехнадзор РФ, 2000. -112 с.
4. Слепцов А.Е., Сугаренко Г.Г., Ел-шин В.К., Марков В.С., Мамонов А.Ф., Лабутин В.Н. Новые технические и технологические решения при разработке много-летнемерзлых россыпных месторождений подземным способом: Рекомендации. АН СССР. СИБ. Отд. Ин-т горн. Дела Севера. - Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1989. -32 с. ЕШ
Марков Валерий Степанович - кандидат технических наук, доцент, e-mail: marko-valeri@mail.ru, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова,
Лабутин Виктор Никитович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: LabVN@jandex.ru, Институт горного дела Сибирского отделения РАН, Николаева Александра Афанасьевна - аспирант, e-mail: shuriknik-va@mail.ru, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова.
UDC 662.272.26
CHAMBER SYSTEMS IN UNDERGROUND MINING DIAMOND PLACERS «SOLUR»
Markov V.S., Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: marko-valeri@mail.ru, Ammosov North-East Federal University,
Labutin V.N., Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, e-mail: LabVN@jandex.ru, Institute of Mining of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences
Nikolaeva A.A., Graduate Student, e-mail: shuriknik-va@mail.ru, Ammosov North-East Federal University.
In this paper we propose a variant of the chamber systems of development permafrost placer deposits using in heading machines, self-propelled equipment and vehicles. The detailed description of mining technology, presents parameters of the system development, technology and stowing operations consolidated technical and economic parameters of the compared systems development.
Key words: placer deposits; chamber system development; heading machines; bookmark.
REFERENCES
1. Razrabotat' tekhnologicheskii reglament na otrabotku rossypnogo mestorozhdeniya «Solur» podzem-nym sposobom. Tema 23-05-777 etap № 25 (Develop production schedules for mining of placer deposits «Solur» underground way Subject 23-05-777 step number 25), Mirny, 2006, 120 p.
2. Sukhanov O.S., Kudlai E.D., Mamaev Yu.A. Sovershenstvovanie tekhniki i tekhnologii razrabotki mnogoletnemerzlykh rossypei: Sb. nauch. tr. VNII-1 zolota i red. metallov (Improvement of engineering and technology development permafrost placers: Sat scientific. tr. VNII-1 gold and amended metals), Magadan, 1983, pp. 12-13.
3. Mamaev Yu.A., Kursakin G.A., Rasskazov l.Yu., Dushkin A.N., Fidrya S.S., Kudlai E.D. Instruktsiya po razrabotke mnogoletnemerzlykh rossypei podzemnym sposobom (kamernye i stolbovye sistemy razrabotki) (Design manual permafrost underground mining placers (chamber and pillar system development)), Moscow, Gosgortekhnadzor RF, 2000, 112 p.
4. Sleptsov A.E., Sugarenko G.G., Elshin V.K., Markov V.S., Mamonov A.F., Labutin V.N. Novye tekh-nicheskie i tekhnologicheskie resheniya pri razrabotke mnogoletnemerzlykh rossypnykh mestorozhdenii podzemnym sposobom: Rekomendatsii. AN SSSR. SIB. Otd. In-t gorn. Dela Severa (New technical and technological solutions in the development of permafrost underground mining of placer deposits: Recommendations. USSR. Siberian Branch of the Institute of Mining of the North), Yakutsk: YaNTs SO AN SSSR, 1989, 32 p.
