CC BY
60
© Ю.И. Ролионов, П.Г. Паикевич, 2003
УЛК 622.272
Ю.И. Ролионов, П.Г. Паикевич
О ПОРЯЛКЕ ВЕЛЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА РУЛНИКЕ "ИНТЕРНАЦИОНАЛЬНЫЙ"
Для подземной отработки запасов кимберлитовой трубки "Интернациональная" в качестве основного принят механический (комбайновый) способ отбойки руды. Выбор комбайновой отбойки, в первую очередь, обусловлен необходимостью максимальной сохранности кристаллического сырья. Помимо этого безвзрывная отбойка кимберлита дает следующие преимущества:
• разрушающие нагрузки на массив горных пород имеют местное значение, в отличие от масштабного динамического воздействия взрывной волны при использовании БВР, что благоприятно сказывается на устойчивости выработок;
• отсутствие техногенной трещиноватости массива, вызываемой взрывными работами;
• более гладкие и ровные стенки выработок, что приводит к уменьшению таких явлений как заколообразование;
• минимальные отклонения от проектного контура выработок, что в условиях слабых пород трудноосуществимо при использовании БВР. В то же время технология очистной выемки с использованием комбайнов обладает рядом специфических особенностей, накладывающих существенные ограничения на конструкцию применяемых систем разработки. Наиболее существенными из них являются:
• ограниченная маневренность, характерная для машин с электрическим приводом;
• низкая скорость передвижения и, соответственно, нежелательность частых перемещений на большие расстояния;
• для производительной
работы очистные ленты необхо-
димо размещать по длинной оси трубки;
• большие пролеты обна-
жения горных пород на сопряжениях выработок;
• при выборе способов упрочнения массива, крепления выработок и формирования закладочного массива необходимо учитывать то, что рабочий орган комбайна находится в постоянном контакте с горным и, зачастую, с закладочным массивом.
С учетом вышеизложенных факторов, наиболее приемлемыми, при технологии с механической отбойкой кимберлита, являются слоевые системы разработки, из многообразия вариантов которых для комбайновой добычи пригодны лишь немногие варианты, с применением твердеющаей, либо комбинированной закладки.
В условиях субвертикального падения рудного тела предпочтительно применять восходящий порядок отработки лент внутри блока, поскольку нисходящий порядок выемки слоев приводит к перманентному накоплению не-дозакладов из-за усадки закладочного массива и невозможности полной закладки отработанной заходки. В результате закладочный массив будет состоять из несвязанных между собой и несовместно деформирующихся слоев, управлять поведением которых весьма затруднительно. Кроме того, применение нисходящего порядка требует постоянного укрепления нижнего несущего слоя с использованием высокопрочной закладки и армирования, что резко увеличивает трудоемкость работ и себестоимость добычи в целом.
Применение восходящего порядка отработки очистных лент предполагает ведение работ под естественной кровлей с нахождением людей и механизмов в выработанном пространстве. Руды и породы трубки "Интернациональная" имеют среднюю и
местами слабую устойчивость. Поэтому важным является вопрос поддержания устойчивости выработок. Однако комбайновая отбойка руды не позволяет применять большинство из существующих видов крепей для поддержания выработок, пройденных по руде, из-за наличия в их конструкции металлических элементов. Поэтому в условиях, когда основным способом добычи руды является ее механическая отбойка, при выборе методов поддержания очистных выработок необходимо уделять особое внимание использованию естественной устойчивости массива горных пород, пространственновременным параметрам применяемой системы разработки, порядку и последовательности выемки запасов (слоя, ленты, блока), а также технологии производства закладочных работ. В случае использования методов искусственного упрочнения массива необходимо отдавать предпочтение тем из них, которые не влияют отрицательно на процесс механического разрушения кимберлита и выполняются до начала деформирования укрепляемого массива (предварительное упрочнение).
В настоящее время, в качестве основной на руднике применяется слоевая система с твердеющей закладкой с камерно-целиковым порядком выемки слоев и восходящим порядком их отработки. Слой разбивается на заходки шириной 6-7 м и отрабатывается в три очереди (то есть ширина целика составляет примерно 12 м). Слои отрабатывают последовательно в восходящем порядке. Блок высотой 90 м разбивают на 3-4 секции, которые отрабатывают практически параллельно (то есть блок разрезают через каждые 20-30 м по высоте). В каждом подэтаже постоянно работает один комбайн.
Применение такой геотехнологии обусловлено необходимостью обеспечить фронт для одновременной работы 3-4 комбайнов в блоке и выйти на проектную производительность рудника в 500 тыс. т в условиях ограниченной площади трубки.
Анализ состояния горных ра-
бот на руднике показывает, что большая часть выработок имеют достаточную устойчивость без применения искусственных методов поддержания. Имевшие место случаи незначительного разрушения очистных и подготовительных выработок, в основном, были обусловлены тремя факторами:
• длительным сроком существования очистных выработок, в 2-3 раза превышающем время, предусмотренное проектом;
• увеличенным пролетом выработки, обусловленным либо недозакладом в смежной очистной ленте, либо следованием комбайна за контуром рудного тела;
• выходом выработки за контур подработки либо надра-ботки нижележащего слоя в при-контурной части рудного тела.
Согласно геомеханическим расчетам, выполненным М.А. Иофисом и И.А. Мальцевой (ИП-КОН РАН), горные работы на руднике входят в стадию, когда неизбежно начнут проявляться недостатки послойной схемы очистной выемки. По мере уменьшения соотношения мощности рудной потолочины между рабочим слоем и вышележащей рассечкой к горизонтальному пролету подработки, потолочина начнет работать как оболочка (диафрагма) с выпуклостью в сторону очистного пространства, пригруженная боковым (горизонтальным) давлением, в связи с чем неизбежно начнется интенсивное расслоение массива, что, приведет к обрушениям кровли очистных выработок. Поэтому выемка 2-3 слоев, расположенных вблизи искусственной кровли вышележащей секции (подэтажа), должна производиться либо нисходящей слоевой системой с твердеющей закладкой, либо применением камерно-цели-кового порядка отработки оставшихся запасов секции, что позволит уменьшить пролет одновременной подработки расслаивающейся рудной потолочины.
Решения о порядке и последовательности ведения очистных работ, методах поддержания устойчивости выработок, конкретных технологических приемах, обеспечивающих безопасную и
эффективную добычу руды, не могут рассматриваться в отрыве от конкретного варианта системы разработки, применяемого на руднике. Любые применяемые решения являются эффективными только в том случае, если они входят в единый взаимосвязанный технологический комплекс. В связи с этим авторами предложены и согласованы с горным персоналом рудника два направления модернизации применяемой в настоящее время технологии, в зависимости от варианта системы разработки с разделением мероприятий на организационные и специальные.
Основное содержание первого направления состоит в том, чтобы минимизировать отрицательные стороны существующего варианта системы разработки, которые были приведены выше. В целом они заключаются в регулировании геомеханической ситуации за счет рационального и планомерного порядка ведения горных работ. Предложены варианты ведения закладочных работ, позволяющие уменьшить пустот-ность возводимого массива твердеющей закладки. Для отдельных участков даны рекомендации по креплению выработок, а также искусственному изменению физико-механических свойств массива с учетом применения комбайнов.
Выполнение предложенных мероприятий позволит безопасно вести отработку месторождения. Несмотря на это, при сохранении существующего варианта системы разработки неизбежно будут возникать осложнения при доработке каждой секции, связанные с потерей устойчивости рудной потолочины. Такое положение изначально обусловлено характером воздействия применяемого порядка выемки запасов на формирование напряженно-деформированного состояния горного массива и будет периодически возникать при доработке запасов каждой секции.
Мерой, позволяющей кардинально улучшить геомеханиче-скую ситуацию и, соответственно, устойчивость выработок, является изменение порядка выемки запасов блока. На достижение
этой цели ориентировано второе направление модернизации технологии.
Нами предложен вариант слоевой системы разработки с закладкой, камерно-целиковым порядком отработки лент и слоев и восходящим порядком выемки запасов блока. Принципиальная схема приведена на рисунке. Данный вариант предусматривает разбивку запасов этажа на 2-3 блока высотой каждого по 30-45 м, которые затем разбиваются на ленты 1-й и 2-й очередей. Отработка лент ведется слоями в восходящем порядке. Первый разрезной слой имеет высоту 5,25 м, а последующие, за счет оставления технологического недозак-лада - 4 м. Ленты второй очереди вынимаются либо после полной отработки и закладки первичных лент в блоке, либо с определенным отставанием фронта очистных работ в лентах второй очереди по вертикали. Величину отставания необходимо определять исходя из оценки устойчивости контакта руда-закладка; по предварительным оценкам оно должно составлять 16-20 м.
Предлагаемый вариант
сплошной слоевой системы, по сравнению с применяемым на руднике в настоящее время имеет ряд преимуществ.
Применение камерно-целико-вого порядка отработки лент позволит исключить ситуацию, характерную для послойной выемки, когда последовательная выемка слоев ведет к постепенному уменьшению высоты рудной потолочины, отрицательные последствия чего были рассмотрены выше. Наличие естественных, сравнительно жестких опор на первой стадии отработки позволит снизить деформации налегающего массива за счет разделения единого пролета подработки, равного площади трубки в плане, на несколько более мелких, а также за счет того, что из общей суммы деформаций практически исключается усадка закладочного массива, составляющая 1-3 %. К моменту отработки лент второй очереди искусственные опоры (заложенные камеры первой очереди) успевают пройти стадию интенсивной компрес-
Вариант слоевой системы разработки с камерно-целиковым порядком отработки лент: 1 - разрезной слой; 2 -технологический недозаклад для сквозной вентиляции ленты; 3 - ленты первой очереди; 4 - ленты второй очереди; 5 - разрезной орт; 6 - вентиляционная сбойка; 7 - очистная выработка
сии, и их деформационные свойства приближаются к свойствам горного массива, что также позволяет уменьшить общую деформацию горного массива.
Оставление недозаложенного пространства в очистных заход-ках позволяет придавать их кровле сводчатую форму, что значительно повышает устойчивость выработок, так как кимберлиты имеют массивную
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
структуру. Этот прием также позволит организовать сквозную вентиляцию очистных выработок, увеличить коэффициент использования комбайна за счет уменьшения времени простоя в связи с возможностью снижения запыленности очистного забоя, улучшить условия труда.
Угол наклона слоев принимается близким к горизонтальному. Это облегчает работу комбайна и
Родионов Юрий Иванович - горный инженер, ИПКОН РАН. Пацкевич Петр Геннадиевич - горный инженер, ИПКОН РАН.
позволяет снизить марочную прочность транспортного слоя закладки за счет возможного применения вибраторов-уплотнителей, при этом в камерах второй очереди возможно применение бесцементной закладки, что в условиях дефицита и дороговизны вяжущего может оказаться весьма существенным фактором.
Предлагаемая геотехнология имеет более высокую степень надежности в связи с тем, что фронт работ развивается не только по горизонтали, но и по вертикали, поэтому остановка одной из очистных выработок не сказывается существенно на производительности всего блока.
Таким образом, переход на новую геотехнологию позволит руднику обеспечить достаточный для стабильного поддержания проектной производительности фронт очистных работ, а также даст возможность управлять развитием напряженно-деформированного состояния горного и закладочного массивов.
(■ ДИССЕРТАЦИИ \
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ
V ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСК ИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАЙЦЕВА Ирина Викторовна Экономическое обоснование производственной программы горнорудного предприятия с учетом риска 08.00.05 к.э.н.
КОМИССАРОВА Мария Анатольевна Повышение экономической эффективности производственной деятельности угледобывающих предприятий на основе их реструктуризации 08.00.05 к.э.н.
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
КОВАЛЕНКО Владислав Викторович Повышение несущей способности металлической крепи капитальных горных выработок в условиях 05.15.04 к.т.н.
агрессивных шахтных вод
Файл: ПАЦКЕВ_7
Каталог: G:\0« работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB7_03
Шаблон:
C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do
tm
Заголовок: Для отработки запасов кимберлитовой трубки "Интернацио-
нальная" в качестве основного принят механический (комбайновый) способ о Содержание:
Автор: peter
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 19.06.2003 10:59:00
Число сохранений: 5
Дата сохранения: 08.11.2008 23:42:00
Сохранил: Таня
Полное время правки: 2 мин.
Дата печати: 09.11.2008 0:01:00
При последней печати страниц: 4
слов: 1 918 (прибл.)
знаков: 10 934 (прибл.)
