CC BY
125
, Л.С. Кузяев,2002
ТЕМЫ БЛОКИ» ПО МЕТОДУ VCR ШЕНИЯХ
0сновная цель в области промышленной безопасности -это предупреждение аварийности и травматизма при высокой рентабельности и конкурентности производства. На данный момент деятельность оценивается от обратного по допущенному травматизму и аварийности. При этом приемлемым считается уровень аварийности и травматизма прошлого года. Из сравнения с ним делается вывод об улучшении или ухудшении состояния промышленной безопасности.
Исследованиями для подземных работ установлено, что для обеспечения безопасности очистных и подготовительных работ и снижения до минимума вероятности проявлений горного давления в динамической
форме необходимо соблюдать определенные соотношения между уровнями напряженностью руд, жесткостью и скоростями деформирования геоконструкций и массива [1].
Анализ производственного травматизма в разделительных массивах (межшахтных целиках, образуемых вопреки нормативным документам, ведение горных работ осуществляется встречными фронтами) на рудниках ''Октябрьский'' и ''Таймырский'' Норильского района свидетельствует о том, что применяемая сплошная слоевая выемка руды не обеспечивает в полной мере безопасность ведения горных работ (таблица) [2].
Одним из прогрессивных решений для безопасного ведения горных работ является совершенствование сис-
МЕСТО ПРОИСШЕСТВИЯ И ПРИЧИНА ТРАВМАТИЗМА НА ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ НОРИЛЬСКА ПО ФАКТОРУ ''ОБВАЛЫ И ОБРУШЕНИЯ'' ЗА ПЕРИОД С 1991 - 2001 ГГ.
тем технологии разработки, обращая особое внимание на те процессы, которые создают потенциальную опасность для травмирования горнорабочих в забое. Последнее является главным направлением профилактики несчастных случаев при разработке месторождений. Поэтому кардинальным решением обеспечения безопасности следует считать применение новой, более совершенной системы разработки [3].
В качестве радикальной меры для повышения эффективности производства и безопасности ведения горных работ и как следствие - минимизации производственного травматизма рекомендуется в данном регионе применить вариант камерной системы разработки ’’вертикаль-ные блоки’’ с кратерной отбойкой руды по методу VCR (Vertical Crater Retreat - вертикальная кратерная отступающая) с формированием подготовительных выработок в закладочном массиве. При данной системе разработки выемку полезных ископаемых осуществляют при полной автоматизации (дистанционное управление) современным оборудованием, без доступа людей в очистное пространство. Варианты данной системы эффективно используются на рудниках бассейна Садбери (Канада), в США и Китае [4].
Рудник ’’Обвалы и обрушения’’
Год Место происшествия Причина
''Октябрьский'' глубина ведения горных работ 700 - 1000м 1991 Подготовительные выработки Бурение шпуров
1991 Очистные выработки Оборка закола
1993 Очистные выработки Закол; Закол; Нет крепления
1995 Подготовительные выработки Закол
1997 Подготовительные выработки Бурение шпуров
1998 Капитальные выработки Закол
1999 Подготовительные выработки Бурение шпуров
2001 Очистные выработки Закол
''Таймырский'' глубина ведения горных работ 1000 - 1500 м 1991 Подготовительные выработки Бурение шпуров
1992 Подготовительные выработки Бурение шпуров
1996 Капитальные выработки Закол
1998 Очистные выработки Закол
1999 Капитальные выработки Бурение шпуров
''Заполярный'' глубина ведения горных работ 250 - 350 м 1993 Подготовительные выработки Выброс обводненной горной массы через рудоспуск
"Комсомольский”, глубина ведения горных работ:
''Восточная'' 500-750 м 1993 Подготовительные выработки Закол
''Маяк'' 150 - 350 м 1992 Подготовительные выработки Бурение шпуров
При отработке месторождения рудное тело целесообразно разделить на блоки высотой, равной мощности рудного тела (в данном случае выдержанная мощность вкрапленных руд составляет 40-50 м, богатых сульфидных 20 м), и которые следует отрабатывать последовательно с возможной селективной выемкой [3].
Для образования нижней подсечки с помощью буровой машины в основании почвы проводят выработки в центре блока, из которых разделывают откаточ-ную подсечку (рис. 1).
В нижней части для выпуска руды формируют траншею (пос-леднее делают для безопасного ведения горных работ ввиду отсутствия вторичного дробления). Подготовите льно-нарез-ные работы проходят для отгрузки руды у почвы рудной залежи и на контакте руды с закладкой для вкрапленных руд, а также для бурения, вентиляции и закладки на контакте с породами кровли. Подготовка заключается в проведении у почвы и кровли залежи через 48-60 м транспортных штреков, и уклонов (один на две панели). Из них по границам и центру панели образуют транспортные и вентиляционно-закладочные орты, из которых сетью доставочных и вентиляционнозакладочных штреков и сбоек между
ними (заездов) нарезают вертикальные блоки. Рудоспуски и вентиляционные восстающие проходят вблизи пересечения транспортных штреков и ортов (рис. 2).
Отработку блока начинают с образования нижней подсечки высотой 3,5-4,0 м и проведения буровых выработок в верхней части. Бурение веерных скважин следует осуществлять из выработок в кровле блока, где направление выработок необходимо вести на максимум горизонтальных напряжений. Отбойку в подсечке осуществляют скважинами или мелкошпуровыми способами.
Крепление выработок бурового горизонта осуществляют УКК (усиленная комбинированная крепь) - ЖБШ + на-брызг-бетон + металлическая сетка. Кровлю нижней подсечки не крепят.
Буровзрывные работы в блоке проводят из верхних выработок вертикальными нисходящими скважинами диаметром, равным 120-165 мм. Отбойку руды осуществляют слоями вверх, используя взрывчатое вещество АС - ДТ или эмульсионное ВВ. По этой технологии бурение скважин проводят за один прием, что позволяет сэкономить значительную часть времени по передвижению бурового оборудования. Все работы по бурению, заряжанию и взрыванию горной массы осуществляют из выработок без присутствия людей в очистном пространстве, что позволят вести очистные работы при максималь-ной безопасности.
ВерРикал:Ь.н1ьудзб^а]ии"і'і!аБнріа'і!!ЄрнЬй от2Швсраруте пол£&0й штрек; 2 - очистная камера; 3 - верхняя 5 - скважины; 6 - штанговая крепь; 7 - укрепле-протянутых тросов; 8 - дистанционно управляемая
Далее проводят несколько этапов взрывов слоями, перпендикулярными направлению сква-жин. Послойную отбойку короткими ("сферическими") зарядами из вертикальных параллельных скважин продолжают до тех пор, пока не будет отбита руда на всю высоту вертикальной прирезки [6].
После выпуска отбитой руды и зачистки днища камеры выработанное пространство через скважины с вентиляционно-закладочного горизонта заполняют твердеющей закладкой. Для снижения затрат на сооружение выработок в процессе заполнения пространства твердеющими смесями в качестве опалубки используют мягкие оболочки с пневматическим способом натяжения (ПНБ-1, ПНБ-2, которые изготовлены из прорезиненного материала Л-1-56 и 51-019 на основе равнопрочного капрона ТК-80Р)
[7].
В качестве закладочной смеси можно применять пустые породы, а также хвосты обогащения Талнахской обогатительной фабрики (которая расположена в 7 км от ПЗК рудника ''Октябрьский''). При закладке выработанного пространства ведут отработку соседнего блока (данная система разработки для повышения ударобезопас-ности подразумевает двухстадийную выемку полезного ископаемого: в первую очередь отрабатываются нечетные камеры, с последующей твердеющей закладкой, во вторую - четные). Между блоками оставляют междукамерный целик.
Отгрузку и перемещение руды производят пневмоколесным погрузчиком в подготовительной выработке через торцы доставочных штреков и заездов (сбоек) с применением погру-зо-доставочных машин в режиме дистанционного управления.
Для эффективного дробления и высокого извлечения полезного ископаемого потребуется бурение скважин с минимальным отклонением. В соответствии с данной схемой разработки приобретает важное значение точность бурения скважин в блоке. В качестве альтернативы следует применять буровой станок, созданный фирмами LKAP и А^
las Copco, который включает в себя два станка Simba 269 с пневмоударником СОР-62, позволяющий бурить скважины диаметром, равным 165 мм (максимальное отклонение 1 %), каждый из которых осуществляет бурение в своей выработке. Производительность станка по руде достигает более 130 м/смену. Автоматическое бурение отслеживают по телесистеме с закрытым контуром оператором, находящимся в небольшой обогреваемой кабине, расположенной в соседний выработке или на поверхности в диспетчерской (рис. 3). Лазерная установка 1, расположенная на стенке транспортной выработки 2, дает задание буровому станку 3. К станку подведено питание сжатым воздухом и электричеством. Контрольные панели располагаются вдоль буровых станков кабины 6, для полного дистанционного управления
с помощью телекамеры 5. Буровая мелочь на сухом бурении поступает сначала в сепаратор 7 для грубой очистки, а затем в телесборник. Основные технические характеристики бурового станка приведены в [8].
Камерная система разработки ''вертикальные блоки'' с кратерной отбойкой руды по методу VCR включает в себя применение жесткой малоцементной закладки с добавкой в состав закладочной смеси хвостов обогащения, поддержание кровли добычных забоев длинными тросовыми анкерами, применение на отбойке метода секционной отбойки в глубоких скважинах, зачистку днищ камер дистанционно управляемыми машинами.
Предлагаемая система разработки позволит сконцентрировать добычу руды в минимальном числе забоев. К
ее достоинствам стоит отнести уменьшение объема подготовительнонарезных работ, непрерывность процесса добычи, селективность выемки, возможность сплошного порядка выемки (без целиков), уменьшение объема бурения, повышение безопасности работ. Все это позволит Норильскому комбинату в условиях резкого снижения мировых цен на палладий, никель, медь и кобальт значительно снизить себестоимость добычи руды, увеличить производительность труда, сократить количество подземного персонала, снизить затраты на проведение противоударных мероприятий и как следствие повысить его рентабельность, и конкурентоспособность на мировом рынке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Управление геомеханическим состоянием массива горных пород. Справочное пособие. - СПб: ВНИМИ. - 1994. - С. 259 .
2. Катков Н.Н. Анализ динамики производственного травматизма на рудниках Норильского ГМК за период с 1991-2000 гг. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Сб. докладов / Пятая международная экологическая конференция студентов и молодых ученых. - М.: МГГУ, 18-19 апреля, 2001 г. Том 1. - Смоленск: Ойкумена. 2001. - С. 271-272.
3. Баранов А.О. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руд. Справочное пособие. - М.: Недра. 1993. -С. 283.
4. Ло Ли. Геомеханическое обеспечение подземной разработки рудных месторождений в сложных горно-геологических услови-ях//Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ, 2001. - № 3. - С. 239-246.
5. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. - М.: Недра, 1982.
6. Замесов Н.Ф., Айнбиндер И.И., Бурцев Л.И., Род-ионов Ю.И., Овчаренко О.В., Аршавский В.В. Развитие интенсивных методов добычи руд на больших глубинах. - М.: ИПКОН АН СССР. 1990. - С. 16-17.
7. Бронников ДМ., Замесов Н.Ф., Дергунов А.П., Малетин Л.В., Айнбиндер И.И., Овчаренко О.В. Расчет конструкций из мягких оболочек для создания подземных горных выработок в закладочном массиве//Горный журнал. 1987. - № 3. - С. 33-34.
8. Хэмрин Г. Автоматическое бурение взрывных скважин станком Simba 269 на руднике Кп,ипа//Горная промышленность, 1995. -№ 1. - С. 44-48.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Катков Николай Николаевич - горный инженер, Московский государственный горный университет.
Кузяев Лев Сергеевич — доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
