CC BY
53
------------------------------------------ © М.С. Танков, А.В. Котенков,
2011
УДК 622.272
М. С. Танков, А.В. Котенков
ОТРАБОТКА МЕДНО-КОЛЧЕДАНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАЛА НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ
Проведен сравнительный анализ отработки участков рудных тел камерной системой разработки с закладкой, камерно-целиковой и сплошным порядком отработки.
Ключевые слова: месторождение, добыча, рудник, отрабатываемая камера, руда, выработанное пространство.
ТУ настоящее время на большинстве существующих рудников Урала, отрабатывающих месторождения медных и медно-цин-ковых руд (Гайский, Учалинский, Узельгинский подземные рудники), с понижением горных работ происходит постепенный переход на отработку рудных тел и их участков, расположенных на глубоких горизонтах. Большинство медно-колчеданых месторождений Урала, которые проектируются к отработке в настоящее время (Юбилейное, Подольское, Ново-Учалинское), также залегают на больших глубинах.
К особенностям медно-колчеданых месторождений Урала, расположенных на больших глубинах, относятся возрастающее горное давление, возможность проявления горных ударов, а также, наличие во вмещающих породах, расположенных в кровле, в почве и между рудными телами, ореола метасоматически изменённых пород, которые усложняют процесс отработки рудных тел.
Поэтому, при проектировании технологии отработки глубоких горизонтов действующих рудников, а также вновь проектируемых местрождений, расположенных на большой глубине, следует учитывать данные особенности.
Наиболее показателен в этом плане пример отработки запасов Гайского ме-
сторождения. На данный момент на Гайском подземном руднике производится отработка участков рудных тел, расположенных в этажах 590/ 670, 670/750 и 750/830. Отработка этих горизонтов в настоящее время ведётся камерной системой разработки с закладкой и камерно-целиковым порядком выемки.
Сущность камерно-целикового порядка отработки заключается в отработке камер в три стадии по схеме: I - II - I - III - I. При этом параметры отрабатываемых камер составляют: ширина 20 м; длина 50—60 м, а зачастую и больше (при условии расположения одной камеры в крест простирания рудного тела); и высота равная высоте этажа - 80 м.
Камерно-целиковый порядок отработки характеризуется возможностью значительного повышения интенсивности отработки рудных запасов. Такой порядок отработки камер и их параметры были апробированы и успешно применялись рудником при отработке верхних горизонтов Гайского местророжде-ния. Однако, с понижением горных работ и увеличением горного давления при отработке камер всё чаще стали возникать ситуации, связанные с локальным обрушением в очистную каме-
ру пород висячего бока, закладки из вышележащих заложенных камер, а нередко и междукамерных целиков (камер третьей очереди, реже камер второй очереди). Наиболее часто МКЦ (камеры второй и третьей очередей) принимают «рюмкообразную» форму, вследствие чего возникают трудности при проходке подэтажных выработок. В отдельных случаях отмечено смыкание выработанных пространств камер, отрабатываемых через один рудный целик (частичное разрушение МКЦ). Стало труднее поддерживать в рабочем состоянии по-грузочно-доста-вочные выработки, расположенные в днище камер.
Кроме того, общим недостатком ка-мерно-целикового порядка выемки при значительной мощности рудного тела является наличие межпанельных рудных целиков. Отработка рудных межпанельных целиков, аккумулирующих в себе значительные запасы, как правило, связана с рядом технологических трудностей из-за снижения их несущей способности вследствие повышения давления на эти целики и за счёт отрицательного действия взрывных работ. В условиях месторождений, склонных к горным ударам наличие большого количества панельных и междукамерных целиков крайне нежелательно. Кроме того, отработка этих целиков обычно занимает значительное время, и требует дополнительных затрат на поддержание выработок, пройденных в них.
В связи с этим, при отработке месторождений и их участков, расположенных на больших глубинах, наиболее оптимальным и оправданным является переход на применение сплошного порядка отработки.
Основные достоинства сплошного порядка отработки - это отсутствие междукамерных целиков; возможность
варьирования отдельных конструктивных параметров камер (таких как пролёт и длина камеры) в соответствии с горногеологическими условиями (устойчивостью массива, величинами напряжений массивов руды, горных пород и др.) на конкретном участке.
К одной из основных скорее особенностей, чем недостатков сплошного порядка отработки, следует отнести необходимость строгого соблюдения очерёдности выемки запасов, а соответственно и достаточно высокую культуру технологического производства на руднике с целью обеспечения требуемых объёмов добычи руды.
Суть сплошного порядка отработки заключается в том, что рудное тело или его участок по простиранию рудного тела разбивается на блоки, которые в свою очередь делятся на секции. В каждой секции может располагаться по 3^6 камер в зависимости от ширины камеры и горно-геоло-гических особенностей залегания руд-ного тела. По границам секций проходятся секционные доста-вочные выработки, в направлении которых ведётся отработка. Рудное тело вкрест простирания, в зависимости от мощности разделяется на панели, камеры в панелях по одной линии образуют ленты.
Очистная выемка осуществляется от центра блока к флангам. Развитие работ в блоке начинается с отработки разрезной ленты, располагаемой, как правило, по центру рудного блока. Отработка камер в ленте осуществляется по схеме «через одну» так, чтобы между одновременно отрабатываемыми камерами находились рудные или искусственные целики.
Принципиальная схема разбивки запасов при сплошном порядке отработки
32
§ 33
л / 34
и / \ 35
/ \ 36
/ \ 37
38
% \ 39
I 40
41
) 42
1
і
1
3
\ 47
% § \ 48
I 49
V 50
51
I к """" 52
I ч\\ ч\^ \ 53
Панель №5 Панель №4 Панель №3 Панель №2 Панель Ыо1 \ 54
<\1
Принципиальная схема разбивки запасов при сплошном порядке отработки
При этом камеры в одной ленте отрабатываются в две очереди: в первую - между рудными целиками; во вторую -между искусственными целиками. По окончании выемки двух смежных лент камер в центральной части блока, дальнейшая отработка запасов секций может
вестись независимо друг от друга. Принципиальная схема разбивки запасов при сплошном порядке отработки представлена на рисунке.
В случае необходимости увеличения произв одственных мощностей рудника при применении сплошного порядка от-
работки, возможно разделение рудного тела или его участка на несколько блоков, отработка запасов в каждом из которых ведётся независимо. Данная схема была применена при проектировании отработки нижних горизонтов Гайского подземного рудника, отработки Юбилейного, Ново-Учалинского и Подольского месторождений.
К отработке межблоковых целиков приступают после отработки запасов в смежных блоках. При необходимости, их отработка производится с применением соответствующих мероприя-тий по предотвращению возникновения горных ударов. Максимальные параметры блоков и межблоковых целиков определяются по результатам геомеханической оценки и моделирования условий отработки запасов.
Возможность изменения параметров камер при сплошном порядке отработки наглядно демонстрирует пример отработки Южного блока рудного тела № 4, Узельгинского месторождения. Здесь, в целях сокращения подготовительных и нарезных работ возникла необходимость увеличения длины камер в панелях. После соответствующего обоснования и проведенных испытаний, длина камер расположенных в одной ленте была увеличена с 42 до 63 метров. При этом первоначально выделенные три панели преобразовались в две, а расстояния между погрузочными заездами в панелях сохранились прежними, и не потребовалось никаких дополнительных горноподготовительных работ в блоке.
Следует отметить, что сплошной порядок отработки применим не только при выемке мощных залежей, но и при разработке небольших по размерам и запасам участков. Опыт отработки Учалинского месторождения подземным способом подтверждает эффективность применения сплошного порядка отработки не только на мощных участках, но и на выклинках основного рудного тела.
Из всего выше изложенного можно сделать следующие выводы:
Сплошной порядок отработки является единственной альтернативой ка-мерно-целиковому порядку отработки в условиях месторождений, склонных к горным ударам; при увеличении глубины разработки и при повышении горного давления.
При применении сплошного порядка отработки возможно достичь показателей по производительности, сопоставимых с производительностью при ка-мерно-целиковом порядке отработки, за счёт разделения рудного тела на несколько блоков. Возможность изменения параметров выемочных камер при сплошном порядке отработки, позволяет оперативно корректировать схемы подготовки и выемки как одной камеры, так и целых участков рудных тел при изменении горно-геологических и горнотехнических условий отработки.
Фактическое применение сплошного порядка отработки в условиях медных рудников Урала, показало его эффективность при отработке рудных залежей. ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------
Танков М.С. — заведующий сектором геомеханических исследований лаборатории Геотехнологии подземных горных работ ОАО «Уралмеханобр»;
Котенков А.В. — заведующий сектором подземных горных работ лаборатории Геотехнологии подземных горных работ ОАО «Уралмеханобр», umbr@umbr.ru
