CC BY
41
СЕМИНАР 13
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2001" М0СКВА.*МГТУ.я29яянваряя-я2яфевраляя2001^г.
© Ю.А. Рыжков, И.А. Ермакова, 2001
УЛК 622.274
Ю.А. Рыжков, И.А. Ермакова
ВАРИАНТ СИСТЕМЫ С ПОЛЭТАЖНОЙ ОТБОЙКОЙ И ЭТАЖНЫМ ВЫПУСКОМ РУЛЫ ПРИ ОТРАБОТКЕ МОЩНЫХ КРУТОПАЛАЮ-ШИХ
РУЛНЫХ ТЕЛ С ОБРАЗОВАНИЕМ РАЗЛЕЛИТЕЛЬНЫХ ШЛИ КОВ
При традиционном способе отработки мощных крутопадающих рудных тел системой этажного принудительного обрушения и горизонтальным днищем для выпуска руды создаются условия возникновения дополнительных потерь руды в зоне лежачего бока. Это объясняется тем, что при выпуске, в первую очередь, истекает руда, расположенная непосредственно над выработками днища. При дальнейшем выпуске сформировавшийся вертикальный поток достигает висячего бока, вытягивается под ним, откуда также происходит извлечение руды. Далее поток развивается до границы «руда-порода», и в движение вовлекается обрушенная порода, которая достигает выпускные выработки, что приводит к разубоживанию руды и прекращению выпуска (рис. 1).
В ходе выпуска значительное количество отбитой руды, расположенной на лежачем боку залежи, остается в неподвижности, в так называемой «мертвой зоне». Извлечение этой руды через выработки горизонтального днища невозможно.
Для того, чтобы снизить потери и извлечь руду с лежачего бока залежи, в нем дополнительно проводятся выпускные, доставочные, перепускные выработки (показаны пунктиром на рис. 1), то есть устраивается дополнительное наклонное днище. Так как устройство этих выработок по стоимости не должно превышать стоимости добытой руды, то, в зависимости от ценности руды, величина потерь достигает 50-70 % запасов блока при отсутствии дополнительных мер [1].
На основании исследований, проведенных с разделителями потока [2], вместо традиционного способа извлечения руды с лежачего бока через выработки наклонного днища предлагается система разработки с образованием рудных разделительных целиков у лежачего бока рудного тела и выпуском руды через горизонтальное днище [3].
Предварительно на плоской модели был произведен выпуск руды применительно к условиям разработки крутопадающего рудного тела (рис. 2). Разделители располагаются вдоль лежачего бока залежи. Для того, чтобы происходило разделение потоков, нижняя грань разделителей должна иметь угол наклона, не меньший угла естественного откоса отбитой руды (в данном случае угол наклона у > 45°). Причем сами разделители должны находиться на определенном расстоянии друг от друга по горизонтали и вертикали, указанном в работе [2]. При выпуске через одно выпускное отверстие с помощью разделителей происходит образование нескольких самостоятельных потоков руды, которые пересекаются, и образуют общий поток с увеличенными поперечными размерами. Местоположение разделителей подобрано таким образом, что граница раздела «руда-обрушенная порода» постепенно прогибается и частицы, лежащие на ней, одновременно достигают выпускное отверстие. Положение границы раздела на стадиях выпуска 1-4 показано на рисунке.
Г раница движения руды
ниже разделителей представляет собой волнистую линию,
Рис. 1. Распоёожение допоёнитеёьных выпускных выработок дёя извёечения руды с ёежачего бока
Рис. 2. Выпуск руды на модели применительно к условиям разработки крутопадающего рудного тела: положение границы «руда-порода» на стадиях выпуска 1-4 и образование потоков
Разделители
потока
которую образуют потоки, огибающие разделители снизу. Общий угол наклона этой линии можно определить как угол наклона касательной, проведенной к этой линии. Он зависит от угла естественного откоса руды (определяет наклон разделителей) и расстояния между разделителями по вертикали. Так как в данном случае разделители расположены под углом 45°, то минимальный угол наклона касательной составляет около 55°.
Это означает, что при разработке крутопадающих рудных тел с углом падения 55° и более применение разделительных целиков позволяет полностью извлекать руду с лежачего бока
без оставления на нем потерь. При меньших углах падения рудного тела также возможно использование разделителей для снижения потерь. Потери будут зависеть от величины "мертвой зоны", образующейся между плоскостью, касательной потокам, и лежачим боком рудного тела. Для таких условий использование разделителей целесообразно при небольшой ценности руды относительно стоимости работ по ее извлечению.
Отработка мощного крутопадающего рудного тела согласно предлагаемому способу производится следующим образом (рис.
3, а). Рудное тело разделяется по простиранию на панели длиной 30-50 м. На доставочном горизонте проводятся доставочные штреки
1. Выработки для выпуска руды оформляются в виде воронок или траншей 2. По высоте блока вдоль лежачего бока проводятся подэтажные буровые
штреки 3.
Очистные работы на участке начинаются с проходки отрезного восстающего в торце панели. Отрезная щель располагается вкрест простирания на всю мощность. После выпуска руды из отрезной щели она заполняется обрушенной породой. Последующая отбойка
производится в зажиме. Отбойка руды ведется из выработок 3 вертикальными восходящими веерами, расстояние между которыми в зависимости
от диаметра скважин может изменяться от 1,8 до 3 м. Взрывание руды производится одним или несколькими слоями с замедлением. При бурении восходящих вееров на всю толщину отбиваемого слоя бурятся шпуры для образования рудных целиков 4, которые одной гранью связаны с рудным массивом. После выпуска руды из отбитого слоя целик обрушается, а при отбойке следующего слоя вновь на всю его толщину формируется целик тех же размеров. Таким образом, в ходе отработки рудного тела, система постоянно имеет состояние, показанное на рис. 3, а. Выпуск руды под обрушенными породами осуществляется на всю высоту блока через выпускные выработки доставочного горизонта. В ходе выпуска руды через горизонтальное днище, потоки 5, сливаясь, образуют одну общую фигуру выпуска, которая соответствует параметрам отбиваемого рудного слоя (рис. 3, б). Поверхность раздела "руда - порода" постепенно прогибается, и разубоживание породой наступает одновременно через все потоки. При управляемом площадном выпуске эта цель достигается соблюдением планограммы. В отличие от него, в данном случае управление выпуском происходит без каких-либо дополнительных мероприятий, так как скорости потоков задаются местоположением разделителей.
Предложенный способ выпуска руды основан на использовании в очистном пространстве целиков - разделителей. Разделительный целик, находясь в очистном пространстве, должен сохранять свою прочность, поэтому размеры целика были обоснованы с учетом анализа его напряженно-деформированного состояния.
Напряженно-деформированное состояние целика было рассчитано методом конечных
Рис. 3. Разработка мощных крутопадающих рудных тел системой этажного принудительного обрушения с образованием разделительных целиков: а) состояние системы разработки; б) схема образования потоков
элементов по стандартной программе с использованием ЭВМ. Анализировалось состояние целика в виде прямого параллелепипеда со следующими размерами: 6 м по простиранию, 6 м вкрест простиранию, 4 м по высоте в условиях, близких к рассматриваемым для данной системы разработки. На примере физико-механических свойств горных пород Салаир-ского рудника установлено, что целик с выбранными размерами сохраняет свою прочность при высоте очистного блока 36 м, находясь под обрушенными породами на глубине разработки 300 м [4].
Предлагаемая система разработки с формированием разделительных целиков позволяет получить экономический эффект по сравнению с традиционным способом выпуска руды с лежачего бока через наклонное днище. Он связан со снижением объемов подготовительно-нарезных работ, которые целесообразно сравнить с традиционными при условии равенства потерь. Для расчета принято, что количество дополнительных воронок наклон-
ного днища равно количеству разделительных целиков. В этом случае число потоков руды со стороны лежачего бока в двух сравниваемых вариантах также будет равным.
Потери руды в раздели-тельных целиках при
мощности рудного тела 20 м составляют около 7 %. С другой стороны, при традиционном способе извлечения необходимо соблюдение планограммы выпуска, без которого теоретические потери в гребнях между воронками увеличатся на 10-20 % . Таким образом, можно принять, что при равном числе подэтажей в блоке для сравниваемых вариантов потери равны.
Для блока с высотой 50 м по восстанию и мощностью рудного тела 20 м число промежуточных горизонтов принято равным 3. В предлагаемом варианте на каждом подэтаже имеется буровой штрек с площадью сечения 6 м2 для обури-вания массива и формирования разделительных целиков. Тогда объем этих выработок на 1 м длины блока или 1000 м запасов составляет 18 м3/м.
При традиционном способе на каждом подэтаже предусматривается проведение дос-тавочного штрека с минимальной площадью сечения 6 м2 и ряда выпускных воронок с диаметром нижней и верхней части 2 и 6 м, объемом 78 м3. Кроме этих выработок имеется хотя бы одна буровая выработка для обуривания массива. В этом случае объем работ на промежу-
точных горизонтах на 1 м длины блока составит 63 м3/м.
Объемы работ на доставоч-ном горизонте для сравниваемых вариантов равны, включают в себя оформление бурового, двух доставочных штреков и четырех рядов воронок (траншей) и составят 70 м3/м.
Таким образом, объем подготовительно- нарезных работ на 1 м длины блока или 1000 м3 запасов при традиционном способе составляет: 63 + 70 = 133 м3/м. Для предлагаемой системы разработки эта величина равна: 18 + 70 = 88 м3/м.
Приведенные расчеты для сравниваемых вариантов достаточно условны, однако предварительная оценка показывает снижение объемов подготовительно-нарезных работ в предлагаемом варианте до 35 %.
Кроме снижения объемов подготовительно-нарезных работ для извлечения руды с лежачего бока залежи, разработанная технология также имеет еще одно преимущество. Так как выпуск производится только через выработки горизонтального днища, то увеличивается концентрация горных работ и производительность выпуска на основном горизонте.
Необходимо отметить, что успешное проведение выпуска при любом варианте системы разработки невозможно без качественного дробления руды. Выпуск на модели показал, что наличие в руде отдельных кусков гораздо большего размера, чем остальная руда, неравномерная разрыхленность руды приводят к зависаниям руды и внедрению пустых пород на раннем этапе выпуска, что также отмечается в работе [5]. Поэтому осуществление выпуска согласно предлагаемому варианту может производиться только в условиях качественного дробления руды, то есть при обеспечении заданной крупно-
сти руды и ее равномерной разрыхленности.
Таким образом, предлагаемый вариант системы разработки можно рассматривать
как начало нового направления в технологии выпуска руды, позволяющего отказаться от проведения части выпускных выработок за счет фор-
мирования более дешевых разделительных («перепускных») целиков в очистном пространстве.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Именитое В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. - М.: Недра, 1984. - 503 с.
2. Рыжков Ю.А., Ермакова И.А. Управление потоками при истечении сыпучего материала с использованием наклонных разделителей // Физико-техн. проблемы разраб. полез. ископаемых. 1999. - № 6. -С. 74-80.
3. А.с. 1763664 СССР, МКИ Е 21 С 41/22. Способ выпуска руды / И.А.Ермакова. - Опубл. 23.09.92, Бюл. № 35.
4. Рыжков Ю.А., Пауль В.И, Гоголин В.А., Ермакова И.А. Оценка прочности целиков в выработаном
пространстве // Совершенствование технологических процессов при подземной разработке месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. / Кузбасск. политехи. ин-т. - Кемерово, 1992. - С. 10-15.
5. Стажевский С.Б. Об особенностях течения раздробленных горных пород при добыче руд с по-дэтажным обрушением // Физико-техн. проблемы разраб. полез. ископаемых . 1996. - № 5. - С.72-89.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------
____________________________________________________________________
Рыжков Ю.А., Ермакова И.А. - Кузбасский государственный технический университет.
