Системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства (закладкой или крепью)

При очистной выемке к отбойке и доставке руды добавляются процессы закладки или крепления.

Сюда же входят системы, в которых после выемки руды крепь обрушают, или извлекают, тем самым, вызывая обрушение вмещающих пород.

При этих системах очистное пространство в период выемки руды поддерживают (закладкой или креплением).

В этом классе могут быть выделены 3 группы систем:

1) С закладкой

2) С креплением (включая сюда с креплением и закладкой)

 3) С креплением и последующим обрушением

Все эти системы относительно дороги и трудоемки за счет применения закладки и крепления. Зато при правильном ведении работ обеспечивают минимальные потери и разубоживание руды.

Эти системы применяют, главным образом, при ценных рудах, или в особо сложных горно-геологических условиях (невозможность обрушения поверхности, возгорающиеся руды и т.д.).

Особенности систем с закладкой

В маломощных залежах этаж отрабатывается блоками без деления на камеры и целики. В мощных залежах отрабатывают с закладкой камеры, а потом извлекают целики. Руда обычно вынимается горизонтальными слоями в восходящем порядке.

Целесообразность применения системы с закладкой имеет место обычно при достаточно ценной руде в следующих случаях:

1) При неустойчивых боковых породах

2) При возгорающейся руде

3) Когда нельзя обрушать вмещающие породы

4) В залежах очень сложной морфологии.

В довоенный период системы с закладкой применялись очень широко, главным образом, на месторождениях цветных металлов. В послевоенный период применение их резко сократилось за счет интенсивного внедрения высокопроизводительных и экономичных систем с массовым обрушением руды.

В шестидесятых годах прошлого столетия положение опять изменилось с развитием совместной разработки месторождений открытым и подземным способом. 

С появлением твердеющей закладкой, обладающей высокой надежностью в части поддержания пород, стали широко внедряться системы с твердеющей закладкой. Среди них были как камерные системы с последующим заполнением камер твердеющими смесями, так и слоевые с восходящей и нисходящей отработкой слоев (на Лениногорском, Текелийском, Тишинском, Гайском, Талнахском и др. рудниках).

Системы разработки с закладкой

Система разработки горизонтальными слоями с закладкой представляет собой систему с отработкой блока горизонтальными слоями снизу вверх с закладкой выработанного пространства для поддержания боков рудного тела и создания площади для очистных работ (Рис. 6.70).

Рис. 6.70. Система разработки горизонтальными слоями с закладкой, восходящей выемкой и скреперной доставкой: 1-откаточный штрек; 2-вентиляционно-закладочный штрек; 3-вентиляционно-ходовой блоковый восстающий; 4-рудоспуск, наращиваемый в закладке; 5-закладочное отделение блокового восстающего; 6-скреперная лебедка; 7-шпуры в отрабатываемом слое; 8-настил; 9-закладка

Параметры:

1) Мощность 0,8 до 5-6 м;

2) Высота этажа от 30 - 45 м до 60 м. (из-за трудности поддержания рудоспусков);

3) Длина блока 30-60 м;

4) Высота слоя 1,8-2,0 (реже 3 м);

5) Высота подштрекового и надштрекового целиков 2…4.м.

Надштрековые целики оставляют при мощности >2-х м.

Подготовительные работы

1) Откаточный штрек (при m=5 м у л. бока)

2) 3-х отделенные восстающие

3) Сооружение рудоспусков, которые наращиваются в закладке. Количество их зависит от способа доставки.

Двухсторонняя отработка блоков

Очистные работы начинаются выемкой первого слоя над целиком, или над крепью. Затем сразу же отбивают второй слой. Закладку вводят по мере отработки второго слоя на настил, уложенный на почве первого слоя.

 Руда отбивается на настил, тщательно укладываемый на закладочном массиве, и доставляется к рудоспускам, наращиваемым срубовой крепью в закладочном массиве или к восстающим для выдачи на откаточный горизонт.

Закладочный материал подается с вентиляционного горизонта по восстающим.

Применяется при устойчивой руде, слабых вмещающих породах, различных углах падения и мощности, различной морфологии рудных тел (с включениями пустых пород и различных сортов) высокой ценности руды и необходимости сохранения поверхности и боков от обрушения.

Вариант с самоходным оборудованием, рудник "Швеция" (Рис.6.71).

Используется малогабаритное самоходное оборудование.

Рис. 6.71. Горизонтальные слои с закладкой и самоходным оборудованием: 1-откаточный       штрек; 2- вентиляционно-закладочный штрек; 3-блоковый вентиляционно-закладочный  восстающий; 4-наклонный съезд в породах лежачего бока; 5- заезды на слои; 6-центральный рудоспуск     

Производительность погрузочной машины 200-250 т/смену.

После выемки слоя руды разбирают настил, возводят крепь центрального рудоспуска и заполняют отработанный слой  закладочным материалом. Закладочный материал после размещения его слоем принятой высоты  покрывают настилом.

        После этого начинается нормальная стадия                                                                               очистных работ.

Организация работ в блоке: два крыла - в одном бурят, в другом убирают и закладывают затем наоборот.                                         

Цикл - комплекс производственных процессов, выполняемых в объеме, необходимом для отработки одного слоя (выемка и закладка).

Технико-экономическая характеристика

Технико-экономические показатели зависят от механизации работ.

Суточная производительность блока 10м³ , при большой мощности до 20м³.

Основные источники потерь:

1) потери рудной мелочи в закладке

2) временные междуэтажные целики потери 0,5-1,5% в благоприятных условиях.

Разубоживание из-за вывалов породы из боков, включений пустых пород в рудном теле, из-за потерь обогащенной рудной мелочи в закладке.

Объем подготовки 5 пог. м на 1000 т руды.

Производительность:

бурильщика от 2-3 м³ / Чел.-см.  до 8-10 м³;

забойного от 0,5-0,7 м³ до 2-2,5 м³;

Низкий уровень механизации закладочных работ;

Расход ВВ 2-2,5 кг/м³;

Расход леса от 0,01-0,02, увеличиваясь до 0,08-0,09 м³ /м³.

Система безопасна

Стоимость добычи высокая.

Достоинства:

1) Высокое извлечение, незначительное разубоживание

2) безопасность работ

3) возможность раздельной выемки по сортам и забойной сортировке.

4) возможность работы в нескольких этажах

5) Хорошие условия проветривания

6) Гибкость условий применения

7) Сохранение поверхности

Недостатки:

1) Необходимость применять закладку

2) Сложный цикл операций

3) Необходимость доставки руды и закладки в очистном пространстве

Дальнейшее совершенствование возможно в направлении закладочных работ.

Системы разработки с твердеющей закладкой

Сущность

Вариант камерной системы с последующим заполнением камер твердеющей закладкой (Рис. 6.72).

Рис. 6.72. Камерная система разработки с твердеющей закладкой: а - конструкция системы на вертикальных разрезах; б - очередность выемки камер в этаже; 

 Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой (Рис. 6.73).

Система применяется для отработки ценных руд. Руды и породы могут быть неустойчивыми, самовозгорающими, склонными к слеживанию. Особых требований к мощности и углу падения месторождения также нет. Сохраняется земная поверхность.

Блоки отрабатываются слабонаклонными слоями в направлении сверху вниз. Слои вынимают заходками шириной до 8 м. После выемки руды заходки заполняют твердеющей закладкой. 

Рис. 6.73. Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой: 1-откаточный горизонт; 2-вентиляционно-закладочный горизонт; 3-рудоспуски; 4-слоевые орты; 5-закладочный орт; 6-вентиляционные восстающие

Работы ведутся под защитой затвердевшего закладочного массива выше отработанных слоев. 

Длина заходки находится в пределах 20-40 м в зависимости от способа доставки руды. Высота слоя 2-4 м. Нижний слой заходок смещают на половину ширины  верхних.                          

При запасах залежи менее 30-50 тыс. т на бурении используются переносные перфораторы, а для доставки руды скреперные лебедки. При значительных запасах – самоходное оборудование легкого типа. Закладочная смесь подается по трубам с верхнего горизонта.

Производительность труда забойного рабочего 30 – 60 т/смену; удельный объем подготовительно-нарезных работ 8-12 м на 1000 т; потери руды 3-5 %, разубоживание (засорение) 8-10 %.