Однослойная сплошная выемка с закладкой

Системы разработки с однослойной сплошной выемкой и твердеющей закладкой известны из практики глубоких рудников (более 3, 5 км) Индии и ЮАР. Область применения – весьма тонкие и тонкие рудные тела крутого (Индия) и пологого (ЮАР) падения. Крепость руды и вмещающих пород высокая. Руды средней устойчивости и неустойчивые, вмещающие породы средней устойчивости. Закладка – твердеющими смесями, бутовыми полосами, гранитными блоками. Ценность руды высокая. Глубина залегания – в известных пределах не ограничена.

Разработка месторождений как в Индии, так и в ЮАР ведется в крайне сложных горнотехнических и геомеханических условиях: высокое горное давление и нередкое проявление его в динамической форме с горными ударами, значительная температура пород, требующая кондиционирования рудничного воздуха, малая мощность рудных тел.

Коларское месторождение золотоносных линз и прожилков в Индии разрабатывается более 125 лет. Горные породы района представлены роговообманкованными сланцами и окружены гранитами и гнейсами. Кварцево-золотоносные рудные тела «Чемпион» и «Ориентал» отрабатываются тремя рудниками «Чемпион–Риф», «Нандидруч» и «Мансур».

Основной системой разработки в настоящее время является однослойная сплошная нисходящая или восходящая выемка с бетонной закладкой.

На рис. 10.20 показан вариант нисходящей сплошной слоевой выемки заходками. Подготовка участка осуществляется откаточным и вентиляционными штреками. Блоки высотой до 100 м разделяются на участки шириною 4, 5 м, которые погашаются слоями сверху вниз. Высота слоя при мощности рудного тела более 3 м – 1, 8 м, при меньшей мощности – 2, 4м.

Рис. 10.20. Вариант камерно-слоевой системы разработки с закладкой. 1 – откаточный штрек; 2 – вентиляционный штрек; 3 – промежуточный горизонт; 4 – рудоспуск; 5 – восстающий ходок; 6 – закладочный массив.

После выемки заходки наращивается восстающий с оформлением ходового отделения. Восстающий выкрепляется срубовой либо органной крепью. Далее укладывается на почве выемки ограждающая металлическая сетка, закрепленная с деревянной крепью соседних восстающих, и выработанное пространство заполняется твердеющей закладкой. После набора достаточной прочности закладки, цикл очистных работ повторяется.

Обеспечивая достаточную безопасность ведения горных работ, применяемая технология характеризуется крайне стесненными условиями труда, низкой интенсивностью очистной выемки, затруднениями вентиляции забоев.

Золоторудные месторождения ЮАР представлены пологопадающими залежами мощностью от десятков сантиметров до 3 м, в основном 0, 5 м. Содержание золота до 30 гр./т. Налегающие породы представлены обводненными доломитизированными известняками, сильно нарушенными дайками долеритов мощностью до 100 м, подстилающие – сложены гранитами.

К настоящему времени горные работы на рудниках «Вестерн Дин Левелз» превысили глубину 3, 8 км от поверхности и сопровождаются регулярным проявлением горного давления в динамической форме. В течении длительного времени изучения геомеханической обстановки на рудниках, сформулированы ряд требований к технологии добычи руды:

· основные подготовительные транспортные выработки проходятся в лежачем боку на большом удалении от добычных забоев и подходные выработки к ним – в подработанной зоне;

· добычные работы осуществляют без оставления целиков сплошным V–образным развитием фронта очистной выемки лавами;

· ориентация фронта работ выбирается с учетом (по возможности) встречи с геологическими нарушениями под крутым углом.

Сплошная отработка, как правило, осуществляется в обе стороны по простиранию рудного тела. Развитие фронта ведут в форме треугольного расположения забоев – лав с вершиной, обращенной по падению или восстанию. На руднике «Вестерн Дин Левелз» применяется восходящая выемка, на руднике «Ист Ранд» - нисходящая. Один из примеров технологической схемы системы разработки с закладкой бутовыми полосами на глубоких рудниках ЮАР показан на рис. 10.21.

Подготовка выемочных участков проводится полевыми штреками. Проходка их осуществляется в лежачем боку жилы через 100 м по падению на расстоянии от нее 36–40 м. По рудному телу через 40–55 м проводятся рудные штреки, сбиваемыми рудоспусками и ходками с полевыми штреками и квершлагами. Проходка восстающих предусматривается через 120–300 м.

Отбойка руды в лаве ведется шпурами глубиной от 1, 0 до 2, 0 м в зависимости от мощности рудного тела. Шпуры бурят ручными перфораторами на пневмоподдержках. Из числа ВВ используется 40% динамит. Взрывание шпуров производится по всей длине лавы одновременно электрическим способом. При отбойке жилы мощностью менее 0, 4–0, 5 м осуществляется раздельная почвоуступная выемка руды.

Рис. 10.21. Сплошная система разработки с расположением бутовых полос по восстанию. 1 – рудный штрек; 2 – рудоспуск; 3 – очистные забои; 4 – скреперные установки; 5 – бутовые полосы; 6 – восстающий.

Отбитая руда доставляется вдоль забоя и по выработкам скреперными установками к рудоспуску. Из рудоспуска руда поступает на полевой штрек, грузится в вагонетки и локомотивами транспортируется к стволу.

Наиболее ответственным процессом применяемой технологии является управление и поддержание кровли очистного забоя. Геомеханическая служба рудника регулярно ведет наблюдения за сдвижением кровли, оценивает напряженное состояние массива горных пород прямыми измерениями и сейсмическими методами. Для снижения вероятности проявлений горных ударов, широко применяется в лавах опережающее камуфлетное взрывание шпуров.

Для поддержания очистного пространства в лавах за многолетний период эксплуатации месторождений испытывались и использовались различные способы крепления: гидравлическими стойками у призабойного пространства, костровой комбинированной крепью из бетона и дерева, костровой деревянной кладкой, «одетой» в полиэтиленовый мешок и заполненной песчано-цементной смесью, бутовыми полосами, сложенными из породы от проходческих забоев и от подрывки кровли и почвы при раздельной выемке рудного тела. Широко используется анкерование пород кровли. С наилучшей стороны здесь зарекомендовали себя канатные анкеры с твердеющим заполнителем. К настоящему времени большинство рудников переходят к технологиям очистной выемки с полным заполнением выработанного пространства закладкой из твердеющих смесей.

Оценивая в целом сплошные однослойные системы разработки на сверхглубоких рудниках Индии и ЮАР, отметим следующее. Наиболее эффективными закладочными материалами для больших глубин является литая твердеющая закладка. Ее применение позволяет минимизировать проявления горного давления в форме горных ударов и опасных сдвижений пород. Вместе с тем эти геотехнологии характеризуются высокой себестоимостью горных работ, низкой производительностью труда и крайне малой интенсивностью очистной выемки, что обусловлено стесненностью забойного пространства, применяемой мало производительной техникой и большим объемом ручного труда.

Однослойная сплошная выемка с закладкой в индустриальном исполнении применяется на рудниках компании «Оутокумпу Ой» (Финляндия). Пологопадающие рудные тела мощностью до 6–8 м отрабатывают заходками с гидравлической закладкой обесшламленными хвостами обогащения (рис. 10.22).

Рис. 10.22. Схемы отработки пологих рудных тел мощностью 6-8 м на рудниках компании «Оутокумпу Ой»: а и б – варианты сплошной выемки. 1 – закладочный массив; 2 – руда; 3 – анкеры.

При длине блока 40–80 м, его разрезают в центральной части штреком на всю мощность залежи. Боковые стенки штрека оформляют под углом около 67⁰. Кровлю его закрепляют анкерами под сетку. После укладки водоотводных трубопроводов в выработку подается закладочная смесь, которая набирает достаточную прочность в течение 6 недель.

Далее, с обоих флангов созданного искусственного массива отрабатываются наклонные заходки шириною 4–6 м с креплением кровли анкерами под сетку. Наклон рудной стенки формируется под тем же углом, что и боковая стенка штрека. После закладки и твердения смеси в заходках, подобным образом продолжается отработка блока до проектных контуров.

Очистная выемка заходок осуществляется с использованием современного оборудования. Бурение шпуров для отбойки руды и анкерования кровли длиной 1, 8–3, 6 м ведется самоходными буровыми каретками. На выгрузке и доставке руды к рудоспускам используются ПДМ с электрическим приводом.

Благодаря применению современной горной техники, эта геотехнология характеризуется высокими технико-экономическими показателями: производительность труда рабочего по системе разработки – 50–55 т/смену, уровень потерь – 2–3%, разубоживание составляет менее 10%.