Сплошная камерная система разработки с твердеющей закладкой

Область применения сплошной камерной выемки с закладкой – мощные и весьма мощные рудные тела любого падения при высоком исходном напряженном состоянии массива. Руды – средней устойчивости, вмещающие породы – от средней устойчивости до неустойчивых. Ценность полезного ископаемого – от средней до высокой.

Эта геотехнология известна из практики рудника «Маяк», разрабатывающего участок Талнахского месторождения (рис. 10.23). Пластообразная пологая залежь вкрапленных руд мощностью до 40 м залегает под сильно нарушенными покрывающими породами с интенсивным проявлением разрывной тектоники.

Рис. 10.23. Сплошная камерная система разработки. 1 – вентиляционный штрек; 2 – траншейно-буровой штрек; 3 – камеры; 4 – рудные откосы; 5 – взрывные скважины; 6 – твердеющая закладка.

Рудное тело или его часть разделяется на панели, в которых определяются размеры панельных целиков и выделяются запасы для камерной выемки. Параметры камер устанавливаются в следующих размерах: ширина – 6–8 м, длина соответствует длине панели, высота равна мощности залежи. Если мощность превышает 20–25 м, камеры разделяются на подэтажи, отработка которых ведется сверху вниз. Ширину панельных целиков обычно принимают равной 2-х кратной ширине панели.

Подготовительно-нарезные работы в панели включают проходку (рис. 10.24): панельных доставочного и вентиляционного штреков, выработок вентиляционно-закладочного горизонта, вентиляционного восстающего и рудоспусков. В каждой камере нарезаются траншейно-буровые и вентиляционные штреки, проходится отрезной. В случаях, когда налегающий массив представлен весьма нарушенными породами, в кровле камер формируется защитная зона из бетона.

Рис. 10.24. Схема подготовки панели и нарезки камер.

1 – границы панельных целиков; 2 – панельный штрек; 3 – вентиляционный панельный штрек; 4 – траншейно-буровой штрек; 5 – вентиляционный штрек камеры; 6 – заложенные камеры; 7 – камера; 8 – рудоспуск; 9 – вентиляционно-ходовой восстающий; 10 – выработки закладочного горизонта; 11 – откаточные выработки; 12 – закладочная скважина.

Очистная выемка запасов камеры начинается с разделки отрезной щели. Наклонные или вертикальные камеры разбуриваются восходящими или нисходящими, иногда встречными веерами скважин. Отбойка ведется вертикальными слоями. Выпуск отбитой руды производят скреперными установками по траншейно-буровому штреку к рудоспуску, расположенному в панельном целике.

После отработки и зачистки почвы камеры от остатков руды, в нее по скважинам подается твердеющая смесь и по достижению нормативной прочности закладки, приступают к очистным работам в смежной камере.

Завершается отработка панели выемкой рудных откосов, сформированных в основании камеры при проходке траншейно-буровых штреков, и на последней стадии – панельных целиков. Извлечение запасов рудных откосов осуществляется проходкой тупиковых выработок с последующим погашением запасов обратным ходом.

Рассмотренный способ сплошной камерной выемки с применением переносного горного оборудования отличается большим объемом ручного труда, высокой трудоемкостью горных работ и низкой их интенсивностью. В этой связи для выемки вкрапленных залежей Норильских месторождений предложен ряд вариантов подобного способа разработки с использованием самоходного оборудования, который весьма перспективен для условий больших глубин. Очистную выемку руды при этом ведут сплошным фронтом без оставления различного рода целиков.

Рудное тело в плане разбивается на панели шириной 120 м. Панель делится на вертикальные камеры, длина которых составляет не более 60 м. Фронт ведения работ в панели ступенчатый с опережением одной или группы камер относительно другой на шаг, кратный ширине камеры. Высота камер определяется мощностью рудного тела. При мощности залежи более 20–25 м камеру по вертикали делят на подэтажи.

Рассматривались следующие варианты сплошной камерной системы разработки с закладкой:

· сплошная этажная выемка;

· сплошная подэтажная выемка;

· сплошная выемка вертикальными блоками;

Параметры, перечисленных выше геотехнологий, приведены в табл. 10.4.

Таблица 10.4.

Расчетные показатели сплошной камерной выемки с закладкой

Этажная выемка. Комплекс подготовительных работ по блоку (рис. 10.25) заключается в проведении транспортных штреков, слоевых ортов, рудоспусков и вентиляционных восстающих выработок.

Нарезные работы включают проведение разрезных штреков и отрезных восстающих. Днище камер плоское, выпуск руды – торцовый.

Выемка блока осуществляется камерами шириной 8 м, порядок отработки – сплошной. Очистные работы в камере начинаются с образования отрезной щели. Отбойку руды ведут вертикальными слоями, обуривание которых осуществляется нисходящими или восходящими скважинами из верхнего или нижнего разрезного штреков.

Рис. 10.25. Схема сплошной этажной выемки.

1 – транспортный штрек; 2 – слоевой орт; 3 – разрезной штрек; 4 – вентиляционно-ходовой восстающий; 5 – рудоспуск; 6 – откаточный горизонт.

Доставка отбитой руды осуществляется погрузочно-доставочными машинами из нижнего разрезного штрека через слоевой орт с последующей разгрузкой в рудоспуск. Безопасность работ при погрузке руды ПДМ в открытой камере обеспечивается дистанционным управлением машин из прилегающих выработок.

После выемки запасов и зачистки камеры производят полную закладку выработанного пространства твердеющими смесями с вентиляционно-закладочного горизонта по вертикальным или наклонным скважинам.

Сплошная камерная выемка из подэтажей предназначена для отработки залежей мощностью 30–40 и более м (рис. 10.26). Конструктивные параметры очистной панели, подготовительно-нарезные работы и комплекс используемого технологического оборудования аналогичны варианту этажной выемки. Отличительной особенностью является лишь наличие подэтажного горизонта, используемого для отработки верхней части рудного тела. Заезд самоходного оборудования на подэтаж осуществляется по транспортному уклону, который соединяется со слоевыми ортами. От слоевых ортов нарезаются разрезные штреки для отработки верхнего подэтажа.

Рис. 10.26. Схема сплошной подэтажной выемки.

1 – транспортный штрек; 2 – слоевой орт; 3 – разрезной штрек; 4 – вентиляционно-ходовой восстающий; 5 – рудоспуск; 6 – откаточный горизонт.

Намеченный к отработке участок по мощности делится на подэтажи высотой не более 20–25 м в зависимости от степени нарушенности массива. Отбойка руды производится раздельно на каждом подэтаже. Выемка нижнего подэтажа опережает очистные работы относительно верхнего подэтажа на 2–3 камеры по направлению отработки залежи. Над закладочным массивом нижних камер (по почве закладки) проходятся разрезные штреки для отработки верхнего подэтажа. Закладка камер производится по скважинам отдельно для каждого подэтажа.

Сплошная выемка вертикальными блоками. Отличительной особенностью варианта является значительное уменьшение размеров камер в плане (12, 0´ 12, 0 м) с отработкой их на полную мощность залежи (рис. 10.27).

Подготовительные работы заключаются в проведении в кровле и почве рудного тела транспортных и вентиляционных штреков, ортов с выходом на соединенные уклоны, рудоспусков и вентиляционно-ходовых восстающих, соединяющих откаточный, транспортный и вентиляционно-закладочный горизонты.

Рис. 10.27. Схема сплошной камерной выемки вертикальными блоками.

1 – транспортный штрек; 2 – транспортный орт; 3 – разрезной штрек; 4 – погрузочные заезды; 5 – рудоспуск; 6 – вентиляционно-ходовой восстающий; 7 – откаточный горизонт.

В границах панели разрезными штреками по почве и кровле залежи нарезаются вертикальные блоки. Отбойку запасов камеры ведут вертикальными или горизонтальными слоями комплектами параллельных нисходящих скважин диаметром 89–127 мм. Погрузка руды осуществляется через торцы разрезных штреков и погрузочных заездов. Зачистка плоского днища производится погрузочными машинами с дистанционным управлением. Закладку выработанного пространства ведут по скважинам, пробуренных с вентиляционно-закладочного горизонта.

В панели предусматривается ступенчатая линия очистного забоя с опережением выемки одного вертикального блока относительно другого на шаг, кратный ширине двух блоков.

Расчетные технико-экономические показатели вариантов сплошной камерной системы разработки с закладкой приведены в табл. 10.5

Таблица 10.5

Сравнительные показатели сплошной камерной системы разработки

На удароопасных участках и в зонах высокого опорного давления до начала очистных работ должна предусматриваться полная надработка блока защитным слоем.