Порядком выемки

Камерно-целиковая выемка с закладкой довольно широко применяется на рудниках России и СНГ («Николаевский», «Гайский», «Зыряновский», «Лениногорский» и др.), Канады («Инко», «Кид Крик», «Флин Флон» и др.), Финляндии («Оутокумку Ой»), Австралии («Маунт Айза»). Этой геотехнологией могут отрабатываться мощные и весьма мощные залежи любого падения с рудами и вмещающими породами от устойчивых до средней устойчивости. Руды ценные. Глубина применения ограничена.

На рис. 10.28 показан типичный вариант камерно-целиковой отработки пологих залежей, применявшейся на Николаевском и Жезказганском месторождениях. Николаевский рудник разрабатывает группу скарново-сульфидных залежей весьма сложной формы.

Отработка месторождения началась с выемки Глыбового рудного тела по камерно-целиковой схеме. Ширина первичных (ПК) и вторичных (ВК) камер принималась 20 м, высота в соответствии с мощностью залежи колебалась от 40 до 70 м, длина ограничивалась размерами рудного тела вкрест простирания и составляла 45–60 м.

Подготовка к очистным работам включала полевую проходку участкового уклона с заездами на подэтажи, восстающих, выработок вентиляционно-закладочного горизонта и выработок выпуска руды – траншейного и доставочного ортов, сбитых заездами. Из полевого уклона в каждом подэтаже высотою 15 м нарезались в ПК два подэтажных орта по проектным контурам камеры и один в центре ВК. После проходи отрезного восстающего и разделки отрезной щели приступали к отбойке в первую очередь ПК.

Рис. 10.28. Камерная система разработки с камерно-целиковым порядком выемки.

1 – доставочный орт; 2 – буровой орт; 3 – штрек; 4 – вентиляционно-закладочный штрек; 5 – вентиляционно-закладочный орт; 6 – закладочные скважины; 7 – восстающий; 8 – отбитая руда; 9 – заложенная первичная камера; 10 – вторичная камера (целик).

Разбуривание ПК осуществлялось двумя полувеерами скважин диаметром 51 мм. Такое решение было продиктовано стремлением более точно оконтурить стенки ВК и минимально воздействовать на них взрывными работами.

Отработка подэтажей велась последовательно сверху вниз с послойной отбойкой двух вееров скважин. Выгрузка руды осуществлялась ПДМ из подэтажных ортов и доставлялась в рудоспуск, пройденный в районе участкового уклона. Остатки руды в камере после отбойки подэтажей выпускались на траншейный орт центрального расположения отбойкой породного «моста» с образованием траншеи. Углы стенок траншеи принимались равными около 50⁰. Бурение вееров скважин из траншейного орта осуществлялось с уменьшением ЛНС, относительно принятой на руднике, на 15–20%. Одновременно взрывался слой породы из двух вееров скважин. Это обеспечивало отброс породы в отработанную часть камеры с максимальным уплотнением породного материала, образуя его навал под углом естественного откоса. Отбитая руда на днище камеры самотеком поступала в траншейную выработку. Выгрузка руды выполнялась ПДМ из торца траншейного орта и заезда. Такой порядок выемки камер обеспечивал высокие показатели извлечения. Потери отбитой руды не превышали 4–5 %.

Закладка ПК твердеющими смесями выполнялась по скважинам, пробуренных с вентиляционно-закладочного горизонта. После набора прочности искусственного массива в ПК 5 МПа, приступали к отработке ВК. Очистная выемка ВК велась в таком же порядке. Закладка их проводилась сухой породой, получаемой из проходки полевых выработок, что, с одной стороны, снижало затраты на закладочные работы, с другой – исключало процесс выдачи и складирование пустой породы на поверхность.

Многолетние наблюдения, опыт применения камерно-целиковой выемки в условиях высокого напряженного состояния массива на Николаевском и Жезказганском месторождениях показал, что наиболее ослабленным конструктивным элементом геотехнологии является горизонт выпуска руды ПК и ВК. Выработки в основании камер, несмотря на их крепление анкерами под сетку с торкретбетоном, к моменту выемки ВК разрушались и не подлежали восстановлению. В результате приходилось проходить в крайне нарушенном массиве новые выработки и терпеть дополнительные потери отбитой руды.

В этой связи было предложено нарезку траншейного днища ограничить проходкой полевого орта и производить генеральный выпуск после полной отбойки запасов последнего подэтажа. Выгрузка руды при этом осуществляется ПДМ по торцовой схеме.

На рудниках Жезгазганского месторождения приняты следующие параметры выемки: ширина ПК и ВК – 15 м, высота – 35–40 м, длина – 40–60 м, высота подэтажа – 15 м. Сравнительные технико-экономические показатели геотехнологии приведены в табл. 10.6.

В условиях крутых залежей средней мощности до мощных ПК и ВК располагают по простиранию. Высота камер соответствует принятой высоте этажа и устанавливается как и их длина технико-экономическими расчетами с учетом устойчивости пород висячего и лежачего боков. Ширина ПК и ВК равна мощности рудного тела, длина ПК обычно составляет 40–60 м, иногда при устойчивых вмещающих породах до 100 м и более. Ширину ВК (междукамерных целиков) принимают минимально возможной из соображения сохранности ПК до их закладки твердеющей смесью.

Таблица 10.6

Показатели камерно-целиковой отработки с закладкой

В весьма мощных крутых залежах (> 20 м) камеры располагают вкрест простирания. Их длина равняется мощности рудного тела, высота – высоте этажа, ширина 15–20 м.

Подготовка залежей к очистной выемке осуществляется полевыми выработками: уклоном с заездами на подэтажи, доставочного штрека с заездами в камеру и рудоспусков. Блоковые восстающие при разработке по простиранию располагаются в целиках (ВК) и вкрест простирания – в ПК и ВК. С уклона проходятся рудные подэтажные штреки (при подэтажной отбойке) или проводится верхняя подсечка (при отбойке нисходящими параллельными скважинами).

Отбойка руды производится скважинами из подэтажных штреков (ортов). Расположение скважин обычно веерное. В последние годы расширяется послойная отбойка зарядами VCR, размещенными в параллельно пробуренных нисходящих скважинах. Эволюцию способа отбойки руды в камере можно рассмотреть на примере рудника «Кидд Крик» (Канада).

Рудник разрабатывает залежь мощностью до 180 м. Угол падения 70–80⁰. Месторождение вскрыто на глубину 1560 м. Отработка большей части месторождения ведется камерной системой с закладкой и камерно-целиковым порядком выемки.

Очистные работы в камере начинаются с бурения отрезного восстающего диаметром 1, 2–1, 5 м. Первоначально отбойку руды проводили вертикальными веерами скважин диаметром 54 мм (рис. 10.29а). Испытывались и применялись другие схемы расположения взрывных скважин (рис. 10.29б, в и г).

Рис. 10.29. Схемы расположения скважин при отбойке камерного запаса на руднике «Кидд-Крик».

1 – выработки выпуска; 2 – восстающие шпуры подсечки; 3 – скважины диаметром 54 мм; 4 – скважины диаметром 200 мм; 5 – буровые выработки.

В результате проведенных экспериментов, оценки дробимости руды и эффективности работ была принята схема расположения скважин диаметром 200 мм, показанная на рис. 10.29 «г». При этом отбойка ведется восходящими слоями высотою до 2, 0 м торцовой, площадной из заездов или площадно-торцовой схемам с доставкой руды ПДМ к рудоспускам. Конструкция горизонта выпуска рассмотрена выше.

Зачистка остатков отбитой руды дистанционно-управляемыми ПДМ позволяет выпуск и доставку руды вести при плоском днище камеры с одним заездом. Такая схема успешно применяется на многих рудниках Канады, США и Австралии. В частности, на руднике «Локербай» (Канада) крутопадающее рудное тело отрабатывается по камерно-целиковой схеме с закладкой (рис. 10.30). Глубина горных работ более 1000 м. Ширина камер 11 м, длина 12–37 м, высота 45–61 м. Отбойку руды осуществляют вертикальными слоями скважин пробуренных из верхней подсечки.

Рис. 10.30. Этажно-камерная система разработки с последующей закладкой выработанного пространства на руднике «Локербай» (Канада). 1 – откаточный штрек; 2 – рудоспуск; 3 – породоспуск; 4 – орт доставки; 5 – ПДМ с дистанционным управлением; 6 – нижняя подсечка; 7 – анкеры; 8 – металлические канаты; 9 – отрезной восстающий; 10 – скважины диаметром 165 мм; 11 – закладочный массив; 12 – верхняя подсечка.

Основная масса руды выгружается ПДМ по торцовой схеме, остатки извлекают ПДМ с дистанционным управлением. К настоящему времени, как отмечалось выше, созданы и используются автоматизированные системы управления ПДМ из диспетчерского пункта, расположенного на поверхности или в офисе горнодобывающей компании.

На этом же руднике, как показано на рис. 10.30, для укрепления пород лежачего и висячего боков применяются канатные анкеры, препятствующие обрушению пустых пород при отбойке руды. Скважины под анкерную крепь бурят из выработок верхней и нижней подсечки. В скважины заводят тросы и заполняют быстросхватывающимися цементными растворами.

Организация отработки запасов в этаже многостадийная. Камеры первой очереди разделяются целиками шириною 33 м. После отработки они заполняются твердеющей смесью при отношении хвостов обогащения к цементу 12: 1. Подобным материалом заполняются отработанные камеры шириною 11 м второй очереди в центре целика. Участки третьей и четвертой очередей закладываются обычной гидрозакладкой отходов обогащения. В среднем отношение заполнителя к цементу составляет 24: 1, что позволяет существенно сократить затраты на закладочные работы.