Этажное обрушение

Этажное обрушение применяют при разработке мощных и весьма мощных рудных тел, чаще штокверкового типа, с бедными рудами, залегающими в недостаточно устойчивых вмещающих породах, склонных к обрушению. Характеризуется высокой производительностью, относительно невысокой себестоимостью, однако сопровождается большими потерями и разубоживанием руды. Существенным недостатком системы являются крупные нарушения литосферы со значительными экологическими последствиями, выход обрушений на земную поверхность.

Выделяют два принципиальных варианта этажного обрушения:

- с массовым принудительным обрушением руды на предварительно образованное компенсационное пространство и выпуском ее по всей площади блока равными дозами через рудоприемные воронки или траншеи;

- со сплошной выемкой, отбойкой руды «в зажиме» и донным выпуском.

Систему этажного принудительного обрушения руды на компенсационные камеры применяют при разработке железных руд (Горная Шория) и руд цветных металлов (Зыряновский ГОК и др.)

Сущность системы заключается в том, что в блоке предварительно производят выемку руды для создания компенсационного пространства, необходимого для размещения «излишка», который образуется при обрушении остальной части блока вследствие разрыхления. На компенсационное пространство взрывными скважинами большого диаметра (100…200 мм и более) производят обрушение оставшейся части блока. Выпуск руды осуществляют под обрушенными налегающими породами.

Требования к устойчивости руды менее жестокие в сравнении в этажно-камерной, так как размеры компенсационной камеры небольшие, вместо одной камеры можно образовать две и т. д.

Параметры блока определяются размерами рудного тела и могут быть равны: высота – 60…80 м, ширина – 40…60 м, длина – 40…60 м. Объем компенсационного пространства в виде одной или двух вертикальных камер равен:

V_к =V₂-V₁= V₁ (К_р – 1), (2.2)

где V₁ - объем блока до обрушения, м³;

V₂ - объем блока после обрушения, м³;

К_р – коэффициент разрыхления руды, д. ед.

Исходя из полученного объема принимают размеры компенсационных камер.

Подготовка откаточного горизонта блока штреко-ортовая (кольцевая). Нарезные работы включают проходку выработок днища, буровых выработок, вентиляционных сбоек, ходков.

При рассматриваемой системе на днище блока действует значительная нагрузка, которая вызывается налегающей толщей обрушенных руд и пород значительной высоты. Выпускные и доставочные выработки деформируются под воздействием динамических нагрузок от взрывного дробления в них негабаритов, от перемещения масс руды. Поэтому для приема руды, как правило, образуют воронки диаметром 6…8 м, а дучки, ниши, доставочные выработки усиливают металлической, железобетонной или комбинированной крепью.

Массовое принудительное обрушение руды производят скважинами диаметром 100…200 мм с использованием буровых станков НКР-100М, БШ-145М, СБУ-5, БШ-190 и др.

Доставку руды осуществляют скреперными лебедками мощностью 100 кВт и скреперными ковшами вместимостью 1,0…1,5 м³, вибропитателями в сочетании с автосамосвалами или большегрузными вагонами электровозной откатки, ковшовыми ПТМ грузоподъемностью 8…16 т.

Диаметр кондиционного куска принимают равным 600…800 мм. В этом случае в технологической схеме рудника предусматривают подземное механическое дробление руды.

Система этажного обрушения (принудительного) на компенсационные камеры имеет два обстоятельства, требующих повышенного внимания. Это организация массового взрыва по обрушению блока и выпуск руды, который происходит под обрушенными породами.

При массовом взрыве 30…50 т ВВ возможны значительные сейсмические последствия, в частности, разрушение выработок в днище блока и прилегающих к нему, повреждение коммуникаций и т.п. В связи с этим предусматривают меры по предупреждению сейсмического воздействия на массив: устанавливают достаточную ступень замедления между сериями взрывания зарядов и обеспечивают погашение энергии воздушного удара. С этой целью на днище блока оставляют часть отбитой ранее руды, в прилегающих выработках возводят временные перемычки, принимающие на себя воздушный удар и поглощающие его энергию.

Выпуск руды под налегающими обрушенными породами существенным образом связан с потерями отбитой руды в блоке. Неправильно выполняемый выпуск способствует преждевременному внедрению породы в воронку выпуска. Чтобы избежать преждевременного проникновения породы в руду, выпуск выполняют по диаграмме, предусматривающей последовательное извлечение руды из дучек равными дозами. При этом плоскость контакта между рудой и обрушенными породами поддерживается в горизонтальном

положении до критической высоты, начиная с которой при дальнейшем выпуске развиваются «объемы выпуска» - « эллипсоид выпуска» и «воронка внедрения».

На рис. 2.8 представлен вариант этажного обрушения со сплошной одностадийной выемкой руды, отбойкой «в зажиме» и донным выпуском. Вариант базируется на применении комплекса самоходного оборудования, включающего самоходные машины для проходческих и очистных работ.

Существенными достоинствами этажного обрушения являются большая производительность труда забойных рабочих, достигающая 100…150 т/чел.смену и невысокая себестоимость добычи руды. Недостатки связаны с высокими потерями руды (18…20 %) и разубоживанием (14…16 %) и техногенными воздействиями на окружающую природную среду.