Сплошная система разработки крутопадающих месторождений слоевой выемкой вертикальных прирезок с твердеющей закладкой

В настоящее время отработку мощных крутопадающих рудных тел преимущественно осуществляют этажно-камерными системами, которые характеризуются высокой производительностью и возможностью извлекать значительные количества достаточно чистой руды из очистных камер. Главные недостатки этажно-камерных систем связаны с большими потерями при погашении междуэтажных и междукамерных целиков, практически невозможностью раздельной выдачи руды и породы из породных включений в рудном массиве, трудноразрешимыми проблемами управления горным давлением с понижением горных работ. Потери и разубоживание руды при указанных системах разработки в целом по блоку высоки и достигают 12…16 % и более.

Из систем разработки с закладкой при извлечении запасов крутопадающих рудных тел при большой и средней мощности незначительное применение находят системы с камерной выемкой и закладкой. Выемку камерных запасов производят системами подэтажных штреков или этажно-камерной в определенной последовательности, учитывающей продолжительность твердения закладочной смеси в смежных камерах.

Ограничивают распространение систем с камерной выемкой и закладкой следующие ее существенные недостатки:

- сложность отработки запасов в междуэтажных целиках и формирования закладочных массивов в образовавшихся пустотах;

- необходимость производства буровзрывных работ в щадящем режиме при извлечении запасов из вторичных камер;

- трудность или невозможность селективной выемки при разработке рудных зон или сложноструктурных рудных тел;

- сложность конструкции систем.

Предложенная нами сплошная система разработки крутопадающих рудных тел слоевой выемкой вертикальных прирезок с твердеющей закладкой является вариантом системы разработки сплошной слоевой выемкой с твердеющей закладкой, разработанной и внедренной группой известных ученых ИПКОН АН СССР по руководством Д.М. Бронникова и специалистов Норильского горно-металлургического комбината для сложных горно-геологических, горно-технических условий Норильских медно-никелевых рудников.

Сущность предлагаемой системы заключена в том, что очистной блок крутопадающей рудной залежи вкрест простирания делят на вертикальные прирезки (полосы, ленты) шириной 8 м и длиной, равной длине блока. Каждую прирезку отрабатывают горизонтальными слоями высотой 3,0…3,5 м в восходящем направлении. Отработанный слой заполняют твердеющей смесью таким образом, чтобы между поверхностями рудного забоя и затвердевшей закладки обеспечивался вертикальный зазор высотой равной 3 м для свободного перемещения в призабойном пространстве горно-добычного оборудования. Нижний слой блока на всю его ширину отрабатывают заходками с последующим формированием в них арматурной объемно-пространственной решетки и заполнением твердеющей смесью для создания прочного монолитного массива с нормативной прочностью 4,…6,0 МПа. Поперечные размеры заходки: (ширина х высоту) 3,5…4 х 4 м. Полностью отработанный и заложенный бетонной смесью нижний слой выполняет функции междуэтажного целика – потолочины, что дает возможность отрабатывать запасы блока без оставления естественных целиков.

Подготовительные работы в блоке (рис. 3.5) включают проходку полевых откаточных штреков 3 и 6 в лежачем и висячем боках, полевого наклонного диагонального съезда 1 с заездами 2 на слои, на флангах блока – проходку откаточного орта 4 и блокового восстающего 13. По мере отработки на флангах блока в выработанном пространстве металлическими или бетонными кольцами выкрепляют рудоспуски 12 диаметром 1,5…1,8 м.

Нарезные работы, как указывалось ранее, состоят из выемки заходками первого (нижнего) слоя на всю ширину блока. С этой целью (рис. 3.6) из флангового откаточного орта 14 по контактам висячего и лежачего боков проходят разрезные штреки 10 и 11. Из разрезного штрека 10, пройденного у висячего бока, в направлении к лежачему в определенной последовательности с учетом сроков твердения бетонной смеси отрабатывают, подготавливают и закладывают заходки 2, 3, 4, 5, 6, и 7. Для достижения полного заполнения заходок закладкой их угол наклона в сторону лежачего бока принимают равным 5…7⁰.

Очистные работы включают выемку вертикальных прирезок 11 слоями снизу вверх, начиная от висячего бока. Вначале полностью вырабатывают первую прирезку, затем вторую и т. д. Выемку последних слоев вертикальных прирезок непосредственно под искусственным междуэтажным целиком-потолочиной 15 (рис.3.5) производят с принятием дополнительных мер по контролю и, при необходимости, креплению рудного забоя.

Каждый отработанный слой заполняют твердеющей закладкой. Отбойку руды на период подачи и твердения закладки переводят в смежный блок.

Сплошная система разработки крутопадающих рудных тел слоевой выемкой вертикальных прирезок с твердеющей закладкой содержит следующие положительные качества.

Простота конструкции. В отличие от систем подэтажных штреков и этажно-камерной отпадает необходимость проходки рудоприемных, выпускных, погрузочных и доставочных выработок днища. Руда отбивается на подошву закладочного слоя, грузится и доставляется ПТМ до фланговых рудоспусков.

Селективная выемка. Месторождениям руд цветных металлов характерно достаточно сложное структурное строение, определяющее высокое конструктивное разубоживание. В процессе слоевой выемки вертикальными прирезками породные включения (пропластки, линзы) отбиваются одновременно с рудой, но при этом появляются условия для раздельной выдачи породы.

Отработка рудных тел, залегающих в неустойчивых вмещающих породах при данной системе допустима, так как пролет максимального обнажения пород не превышает 6…7 м.

Возможность выдачи из блока руд по сортам устанавливается при данной системе оперативной геологической съемкой, экспресс – анализом отбитой руды.

Извлечение запасов из рудных тел достаточно сложной морфологии.Небольшая высота отрабатываемых слоев в сочетании со шпуровой отбойкой позволяет «вписываться» в изменчивую конфигурацию контактов со стороны висячего и лежачего боков.

Высокая полнота выемки. Обеспечивается в системе отработкой блоков без оставления естественных целиков, так как отпадает необходимость в днище, естественная рудная потолочина заменяется искусственным междуэтажным целиком – потолочиной, отсутствует надобность в междублоковых целиках – одновременно с извлечением запасов возводится закладочный монолитный массив. Источниками потерь руды являются рудная мелочь на подошве слоя, оставление части не отбитой руды по контактам боков, которые могут быть сокращены в случае более качественного выполнения соответствующих производственных процессов. Потери руды по блоку составляют 2…4 %.

Возможность раздельной выемки свиты крутопадающих рудных тел. Общий порядок отработки – от висячего бока к лежачему, для чего заезды от наклонного съезда проходят до висячего бока, вскрывая при этом всю свиту. Отрабатывая блок в отступающем порядке, породные прослои между рудными телами свиты выконтуривают во внутриблоковые целики.

Универсальность системы разработки. Предлагаемая система разработки может применяться на верхних и нижних горизонтах рудника, в случае малого и большого горного давления. При этом вводятся соответствующие коррективы в величину нормативного напряжения, а следовательно, в расход вяжущего на 1 м³ закладки. Единственным важным условием применения системы является достаточная устойчивость руды, поскольку очистные работы ведутся под обнаженным рудным массивом.

Основные недостатки системы связаны с известной трудоемкостью и затратностью закладочных работ, а также с многостадийным характером извлечения запасов – послойной выемкой вертикальных прирезок.

Параметры блока. Длина блока определяется рациональной дальностью доставки руды ковшовой ПТМ принятого типа. Высота блока при данной система разработки не ограничивается и принимается из условий вскрытия рудного месторождения в целом. Ширина блока равна горизонтальной мощности рудного тела (зоны). Ширина вертикальной прирезки (очистного забоя) принята равной 8 м с последующей проверкой по напряженно-деформированному состоянию рудного массива и прочности руды.