Файл: Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана..pdf

Р а з д е л II

РАЗРАБОТКА ПОЛОГОПАДАЮЩИХ ЖИЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Г л а в а 1

РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАМЕРНО-СТОЛБОВОЙ СИСТЕМОЙ

Краткий анализ вариантов камерно-столбовой системы разработки

Камерно-столбовая система применяется при разработке горизонтальных и пологих рудных залежей. Сущность ее заключается в том, что рудные тела вынимаются камерами правильной формы, расположенными параллельно по про­ стиранию или восстанию, с регулярным оставлением сплош­ ных ленточных столбообразных целиков. Кровлю камер за­ крепляют штанговой крепью независимо от их высоты.

Некоторые месторождения (Джезказган, Миргалимсай и др.), которые относятся к разряду мощных, нами рассма­ триваются только по той причине, что там рудные тела мощ­ ностью от 2 до 12 м занимают 20— 30% запасов и по отра­ ботке камерно-столбовой системой у них накоплен большой опыт.

В а р и а н т ы к а м е р н о - с т о л б о в о й с и с т е м ы с п р и м е н е н и е м м е х а н и з а ц и и . При панельном вариан­ те от главного откаточного штрека проходят панельные штреки, из которых в камеру по мере их выемки делают сбойки. Этот вариант получил распространение на Джезказ­ ганском и Миргалимсайском месторождениях. Участки с углом падения до 20—25° отрабатывают камерно-столбовой системой с диагональными восстающими. Устройство диаго­ нальных заездов облегчает передвижение оборудования и позволяет расширить область его использования.

Основным оборудованием при этих вариантах являются самоходные буровые каретки различных типов, самоходные вагоны, экскаваторы, погрузочные машины с загребающими лапами, бульдозеры, самоходные установки для осмотра и крепления кровли и др.

Поддержание кровли осуществляется барьерными цели­ ками, расположенными через 100— 150 т (расстояние меж­ ду осями), а между ними — междукамерными столбчатыми целиками, оставляемыми по сетке 2 0 X 20 независимо от ха­

69

рактера строения кровли и глубины залегания залежей. Барьерные целики шириной 15—25 м, почти не разрезае­ мые выработками (кроме заездов), способны выполнить роль надежных локализаторов возможных очагов обрушения внутри панели. Эти варианты камерно-столбовой системы применяются для отработки рудных тел мощностью 5— 10 м. При мощности более 10 м предусматривается опере­ жающая выемка верхнего слоя толщиной 3— 6 м. При на­ личии по контактам с рудным телом слабых пород в кровле камер оставляют предохранительные рудные «корки» тол­ щиной 2—2,5 м. Параметры системы и технико-экономиче­

с т р а н с т в а применяется для разработки месторождений или отдельных участков рудных тел со специфическими ус­ ловиями. К последним относятся: получение высоких коли­ чественных и качественных показателей извлечения, склон­ ность руд к самовозгоранию, необходимость поддержания поверхности и другие факторы, не позволяющие оставлять выработанное пространство открытым. Примером может служить Талнахское месторождение, на котором участки рудных тел с углом падения 3—8° и мощностью 8 — 10 м отрабатывают с бетонной закладкой пустот и панельных целиков. На Миргалимсайском месторождении для отработ­ ки нижележащих горизонтов также ведутся работы по вне­ дрению этого варианта с целью снижения резко возросших потерь руды и увеличения срока существования предприя­ тий.

В а р и а н т к а м е р н о - с т о л б о в о й с и с т е м ы , ба­ з и р у ю щ е й с я на п р и м е н е н и и с т а р о й т е х н о ­ л о г и и р а б о т (полевая подготовка, скреперная доставка, бурение ручными перфораторами), применяется для отра­ ботки пологопадающих рудных тел на Джезказганском, Миргалимсайском, Северо-Уральском, Бакенном и многих других месторождениях. Этот вариант пригоден для отра­ ботки рудных тел, где специфические условия (невыдержан­ ная мощность рудных тел, угол падения более 20°, малые производственные мощности) не позволяют эффективно при­ менять высокомеханизированное оборудование. На Бакен­ ном месторождении этот вариант системы используется для отработки жил мощностью от 2 м и более с крепкими и устойчивыми, допускающими значительные обнажения по­ родами висячего бока.

Бакенное месторождение насчитывает более 100 жил. Форма рудных тел весьма сложная. Общее падение жил по-

70

Таблица 13

Параметры й технико-экономические показатели камерно-столбовой системы разработки на отечественных рудниках

логое на северо-запад, 15— 30°, средняя мощность 6 — 8 м, максимальная — 21 м. Распределение полезных компонен­ тов в рудных телах неравномерное. Вмещающие породы представлены магматизированными сланцами и гранитами. Сланцы сильно трещиноваты. Граниты обладают обычной для них интенсивной трещиноватостью. Физико-механиче­ ские свойства руд и пород: коэффициент разрыхления — 1,6 ; объемный вес руды — 2,6 т/м3; влажность — 6 %; со­

мощности рудного тела: при мощности его до 12 м регуляр­ ные столбчатые целики оставляются диаметром 4 ж, рас­ стояние между ними также 4 ж, при мощности рудных тел свыше 12 ж оставляются ленточные целики шириной 4 ж.

Камеры располагаются длинной стороной по падению рудных тел. Ширина их принята 9— 12 ж. Кровля камер за­ крепляется штанговой крепью.

Подготовительные работы заключаются в проведении блоковых восстающих и скреперных штреков, нарезные ра­ боты — в проходке вертикальной отрезной щели на всю высоту и ширину камеры. Ширина щели 4 ж. Из отрезной щели по оси камеры проходится наклонный восстающий на всю длину камеры до сбойки с вентиляционным штреком. Ширина наклонного восстающего 3 ж, высота зависит от мощности рудного тела. При мощности рудного тела до 3 лг высота восстающего равна мощности рудного тела, а при мощности свыше 3 ж она составляет 2—2,5 ж.

При неустойчивой руде и устойчивых породах висячего бока камерный восстающий проходится у кровли камеры; когда руда устойчивая, он проходится по лежачему боку рудного тела.

В нарезных, подготовительных выработках и очистных камерах шпуры бурят перфораторами ПР-ЗОК. Диаметр бу­ ровой коронки 40 мм. Камера обуривается из наклонного восстающего. Глубина шпуров составляет от 1,5 до 3,0 ж в зависимости от площади забоя и физико-механических свойств руды. Руда из камеры скреперуется в рудоспуск. Скреперная лебедка устанавливается в панельном штреке сечением 2,0 X 1,8 ж. Емкость скрепера 0,5 ж?.

Анализ системы показывает, что фактором, который оп­ ределяет технико-экономические показатели применяющих­

72

ся на рудниках вариантов камерно-столбовой системы, яв­ ляется величина потерь руды в междукамерных целиках. Практика показала, что относительно наименьшие потери в целиках имеют место при оставлении целиков-столбов. Последнее в основном зависит от правильного и обоснован­ ного выбора варианта системы и оптимальных размеров ка­ мер и целиков, а также возможности извлечения целиков в последующем. Поэтому вопросы изыскания оптимальных параметров камер и целиков требуют как теоретических, так и экспериментальных исследований.

Рекомендуемый метод определения параметров междукамерных и барьерных целиков2

При определении параметров камерно-столбовой системы разработки необходимо знать механические свойства пород в массиве, и в первую очередь такие характеристики, как прочность на одноосное сжатие и растяжение.

Наиболее доступными методами определения этих свойств являются лабораторные испытания образцов. Одна­ ко свойства пород в массиве и лабораторных образцов су­ щественно различаются из-за трещиноватости и неоднород­ ности.

Поэтому следует различать прочность горных пород как материала или вещества и прочность реальных объектов или элементов системы разработки: целиков, потолочин, сло­ женных из материала, вещества (горной породы) со свойст­ венными им структурными дефектами.

Прочность горных пород как материала определяется в лабораторных условиях на образцах небольших размеров правильных и неправильных форм по методике, разработан­ ной во ВНИМИ и ИГД им. А. А. Скочинского [65, 73, 91].

Прочность реальных конструкций (в нашем случае — целиков) оценивается влиянием масштабного эффекта на базе лабораторных испытаний образцов горных пород. Под масштабным эффектом понимают изменение прочности од­ них и тех же находящихся под нагрузкой реальных тел с изменением их размеров.

Физическая сущность проявления масштабного эффекта отражена в теории хрупкого разрушения, которая исходит из предположения, что прочность образца зависит от на­ пряжения в точке, где встречается наиболее опасный дефект

2 Экспериментальные исследования в производственных условиях по определению прочности целиков, а также нагрузок на междукамерные и барьерные целики проводились сотрудниками ИГД АН КазССР А. Букиным, Е. Вальковой под руководством Ю. И. Чабдаровой.

73