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

ным рудникам и результаты исследования ее технологии обобщены в работах [100, 114].

Системы с раздельной выемкой внедряются уже много лет, однако широкого применения они не получили. Объяс­ няется это прежде всего несовершенством планирования ос­ новных показателей деятельности предприятия, более слож­ ной организацией работ, меньшей производительностью бло­ ка по добываемой руде и значительными потерями обога­ щенной рудной мелочи.

Рис. 4. Система щелевой выемки.

К практическому применению рекомендуется четыре усовершенствованных варианта систем разработки с раз­ дельной выемкой:

—система щелевой выемки из передовых восстающих с послойным бетонированием пород;

—система подэтажно-щелевой выемки по восстанию е подэтажным бетонированием пород в закладке;

—система с раздельной выемкой и послойным бетони­ рованием пород, оставляемых в секциях очистного простран­ ства ;

30

— система с раздельной выемкой с послойным бетони­ рованием пород в очистном пространстве.

Сущность системы щелевой выемки из передовых вос­ стающих (рис. 4) заключается в проведении по простира­ нию рудного тела ряда восстающих, из которых и между которыми селективно отбивают жильную массу на наклон­ ный бетонный настил. Руда под действием собственного ве­ са доставляется в рудное отделение смежного восстающего. Отбиваемую в восстающем породу по деревянным полкам направляют в щель, разравнивают под углом естественного откоса и покрывают бетонным настилом, после чего цикл работ повторяется. Расстояние между восстающими опре­ деляют исходя из выдержанности рудного тела и техниче­ ски возможной глубины бурения горизонтальных шпуров.

Основные достоинства системы 1— резкое улучшение качества руды, увеличение производительности труда по ко­ нечному продукту, повышение надежности управления кровлей, снижение расхода леса, увеличение производитель­ ности шахты по добытому металлу. Недостатки — более сложная организация труда и технология очистной выемки, повышенный расход материалов и энергии, меньшая про­ изводительность системы по добытой горной массе, невоз­ можность применения системы при невыдержанных элемен­ тах залегания рудных тел по простиранию.

Система подэтажно-щелевой выемки по восстанию с бе­ тонированием пород в закладке (рис. 5) отличается от пре­ дыдущей тем, что вместо передовых восстающих проходит ряд подэтажных штреков по всей длине блока. Жильную массу между откаточным и первым подэтажным штреком отбивают на откаточный. В образовавшейся щели подэтажа на высоту 2 м возводят искусственный целик. Из первого подэтажного штрека сверху вниз обуривают и отбивают породу. После разравнивания ее по подэтажному штреку укладывают бетонный настил.

При очистной выемке жильную массу подэтажа отбива­ ют на бетонный настил лежащего ниже подэтажного штре­ ка. Руду к рудоспускным отделениям фланговых восстаю­ щих доставляют скреперной лебедкой. Рудную мелочь уби­ рают металлическими метлами или смывают водой. Затем вмещающие породы разбуривают снизу вверх, отбивают, разравнивают и покрывают бетонным настилом.

Основные достоинства этой системы — резкое улучшение качества руды, исключение потерь во внутриблоковых це-

1 Здесь и в дальнейшем предлагаемые системы сравнивают с си­ стемой разработки с распорным креплением, применяемой на руднике Бестюбе.

32

01

I

Рис. 6. Система разработки с раздельной выемкой.

ликах, надежность управления кровлей, уменьшение расхо­ да леса, увеличение производительности шахты но добыто­ му металлу, увеличение производительности труда, улучше­ ние условий проветривания и безопасности труда, создание требуемых условий для забойной сортировки руды, возмож­ ность отработки более мощных и сближенных жил с мине­ рализованной зоной между ними, повышение культуры про­ изводства. Недостатки — более сложная технология очист­ ной выемки и большой объем нарезных работ.

При системе с раздельной выемкой и оставлением подо­ рванных боковых пород в секциях очистного пространства (рис. 6) блок по простиранию делят на ряд секций длиной 10— 15 м. Между ними по мере поднятия очистной выемки выкрепляют рудоскаты. Подорванные боковые породы ос­ тавляют как закладку в секциях и сверху послойно покры­ вают бетонным настилом, на который отбивают жильную массу, доставляемую в рудоскаты лебедкой ЛТ-2.

Нарезные работы заключаются в селективной отбойке первых трех-четырех слоев по всей длине блока непосред­ ственно на штрек, установке штрекового крепления, выкреплении рудоскатов и образовании первого бетонного слоя.

Основные достоинства этой системы аналогичны достоин­ ствам системы с подэтажно-щелевой выемкой. К недостат­ кам следует отнести более сложную организацию труда и технологию очистной выемки, увеличение срока отработки блока.

Система с раздельной выемкой горизонтальными слоями с послойным бетонированием отличается от предыдущей тем, что здесь очистное пространство не делят на секции, а скреперование производят в рудоспускные отделения флан­ говых восстающих. Для этой системы необходимы более выдержанные элементы залегания жил по простиранию. Большое расстояние доставки руды требует скреперного оборудования. При благоприятных горно-геологических ус­ ловиях целесообразно возводить наклонные настилы, кото­ рые обеспечивают самотечную доставку руды до блоковых восстающих с частичным применением гидросмыва.

Подготовительные работы при всех системах одинаковы и заключаются в проведении очистного штрека и блокового восстающего.

34

Гла в а 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ С РАЗДЕЛЬНОЙ ВЫЕМКОЙ РУДЫ

Исследование раздельной отбойки руды и установление параметров буровзрывных работ

Добыча руды при выемке весьма тонких жил повсеме­ стно производится буровзрывным способом с использовани­ ем шпуровой отбойки. Величина прихвата боковых пород, влияющая на величину разубоживания, при шпуровой от­ бойке связана с мощностью жил, горно-геологическими и физико-механическими особенностями руды и вмещающих пород, диаметром, глубиной и сеткой расположения шпуров, размером и конструкцией заряда и качеством взрывчатых веществ.

Для того чтобы исключить прихват боковых пород, не­ обходимо удалять шпуры от контактов руды с пустыми по­ родами на величину этого прихвата. Глубина шпуров долж­ на быть оптимальной — обеспечивающей максимальный вы­ ход руды с 1 пог. м шпура, а конструкция заряда, вес и тип ВВ должны гарантировать наименьшее сейсмическое воз­ действие на вмещающие породы [38]. Однако при незначи­ тельной мощности жил, спаянных контактах и некоторых физико-механических свойствах руды и пород невозможно избежать значительного прихвата боковых пород.

При сооружении гидротехнических, транспортных и других объектов различного назначения в отечественной и зарубежной практике для снижения перебора породы за проектным контуром, а также для повышения устойчивости кровли и стенок горных выработок используют оконтуривающие («буферный», «гладкий», «периметрический») или «контурный» виды взрывания с предварительным или по­ следующим оконтуриванием [27].

В связи с тем, что выемку жил незначительной мощно­ сти с плотными (спаянными) контактами обычными метода­ ми взрывания осуществить весьма трудно, встает вопрос о целесообразности применения при раздельной выемке оконтуривающего взрывания.

35

В ы б о р д и а м е т р а шп у р о в . На рудниках цветной металлургии отбойку маломощных рудных тел производят зарядами шпуров диаметром 28—42 мм.

Выбору оптимального диаметра шпура посвящено много работ [13, 122]. Показано, что целесообразен переход на шпуры малого диаметра (30— 38 мм), при которых произво­ дительность труда забойных рабочих повышается на 40— 45%, разубоживание руды снижается за счет уменьшения зоны разрушения боковых пород взрывом каждого шпуро­ вого заряда.

В зависимости от величины выемочной мощности реко­ мендуется применять следующие диаметры шпуров:

дельной выемке будет минимальная, то и диаметр шпура следовало бы брать минимальным. Однако в связи с отсут­ ствием штатных патронированных ВВ диаметром менее 28 мм диаметр шпуров принимаем равным 36 мм, так как он складывается из диаметра патрона (28 мм) и диаметра огнепроводного шнура (8 мм).

К о н с т р у к ц и я з а р я д о в . При взрывании на точ­ ность отбойки существенно влияют вес и тип взрывчатого вещества, а также конструкция зарядов.

Для того чтобы сейсмическое воздействие взрыва на стенки очистного пространства было меньше, желательно применять низкобризантные ВВ. За рубежом для этого соз­ даны специальные ВВ. Наиболее близки к ним по своим свойствам отечественные предохранительные ВВ. Однако их применение в крепких горных породах влечет ухудшение показателей отбойки. В связи с этим были испытаны обыч­ ные для рудников ВВ: аммонит и детонит 10А.

Для снижения бризантного действия указанных ВВ про­ верены и испытаны сплошные удлиненные заряды, сплош­ ные заряды из патронов диаметром, значительно меньшим диаметра шпуров, сплошные заряды с кольцевым воздуш­ ным зазором, рассредоточенные заряды с воздушными про­ межутками.

Сплошные заряды аммонита и тем более детонита 10А (рис. 7, а) не обеспечивают необходимого снижения бри­ зантного действия взрыва, вызывая большой прихват пород за обуренным контуром.

При зарядах второй конструкции (рис. 7,6) не получа­ ется фиксируемого положения воздушного зазора с необхо­

86

димой стороны. Поэтому величина прихвата породы за обу­ ренным контуром остается значительной.

Заряды детонита с воздушным кольцевым зазором (рис. 7,в) осуществляли следующим образом. В забой шпу­ ра помещали один-два надрезанных и уплотненных патро-

Рис. 7. Конструкция зарядов ВВ. а—сплошные заряды аммонита и де­

боевик ; 3 — патроны ВВ; 4 — деревянная пробка; 5 — кольцевая муф­ та; в —забойка.

на и патрон-боевик. Остальные патроны детонита диамет­ ром 28 мм соединяли в колонку при помощи муфт из плот­ ной бумаги.

Эксперименты показали, что заряды с воздушным коль­ цевым зазором обеспечивают хорошее оконтуривание забоя. В большинстве случаев на стенках оставались следы шпу­ ров, т. е. прихват за оконтуривающими шпурами не превы­ шал 6— 10 см или его не было совсем.

37

С учетом положительных результатов применения рас­ средоточенных зарядов в горных выработках проведены эксперименты по использованию рассредоточенных зарядов с воздушными промежутками. При очистной выемке (рис. 7, г) опыты проводили с аммонитом и детонитом 10А. Результаты испытаний показали, что величина прихвата снижается в первом случае до 5—7 см (причем резко падает КИШ), во втором — до 6—8 см, при этом КИШ снижается незначительно. Таким образом, рассредоточенные заряды детонита 10А дают хорошее качество отбойки.

Применение детонита 10А благодаря его высокой чувст­ вительности к детонации дает возможность обходиться без детонирующего шпура. Испытания показали, что детонация всего заряда устойчива даже в случае рассредоточения за­ ряда тремя-четырьмя воздушными промежутками длиной 150 мм. При весе активной части заряда 200 г стабильность детонации нарушается при длине воздушного промежутка более 300 мм.

Минимальный удельный расход бурения, а следователь­ но, и минимальные затраты на буровзрывные работы по от­ бойке при выбранном диаметре шпура и конструкции заря­ да устанавливаются варьированием двух величин: глуби­ ны шпуров и расстояния между ними. Глубина шпуров при отбойке руды с двухрядной сеткой расположения и двумя обнаженными плоскостями вследствие одинаковой величи­ ны линии наименьшего сопротивления по всей длине шпура решающего влияния на результаты взрывных работ не ока­ зывает. Однако автором [95] установлено, что с увеличени­ ем глубины шпура производительность бурильщика снача­ ла возрастает, а затем начинает снижаться. Максимальная производительность соответствует глубине шпура 1,6—2 м. В свою очередь селективная выемка руды требует соблюде­ ния заданного направления параллельности бурения шпу­ ров. Угол наклона шпуров должен соответствовать углу па­ дения жилы. В связи с этим предельная глубина шпуров ограничивается не только максимальной производительно­ стью бурильщика, но и допустимыми отклонениями. При средних допустимых отклонениях наклона шпуров 2—3% и линейных 3—5 см предельная глубина шпуров определя­ ется из уравнения

Таким образом, оптимальная глубина шпуров составит

Z = 4 -tg88°= 4 -28,64— 120 см.

38