Комбайновая выемка 2-х сближенных пластов Верхнекамского месторождения – II-ой Березниковский рудник
При отработке двух сближенных пластов Красный II и АБ на Верхнекамском месторождении (II Березниковский рудник) применяется, так называемый, «штрековый» вариант камерной системы разработки (рис.15).
Рис.15. Штрековая система разработки:
1- околоштрековый целик; 2- выемочные штреки; 3-целики;4- заездная выработка; 5- сопряжение ходов; 6- комбайновые ходы; 7- транспортный штрек.
Из выемочного штрека 2 под углом 45о к его оси нарезают заездные выработки 4 (просеки), с которых обычно проходят 3 комбайновых хода (3 камеры). Ширина камер на пласте АБ равна 3,2м при выемке комбайнами ПК-8. Ширина камер по пласту Кр II составляет5,2м при проходке комбайнами Урал 20КС. При мощности пласта Кр II более 4м применяют двухслойную отработку камер. Руда из камер самоходными вагонами доставляется на транспортный штрек, а затем через рудоспускные скважины подается на полевой панельный штрек. Проветривание камер осуществляется вентиляторами местного проветривания типа СВМ - 5, СВМ - 6.
Камерная система разработки с применением буро-взрывной отбойки, с веерным расположением скважин
Этот вариант системы разработки применяют в благоприятных, с точки зрения устойчивости кровли, условиях при мощности пласта равной 6-8 м.
По оси камер (рис.16) комбайном ПК-8 проходят разрезной штрек 3 для размещения буровой каретки и обеспечения проветривания камеры. Этот штрек служит также дополнительной обнаженной поверхностью при буровзрывной отбойке руды в камере. Первые 30-50м от горловины камеры отрабатывают с помощью ручных электросверл послойно и тем самым расширяют комбайновый ход на всю ширину камеры. Созданное таким образом компенсационное пространство даёт возможность отбивать руду в камере веерами скважин.
Отсутствие компенсационного пространства может привести к засыпке откаточного штрека при взрывной отбойке отброшенной взрывом рудой и к поломкам оборудования находящегося на штреке. После уборки руды из компенсационного пространства приступают к основной стадии выемки – бурению и взрыванию вееров скважин.
м.
Рис.16. Камерная система разработки с применением скважинной отбойки:
вентиляционный панельный штрек; 2- откаточный панельный штрек;
3- комбайновый ход в камере (разрезной штрек); 4- рудоспускной гезенк;
5- рабочая камера; 6- отработанная камера.
Бурение производят скважинами на всю мощность пласта из разрезного штрека 3 буровыми каретками БК-2. За один взрыв взрывают по 6 вееров скважин. В веере по 16 скважин, замедление между веерами принимают равными 0,25; 0,5; 0,75; 100; 150мсек. Уход забоя за взрыв составляет 7-8 м, а выход руды 1700-2000 т.
После взрыва вееров и проветривания камер производят оборку кровли и её крепление штанговой крепью по сетке 1,5×1,5 м. Продолжительность этих операций составляет 2 – 3 смены.
Доставка руды производится скреперными установками Калий-4, скреперно-погрузочными машинами СПМ-1 в комплексе с самоходными вагонами или же погрузочными машинами типа ПНБ в комплексе с самоходными вагонами.
Уборку руды в камере начинают после закрепления части вновь обнаженной кровли. По окончании крепления кровли бурильщик приступает к бурению следующих вееров скважин. Взрывные работы нового цикла ведут только после окончания уборки руды от предыдущего взрыва.
По окончании выемки руды в контурах камеры производят зачистку почвы камеры.
Преимущества отработки пласта без разделения на слои следующие:
-возможность совмещение бурения и уборки руды;
-полная механизация труда бурильщика;
-значительный объём руды получаемой за цикл.
Недостатки:
-необходимость образования компенсационного пространства в начальный периоде отработки камеры, что требует больших трудовых затрат;
-неравномерность распределения ВВ в отбиваемом массиве;
-вредное сейсмическое воздействие на кровлю камер и междукамерные целики при взрывании вееров скважин.
Комбинированная выемка (комбайновая в сочетании с буровзрывными работами) может применяться также при отработке нижнего слоя руды в камерах по следующим схемам:
а) пятью ходами комбайна ПК-8;
б) четырьмя ходами комбайна ПК-8;
в) тремя ходами комбайнами Урал 20КС, Караганда 7/15С;
г) тремя ходами комбайна ПК-8 и буровзрывной выемкой междуходовых целиков;
д) двумя ходами комбайнами Урал 20КС или Караганда 7/15С и буровзрывной выемкой.
Технико-экономические показатели комбайновой выемки соли на Березниковских рудниках:
-производительность комплекса ПК-8, бункер-перегружатель, самоходный вагон составляет 48000-56000 т/мес. или 1600-1800 т/сутки;
-производительность труда члена бригады 4300-5600 т/мес.
Камерная система разработки
Камерной системой разработки называется применяемая в крутых залежах и мощных пологих залежах система разработки с естественным поддержанием очистного пространства, при которой максимально возможную часть блока вынимают камерами, руду в камерах доставляют самотёком, а целики отрабатывают во вторую стадию или оставляют навсегда в недрах.
Удельное значение камерной системы на рудниках СНГ составляет около 10%, в дальнейшем оно будет сокращаться в связи с увеличением глубины работ.
В горнотехнической литературе различают две разновидности камерной системы:
- этажно-камерную систему разработки;
- камерную с подэтажной отбойкой, которая в зависимости от ориентировки камеры имеет два варианта:
а) подэтажных штреков;
б) подэтажных ортов.
Варианты расположения камер и целиков при отработке крутопадающих месторождений показаны на рис.17
а) при мощности рудного тела до 25м камеры длинной стороной располагают по простиранию рудного тела.
б). при мощности залежи более 25м камеры ориентируют длинной стороной вкрест простирания рудного тела.
Отбивают руду в основном скважинами. Бурят скважины обычно из подэтажных ортов или штреков, пройденных по длине камеры. В начале камере образуют отрезную щель, затем отбивают на неё руду вертикальными слоями. Выпускают руду через выработки в основании камеры. Иногда руду магазинируют, чтобы уменьшить отслоение боковых пород или создать резерв руды данного качества.
После выемки камер обычно погашают целики. В мощных месторождениях половина запаса этажа и более остаётся в целиках, поэтому эффективность отработки блока в целом определяется, в конечном счёте, выемкой целиков.
Условия применения. Руда и боковые породы должны быть устойчивыми. В виде исключения в мощных месторождениях при неустойчивых боках можно оставлять около них предохранительную рудную «корку» толщиной 1,5-3 м, если её теряют, или 5-8 м в случае её последующего извлечения вместе с целиками.
Угол падения залежи наиболее благоприятен крутой, но вообще может быть любым.
Мощность залежи, при крутом падении, также может быть любой (в маломощных залежах отбойка – шпуровая), а при пологом и наклонном падении – не менее 10-20 м, иначе не окупятся расходы на проведение в подстилающих породах выработок для выпуска и доставки руды.
Параметры системы. Максимальная высота этажа в залежах малой и средней мощности ограничивается по условиям устойчивости обнажения боковых пород. Так как камеры располагаются длиной по простиранию, то их высота соизмерима с их длиной, поэтому увеличение высоты этажа приводит к увеличению площади обнажения и, тем самым, снижает его устойчивость.
В мощных залежах высота этажа ограничивается по устойчивости руды, так как увеличение боковой поверхности целиков снижает их устойчивость.
Оптимизацию высоты этажа (в технически допустимых пределах) можно производить по условию минимальных затрат на проходку этажных выработок, затрат на проходку выработок для выпуска и доставки руды, затрат на доставку материалов и оборудования. Необходимо также учитывать ущерб от потерь руды вследствие неполной отбойки у контактов залежи, ущерб от потерь отбитой руды на лежачем боку при недостаточно крутом падении залежи, ущерб от потерь руды при выемке целиков (так как от высоты этажа зависит удельное значение запаса руды в целиках).
На практике высота этажа принимается от 50-60 м в залежах малой и средней мощности при неправильных контактах и недостаточно крутом падении, до 100-170 м в залежах средней мощности и мощных с крепкой устойчивой рудой и очень крутым падением.
В обособленных столбообразных залежах с небольшой длиной по простиранию на отдельных зарубежных рудниках увеличивают высоту этажа до 300 м.
При высоте 100-120 м и более могут быть оборудованы через 60-80 м вспомогательные горизонты для доставки материалов, сообщения и т.п.
Высота подэтажа при подэтажной отбойке составляет обычно от 8-12 до 30-40 м (большие значения относятся к отбойке скважинами увеличенного диаметра).
Оптимизация высоты подэтажа при подэтажной отбойке возможна по минимуму затрат на проходку подэтажных выработок, отбойку и вторичное дробление руды (так как увеличение глубины скважин может увеличить выход негабарита при отбойке). Необходимо также учитывать ущерб от потерь и разубоживания руды за счёт неточной отбойки по контактам залежи.
Ширина камер при разработке по простиранию равна мощности залежи, длина – 30-60 м по условию устойчивости боковых пород. В мощных месторождениях длина камер равна мощности залежи (до 70-80 м), ширина 10-30 м, в зависимости от устойчивости рудной потолочины или боковых пород.
Ширина междукамерных целиков при скважинной отбойке в камерах 8-15 м (больший размер относится к мощным залежам и большему диаметру взрывных скважин, применяемых в камерах). Залежи средней мощности с небольшой длиной по простиранию или падению отрабатывают иногда вообще одной камерой без оставления целиков. Если залеж вытянута по падению, то оставляют только междуэтажные целики, а если по простиранию, - то только междукамерные.
Выпускные выработки при пологом и наклонном падении залежи размещаются верхней частью в рудном теле, а нижней – в подстилающих породах. Важно правильно выбрать глубину заложения выпускных выработок, т.е. расстояние по вертикали от оснований выпускных траншей или воронок до контакта лежачего бока. Чем ценнее руда, тем меньше должен быть объём рудных гребней воронок и, следовательно, больше глубина заложения. Обычно выпускные выработки располагаются таким образом, чтобы они в среднем по ряду размещались на 2/3 своей высоты в подстилающих породах. В виде исключения, если предусматривается последующее заполнение камер монолитной закладкой и отработка целиков основания блока, выпускные траншеи располагают полностью в рудном теле. Высота основания камеры от горизонта доставки руды до гребней траншей или воронок составляет обычно 8-12 м.
Толщина потолочины при скважинной отбойке принимается в пределах 5-10 м, в зависимости от ширины камеры и устойчивости руды. Междуэтажный целик располагают горизонтально или с наклоном к лежачему боку.