Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород
Сущность систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород заключается в том, что в подготовленных к выемке блоках (панелях, зонах) производят обрушение руды, которую выпускают под налегающими породами, обрушающимися вслед за рудой. Отсюда и условия, в которых эта система может успешно применяться: неустойчивые, легкообрушающиеся (вслед за рудой) вмещающие породы; возможность обрушения поверхности; незначительная ценность руды; отсутствие включений пустых пород и различных сортов руд. Выпуск руды под налегающими породами является чрезвычайно важным технологическим процессом при рассматриваемых системах разработки. От качества выпуска зависят потери и разубоживание руды. Современные способы выпуска руды пока не обеспечивают высоких показателей извлечения. Наблюдаются большие потери руды и высокое ее разубоживание, а поэтому применять системы с обрушением руды и вмещающих пород целесообразно лишь при разработке руд невысокой ценности. В настоящее время системы с обрушением руды и вмещающих пород нашли широкое применение при разработке рудных месторождений. Они применяются как самостоятельные при выемке отдельных рудных тел или же как вспомогательные при отработке целиков и потолочин в других системах разработки. Системы разработки этого класса отличаются друг от друга высотой обрушаемого массива. Системы разработки с разделением этажа на подэтажи называются системами подэтажного обрушения, а системы разработки без разделения этажа на подэтажи - системами этажного обрушения. Наиболее гибкими в применении оказались системы под-этажного обрушения, с помощью которых успешно ведется разработка рудных месторождений в самых разнообразных условиях, в том числе и на больших глубинах с проявлением горного давления. Следует отметить, что в определенных условиях достаточно лишь произвести подсечку и отрезку подлежащего к обрушению рудного массива, как он начинает постепенно самообрушаться. Можно вести как этажное, так и подэтажное самообрушение. В зависимости от этого различают системы подэтажного самообрушения и системы этажного самообрушения. Усилиями советских специалистов-горняков (М. В. Гуминский, В. Ф. Лавриненко и др.) разработаны методы управления самообрушением руды. Но темпы современной добычи руды иногда недостаточны для осуществления процесса самообрушения. По этой причине системы разработки с самообрушением руды в настоящее время применяются редко. Рассмотрим наиболее широко применяемые системы разработки этого класса. Система подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами применяется при разработке месторождений мощностью от 5 - 6 м до 150 - 200 м и более. Нижний предел мощности залежи ограничивается в основном возможностями скважинной отбойки и выпуска руды. Система подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами применяется в двух основных вариантах: с отбойкой руды на компенсационное пространство (горизонтальное, вертикальное, наклонное); с отбойкой руды на ранее обрушенные руды или пустые породы (в зажиме). Вариант системы подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами на горизонтальное компенсационное пространство применяется при разработке месторождений средней мощности и мощных. Подготовка блоков как при этом, так и при других приведенных выше вариантах этой системы практически одинакова. Она включает проходку полевого откаточного штрека и ортов. Из откаточных ортов до отметки первого подэтажа проходят рудоспуски, ходовые и материальные восстающие. На каждом подэтаже проходят хозяйственные орты и штреки скреперования. На границах блока штреки скреперования соединяют вентиляционными ортами, из которых в лежачем боку проходят запасной ходовой восстающий. Очистные работы начинают с подсечки, после выпуска руды из которой образуются горизонтальные компенсационные пространства (камеры). Для большой устойчивости этих пространств между ними оставляют целик. Массив руды разбуривают глубокими скважинами из специальных буровых выработок. Взрывание скважин осуществляют короткозамедленным способом. При этом в первую очередь взрывают скважины, разбуренные в целиках. После взрывания глубоких скважин приступают к массовому выпуску руды через дучки. Доставку руды производят с помощью скреперных установок, виброконвейеров или самоходных машин. В зависимости от применяемого способа доставки изменяется конструкция горизонта доставки. Система разработки отличается высокой производительностью, экономичностью, хорошими условиями проветривания. Вместе с тем эта система имеет ряд недостатков, главными из которых являются: большой объем подготовительных работ и невозможность применения самоходной буровой техники. Горизонтальное направление отбойки снижает устойчивость выработок горизонта выпуска руды. Система подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами на вертикальное компенсационное пространство (щель). Подготовка блока при этой системе, как уже отмечалось, аналогична описанной выше. Выемка руды начинается с образования вертикального компенсационного пространства (щели), на которое встречно направленно отбивают маесив, разбуренный глубокими скважинами из буровой выработки. При этой системе разработки значительно снижается динамическое воздействие взрыва на выработки приемного горизонта. Кроме того, такой способ отбойки позволяет улучшить качество дробления горной массы за счет соударения отдельных кусков. Варианты системы подэтажного обрушения с отбойкой руды на наклонное компенсационное пространство показаны. Разбуривание массива глубокими скважинами производится из буровых выработок, расположенных на уровне горизонта воронок. Толщина отбиваемого слоя по горизонтали, как правило, равна расстоянию между выработками выпуска руды (скреперования). Наклонные слои отбивают на наклонное компенсационное пространство. Выпуск отбитой руды производят через выпускные выработки (дучки или щели). Доставка отбитой руды производится скрепером в рудосвалочные восстающие. При применении системы подэтажного обрушения также с отбойкой наклонных слоев руды на наклонную подсечку разбуривание массива производится непосредственно из выработок горизонта доставки (скреперования). Это позволяет исключить проходку специального бурового штрека и упростить конструкцию системы. При таком разбуривании массива устья глубоких скважин недозаряжают ВВ с целью предохранения штреков скреперования от разрушения в момент массового взрыва. Однако после взрывания скважин их недозаряженные части используются при образовании выпускных дучек или щелей. Доставка отбитой руды производится скрепером с погрузкой непосредственно в вагоны через полки. Система подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами на зажатую среду разработана сравнительно недавно. Однако уже накоплен значительный положительный опыт применения этой системы разработки. Так, в условиях Криворожского бассейна, например, при отбойке на зажатую среду достигается лучшее дробление руды, чем при отбойке на компенсационные пространства. Отличительная особенность этой системы разработки заключается в том, что отбойка слоев руды, разбуренных из буровых выработок глубокими скважинами, производится не на компенсационное пространство, выполненное в виде камеры (пустоты), а на ранее обрушенную руду или даже пустые породы. Таким образом, при отбойке руды на зажатую среду отпадает необходимость в трудоемкой операции по образованию компенсационного пространства. Необходимое компенсационное пространство для размещения обрушаемой руды создается за счет уплотнения под действием энергии взрыва обрушенных ранее пород и их амортизационных свойств. Вместе с тем необходимо отметить, что выпуск обрушенной руды при таком способе отбойки следует производить с особым вниманием, не допуская преждевременных потерь и разубожи-вания. При системе этажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами блок обрушают сразу на всю высоту этажа. В этом заключается основное отличие ее от системы подэтажного обрушения. Четкой границы между этими системами провести вообще невозможно. На одних рудниках высота этажа составляет 40 м и, естественно, на всю эту высоту (этажа) производят обрушение руды. Следовательно, применяют систему этажного обрушения. На других же рудниках высота этажа составляет 80 м и его делят на два подэтажа, в пределах которых и производят обрушение руды. В этих условиях система именуется уже системой подэтажного обрушения. В практике наибольшее распространение получили системы этажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами на горизонтальные компенсационные пространства, вертикальные компенсационные пространства и на зажатую среду.
