СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ С ОБРУШЕНИЕМ РУДЫ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД

При системах с массовым обрушением (сокращенное название) очистное пространство поддерживается только в период образования камер или щелей для обрушения основной части блока. Отбойка преимущественно скважинная, иногда самообрушением.

В связи с обрушением пород отработка залежей ведется в нисходящем порядке.

Системы применяют в мощных и средней мощности залежах, если не требуется поддержание земной поверхности. Ценность руды ограничена в связи с повышенными ее потерями.

Наличие глин и песков в обводненной толще насосов исключает применение систем из-за опасности, образования плывуна и прорыва его в горные выработки.

При большой глубине разработки (700—1200 м и более), особенно при пологом падении залежи, обрушение висячего бока отстает от выемки, в результате возрастает опорное давление, возникает опасность возникновения породных взрывов и горных ударов.

3.1. Обрушение вмещающих пород

Породы могут обрушаться со стороны висячего бока, сверху и со стороны лежачего бока.

Отставание обрушения пород висячего бока от выемки руды возрастает с устойчивостью пород, с уменьшением пролета обнажения по простиранию залежи и с глубиной разработки. Обычно общее обрушение висячего бока отстает на 1—2 этажа, а в залежах малой длины по простиранию на глубоких горизонтах оно может вообще не произойти. Тогда образуются обширные пустоты или в выработанное пространство опускаются обрушенные породы из верхних этажей. В случае внезапного обрушения пустот возникают воздушные удары, приводящие к большим разрушениям. Возможно разрушение оснований блоков ударом падающей массы пород. Рост опорного давления в соседних блоках может привести к разрушению массива руды и выработок.

Предотвращение воздушных ударов. Для гашения воздушной волны над выпускными выработками создают породную подушку (слой раздробленных пород) путем принудительного обрушения части пород кровли или временного оставления отбитой руды (рис.3.1).

При обрушении пород кровли минимально необходимая толщина предохранительной подушки

, (3.1)

где — высота очистного пространства блока от его основания до кровли, м
(рис. 3.1); к—коэффициент пропорциональности

, (3.2)

где , — коэффициент, учитывающий аэродинамическое сопротивление предохранительной подушки; k₂ — то же, обрушающихся пород и рудовыпускных выработок;— коэффициент, учитывающий прочие факторы и резерв.

, (3.3)

где f — коэффициент крепости пород; d_cp— средневзвешенный диаметр куска пород,
слагающих подушку, м.

Рис. 3.1. Схема к расчету толщины подушки h_п: Н_пад— высота падения обрушающихся пород; Н_бл — высота очистного пространства в блоке; Н_обр —высота слоя породы, обрушаемой для образования подушки; h_р.п — толщина рудной подушки; h_п.п — толщина породной подушки

, (3.4)

где S — площадь блока, м²; п — число выпускных отверстий в блоке; s — площадь выпускного отверстия, м²; а, b, с — эмпирические коэффициенты, учитывающие характер обрушения (а = 0,36; b= 0,0004 и c = 1, если обрушение пород не выйдет за пределы свода естественного равновесия, а также при обрушении потолочины, на которой лежат раздробленные породы, а = 0,90; b = 0,001 и с= 1,7, если не исключена возможность мгновенного полного самообрушения налегающих пород с выходом воронки провала на земную поверхность); учитывает неравномерность толщины и диаметра среднего куска пород подушки по площади блока. Его можно принимать равным 1,3 при условии, что толщина подушки и диаметр среднего куска изменяются не более чем на 20 %.

При обычном значении k_р = 1,35

, (3.5)

Толщина слоя пород, подлежащего обрушению для образования подушки,

, (3.6)

Для подушки из отбитой руды

, (3.7)

Если по соседству имеется блок, подлежащий последующему массовому обрушению, то толщина подушки должна быть не меньше высоты этого блока, иначе часть руды будет выброшена на породную подушку и потеряна.

Обрушают породы скважинами или сосредоточенными зарядами. Если устойчивые породы в кровле залегают в виде слоя, то взрыванием зарядов его достаточно отрезать от массива по границам посадки. Аналогичная схема посадки возможна при наличии в кровле пологих трещин. При развитой вертикальной трещиноватости возможно обрушение пучком из двух-трех вееров горизонтальных и слабонаклонных скважин или одним минным ярусом.

Метод обрушения кровли должен выбираться в комплексе с толщиной подушки и параметрами отбойки, от которых зависит кусковатость обрушенных пород. В общем случае, чем ниже затраты на обрушение пород, и, следовательно, меньше эти породы будут раздроблены, тем толще нужна подушка и больший объем пород требуется обрушить одним минным ярусом.

Снижение опорного давления. Главная мера предосторожности против опорного давления — своевременное обрушение подработанной толщи за счет увеличения площади обнажения или принудительным способом.

Полное обрушение пород до земной поверхности вслед за выемкой при глубинах разработки более 100—200 м практически неосуществимо. Обычно обрушается лишь нижняя часть налегающей толщи, а высота этой толщи уменьшается незначительно. Вместе с тем, опорное давление, передаваемое на массив через слой обрушенных пород, распределяется на увеличенную площадь, что снижает концентрацию напряжений на определенное время (до нескольких месяцев), в зависимости от реологических свойств пород.

содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..