§ 159.

Слоевое обрушение рудничных месторождений

 

Очистные работы ведут под защитой искусственной кровли, опускающейся под давлением налегающих обрушенных пород по мере выемки руды. Это дает возможность отрабатывать неустойчивые руды.

В системе слоевого обрушения можно выделить две разновидности: с креплением рамами или стойками; с гибким перекрытием.

Варианты с креплением рамами или стойками. Этаж разделяют на блоки. Блок вынимают горизонтальными слоями, начиная с верхнего (рис. 4.10). Слои отрабатывают заходками, с креплением. В отработанных заходках на почве укладывают настил. Затем крепь обрушают или извлекают. В результате над рудой постепенно образуется мат — толща из обрушенной крепи и настилов из вышележащих слоев. Процесс разрушения или извлечения крепи, сопровождающийся опусканием мата, называется посадкой мата. При деревянной крепи мат достаточной толщины (около 3 м) накапливается после погашения трех слоев.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.9. Забой-лава при валовой выемке калийных пропластков - вариант с комплексом КМ-81 (план): 1 - конвейерный штрек;  2 - вентиляционный штрек;  3 -крепь 2М81Э;  4- комбайн КШ-ЗМ;  5 - конвейер КМ-81-02Б; 6-крепь сопряжения 2М81Э; 7 - гидростойки ГСК;   8 - промежуточный конвейер СП-63

 

Посадку мата производят отдельно над каждыми одной-двумя заходками по мере их погашения, что резко снижает горное давление на крепь оставшихся заходок.

Руду отбивают неглубокими шпурами, доставляют скреперными установками небольшой мощности.

Слабые вмещающие и покрывающие породы обрушаются сами по мере выемки руды и опускаются вслед за понижением уровня работ. В слепых залежах с устойчивой кровлей часть пород обрушают принудительно, взрывая заряды после выемки верхнего слоя руды.

Условия применения. Обычно отрабатывают неустойчивые руды. Угол падения залежи любой. Мощность не менее 2—1,5 м при крутом падении во избежание заклинивания мата в выемочном пространстве и не менее 4—5 м при пологом падении. Контуры залежи могут быть неправильными. Благоприятствуют слоевому обрушению малая крепость руды, легко обрушающиеся породы висячего бока, крутое падение залежи.

При рудной подготовке на каждый блок проходят по одному восстающему. Восстающие чаще оборудуют в три отделения. По мере отработки слоев восстающий погашают, а доступ в забой остается только снизу — с основного горизонта.

Комбинированная подготовка отличается тем, что проводят полевой откаточный штрек и полевые восстающие, которые используют для отвода загрязненного воздуха на вентиляционный горизонт, а также для спуска крепи и сообщения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.10. Слоевое обрушение — вариант скреплением деревянными  рамами: 1 — откаточный горизонт; 2 — вентиляционный горизонт; 3 — границы блоков; 4 — слоевой штрек; 5 —заходки; 6—настил; 7 —мат.

 

Высота этажа 50—60 м при комбинированной подготовке и 30—40 м при рудной.

При скреперной доставке руды длина блока 30—50 м, ширина 12—30 м.

Очистная выемка. Руду из заходки на слоевой штрек доставляют скреперной установкой мощностью 15—30 кВт, а по слоевому штреку к рудоспускному восстающему установкой большей мощности.

Заходки крепят стойками, реже рамами.

Настил изготовляют из прогонов длиной 4—5 м, на которые поперек укладывают накатник в два-три ряда при отработке трех верхних слоев, а по мере понижения работ один ряд накатника или горбыля. В нижних слоях работы чаще ведут без настила. При наклонном и недостаточно крутом падении залежи в каждом слое мат усиливают настилом около висячего бока.

Проветривание — местное.

При возгорающейся руде подготовка должна быть полевой — одно- или дву-
сторонней, в зависимости от мощности залежи.

Блок отрабатывают подэтажами из четырех-пяти слоев. Каждый подэтаж соединяют подэтажным квершлагом с полевым восстающим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.11. Слоевое обрушение – вариант с гибким перекрытием и траншейной выемкой: а – крепление монтажного слоя и гибкое перекрытие (1 – полосовое железо; 2- проволочная сетка; 3 – стойки рам; 4 – рамы); б – выемка слоя (1 – взорванная руда)

 

 

 

При повышении температуры воздуха в забое на время приостанавливают добычные работы и заиливают обрушенное пространство. Для этого прокладывают пульпопровод по полевому восстающему и далее по подэтажному квершлагу, откуда его выводят за бетонную перемычку, изолирующую обрушенное пространство. Пульпу нагнетают за перемычку до тех пор, пока на вышележащем этаже она не начнет вытекать через контрольное отверстие в бетонной перемычке (объем поданной пульпы составляет 15—25 % от объема извлечения руды).

После того как температура воздуха в забое снизится до 20—25 °С начинают работы в очередном подэтаже.

Помимо общих правил, при слоевом обрушении опережение работ в соседних блоках не должно быть более двух слоев. В разных слоях блока опережение по горизонтали должно быть не менее 10 м во избежание работ под пустотой. Во время посадки мата людям запрещается находиться в блоке.

Варианты с гибким перекрытием. В верхней части блока отрабатывают с креплением монтажный слой и на почве его сооружают перекрытие для нижележащих слоев (рис. 4.11).

Испытаны следующие виды перекрытий:

из нескольких слоев металлической проволочной сетки с защитным деревянным настилом;

щиты из бревен, связанных тросом;

стальные тросы с уложенным на них круглым лесом;

крупная сетка из полосового железа с уложенной на нее проволочной сеткой;

железобетонный настил — старые трубы с проволочной сеткой, залитые бетоном толщиной около 0,4 м.

Руду вынимают под защитой гибкого перекрытия чаще траншеями.

Между траншейные целики взрывают шпурами. Затем вынимают руду другими траншеями в очередном слое.

Все конструкции перекрытий приемлемы лишь при отвесных или почти отвесных стенках блока, что жестко ограничивает их применение.

Слоевое обрушение в ограниченных масштабах применяют в сложных горно-технических условиях, включая мощные залежи неустойчивых руд. В условиях мощных залежей руд средней крепости производительность блока составляет 1500—3000 т/мес, производительность труда забойного рабочего 8—15 т/смену, расход крепежного леса 0,03—0,05 м³/т, потери руды 2—5 %, разубоживание 1-3%.

Требования ПТЭ к системам с креплением

·       При этих системах крепь может применяться в  комбинации с рудными или породными целиками, частичным магазинированием руды или породными целиками, частичным магазинированием руды или закладкой.

·       При необходимости сохранения  поверхности  системы  с креплением должны применяться с закладкой выработанного пространства.

·       Передвижение людей  и доставку материалов производить по обозначенным маршрутам, которые должны содержаться  в  безопасном состоянии.

·       Маломощные (до 2 м) рудные тела можно отрабатывать без оставления междублоковых  целиков. В  этом случае между блоками устанавливать усиленную крепь.

·       Подготовку и отработку блоков можно вести с оставлением или без оставления надштрекового целика. В первом  случае  в надштрековом целике  проходить рудовыпускные выработки, которые оборудовать люками. Во втором случае над штреком  устанавливать усиленную крепь с устройством люков.

·       При отработке блока и необходимости сохранения вышележащего штрека  оставлять  потолочину, которую  отрабатывать при погашении верхнего горизонта.

·       При сортировке отбитой руды в забое пустую породу размещать в выработанном пространстве.

·       При отработке тонких рудных тел  рекомендуется  вести раздельную выемку руды и породы. В зависимости от крепости и устойчивости руды и породы в начале может отбиваться руда, а затем  пород или наоборот. Подрываемые породы оставлять в выработанном пространстве в качестве закладки. При излишнем отбиваемых пород  часть их выдавать из блоков; при недостаточном - увеличить объем подрываемых вмещающих пород для заполнения  выработанного пространства. При отработке пологих и наклонных рудных тел для  повышения эффективности  очистной  выемки рекомендуется использовать силу взрыва при отбойке для отброса пустой породы в выработанное пространство.

·       При отработке крутопадающих рудных тел мощностью до 3 м. с  устойчивыми  рудами,  а  также  при отработке рудных тел большей мощности и полевой подготовке выемку можно вести блоками (камерами)  без  оставления междукамерных (междублоковых) и междуэтажных целиков.

·       При одновременной  работе  в  двух и более блоках без оставления между ними целиков соблюдать предусмотренное проектом опережение линии забоев в смежных блоках.

·       В случае  применения  сухой и гидравлической закладки на ее поверхности укладывать настил или слой бетона, исключающий возможность попадания отбитой руды в закладку и закладки в руду при отбойке и доставке руды к рудоспуску. В отдельных  случаях, определяемых проектом, допускается работа без настила. Закладочный массив  со стороны целиков (массива руды), должен быть  изолирован для предотвращения высыпания закладки из выработанного пространства при выемке  смежного  блока  или целика.

·       Во избежание обрушения кровли очистных забоев при выемке последних слоев под выработанным и заложенным блоком (камерой) очистное пространство отрабатываемых  слоев  необходимо крепить. Выемку последних  слоев в рудах средней устойчивости в основном следует  производить  прирезками, перпендикулярными  к длинной оси  блока (камеры) с креплением и полной закладкой. При устойчивых рудах выемку  верхних  слоев  можно  производить  в отступающем порядке по длине блока (камеры).

·       При выемке последнего слоя в блоке настил, на котором находится закладка   вышележащего  отработанного  блока, должен подхватываться крепью, чтобы закладка не прорывалась в  рабочее пространство. При перепуске  закладки  из вышележащего блока не допускать смешивания руды с породой.

·       Систему с  распорной крепью можно применять для отработки рудных тел мощностью до 3 м.  с любым углом  падения, при устойчивой и средней устойчивости руды и вмещающих пород.

·       Допускается  частичное магазинирование руды  на  полках на высоту не более трех слоев.

·       В необходимых случаях устанавливать усиленную распорную крепь.

·       Для возможности осмотра и оборки кровли высота уступа не должна превышать 3 м.

·       При отработке  ценных  руд  под  каждым  уступом перед взрывом укладывать плотный настил (горизонтальный или  наклонный в  зависимости  от  необходимости сортировки руды и способа доставки ее до  рудоспуска). Отбитую  руду  доставлять  по  рудоспускам, обшитым досками, или по рештакам. Руды высокой  ценности  разрешается  доставлять  самотеком в выработанном пространстве.

·       Подсечка камеры  и  разделка рудоприемных и выпускных выработок должны опережать очистную выемку. Угол наклона стенок рудоприемных выработок  должен обеспечивать выпуск всей руды самотеком.

·       Выемку руды в камере (блоке) допускается  осуществлять горизонтальными слоями  в  направлении  снизу вверх или сверху вниз в зависимости от горнотехнических условий по  проекту. При неустойчивых рудах  выемка  должна производиться слоями сверху вниз с обязательным применением твердеющей закладки.

·       Закладку подавать в блок (камеру) с верхнего горизонта по закладочному восстающему, расположенному, как правило, в середине блока (камеры). Закладку в слое  размещать  с  использованием  механизмов (скреперных лебедок,  закладочных машин, самоходного оборудования и др.) или самотеком (при гидравлической и  твердеющей  закладке).

·       Если устойчивость руды и вмещающих пород не позволяет осуществлять одновременную подсечку слоя по всей площади  блока, выемку руды  вести вертикальными прирезками. В одновременной работе должно быть не более двух  смежных  прирезок. Отставание одной прирезки  от другой по вертикали должно обеспечивать безопасность работы.

·       Над  крепью  штрека  делать  плотный  настил.

·       Систему с крепежными рамами можно применять при отработке ценных неустойчивых руд, залегающих в неустойчивых  породах, при сложной морфологии рудного тела и необходимости сохранения поверхности.

·       Система с  крепежными  рамами может применяться для отработки крутопадающих маломощных рудных тел.

·       При закладке  очистного  пространства  эта  система может применяться для отработки маломощных рудных тел с любым  углом падения. 

·       Система с крепежными рамами и закладкой  при  выемке  руды сверху вниз  может  применяться  для отработки рудных тел мощностью более 3 м. с любым углом падения.

·       Систему слоевого обрушения можно применять при  отработке крутопадающих  рудных  тел мощностью более 3 м,  а также рудных тел мощностью более 5 м с любым углом падения  при  неустойчивых и  средней  устойчивости  ценных рудах, залегающих в неустойчивых и средней устойчивости вмещающих породах и  легко обрушающихся. Эту систему  можно применять при крепких и устойчивых  вмещающих породах и наличии предохранительной подушки из обрушенной породы   или   при  систематической  принудительной посадке налегающих пород.

·       Ведение очистных  работ  допускается  при наличии мата, гибкого, железобетонного или щитового перекрытия.

·       При разработке  мощных  рудных тел выемку можно вести несколькими заходками или лавами.

·       Расстояние между восстающими принимать в соответствии с проектом. Длина заходок должна быть не более 30м.

·       Отработку блока  можно вести одновременно несколькими слоями при условии отставания работ по горизонтали в направлении выемки одного слоя от другого не менее 10 м. Очистные работы в смежных блоках с опережением по  вертикали не более двукратной высоты слоя во избежание разрыва мата или разделяющего перекрытия.

·       Разрешается вести  работы в смежных блоках на одном и том же слое при условии обеспечения безопасности работ. При этом расстояние между рабочими забоями не должно быть менее 10 м.

·       После отбойки руды нарушенную крепь восстанавливать в первую очередь. Отставание крепи от забоя должно  определяться  паспортом крепления.

·       После окончания выемки заходки или лавы на почве  укладывать мат, гибкое, железобетонное или щитовое перекрытие.

·       При отработке лавами разрешается применять переносные стойки в сочетании с перекрытиями, предупреждающими местные вывалы пород и прорывы мата.

·       Запрещается заходить  в обрушение для установки скреперного блока. Блок укреплять на стене.

·       Запрещается оставлять в  слое  неотработанные  целики руды.