22.12.2020

Система разработки камер с отбойкой руды этажными скважинами


При этой системе разработки работы ведут следующим образом. На высоту этажа проходят отрезной восстающий; образовывают взрыванием скважин отрезную щель и, отступая от нее, поочередно взрывают ряды (комплекты) скважин. Основную массу отбитой руды выпускают сразу после отбойки, чтобы вертикальная (крутонаклонная) плоскость забоя была свободна, однако имеется удачный опыт магазинирования руды.

Бурение. Отбойку вертикальными этажными скважинами применяют преимущественно при крепкой руде. Долгое время скважины бурили только с помощью дроби, но за последние годы дробовое бурение уже почти вытеснено более производительным бурением — пневмоударным и шарошечным. Этими способами бурят вертикальные и крутонаклонные скважины сверху вниз или, при ограниченной высоте камер, снизу вверх.

Шарошечное бурение нисходящих скважин (при подземной разработке) освоено недавно на рудниках Лениногорского комбината.

Образование отрезной щели. Производительность труда при образовании узкой отрезной щели значительно ниже, чем при очистной выемке.
Система разработки камер с отбойкой руды этажными скважинами

На руднике им. Губкина при образовании отрезной щели (рис. 7) по всей 20-метровой ширине камеры взрывали 12—15 вертикальных скважин, отбивая около 12 тыс, т руды. Выход руды на одну скважину составлял в среднем 900 т против 1300—1400 т при очистной выемке. В 1956 г. изменили схему работ. Узкую отрезную щель длиной 9 м, располагаемую по длине камеры, стали образовывать тремя скважинами, отбивая каждой из них по 600—700 т. Для дальнейшего расширения щели до границ камеры, представляющей собой нормальную очистную выемку, взрывают 24-скважины, выход руды на скважину 1300 г.

На Маслянском руднике Зыряновского свинцового комбината, как указано выше, в нескольких камерах образовали отрезную щель одновременным взрыванием скважин, что ускорило ввод камер в эксплуатацию.

На ряде рудников успешно внедряется проходка отрезных восстающих с помощью взрывных скважин. Так, на рудниках комбината КМАруда для проведения восстающего (отрезного, ходового или вентиляционного) пробуривают станком БА-100 пять вертикальных скважин диаметром 100 мм на расстоянии около 0,6 м одна от другой. Для того чтобы избежать значительного искривления скважин, одной коронкой пробуривают не более м скважины; маркшейдерская служба систематически контролирует направление бурения; работу бурильщиков оценивают в зависимости от прямолинейности скважин. Среднюю скважину не заряжают, а остальные четыре взрывают одновременно участками длиной по 2,5 м, начиная снизу. Над зарядами заполняют скважины песком на высоту 1 м. Восстающий получается сечением примерно 1,5х1,5 м.

На железных рудниках Горной Шории проходят с помощью посекционного взрывания глубоких скважин восстающие глубиной 30—60 м, скважины бурят станком БА-100, отклонение скважин при тщательном забуривании не превышает 0,5—1 м.

На Высокогорском железном руднике все восстающие проходят с опережающей вентиляционной, скважиной.

Расположение скважин и конструкция буровых выработок. В связи со сравнительно невысокой скоростью бурения при крепкой руде скважины в большинстве случаев располагают параллельно. Этому благоприятствует также наличие в камере единого бурового горизонта, при котором проходка буровых выработок дешевле и имеется возможность многостаночного обслуживания. Первоначально при дробовом бурении скважин на полиметаллических рудниках Алтая и железном руднике им. Губкина вынимали на горизонте бурения 3—4-метровый слой руды по всей площади камеры (отсюда и получил распространение термин «верхняя подсечка»), оставляя лишь изолированные целики. При такой конструкций бурового пространства встречались затруднения в поддержании недостаточно устойчивой кровли, а на руднике им. Губкина происходило скалывание уступов.

В настоящее время при параллельном расположении этажных скважин обычно нарезают на горизонте бурения выработки шириной 3,5—4,0 м, рассчитанные каждая на бурение двух рядов скважин и разделенные рудными стенками толщиной 2,0—3,5 м. Располагают буровые выработки либо вдоль камеры, как например на рудниках Лениногорского и Зыряновского комбинатов, либо по ширине камеры, как на железных рудниках комбината КМАруда (см. рис. 7).

В случае продольного расположения буровых выработок облегчается доставка руды при проходке их. Преимущество поперечного расположения буровых выработок заключается в том, что их можно нарезать постепенно с минимальным опережением по отношению к отбойке: в камере могут быть совмещены нарезка буровых заходок, бурение скважин из готовых заходок и взрывание скважин в заходках, где бурение закончено.

Желательно скважины бурить с опережением, позволяющим приступить к взрыванию скважин лишь по окончании бурения в камере, что исключает необходимость в демонтаже и монтаже силовых и водяных коммуникаций, а также защите буровых станков при каждом взрывании. На ряде рудников, в частности на рудниках Зыряновского комбината, в большинстве блоков создан такой резерв. В этом случае продольное расположение выработок, безусловно, удобнее.

Если приходится совмещать в камере бурение и взрывание скважин, как это имеет место, например, на рудниках комбината КМАруда, лучше располагать буровые выработки по ширине камеры.

При достаточно устойчивой руде и малом искривлении горизонтальных скважин представляется возможным под кровлей камеры проводить разрезной орт и вынимать полностью горизонтальный слой руды с отбойкой глубокими горизонтальными скважинами; кровля выработанного пространства в случае необходимости может быть закреплена анкерной крепью. В образовавшемся пространстве устанавливают буровые станки и разбуривают камеру скважинами на всю высоту. Этот вариант испытывали на Зыряновском руднике, по неудачно, в связи с искривлением горизонтальных скважин.

Веерное расположение скважин на рудниках России пока применяется преимущественно при не очень крепкой руде. Скважины в этом случае бурят из ортов (штреков), пройденных по длине камеры.

В зарубежной практике располагают скважины веером также и в крепкой руде. Скважины бурят станками алмазного бурения или мощными пневматическими перфораторами с. составными бурами. Веерное расположение скважин обусловлено, по-видимому, не только сравнительно высокой скоростью их бурения (около 40 м/смену при крепкой руде и диаметре скважин 50 мм), но и малым диаметром (30—60 мм): при небольшом расстоянии между скважинами в случае параллельного их расположения потребовалось бы создать непрерывное буровое пространство по всей площади камеры.

Бурение глубоких скважин (вертикальных и крутонаклонных) снизу вверх применяется, в частности, па рудниках Лениногорского комбината при разработке пологих залежей мощностью до 20—25 м. Подсечка камер траншейная с горизонтальным дном. Траншею используют для установки станков. В случае, если в днище камеры образованы выпускные воронки, буровые станки размещаются на отбитой руде, заполнившей воронки. Скважины бурят станками с пневмоударниками или станками шарошечного бурения.

Бурение веерообразных скважин из одного орта, пройденного по оси камеры, связано с плохим оформлением, ее и нарушением междукамерных целиков.

С этой точки зрения представляет интерес конструкция системы разработки камер с отбойкой этажными скважинами, из подсечных выработок, примененная на Канадском полиметаллическом руднике Сулливан (см. рис. 21, 22).

Разрабатываема мощная залежь сплошных сульфидных руд с углом падения 10—40° расположена под глинистыми песчаниками. Ширина камер изменяется от 12 до 30 м.

Из буровых восстающих бурят параллельные веера глубоких восходящих скважин, которыми отбивают руду на отрезную щель. Веера скважин составляют угол 100° с контуром висячего бока. При этом угле наклона обеспечивается более полная отбойка руды скважинами у контакта с висячим боком при меньшем перебуре скважин.

При взрывании с замедлением нескольких вееров глубоких скважин образуются по бокам камеры стаканы, глубина которых увеличивается по мере удаления от отрезной щели. Поэтому из буровых заходок у лежачего бока бурят дополнительные веера глубоких скважин, параллельные бокам очистной камеры. Взрывают их после того, как отбойка основными скважинами достигает следующей по восстанию буровой заходки. Выравнивание контуров отбойки препятствует дальнейшему увеличению глубины стаканов, а при последующей закладке камер обеспечивает более полную закладку и более высокое извлечение руды из целиков.

Порядок взрывания скважин. Обычно взрывают одновременно два-три ряда (веера) скважин. В тех случаях, когда буровые выработки расположены поперек камеры, за один прием должны быть взорваны все скважины, пробуренные из одной заходки.

Распространенное мнение о необходимости замедления взрывания скважин по рядам для удовлетворительного дробления руды не всегда соответствует действительности. На Маслянском руднике взрывали в камерах без замедления по два-три ряда вертикальных скважин диаметром 130 мм, дробление руды при этом было удовлетворительным, но разрушение распространялось также на неотработанную часть камеры и междукамерные целики. Поэтому целесообразность замедленного взрывания определяется иногда не столько условиями дробления руды, сколько снижением сейсмического действия взрыва и сохранением устойчивости рудного массива.

При отбойке нисходящими вертикальными (крутонаклонными) скважинами из выработок, пройденных вдоль камеры, скалывается кромка уступа, что увеличивает выход негабарита и вызывает разрушение устьев скважин очередного ряда. He исключает этого и недозаряжание скважин приблизительно на 2 м (свободная часть скважин засыпается рудной мелочью). На Зыряновском руднике при двухрядном взрывании недозаряжают скважины второго рода на 6 м, линия отрыва руды получается благоприятной (рис. 8).

Условия применения системы с отбойкой руды этажными скважинами (с отбойкой горизонтальными скважинами из подготовительно-нарезных выработок). Отбойку, глубокими скважинами применяют при мощности залежи не менее 5—15 м; меньший предел относится к залежам с правильными, но расплывчатыми контактами.

В виде исключения отбойку скважинами глубиной 20—25 м применяют при мощности залежи 2,5—3,5 м на Златоустовском руднике. Жилообразная залежь падает под углом 70—85°, руда крепостью 12—15 пронизана густой сетью микротрещин, вмещающие породы — амфиболиты крепостью 12—15, контакты рудного тела резкие. Элементы залегания на верхних горизонтах хорошо выдержаны, на отрабатываемых в настоящее время участках наблюдаются некоторые колебания мощности и угла падения. Скважины диаметром 100 мм, наклоненные по падению залежи, бурят станками БA-100. Высота очистных камер 45 м. Первоначально скважины бурили на полную высоту блока из вентиляционного штрека, при этом концы скважины расходились на 3—5 м, отклоняясь нередко в боковые породы. Поэтому в дальнейшем перешли на бурение скважин глубиной 20—25 м вверх и вниз с промежуточного горизонта; л.н.с. 2,1—2,3 м, расстояние между двумя соседними скважинами 1,6—1,8 м при ширине выработанного пространства 3,8 м, выход кусков крупнее 0,5 м в среднем по четырем взрывам составил 30%, в том числе 3—4% кусков имели размеры в поперечнике 1,5—2 м.

Применение глубоких скважин большого диаметра иногда ограничивается кливажностью руды в связи с плохим ее дроблением или разрушением целиков. Желательна постановка систематического маркшейдерского контроля за направлением скважин; оконтуривающих целики. Скважины, уклонившиеся в целик, не следует заряжать.

Выбор горизонтальных или этажных скважин определяется иногда наличием ярко выраженной пологой или крутонаклонной слоистости руды. Однако во многих случаях отбойка горизонтальными слоями обеспечивает приблизительно такое же дробление руды, как и вертикальными слоями.

Долгое время на рудниках России направление скважин определялось способом бурения, приемлемым при данной крепости руды. В рудах слабой и средней крепости глубокие скважины бурили вращательным способом твердосплавными коронками горизонтально или с небольшим подъемом для удаления бурового шлама; в крепкой руде применяли дробовое бурение, а следовательно, вертикальное или крутонаклонное расположение скважин.

Внедрение шарошечного бурения и особенно бурения пневмоударникам и изменило положение. Станки типа БА-100 позволяют бурить скважины в любых направлениях приблизительно с одинаковой скоростью, причем в известных условиях не только вертикальные, но и горизонтальные скважины не имеют большого искривления. Шарошками бурят скважины горизонтально и вверх, а в последние годы — также и вниз.

При этих способах бурения направление скважин в общем случае должно определяться системой разработки.

Преимущества отбойки этажными нисходящими скважинами по сравнению с отбойкой горизонтальными(слабонаклоными) состоят в следующем.

1. Все буровые выработки располагаются в камере на одном уровне, что облегчает их проходку и обслуживание буровых станков.

2. В крепкой руде л.н.с. равна 2,5—4 M, максимум 5 м при сильном сближении скважин в ряду.

Параллельные вертикальные или крутонаклонные скважины могут быть пробурены при сравнительно простой схеме буровых выработок. Для параллельного (в плане) расположения горизонтальных скважин приходится увеличивать толщину слоя за счет дополнительного бурения наклонных скважин или размещать буровые штреки через один в боковых породах, или проходить буровые орты в междукамерных целиках, что ослабляет целики и ухудшает дробление руды при их обрушении.

3. Вертикальные веера скважин бурят непосредственно из штрека (орта); одна бригада может обслуживать два-три станка. Для бурения вееров горизонтальных скважин мощными станками необходимо проходить восстающий и образовывать из него ниши, при этом каждый станок должен обслуживаться отдельной бригадой, что снижает производительность труда на бурении в 1,5—2 раза.

4. Плотность заряжания вертикальных (крутонаклонных) скважин выше, чем горизонтальных. В 1 м вертикальных скважин диаметром 150 мм помещается 19—20 кг аммонита, а в 1 м горизонтальных и слабонаклонных скважин того же диаметра при ручном заряжании — только 12—14 кг. Поэтому при постоянном качестве первичного дробления руды и ручном заряжании расход бурения при горизонтальных скважинах примерно в 1,5 раза больше, чем при вертикальных.

5. При отбойке этажными скважинами и траншейной подсечке камеры нарезные работы в нижней части камеры могут состоять лишь в проведении траншейного орта или штрека.

6. При вертикальном или крутонаклонном положении скважин вмещающие породы (в крутопадающей залежи) можно не обнажать до окончания выемки камеры, тогда как горизонтальными скважинами, начиная с первых же слоев, отбивают руду до контактов залежи.

Особые преимущества имеет отбойка вертикальными и крутонаклонными этажными скважинами из подсечных выработок. При этом способе отбойки необходимость проведения подготовительно-нарезных выработок выше горизонта подсечки исключается (кроме отрезного восстающего и выработок, необходимых для разведки). Однако плотность ручного заряжания скважин снизу вверх сравнительно невелика. Имеются затруднения в технике бурения восходящих скважин глубиной больше 30—40 м.

В связи с этим массовое применение отбойки этажными скважинами из подсечных выработок до настоящего времени ограничивается преимущественно пологими и наклонными залежами мощностью до 20—25 м и выположенными участками крутопадающих рудных тел. При механизации заряжания восходящих глубоких скважин, плотность его должна значительно повыситься, в результате чего область рационального применения отбойки скважинами из подсечных выработок может расшириться.

Отбойка руды в камерах горизонтальными скважинами по сравнению с отбойкой вертикальными имеет следующие преимущества: 1) отпадает необходимость в образовании отрезной щели; 2) можно магазинировать руду для поддержания недостаточно устойчивых боков камеры или усреднения качества выдаваемой из шахты руды; при отбойке этажными скважинами магазинирование руды возможно лишь при известных условиях; 3) потолочина камеры обнажается в последнюю очередь и срок ее стояния значительно сокращается; это позволяет увеличить относительный объем камер за счет уменьшения толщины потолочин и увеличения ширины камер, если размеры их ограничиваются устойчивостью потолочин; 4) в наклонных залежах буровые камеры могут быть образованы из полевых выработок, предназначенных для выпуска руды; станки для бурения горизонтальных скважин могут быть установлены также непосредственно в подсечных, выработках (рудники Лениногорского комбината). При отработке наклонных залежей с применением нисходящих скважин конструкция буровых выработок значительно осложняется.

Изложенное позволяет считать, что при выемке камер в крепких, устойчивых рудах в большинстве случаев целесообразна отбойка вертикальными и крутонаклонными этажными скважинами. Горизонтальные скважины следует применять главным образом: 1) при пониженной устойчивости руды, так как этот способ отбойки позволяет магазинировать руду для поддержания междукамерных целиков и сокращает срок стояния потолочины; 2) для выемки, камер, расположенных по простиранию залежи, при пониженной устойчивости боковых пород (также в связи с возможностью магазинирования руды); 3) в наклонных залежах, где можно для бурения применять подсечные и выпускные выработки; 4) при наличии структурных особенностей руды, в связи с которыми горизонтальные скважины лучше дробят руду, чем вертикальные.





Яндекс.Метрика