Системы этажного принудительного обрушения со сплошной выемкой

При этих системах этаж разделяют в плане на секции площадью 300—1500 м2, обрушаемые последовательно.

В крутопадающих месторождениях мощностью до 50—80 м длина секции равна мощности рудного тела (рис. 25, а). В более мощных месторождениях запас этажа разделяют на панели вкрест простирания (рис. 25, б) или по простиранию, в последнем случае панели принято называть блоками. Деление на блоки шириной 64 м по простиранию применяют на рудниках комбината «Апатит» при разработке наклонного рудного тела горизонтальной мощностью 150—200 м (рис. 25, а). Блок нарезают по мощности залежи на ленты шириной 12, 24 и 36 м, что соответствует ширине одной, двух или трех выпускных воронок; ленту отрабатывают секциями шириной 12—15 м. Секцию обрушают послойно или одновременно.

Первоначально применяли только послойное обрушение. В этом случае секцию полностью подсекают и затем обрушают постепенно, горизонтальными слоями, начиная с нижнего. При отбойке скважинами возможно и наклонное положение слоя. После каждого взрывания выпускают излишек руды, чтобы создать свободное пространство для очередного обрушения. (Выпуск в большем объеме приводит к опусканию поверхности отбитой руды в соседней, уже обрушенной секции, при этом верхние подэтажи соприкасаются, с обрушенными вмещающими породами). К общему выпуску руды приступают обычно не раньше окончания отбойки в следующей секции. По мере выпуска вмещающие породы обрушаются и заполняют выработанное пространство.

Послойное обрушение секции производится сосредоточенными зарядами в глубоких горизонтальных (наклонных) скважинах.

Минную отбойку применяют на рудниках комбината «Апатит» и Канадском руднике Британия, где в связи с относительно небольшим размером секции по мощности залежи, равной 35—40 м, и очень крепкой рудой ширина секции по простиранию залежи увеличена до 40 м.

Послойное обрушение секции сосредоточенными зарядами применялось также на Салаирском свинцово-цинковом руднике, где при длине секции около 70 м, равной мощности залежи, ширина ее составляла 15 м и Каджаранском медно-молибденовом руднике, где очень мощная крутопадающая залежь была разделена вкрест простирания на панели шириной 50 м, а ширина секции равнялась 12 м.

Сосредоточенные заряды взрывают за одни прием на одном или двух-трех подэтажах.

На руднике им. С.М. Кирова комбината «Апатит» и Каджаранском руднике при послойном обрушении секций имели место случаи внезапного самообрушения подэтажей с расположенными в них минными выработками. Следовательно, послойное обрушение секции сосредоточенными зарядами допустимо лишь при очень устойчивой руде.

При послойном обрушении зарядами в глубоких горизонтальных скажинах безопасность работ обеспечивается бурением из соседней секции, однако деформация и самообрушение подсеченного и обнаженного сбоку рудного массива могут приводить к потере скважин и увеличенному выходу негабаритов. На Салаирском руднике при послойном обрушении секции кливажных руд горизонтальными скважинами в рудном массиве возникали трещины и заколы, поэтому значительная часть пробуренных скважин не могла быть использована.

Послойное обрушение секции скважинами испытывалось на руднике Юкспор комбината «Апатит». Блок выходил непосредственно на земную поверхность. Выработанное пространство после выпуска руды оставалось открытым, но обрушаемая секция находилась в контакте с раздробленной на куски рудой. Таким образом, условия отбойки были обычными для сплошной выемки. Высота и ширина блока равнялись 70 м длина, равная мощности залежи, превышала 150 м.

Блок был разделен по длине на секции длиной 14 м которые после подсечки обрушали слоями высотой 12 м. Слои разбуривали с двух сторон горизонтальными и слабонаклонными восходящими скважинами диаметром 105 мм из подэтажных ортов соседних блоков. Скважины недозаряжались у устья на длину около 6 м для сохранения подэтажных ортов. Свободную от заряда часть скважины оставляли открытой. При взрывании скважин вышележащий слой частично самообрушался и поверхность его становилась наклонной вместо горизонтальном Таким образом, послойное обрушение секции горизонтальными скважинами обеспечивает удовлетворительное дробление руды при высокой ее устойчивости, исключающей деформацию и самообрушение массива, подсеченного и обнаженного сбоку, или при склонности руды распадаться на сравнительно небольшие куски в случае самообрушения. В последнем случае может создаться возможность и для этажного самообрушения.

В связи с имевшими место случаями внезапного самообрушения подэтажей на аппатитовом руднике нм. С.М. Кирова, применявшем этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой и минной отбойкой, в, 1955 г. перешли с послойного на одновременное обрушение секции по всей высоте после подсечки.

Секцию площадью от 300 до 600 м2 в зависимости от устойчивости руды подсекают на высоту около 2 м, оставляя лишь отдельные круглые целички между некоторыми воронками. Затем одновременно взрывают заряды во всех подэтажах, число которых достигает пяти (заряды размещают в карманах и забучивают мелкой рудой). Дробление руды примерно такое же, как при послойной отбойке, или лучше, что можно объяснить принудительным обрушением всей руды, тогда как в случае послойной отбойки часть руды из верхних подэтажей обрушалась под действием силы тяжести.

Объем компенсационного пространства (подсечки и минных выработок) 9—15%. Компенсационное пространство частично увеличивается в результате уплотнения отбитой ранее руды в соседней секции. Истечение руды из воронок сначала происходит медленно, куски руды в очистном пространстве оказываются как бы расклиненными, и лишь после того, как в отбитой руде произойдут значительные перемещения, становится возможным более интенсивный выпуск.

В пологих месторождениях может быть применено обрушение панели наклонными слоями (рис. 26), взрывные скважины можно бурить из подсечных выработок.

Таким образом при послойном обрушении секции руда должна быть очень устойчивой, чтобы взрывание зарядов в нижних подэтажах не вызывало образования крупных заколов и трещин в верхней части секции, обнаженной снизу и сбоку. В случае минной отбойки такая устойчивость руды необходима по условиям безопасности работ. При отбойке скважинами, пробуренными из соседней секции, руда может иметь пониженную устойчивость, но лишь в том случае, если при самообрушении она распадается на сравнительно небольшие куски.

Требования к устойчивости руды снижаются лишь при мощности крутопадающих залежей до 30—40 м, так как в этом случае пролет с обнажения вкрест простирания не очень велик, а также при одновременном обрушении секции. Отсюда следует, что сплошная выемка с послойным обрушением секции не имеет перспектив широкого применения.

Общая тенденция в развитии систем этажного принудительного обрушения заключается в отказе от конструкций с послойной массовой отбойкой руды в компенсационных камерах, вызывающей нарушения в массиве блока. В этом направлении наметились два пути: 1) обрушение блока минимальным числом массовых взрывов; 2) сплошная выемка с послойной отбойкой руды из массива, зажатого обрушенной горной породой.