22.12.2020

Системы этажного принудительного обрушения на руднике "Заполярный" Норильского горнометаллургического комбината


Разрабатывается пластообразная залежь медно-никелевых руд. Мощность оруденелых габбро-диабазов и лабрадоровых порфиритов колеблется от 10 м до нескольких десятков метров, в среднем 18 м, угол падения 10—20°. Основная часть залежи представлена вкрапленными рудами с жильными прослойками мощностью до 2 м.

Руды абразивные, исслеживающиеся, коэффициент крепости 10—12, объемный вес в массиве 3 т/м3.

Покрывающие породы представлены габбро-диабазами с коэффициентом крепости 12—14, эффузивными породами и небольшим слоем наносов. Суммарная вертикальная мощность покрывающих пород над разрабатываемыми в настоящее время участками составляет 120—200 м. В почве залегают интрузивные безрудные породы и ниже — осадочные породы Тунгусской свиты. Контакт рудного тела с вмещающими породами выражен неясно, особенно в кровле.

Содержание свободной двуокиси кремния в основной массе руд и вмещающих пород не превышает 3—4%.

Почти вся рудная толща находится в зоне вечной мерзлоты и лишь на нижних горизонтах (ниже 201 м) выходит за ее пределы.

Средняя температура воздуха в шахте летом 2—4°, на поверхности 15°, зимой в шахте — 2—4, на поверхности — 18°.
Системы этажного принудительного обрушения на руднике "Заполярный" Норильского горнометаллургического комбината

Руда и вмещающие породы характеризуются сильной трещиноватостью и слоистостью, снижающих устойчивость. Направление трещин, их размеры по падению и простиранию изменяются в широких пределах. Трещины заполнения вторичными несвязывающими минералами — хлоритом, кальцитом и тальком или льдом. Рудный массив представляет собой конгломерат глыб различной величины.

Основная система разработки — этажное принудительное обрушение с вертикальными компенсационными камерами. Камеры и целики имеют одинаковую ширину равную 14 м (рис. 40). Oтбойка производится скважинами; выпускают руду в скреперные выработки.

Этажи, ограниченные горизонтами откатки, разделены по падению на панели (рис. 41). Панели вынимают блоками, блок состоит из двух камер, вытянутых по восстанию залежи, и целиков — междукамерных и междупанельного. После отработка камер в блоках, совмещенных в панелях этажа, погашают оставшиеся нелики.

У кровли рудного тела нарезают панельные штреки и наклонные восстающие по осям камер и целиков. Эти выработки входят и вентиляционную систему (расположение вентиляционных выработок у кровли залежи необходимо в связи с наличием метана с рудничной атмосфере), и соединяются между собой вентиляционным уклоном, расположенным от действующих забоев на расстоянии, не меньшем ширины двух блоков. Вентиляционные уклоны выходят на сборочный вентиляционный штрек.

Вертикальные восстающие проходят с горизонта откатки до кровли залежи через 40 м по простиранию и соединяются между собой на всех подэтажах панельными штреками. Эти восстающие используют в большинстве случае только как ходовые или только как материальные.

Значительные трудности возникают в связи с нарушением целиков и днищ блоков горным давлением, а также в связи с большим выходом негабаритов при отбойке.

Обрушение пород кровли над отработанным пространством задерживается и в прилегающих блоках развивается большое опорное давление, разрушающее целики и выработки в днище блоков. Для снижения давления производится принудительное обрушение нижнего слоя пород кровли сосредоточенными зарядами или колонковыми зарядами в глубоких скважинах (см. рис. 40). Однако опорное давление возникает, хотя и в меньших размерах, так как выше остается необрушенный массив пород.

Высокая крепость руды и сильная трещиноватость затрудняют отбойку.

При отбойке руды штанговыми скважинами разделяют камеры на два подэтажа высотой 7—10 м. Наклонные восстающие, играющие роль подэтажных штреков, проходят один на уровне подсечки (первый подэтаж), другой — под кровлей залежи. Скважины диаметром около 70 мм бурят колонковыми перфораторами КЦМ-4 и КС-50, скорость бурения около 11 м/смену. Расположение скважин веерное, л.н.с. 1,4-1,6 Mt расстояние между концами скважин 1,6—1,8 м, плотность заряжания 3 кг/м.

Применяется также отбойка руды этажными скважинами, пробуренными станками БМК-2Б (см. рис. 40) и в последние годы станками БА-100. Диаметр скважин 106 мм, скорость бурения станков БМК-2Б 6—8 м/смену, л. н. с. в камерах 2,6—2,8 м, расстояние между концами скважин 2,4-3,2 м, плотность заряжания 6,5—7,5 кг/м.

При отбойке руды штанговыми скважинами удельный расход BB на первичное дробление составлял 0,76 кг/м3, вторичное дробление 1,58 кг/м3, всего 2,34 кг/м3. Выход негабарита достигал 40% в камерах и 70—80% в целиках.

В 1957 г. при переходе на комбинированную отбойку штанговыми скважинами и этажными скважинами, пневмоударного бурения расход BB на отбойку составил 0,87 кг/м3, на вторичное дробление 1,46 кг/м3, а в сумме остался практически неизменным (2,33 кг/м3). Выход негабарита наиболее заметно снизился в целиках, но все же остался высоким в связи с нарушением выработок верхнего подэтажа, затрудняющим разбуривание блока, и большим диаметром скважин, при котором куски руды в интервалах между скважинами отделяются от массива в основном по естественным трещинам.

В связи с большим горным давлением многие выработки верхнего подэтажа, имеющие увеличенное сечение, раздавливаются до окончания отработки камер, а пробуренные из этих выработок скважины теряются, и часто приходится разбуривать целики из выпускных воронок, что мало эффективно. Кроме того это ускоряет разрушение скреперной выработки.

Перед массовым, взрывом (по обрушению целиков) обязательно закрепляются сопряжения скреперных выработок с панельными штреками и выпускными дучками в ослабленных зонах.

Обычные порошкообразные аммониты из-за длительности доставки и хранения слеживаются и снижают свою бризантность. Нередко имели место случаи неполной детонации ВВ.

Удовлетворительные результаты дает применение аммонита № 6-ВЖ.

Выпуск руды. Применяются преимущественно скреперные лебедки мощностью 50 квт со скреперами емкостью 0,7 м3. Рудоспуски перекрывают контрольными решетками с отверстиями 600х900 мм.

Дучки из которых закончен выпуск руды, перекрывают (рис. 42).

В скреперных выработках происходят значительные нарушения в связи с высоким горным давлением, массовыми взрывами по обрушению целиков и взрыванием фугасных зарядов для ликвидации заторов в дучках.

Переход с парного на шахматное (рис. 43) и одностороннее расположение выпускных дучек значительно повысил устойчивость выработок, но еще далеко не в достаточной степени.

Металлическая и деревянно-металлическая крепь (см. рис. 42 а, в) не всегда предохраняет скреперные выработки от разрушения. Испытание штангового крепления сопряжений скреперной выработки с выпускными дучками не дало положительных результатов.

Значительную часть отбитой руды приходится извлекать на руднике через дублирующие скреперные выработки (рис. 44), пройденные под вышедшими из строя. Из дублирующих скреперных выработок проходят, как обычно, ниши и выпускные дучки. Верхнюю часть каждой дучки расширяют для установки колонкового перфоратора, которым бурят скважины для образования воронки непосредственно под воронками раздавленной скреперной выработки.

Для наиболее полного извлечения руды при преждевременном выходе из строя выпускных дучек и скреперных выработок применяют выпуск обрушенной из целиков руды обратным ходом: первоначально выпускают руду из самых дальних дучек, и только когда из них начинает поступать слишком разубоженная горная масса, переходят к следующим дучкам по падению залежи и т. д.

Производительность скреперных лебедок составляет 600 т/месяц в лучших бригадах рудника.

Испытывается система этажного принудительного обрушения со сплошной выемкой и отбойкой руды глубокими скважинами в зажиме. Особое преимущество этой системы в условиях нижних горизонтов данного рудника состоит в отсутствии больших пустот (камер), в которых может скопляться метан.

Технико-экономические показатели. Производительность труда и удельный расход основных материалов и энергии даны в табл. 8.





Яндекс.Метрика