II класс – системы с обрушением руды и вмещающих пород.

Отличаются они тем, что очистное пространство при этих системах не поддерживают и выпуск руды из него ведут в основном под обрушенными налегающими породами. Применять их возможно, если допускается обрушение земной поверхности и налегающих горных пород.

Системы II класса характеризуются высокой производительностью труда, низкой себестоимостью добычи, но дают высокие потери руды и разубоживание.

 

III класс – системы с искусственным поддержанием очистного пространства.

Отличаются от систем I-го и II-го классов тем, что к процессам отбойки и доставки руды добавляется процесс закладки и/или крепления очистного пространства. Системы этого класса обеспечивают хорошие показатели извлечения (т.е. малые потери и разубоживание), но имеют высокую себестоимость добычи руды.

 

 

Классификация систем разработки акад.М.И. Агошкова

Признак, по которому системы разработки данной классификации относились к тому или иному классу - состояние очистного пространства в период ведения очистных работ.

Классификация состоит из восьми классов, для которых характерно следующее:

I класс – системы с открытым очистным пространством

По мере выемки руды из блока выработанное пространство остаётся свободным.

II класс – системы с магазинированием руды.

Большая часть отбиваемой руды остаётся в выработанном пространстве на период до полной отработки запасов блока.

III класс – системы разработки с закладкой.

По мере выемки руды из блока выработанное пространство заполняется закладкой.

IV класс – системы разработки с креплением очистного пространства.

По мере выемки руды в выработанном пространстве устанавливается крепь.

V класс – системы разработки с креплением и закладкой выработанного пространства.

По мере выемки рудного массива в очистном пространстве регулярно возводится крепь и дополнительно выработанное пространство заполняется закладкой.

VI класс – системы с обрушением вмещающих горных пород.

По мере выемки руды очистное пространство заполняется обрушаемыми породами. Крепью поддерживается лишь призабойное рабочее пространство небльших размеров.

VII класс – системы разработки с обрушением руды и вмещающих горных пород.

Обрушение и руды и вмещающих пород происходит одновременно и выпуск руды из блока идёт под обрушенными горными породами.

VIII класс – комбинированные системы разработки.

Этаж или панель делится на регулярно чередующиеся, относительно близкие по размерам камеры и междукамерные целики, вынимаемые последовательно в две стадии разными системами. Обычно камеры вынимаются снизу вверх в первую очередь, а целики сверху вниз во вторую очередь, по окончании выемки соседних камер.

 

Дальнейшее изучение систем разработки данного курса будет идти в соответствии с классификацией проф. В.Р.Именитова.

 

 

Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства

Общая характеристика

Очистная выемка при системах с естественным поддержанием очистного пространства заключается только в отбойке и доставке руды, а также при необходимости вторичного дробления руды.

Очистное пространство может быть открытым или заполненным отбитой рудой. Поддерживается оно за счёт естественной устойчивости руды и вмещающих пород, а при системах с магазинированием руды также и за счёт подпора боков очистного пространства замагазинированной рудой.

Применяются эти системы главным образом при устойчивой руде и при устойчивых вмещающих горных породах. В случае применения их при слабой устойчивости боковых пород, рудная залежь должна быть мощной, а со стороны слабых горных пород должна оставляться рудная «корка» мощностью 1-3м в виде теряемой руды, или 5-8м при условии отработки её в последующем вместе с другими целиками.

Системы этого класса характеризуются сравнительно высокой производительностью труда для соответствующих условий месторождений, низкими трудовыми затратами (особенно за счёт экономии на крепи), но в то же время, если не предусматривается отработка целиков,- возникают значительные потери руды. Системы c естественным поддержанием очистного пространства нашли широкое применение при отработке руд средней ценности калийной соли (90%), бокситов, медных, железных …. Применяются они и для отработки богатых руд, но при этом обязательно предусматривается отработка целиков.

В связи с общим понижением горных работ, в целом удельный вес этих систем снижается, так как приходится оставлять большие объёмы руды в целиках.

В этот класс входят следующие системы: сплошная, камерно-столбовая, этажно-камерная, камерная с подэтажной отбойкой, с отбойкой из магазина, потолкоуступная с простой распорной крепью.

 

Сплошная система разработки

Основной выемочной единицей при этой системе является панель.

Сущность системы заключается в сплошной отработке панели без разделения её на блоки или камеры. Очистное пространство панелей поддерживается с 4-х сторон панельными и барьерными целиками, а кровля – изолированными столбообразными целиками, которые оставляют в очистном пространстве.

Условия применения системы следующие:

- руды и породы устойчивые;

- мощность рудного тела 1-20 м;

-угол падения залежи 0-10^о – при применении самоходного оборудования, до 35^о – при применении переносного оборудования; - ценность руды средняя из-за больших потерь в целиках, которые, как правило, не извлекаются;

- содержание полезного компонента в руде должно быть примерно постоянным.

Сплошная система разработки включает несколько вариантов, которые различаются способом подготовки. Так, при углах падания от 20^о до 35^о шахтное поле по падению разделяют на этажи рудными откаточными штреками (рис.3).

 

 

Рис.3. Этажная подготовка наклонной рудной залежи

 

При углах падения до 20^о разработка безэтажная, а подготовка либо полевая, либо по руде (рис.4).

 

Рис.4. Подготовка горизонтальной и слабонаклонной залежи

 

Различаются варианты также и способом доставки руды (скреперная доставка, самоходным оборудованием, конвейерами).

В зависимости от мощности рудного тела возможны следующие варианты сплошной системы разработки:

а) мощность рудного тела не более 3м. Применяемый в этом случае вариант системы разработки характеризуется тем, что использование самоходного оборудования технически затруднительно и экономически не целесообразно. Поэтому при такой мощности и углах падения до 35^о применяют вариант с переносным оборудованием (бурение перфораторное, доставка- скреперная). Откатка руды - электровозная. При горизонтальном залегании рудного тела вагоны подают непосредственно в очистное пространство и загружают скрепером через полок.

 

Вариант сплошной системы разработки с переносным оборудованием

и этажной подготовкой

Этот вариант применяют при отработке рудных тел мощностью 1-3,5м, редко до 4м, с углом падения до 30^о (35^о).

 

Рис. 5. Сплошная система разработки с переносным оборудованием:

1- откаточный штрек; 2- вентиляционный штрек; 3-подсечной штрек; 4- дучки; 5- ниша для скреперной лебёдки;6- скреперная установка; 7- разрезной восстающий; 8- крепь; 9- сбойка; 10- вентиляционная перемычка; 11- целики

Подготовительные работы.

Подготовительные работы заключаются в проведении этажных штреков (откаточного-1 и вентиляционного-2), которыми месторождение делят на этажи. Наклонная высота этажа не превышает 50м (редко больше). Она ограничивается эффективной длиной доставки скреперной установкой для данных мощности и угла падения залежи. Чем больше мощность скреперной лебёдки, тем больше принимается наклонная высота этажа.

Этаж делится на блоки, размер которых по простиранию определяется размерами рудных тел и необходимой интенсивностью разработки месторождения. На практике длина блоков не превышает 100м.

Выше откаточного горизонта на 4-6м проводят штрек подсечки 3, который сбивается с откаточным горизонтом дучками 4. Напротив каждой дучки или через одну создают ниши 5 для установки скреперной лебёдки 6.

На фланге выемочного блока проводят разрезной восстающий 7.

 

 

.

Очистные работы в блоке начинают с расширения разрезного восстающего 7. Отбойка руды мелкошпуровая. Шпуры диаметром 40-46мм и длиной 1,5- 2м располагают порядно. Для бурения шпуров применяют ручные перфораторы и только при мощности 3-3,5м,- колонковые перфораторы. В качестве взрывчатого вещества чаще применяют патронированные ВВ, а при больших объёмах отбойки используется гранулированные ВВ. Взрывание производится с применением СИНВШ, электрическое, электроогневое.

Доставка руды осуществляется скреперными установками мощностью 30-50 кВт. Чаще всего применяют 2-х барабанные скреперные лебёдки (2ЛС-30).

Если ниши под скреперные лебёдки пройдены напротив каждой дучки, то расстояние между ними увеличивают до 7м и более и применяют 3-х барабанные скреперные установки, позволяющие скреперовать по всей площади.

Управление горным давлением осуществляется за счёт регулярного или нерегулярного оставления внутризабойных целиков. Регулярное оставление целиков осуществляется при недостаточно устойчивых рудах и породах, при равномерном распределении полезного компонента в залежи, когда ценность руды средняя или ниже средней. Нерегулярное – при устойчивых покрывающих породах и рудах и при неравномерном распределении полезного компонента в рудном массиве. В случае, если при нерегулярном оставлении целиков пролёты обнажения получаются достаточно большими, то для поддержания пород кровли дополнительно устанавливают крепь 8 (костровая, кустовая крепь). Кроме того, при сплошной системе разработки во всех случаях проводят работы по приведению кровли в безопасное состояние и креплению её штанговой крепью.

Проветривание осуществляется за счёт общешахтной депрессии. Свежий воздух с откаточного горизонта через дучку, опережающую забой, попадает в выработанное пространство, омывает забой и через сбойку 9 выбрасывается на вентиляционный горизонт 2. В отработанных дучках устанавливают вентиляционные перемычки 10.

Достоинства варианта:

- простота конструкции;

- малый объём подготовительно-нарезных работ;

- малая себестоимость добычи, т.к. нет больших затрат на крепление;

- применяемое оборудование имеет сравнительно небольшую стоимость.

Недостатки:

- высокие потери руды в целиках;

- большая доля ручного труда;

- тяжёлые условия работы бурильщиков.

Основные условия безопасной работы:

1. Регулярное приведение кровли очистного забоя в безопасное состояние;

2. Движение людей по выработанному пространству должно осуществляться вдоль линии целиков и вдоль линии очистного забоя. При необходимости эти места должны быть снабжены трапами и освещены.

Технико-экономические показатели

Производительность забоя 30-60 т/см, (4-12 тыс. т/мес);

Коэффициент ПНР 1-2 м/1000т;

Потери руды 12-15%.

Разубоживание 5%.

б ) При мощности рудного тела более 3м.

Такая мощность позволяет применять самоходное оборудование. Бурение шпуров осуществляют самоходными буровыми каретками (бурильными установками).

Для погрузки руды в транспортные средства применяются: ковшовые погрузчики, погрузочные машины типа ПНБ, подземные экскаваторы. Для доставки и транспорта руды используют ковшовые ПДМ, автосамосвалы, самоходные электрические и дизельные вагоны. В зависимости от мощности рудного тела при применении самоходного оборудования рудное тело отрабатывается либо сразу на всю мощность, либо с разделением на слои.

 

Вариант сплошной системы разработки с однослойной выемкой