Подземные горные работы

При формировании закладочных массивов невозможно достичь сплошности среды. Закладочные массивы по структуре анизотропны, что предопределяется расслоением смеси в процессе закладочных работ. Помимо этого, на руднике «Мир» после заполнения выработанного пространства не будет сцепления (адгезии) между соленасыщенными вмещающими породами и закладкой. Соль будет растворяться и вымываться водой, отдаваемой закладкой в процессе твердения, и в связи с этим между искусственным и породным массивом будет образовываться водопроводящий канал. Это, впрочем, будет иметь место и без присутствия соли. Следует отметить, что закладка выработанного пространства от начала использования этой технологии до настоящего времени являлась инструментом управления горным давлением и никогда не использовалась как гидротехническое сооружение, препятствующее поступлению воды в рудник (в данном случае искусственный массив должен быть еще и водонепроницаемой перемычкой, выдерживающей давление около 30 атмосфер). К такого рода сооружениям предъявляются совсем другие требования как на стадии использования, так и на стадии строительства.

Подготовительно-нарезные работы заключаются в проведении транспортного уклона предназначенного для доставки рабочего оборудования на подэтажи, рудоспусков, буро- доставочных ортов и погрузочных заездов, транспортных и отрезных штреков. Отличительными особенностями по сравнению с известным «шведским» вариантом, является дополнительная проходка между буро- доставочными ортами погрузочных заездов, используемых для выпуска руды по площади отбиваемого слоя и проветривания очистных забоев за счёт общешахтной депрессии.

Весь комплекс подготовительно-нарезных работ выполняется в пределах одного горизонта выпуска 1. На границе выемочного участка проходится доставочный орт 2, который сбивается с вентиляционным горизонтом 3 восстающим 4. Из доставочного орта 2 проходятся буро-доставочные штреки 5, разделяющие рудное тело на панели 6. Ширина панели при этом выбирается равной расстоянию между буро-доставочными штреками 5. Далее из доставочных штреков 5 под углом 45/60° проходятся погрузочные заезды 7 к центру отбиваемой секции 8. В качестве буровых выработок служат буро-доставочные штреки 5, из которых бурятся веера скважин 9.

Выпуск руды является важнейшим технологическим процессом, определяющим эффективность систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород. Процесс выпуска руды вместе с подготовкой днищ блоков характеризуется высокой трудоемкостью, которая, в частности, на железных рудниках Сибири составляет более половины от общих затрат по системе разработки. От способа и организации выпуска руды зависят величины ее потерь и засорения, которые в лучшем случае составляют 10-45% и 25^35% соответственно, что значительно превышает аналогичные показатели в других системах разработки. Низкие показатели извлечения руды и большие объемы подготовительно-нарезных работ обусловлены вовлечением в процесс выпуска обрушенных пород, а также небольшой зоной влияния выпускных отверстий и, следовательно, небольшим объемом выпущенной через них руды. Решение проблемы повышения эффективности выпуска руды, и систем разработки в целом, заключается в развитии способов управления формированием потоков при выпуске руды на основе закономерностей ее истечения из очистного пространства.

Современное состояние теории выпуска руды ограничено изучением прямоточного истечения руды через плоское выпускное отверстие из фигур выпуска в форме эллипсоидов. Однако при гравитационном выпуске поток руды истекает на почву выработки под углом естественного откоса, изменяя направление своего движения, и формирование огибающего потока в таких условиях изучено недостаточно. Представление фигур выпуска в виде математически правильных, подобных эллипсоидов идеализирует процесс выпуска руды и в реальных условиях при решении технологических задач не всегда приемлемо.

Для разработки эффективных способов управления выпуском руды требуется адекватное описание этого процесса, включающее закономерности образования огибающих потоков, изменяющих направление движения. Для целенаправленного изменения направления движения потоков внутри очистного пространства, для управления их скоростью, размерами и формой следует использовать специально созданные элементы системы разработки -рудные целики и уступы. Выбор параметров этих элементов системы разработки должен обеспечивать их устойчивость в массиве отбитой руды для выполнения своих функций по управлению выпуском руды. Исследование напряженно-деформированного состояния, оценка прочности и устойчивости таких элементов систем разработки, находящихся в очистном пространстве, ранее не проводились.

Таким образом, изучение закономерностей формирования огибающих потоков и их использование для управления выпуском руды путем создания внутри очистного пространства специальных элементов систем разработки с геомеханически обоснованными параметрами, позволяющее снизить потери, засорение руды и объемы подготовительно-нарезных работ, является актуальной проблемой.

На современных угольных (сланцевых) шахтах очистные работы -- комплекс процессов и операций: очистная выемка (разрушение полезной толщи с отделением полезных ископаемых от массива и навалкой его на транспортирующее устройство); доставка полезных ископаемых к транспортной выработке; перемещение в очистной выработке транспортного и выемочного оборудования; крепление горной выработки (очистной), управление горным давлением в очистной выработке.

На современных рудных шахтах очистные работы обычно включают: отбойку -- отделение руды от массива и дробление при этом на куски (очистную выемку на рудных шахтах считают синонимом очистных работ); доставку рудной массы до транспортной выработки; вторичное дробление руды, т.е. измельчение негабаритных кусков в выемочном блоке; иногда закладку или крепление очистного пространства. Кроме того, на шахтах осуществляют вентиляцию (см. Вентиляция шахты), водозащиту, осмотр и ремонт оборудования и др. Все процессы и операции, входящие в очистные работы, выполняют в определённом порядке, согласованном во времени и пространстве. Среди них выделяют основные и вспомогательные производственные процессы и операции, набор которых зависит в основном от применяемых средств механизации очистных работ.

Основные операции очистных работ в очистных выработках угольных (сланцевых и т.п.) шахтах обычно включают отделение полезного ископаемого от массива, погрузку его на конвейер и доставку к погрузочному пункту, передвижку конвейера, крепление забоя и управлению горным давлением, проведение ниш, мероприятия по снижению пылеобразования и газовыделения, погрузку на конвейер полезных ископаемых, отбиваемого при оформлении забоя, а также просыпающегося на почву при разрушении его выемочной машиной; в очистных выработках рудных шахт -- бурение и взрывание, доставку руды, закладку и крепление. Все остальные операции, выполняемые в очистной выработке, например доставку в забойоборудования и материалов, укладку пути, наращивание трубопроводов или уборку труб и др., относят к вспомогательным. Выполняют их чаще всего совместно с основными работами. Определённая специфика отличает содержание и характер выполнения очистных работ при шахтной гидродобыче. На основные производственные операции в среднем приходится до 80% общих затрат по очистным работам.

В зависимости от порядка разрушения горного массива, включающего полезные толщи, очистная выемка бывает совместной (валовая выемка) или селективной (раздельной) выемкой. По конфигурации линии очистного забоя различают потолкоуступную выемку, почвоуступную выемку, слоевую выемку и сплошную (см. Сплошные системы разработки).

По способу разрушения горного массива выделяют очистную выемку (отбойку): механическую (комбайновую; см. Добычный комбайн), буровзрывную (см. Буровзрывные работы) и струговую (см. Струговая выемка). Кроме того, в меньших объёмах применяют гидравлическую, механогидравлическую (см. Механогидравлическая выемка), взрывогидравлическую (см. Взрывогидравлическая отбойка) и выемку, выполняемую отбойными молотками. Реализуются эти работы в очистном забое на основе цикличной и поточной организаций труда (см.Цикличная технология и Поточная технология).

Планируемый порядок очистных работ на практике для удобства пользования выражается в виде координатных графиков (и таблиц), наглядно изображающих во времени протекание процессов в очистной выработке, -- планограммы очистных работ, графика выходов рабочих, таблицы технико-экономических показателей. На планограмме работ изображают все основные производственные процессы, выполняемые в забое, их взаимную увязку во времени и пространстве и последовательность (рис. 1).

Рис.2

На графике выходов приводится число рабочих (по профессиям), необходимых для выполнения цикла работ, распределение их по сменам и время пребывания на работе (рис. 2). В таблице технико-экономических показателей даются проектируемые результаты организации очистных работ.

С целью более эффективного использования горной техники и оптимизации режимов её работы при переходе на оптимальные параметры способов подготовки и рациональные системы разработки составлены и применяются на шахтах типовые технологические схемы очистных работ. Дальнейшее повышение уровня концентрации и интенсификации очистных работ будет происходить за счёт совершенствования горной техники и систем разработки, развития комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, широкого распространения на шахтах передовых методов ведения работ.

В очистном забое при узкозахватной выемке, как правило, применяют поточные технологии, при которых происходит совмещение во времени основных и вспомогательных процессов, без технологических перерывов. Основные процессы - это процессы, в результате выполнения которых происходит подвигание забоя на определенную величину. К ним относятся: отделение угля от массива- работа комбайна, погрузка угля на конвейер и доставка его к погрузочному пункту, передвижка конвейера, крепление забоя и управление горным давлением. Вспомогательные операции - это операции, которые обеспечивают выполнение основных. К ним относятся: оформление верхнего и нижнего сопряжений, замена зубков на шнеках, зачистка почвы комбайном, мероприятия по борьбе с газом и пылью и др. Совокупность основных и вспомогательных процессов, выполняемых в определенном порядке и обеспечивающих, установленную паспортом величину подвигания забоя - называется циклом очистного забоя.

При ведении горных работ в местах интенсивного пылеобразования (разгрузочные, погрузочные камеры, дозаторные) предусматривается установка пыле отсасывающих систем, подавление пыли с помощью воды.

В днищах выемочных блоков предусмотрено создание из твердеющей закладки временных предохранительных целиков, обеспечивающих безопасность ведения очистных работ в блоках нижерасположенных горизонтов.

На рабочих горизонтах предусмотрено устройство противопожарных дверей, противопожарных складов, оборудованных соответственно нормам.

Горные работы должны вестись в соответствии с принятой проектом технологией выемки руды и проходки выработок, с соблюдением требований нормативных документов.

Как известно, для поточного метода характерно полное совмещение основных и вспомогательных процессов в течение рабочей смены. На шахте удается использовать элементы поточной технологии за счет частичного совмещения основных и вспомогательных процессов при применении механизированных очистных и проходческих комплексов, узкозахватных комбайнов и струговых установок. Такая организация называется прерывно-поточной (циклично-поточной). При данной организации очистных работ нет жесткой связи между количеством циклов и выделением ремонтной смены, которая может выполняться по необходимости после различного числа циклов.

Процессы очистных работ. Состав производственных процессов очистной выемки; процессы: основные, вспомогательные и обеспечения, Взаимосвязь производственных процессов, их удельное значение в себестоимости очистных работ. Структура материальных и трудовых затрат.

Горные работы на руднике предусматривается производить в соответствии с действующей отраслевой нормативно-технической документацией: правилами безопасности и технической эксплуатации, инструкциями на выполнение отдельных видов работ, нормами и правилами, руководствами, методическими указаниями, рекомендациями и др.

Зарядку шнуров и скважин предусматривается осуществлять зарядчиками типа Ульба-С 1 А, Ульба-400, ЗП -25.ЗГТ -5, ЗП -2;доставку ВМ в забой -специальной машиной.

Массовые взрывы в камерах блоков предусматривается производить в конце рабочей недели: взрывы в проходческих и слоевых очистных забоях - в конце рабочей смены. В принятых конструкциях систем разработки с бетонной закладкой часть запасов руды блоков предусматривается отрабатывать в условиях одностороннего и двухстороннего контакта с закладкой. Для безопасной и эффективной отработки запасов руды камер при одностороннем контакте с закладкой предусматривается:

-проходку бурового орта, как правило, производить на границе рудного закладочного массива;

-временное оставление рудной корки мощностью 1,5 - 2,0 метра на контакте с закладкой;

-ограничение одновременно взрываемого количества ВВ.

1. Шехурдин В.К., Несмотряев В.И., Федоренко П.И. Горное дело. М.: Недра, 1987. - 440с.

2. Советов Г.А., Жабин Н.И. Основы бурения и горного дела. М.: Недра, 1991. - 368с.

3. Грабчак Л.Г., Брылов С.А., Комащенко В.И. Проведение горно-разведочных выработок и основы разработки месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1988. - 566с.

4. Основы горного дела. Егоров П.В., Бобер Е.А., Кузнецов Ю.М., и др. Издательство Московского государственного горного университета.2000 г. 408с.

5. Мельников Н.И. Проведения и крепление горных выработок. Недра 1988г. 336с.

6. Справочник по горному делу. Под редакцией В.А. Гребенюка, Я.С. Пыжьянова, И.Е. Ерофеева. Недра 1983г. 816с.

7. Агошков М.И., Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений М.: Недра, 1966. -- 664 с.

8. Процессы подземных горных работ. В.Р.Именитов. Издательство М., «Недра» 1978. 528с.

Размещено на Allbest.ru