Дипломная работа: Проект отработки запасов нижних горизонтов основной рудной залежи Орловского месторождения
Форму
сечений капитальных, подготовительных и нарезных выработок следует принимать в
зависимости от устойчивости и структурных особенностей массива пород вокруг
выработки и принятого типа крепи.
В
породах I и II категории устойчивости выработкам, проходимым без крепи или с
изолирующей набрызгбетонной крепью, целесообразно придавать сводчатую форму
сечения (стены вертикальные, свод коробовый трехцентровый) с отношением высоты
свода к ширине выработки, равным 1/4 или 1/3.
При
проходке выработок в породах III, IV или V категорий устойчивости и креплении
их штангами в комбинации с набрызгбетоном или монолитным бетоном поперечным
сечениям выработок также следует придавать сводчатую форму с отношением высоты
свода к ширине, равным 1/3. При металлической крепи форма сечения рекомендуется
арочная, при деревянной - трапециевидная.
Сопряжения
горизонтальных выработок выполняются по типовым проектам "Сопряжения
горизонтальных откаточных выработок для рудников черной металлургии"
института "Кривбасспроект" или по проектам института
"Казгипроцветмет".
В
восстающих выработках рекомендуется наиболее устойчивая эллиптическая форма
поперечного сечения с расположением большей полуоси в направлении очагов разрушения
массива.
На
основании анализа горно-технических условий и опыта отработки Орловского
месторождения установлено, что большинство горно-капитальных и
горно-подготовительных выработок необходимо крепить.
Для
крепления и поддержания горных выработок следует предусматривать
набрызгбетонную, штанговую, комбинированную (штанги, набрызгбетон), монолитную
бетонную (железобетонную) и арочную металлическую крепи.
При
выборе типа крепи необходимо учитывать устойчивость пород, глубину заложения выработки
и срок ее службы.
В весьма
устойчивых породах (I категория) выработки можно проходить без крепи.
В
устойчивых породах (II категория) выработки также можно проходить без крепи, но
на участках трещиноватых пород, склонных к выветриванию, необходимо возводить
набрызгбетонную крепь толщиной 2¸3 см.
В
породах средней устойчивости (III категория) следует применять штанговую крепь,
а в сильно трещиноватых и склонных к выветриванию породах - комбинированную
крепь из штанг и набрызгбетона.
В
неустойчивых породах (IV категория) целесообразно применять поддерживающие
крепи: деревянную рамную, бетонную, арочную металлическую.
В
весьма неустойчивых породах (V категория) следует применять арочную
металлическую крепь из спецпрофиля или арочную металлическую в комбинации с
бетоном и с дополнительным упрочнением пород штангами.
На
участках, где не допускается отставание крепи, проходка и крепление выработок
осуществляются по специальным проектам, которые должны предусматривать
мероприятия по упрочнению приконтурного массива.
Выбор
места размещения выработки следует производить с учетом устойчивости окружающих
ее пород, а также общих компоновочных решений всего комплекса выработок. Для
улучшения условий поддержания и обеспечения работоспособности выработки в
течение длительного времени ее следует располагать по возможности в устойчивых
породах, а при необходимости предусматривать меры охраны и защиты выработок и
крепи.
Характеристики материалов крепи должны отвечать
требованиям стандартов, положений СНиП и рекомендациям специализированных
организаций.
В зоне сопряжений выработок смещения пород и нагрузки
на крепь выше, чем в одиночных выработках, что предопределяет особенности
выбора типа и параметров крепи для этих участков.
Кровлей
очистных выработок при нисходящей слоевой системе разработки, за исключением
первых слоев на подэтажах, является закладочный массив, качество и устойчивость
которого зависят от многих факторов и могут изменяться в широких пределах. При
этом устойчивость искусственной кровли зависит не только от прочности несущего
слоя, но и от порядка отработки заходок в слое.
На первом
этапе освоения нисходящей слоевой системы разработки считалось, что достижение
нормативной прочности искусственной кровли, рассчитанной по условию
устойчивости горизонтального обнажения, обеспечивает безопасность горных работ.
Поэтому "Инструкцией по выбору типа и параметров крепи горных
выработок…" предусматривалась установка сигнальных стоек. Однако опыт
показал, что это относится только к заходкам первой очереди, когда несущий слой
искусственной кровли опирается на жесткие рудные опоры. При отработке заходок
последующих очередей в результате объективно существующего недозаклада
выработанного пространства по всей длине заходки (усадка закладочного массива
на 6¸10 % при твердении и дренировании воды) и малого
модуля деформации малопрочного закладочного массива в ранние сроки твердения
(50¸70 МПа) пролет подработки несущего слоя возрастает и
кровлю приходится крепить. Объемы крепления очистных выработок в настоящее
время достигают 40 % от общей их протяженности.
Особую
сложность представляет поддержание разрезных выработок, которые обычно
располагают по центру слоя. Эти выработки служат в течение всего срока
отработки слоя. В связи с тем, что выемка заходок производится из разрезных
выработок в обе стороны, они представляют собой непрерывную цепь сопряжений. В
соответствии с требованиями ЕПБ [3] сопряжения выработок необходимо крепить. В процессе проходки разрезные
выработки крепят в зависимости от устойчивости рудного или закладочного массива
[35]. По мере отработки заходок в
районе сопряжения устанавливают рамную крепь (крепь КВК или арочная крепь из
спецпрофиля). На последней стадии отработки слоя крепь разрезных выработок
воспринимает повышенные нагрузки из-за увеличенных пролетов, которые
обусловлены недозакладом, образующимся в результате усадки закладочной смеси
при ее твердении. Поэтому для обеспечения безопасности горных работ разрезные
выработки рекомендуется крепить арочной металлической трехзвенной крепью из
спецпрофиля с величиной податливости до 300 мм, а на сопряжении в районе недозаклада устанавливать стойки или возводить "костры".
6.
СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ
6.1.
Выбор систем разработки
В
соответствии с проектами Казгипроцветмета Орловское месторождение с самого
начала его эксплуатации отрабатывается системами с закладкой выработанного
пространства твердеющими смесями. Применение этих систем обусловлено высокой
ценностью руды, пожароопасностью отдельных участков с повышенным содержанием
пиритной серы, а также недостаточной устойчивостью руд и вмещающих пород.
Запасы
шестого, седьмого и частично восьмого горизонтов отработаны этажно-камерной и
подэтажно-камерной системами разработки с закладкой выработанного пространства
твердеющими смесями и применением сначала переносного, а затем самоходного
оборудования. Из-за недостаточной устойчивости руд и вмещающих пород на
отдельных участках в процессе отработки камер III
и IV очередей происходили самообрушения
пород висячего бока, что приводило к значительным потерям (до 10-15 %) и
разубоживанию (до 15-20 %) руды. С целью снижения потерь и разубоживания руды
на руднике были испытаны различные варианты слоевой системы разработки (с восходящей
и нисходящей выемкой слоев) с закладкой выработанного пространства твердеющими
смесями. Положительные результаты были получены в процессе испытаний слоевой
системы разработки с нисходящим порядком выемки слоев заходками в несколько
очередей. Применение этой системы позволило снизить потери и разубоживание руды
соответственно до 4,5¸7,5 %. В настоящее время удельный
вес добычи руды этой системой достиг 95-96 %.
В процессе
отработки запасов девятого и десятого горизонтов на Орловском руднике были
отмечены случаи динамических проявлений горного давления в виде интенсивного
заколообразования, шелушения и стреляния пород, количество которых возрастало
по мере увеличения глубины разработки. Причем эти явления происходили, как
правило, при выемке сплошных барит-полиметаллических, полиметаллических,
медно-цинковых и медно-колчеданных руд, которые расположены в висячем боку и в
центральной части рудного тела. По своим физико-механическим свойствам сплошные
разновидности руд склонны к хрупкому разрушению, что и обусловливает
динамические формы проявления горного давления. При отработке вкрапленных
медно-колчеданных руд, которые, в основном, расположены в лежачем боку рудного
тела, такие случаи не были зафиксированы.
В
соответствии с "Временными указаниями по безопасному ведению горных работ
на Орловском месторождении, склонном к горным ударам" следует соблюдать
следующие принципы безопасного ведения горных работ, направленные на снижение
горного давления:
-
необходимо обеспечить планомерную отработку месторождения без образования
концентрации напряжений в массиве пород;
-
использовать при возможности разгрузочные щели и опережающую отработку защитных
слоев, применять системы разработки со сплошной выемкой руды без оставления
целиков.
Характерной
особенностью нисходящей слоевой системы разработки является нахождение людей в
очистном пространстве в процессе ведения очистных работ. Именно это
обстоятельство и предопределяет повышенную опасность для работающих. Поэтому
при отработке запасов нижних горизонтов Основной залежи нисходящую слоевую
систему разработки целесообразно применять только для выемки неустойчивых
вкрапленных медно-колчеданных руд.
Устойчивые
и средней устойчивости сплошные барит-полиметаллические, полиметаллические и
медно-цинковые руды рекомендуется отрабатывать подэтажно-камерной системой
разработки со сплошной выемкой руды и закладкой выработанного пространства
твердеющими смесями. При этой системе исключается пребывание людей в очистных
выработках, в результате чего повышается безопасность горных работ. Сплошной
порядок отработки камер и периодическое взрывание зарядов ВВ в скважинах,
вызывающее сотрясательное воздействие на массив, обусловливают разгрузку его
краевой части и способствуют переходу массива в неудароопасное состояние. Доработку
запасов Основной залежи на 1¸4 и 7¸11
горизонтах следует производить по локальным проектам с применением нисходящей
слоевой или подэтажно-камерной системы разработки в зависимости от конкретных
горно-геологических и горно-технических условий намечаемого к отработке
участка. При этом возможно использование как самоходного, так и переносного
оборудования.
Ниже
приведены ожидаемые удельные веса различных вариантов систем разработки с
учетом доработки запасов на верхних горизонтах Основной залежи:
-
слоевая система разработки с
нисходящим порядком выемки слоев с применением самоходного оборудования и
закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 70 %;
-
подэтажно-камерная система
разработки со сплошным порядком отработки камер с применением самоходного
оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 20 %;
-
слоевая
система разработки с нисходящим порядком выемки слоев с применением переносного
оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 5 %;
-
подэтажно-камерная
с применением переносного оборудования и закладкой выработанного пространства
твердеющими смесями –5 %.
6.2.
Отработка запасов 12¸13 горизонтов Основной залежи
ВНИИцветметом
совместно с КБ Орловского рудника был выполнен проект отработки первого
подэтажа блока 12с 11 горизонта, в соответствии с которым в настоящее время
ведется его отработка. В блоке 12с 11 горизонта предусмотрено применение двух
систем разработки: нисходящей слоевой для отработки неустойчивых руд,
приуроченных к лежачему боку рудного тела, и подэтажно-камерной для отработки
устойчивых руд, приуроченных к висячему боку рудного тела.
Настоящим
проектом отработку запасов 12¸13 горизонтов Основной
залежи рекомендуется осуществить по аналогии с вышеприведенной схемой для
первого подэтажа блока 12с 11 горизонта.
На
рис. 6.1 показана принципиальная схема подготовки и отработки второго рудного
тела Основной залежи (блок 12с 12 горизонта). Второе рудное тело между 11 и 12
горизонтами средней длиной по простиранию 230 м, средней горизонтальной мощностью 80 м и углом падения 40¸450 представляет собой
один выемочный участок (блок) с геологическими запасами руды 2,85 млн.т.
6.2.1
Горно-геологическая и горно-техническая характеристика 12 горизонта Основной
залежи
Рудное
тело сложено сульфидами меди, свинца, цинка и сульфатом бария и включает все
природные типы руд, встречающиеся на Орловском месторождении. Висячий бок
рудного тела представлен устойчивыми сплошными барит-полиметаллическими рудами.
Коэффициент крепости изменяется от 12 до16, а горизонтальная мощность от 30 до 50 м. В средней части рудного тела располагаются сплошные медно-колчеданные и медно-цинковые руды.
Горизонтальная мощность их составляет 3¸15 м. Коэффициент
крепости - 8¸10. Устойчивость этих руд средняя. В
лежачем боку рудного тела залегают вкрапленные медно-колчеданные руды
горизонтальной мощностью 20¸30 м. Коэффициент их
крепости 5¸7. Вкрапленные руды хлоритизированы и
серицитизированы, поэтому являются неустойчивыми. Породы висячего бока представлены
неустойчивыми кремнисто-глинистыми и туфогенными алевролитами мощностью до 20 м. Коэффициент их крепости составляет 5¸6, а на отдельных участках
увеличивается до 10¸12. Породы лежачего бока
представлены в основном слабыми и неустойчивыми хлоритолитами мощностью до 25 м. Коэффициент их крепости 4¸6.
6.2.2
Подготовка выемочного участка
Подготовка
выемочного участка (блока) к очистной выемке начинается после окончания
горно-капитальных работ на 12 горизонте и включает в себя проходку следующих
первоочередных выработок:
-
участкового
спирального съезда с 12 на 11 горизонт, располагаемого в средней части
выемочного участка в породах лежачего бока в 40-60 м от рудного тела, а также заездов из спирального съезда на уровне подэтажей, которые проходят
через 16-17 м по высоте этажа;
-
блоковых
рудо- и породоспусков с 12 горизонта до первого подэтажа;
-
фланговых
вентиляционно-ходовых восстающих;
-
горно-подготовительных
выработок первого (верхнего) подэтажа со сбойкой их с вентиляционно-ходовыми восстающими;
-
вентиляционно-закладочных
и горно-подготовительных выработок первого слоя в первом подэтаже.
По
окончании проходки выработок на уровне первого подэтажа и обеспечения их
сквозного проветривания приступают к проходке экспло-разведочных выработок на
этом подэтаже, а затем к проходке подготовительных и экспло-разведочных
выработок на втором и третьем подэтажах.
6.2.3
Порядок отработки выемочного участка
После
уточнения контуров рудного тела выполняют локальный (рабочий) проект отработки
первого подэтажа. При этом рудную площадь выемочного участка (блока) разделяют
на северный и южный участки, которые, в свою очередь, делятся на панели 1, 2 и
3, 4 (см. рис. 6.1). Четные (восточные) панели 2 и 4, расположенные со стороны
лежачего бока рудного тела, отрабатываются нисходящей слоевой системой разработки,
а нечетные (западные) панели 1 и 3 - подэтажно-камерной системой разработки с
закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.
В
локальных (рабочих) проектах на отработку запасов блока (подэтажа) принимается
один из следующих возможных порядков отработки:
первоочередная
нисходящая слоевая выемка слабоустойчивых руд в панелях 2 и 4 и последующая
выемка устойчивых руд подэтажно-камерной системой разработки в панелях 1 и 3,
или наоборот;
перекрестная
выемка панелей, когда сначала отрабатываются соответствующими системами
разработки панели 2 и 3, а затем панели 1 и 4, или наоборот.
Принятый
порядок отработки подэтажа должен быть увязан с техническими решениями по
транспорту горной массы, закладке выработанного пространства и проветриванию
горно-подготовительных и очистных выработок.
6.2.4
Нисходящая слоевая система разработки с закладкой выработанного пространства
твердеющими смесями
Запасы
панелей 2 и 4 на каждом из подэтажей отрабатываются слоями в нисходящем порядке
(см. рис. 6.1).
На
каждый слой высотой 3,5 м или на два-три слоя из спирального съезда проходят
слоевой заезд (орт), из которого на северный и южный участки проходят разрезные
штреки до сбойки их с фланговыми вентиляционно-ходовыми восстающими. При горизонтальной
мощности слабоустойчивых руд до 25 м разрезные штреки в слоях проходят по устойчивым рудам, а при горизонтальной мощности более 25 м разрезные штреки располагают в центральной части по ширине панелей. Сечения слоевых ортов и
разрезных штреков принимаются из условий передвижения по ним
погрузочно-доставочных машин и расположения в выработках вентиляционного
трубопровода диаметром не менее 600 мм, а также водяных и воздушных трубопроводов.
Очистная
выемка в слоях включает в себя проходку очистных заходок и последующую их
закладку твердеющей смесью. Заходки шириной 4,0 м и высотой 3,5 м проходят из слоевого разрезного штрека до границы панели. При этом между
одновременно отрабатываемыми заходками оставляют рудный, искусственный или
комбинированный (рудный и искусственный) целик шириной не менее 8 м. В слое в одновременной выемке может находиться до четырех заходок и столько же заходок в
процессе их крепления или закладки. Выемку заходки рядом с ранее заложенной
можно начинать не ранее чем через 7 суток со дня окончания закладочных работ,
когда прочность массива закладки достигнет 0,7¸1,0
МПа. В зависимости от горизонтальной мощности рудного тела заходки в слое
располагают вкрест или под углом к простиранию рудного тела. При этом заходкам
придается уклон в 3-60 в сторону растекания закладочной смеси с
целью обеспечения максимального заполнения пространства заходок твердеющей
смесью.
При
недостаточно устойчивой кровле следует предусматривать крепление заходок
стойками, деревянными и металлическими рамами вразбежку или податливой
металлической крепью с затяжкой кровли. Для обеспечения безопасной отработки
заходок в нижележащих слоях в отрабатываемом слое необходимо создавать
искусственный массив с прочностью нижнего несущего слоя не менее 4 МПа. Толщина
несущего слоя должна быть не менее 1,5 м у перемычки. С этой целью необходимо применять следующую технологию закладки отработанных заходок.
После
зачистки заходки на ее почву укладывают спиральные армирующие элементы, в устье
заходки у разрезного штрека сооружают перемычку. Закладочную смесь за перемычку
сначала подают с повышенным расходом цемента (250 кг/м3), до
заполнения заходки на высоту несущего слоя (1,5 м у перемычки). Заполнение остальной части выработанного пространства заходки производят
твердеющей смесью с пониженным расходом цемента до 150-170 кг/м3,
что обеспечивает достижение прочности массива закладки не менее 1,5¸2,0
МПа в 90 суточном возрасте. Выработанное пространство заходок последней очереди
можно дозакладывать безцементной смесью (дробленной породой или хвостами
обогатительной фабрики).
Оптимальная
длина заходок для их заполнения твердеющими смесями составляет 25 м (по условиям расслоения смеси при растекании), поэтому при большей их длине следует применять
посекционную закладку заходок с расстоянием между временными перемычками не
более 25 м.
Отработка
слабоустойчивых руд как на северном, так и на южном участках ведется слоями
сверху вниз в одном подэтаже или одновременно в двух подэтажах в зависимости от
подготовленности подэтажей к очистной выемке. При этом толщина рудного целика
или закладочного массива между одновременно отрабатываемыми слоями в смежных
подэтажах должны быть не менее высоты подэтажа. Последний слой между
искусственными массивами отрабатывают секциями вприрезку от центра выемочного
участка к флангам рудного тела с целью повышения полноты выемки и безопасности
очистных работ.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
|