Дипломная работа: Проект отработки запасов нижних горизонтов основной рудной залежи Орловского месторождения

6.2.5 Подэтажно-камерная система разработки со сплошной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющими  смесями

Для отработки сплошных руд висячего бока второго рудного тела рекомендуется применить подэтажно-камерную систему разработки со сплошной выемкой руды. Камеры шириной 7,5¸8 м, высотой 16¸17 м и длиной 20-45 м располагаются вкрест простирания рудного тела. В настоящем проекте даются общие рекомендации по привязке этой системы при разработке локальных проектов на отработку панелей 2 и 4.

Очередность проходки экспло-разведочных и горно-подготовительных выработок на подэтажах зависит от намечаемого порядка отработки панелей. При любом порядке отработки выемка руды в панелях производится сверху вниз. При этом до начала очистных работ на каждом подэтаже должны быть пройдены следующие горно-подготовительные и нарезные выработки:

-  доставочный (разрезной) штрек до сбойки с фланговым вентиляционно-ходовым восстающим;

-  вентиляционно-закладочный штрек на уровне верхнего подэтажа;

-  буро-доставочные орты, погрузочные заезды и отрезные восстающие в первоочередных камерах панели;

-  вентиляционные сбойки (вентиляционный штрек) на уровне доставочного подэтажа.

Доставочный штрек из подэтажного орта проходят вдоль границы, разделяющей панели, по простиранию рудного тела с подъемом в 1¸20, обеспечивающим сток технической и шахтной воды к подэтажному орту. Буро-доставочные орты проходят от доставочного штрека через 7,5¸8 м по его длине по бортам будущих камер в направлении висячего бока с подъемом в 1-20. При этом доставочным ортом отрабатываемой камеры является буровой орт смежной камеры. Буро-доставочные орты на расстоянии 1,5¸2 м от контакта с породами висячего бока соединяются между собой вентиляционными сбойками (штреком). Из буро-доставочных ортов через 8-10 м по их длине под углом 60¸750 проходят погрузочные заезды. Отрезные восстающие сечением 2´2 м2 проходят с доставочного на вентиляционный горизонт, располагая его по середине длины отрабатываемой камеры. Сечения доставочного штрека и буро-доставочных ортов необходимо принимать из условий передвижения по ним самоходных ПДМ и размещения в сечении вентиляционного трубопровода диаметром 600¸800 мм.

Выемка камер в панелях каждого подэтажа ведется вприрезку от центра панели к ее флангам. При длине камер более 35 м их отрабатывают отдельными секциями длиной 17¸25 м.

После образования в центре панели искусственного целика шириной 15¸16 м (две камеры) возможна одновременная выемка камер в панели в двух противоположных направлениях. Допускается параллельная отработка одноименных панелей в смежных подэтажах при условии расположения отрабатываемых камер верхнего подэтажа за пределами зоны сдвижения от очистных работ в нижнем подэтаже. При этом угол сдвижения равен 750.

Очистные работы в камере начинают с образования отрезной щели путем взрывания зарядов в параллельно пробуренных восходящих скважинах на отрезной восстающий. После образования отрезной щели приступают к отбойке основных запасов камеры (секции). Руду в камере (секции) обуривают восходящими параллельными комплектами веернорасположенных скважин диаметром 56¸75 мм. Взрывание зарядов в скважинах производят с использованием электродетонаторов коротко-замедленного действия с замедлением между ступенями 25¸50 мс. Выход руды с 1 м скважины в зависимости от диаметра скважин изменяется от 5 до 8 т. Отбитая руда из камер через погрузочные заезды загружается в ковши самоходных ПДМ и транспортируется по ортам и доставочному штреку к блоковому рудоспуску или разгрузочному пункту на откаточном горизонте.

При выемке камер (секций) на контакте с породами висячего бока вдоль вентиляционных сбоек оставляется временный ленточный целик, который отрабатывается при последующей выемке камер нижележащего подэтажа.

После завершения выпуска отбитой руды из камеры (секции) в погрузочных заездах и буровом орту устанавливают перемычки и в выработанное пространство подают твердеющую смесь. При этом последовательность подачи закладки в выработанное пространство и состав твердеющей смеси должны обеспечить прочность нижнего несущего слоя высотой 4,5¸5 м не ниже 3 МПа и прочность верхнего, пригрузочного слоя высотой 12¸15 м в пределах 1,5¸1,7 МПа.

Технико-экономические показатели этой системы разработки приведены в таблице 6.1.

Восстающие служат запасными выходами и сбиваются с разрезными выработками на каждом слое. Подготовка каждого слоя к очистной выемке заключается в проходке слоевого орта из наклонного съезда, разрезных (слоевых) штреков и сбоек с рудоспуском.

Разрезные (слоевые) штреки располагают по центру панелей и сбивают с расположенными на флангах вентиляционно-закладочными восстающими. После обеспечения сквозной вентиляции приступают к проходке экспло-разведочных выработок (заходок) в первом слое, которые располагают по границам секций и проходят до контакта с породами висячего и лежачего боков рудного тела. Сечения наклонного съезда, слоевых заездов и разрезных (слоевых) штреков, а также вентиляционно-ходовых ортов и штреков принимаются из условий передвижения по ним погрузочно-доставочных машин и расположения в них вентиляционного трубопровода диаметром не менее 600 мм, а также водяных и закладочных трубопроводов.

Слои в пределах выемочного участка отрабатывают сверху вниз. Очистные работы в каждом слое ведут одновременно во всех четырех панелях от слоевого орта к северному и южному флангам выемочного участка. Причем отработку панелей 1 и 2 осуществляют с опережением фронта работ на одну-две секции по отношению к фронту работ в панелях 3 и 4. При этом граница между панелями по простиранию по возможности должна выдерживаться прямолинейной. Запасы панелей отрабатываются секциями, длина которых составляет 28¸32 м и включает 7¸8 заходок.

В каждой панели в одновременной работе могут находиться не более двух секций. При этом в опережающей секции допускается одновременно отрабатывать три¸четыре заходки первой очереди с оставлением между ними рудных целиков шириной 4 м. В отстающей (первой) секции в это время производится последовательная выемка заходок второй очереди (целиков) в направлении от слоевого орта к опережающей секции. Очистные заходки шириной 4 м и высотой 3,5 м отрабатывают из разрезного штрека. Заходки располагают вкрест простирания или под углом к простиранию рудного тела. Проходят их с уклоном 3-60 в сторону растекания закладочной смеси. Заходки первой очереди отрабатывают без крепления. После выемки заходок первой очереди на расстоянии 0,7-0,8 м от боковых стенок по всей их длине через 1,5 м друг от друга устанавливают деревянные стойки с подкладками, возводят закладочные перемычки, а затем заполняют выработанное пространство твердеющей смесью. К отработке заходок второй очереди можно приступать через 7 дней после закладки заходок первой очереди и набора прочности закладочным массивом не менее 0,7 МПа. Заходки второй очереди проходят без крепления. Однако на сопряжениях их с разрезным штреком необходимо устанавливать сигнальные стойки. Последнюю заходку второй очереди в каждой секции следует отрабатывать с креплением.

К отработке заходок нижележащего слоя можно приступать через 28 суток после окончания закладки заходок вышележащего слоя и набора прочности закладочным массивом не менее чем 2,5 МПа.

При принятой последовательности отработки запасов руды в слое к моменту завершения выемки заходок в панелях 3 и 4 вышележащего рабочего слоя в панелях 1 и 2 нижележащего слоя могут быть пройдены все подготовительно-нарезные выработки и начата отработка заходок.

В зависимости от величины горизонтальной рудной площади выемочный участок может включать от двух до четырех панелей, очистные работы в которых ведут слоями независимо друг от друга. Работы в слоях могут вестись с однофланговой (при горизонтальной мощности до 25-30 м) или двухфланговой (при горизонтальной мощности более 25¸30 м) выемкой руды.

Для исключения обрушения закладочного массива несущего слоя и обеспечения безопасности выемки заходок в нижележащих слоя в отрабатываемом слое необходимо создавать искусственный массив с прочностью несущего слоя не менее 4,0 МПа толщиной не менее 1,5 м у перемычки, который армируется спиральными элементами. При этом подачу твердеющей смеси в выработанное пространство осуществляют в две стадии. Сначала создают армированный несущий слой с расходом цемента 250 кг/м3, затем до полного заполнения выработанного пространства подают твердеющую смесь с расходом цемента 150-170 кг/м3, что обеспечивает прочность массива закладки в пределах 1,5¸2,0 МПа в 90 суточном возрасте.

При длине заходок более 25 м применяют посекционную закладку выработанного пространства. Расстояние между временными перемычками принимаются не более 25 м.

Вентиляция очистных заходок при отработке всех панелей обеспечивается за счет общешахтной депрессии. Свежий воздух поступает с нижнего горизонта по наклонному съезду и слоевому орту и далее по панельным слоевым разрезным штрекам к очистным заходкам. Загрязненный воздух из заходок выдается по вентиляционно-ходовым ортам и штрекам к вентиляционно-ходовому восстающему и далее в выработки верхнего вентиляционного горизонта.

7. производительность рудника

В соответствии с нормами проектирования и принятым режимом работы предприятия (количество рабочих дней в году 357, количество рабочих смен в сутки 3, продолжительность смены 7 часов) производительность Орловского рудника определена в объеме 1,5 млн. т руды в год.

7.1. Обоснование параметров выемочной единицы

Отработка Орловского месторождения осуществляется нисходящей слоевой и подэтажно-камерной системами разработки с полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями и применением высокопроизводительного самоходного оборудования. Опыт эксплуатации этого оборудования на отечественных и зарубежных рудниках показал, что для достижения высокой эффективности разработки необходимо создавать условия для свободного перемещения машин своим ходом в пределах выемочного участка (блока) длиной по простиранию 150-300 м [5]. Исходя из этого условия, а также с учетом технических возможностей принятых для эксплуатации погрузочно-доставочных машин, длину выемочного участка (блока) по простиранию рекомендуется принять равной 200-300 м. Ширина участка в зависимости от мощности и угла падения рудного тела изменяется в пределах от 30 до 120 м, а высота соответствует высоте этажа и составляет 50 м.

На 12-14 горизонтах Основной залежи длина рудного тела по простиранию не превышает 300 м. Поэтому каждый из этих горизонтов целесообразно отрабатывать одним выемочным участком (блоком).

Учитывая особенности геологического строения Орловского месторождения (наличие нескольких природных типов руд и их пространственное расположение), при принятой схеме подготовки и нарезки, блок разделяется на четыре панели. Две из них со стороны висячего бока рудного тела (сплошные руды) отрабатываются подэтажно-камерной системой разработки со сплошной выемкой, а другие две, расположенные у лежачего бока (вкрапленные руды) – нисходящей слоевой системой разработки. В связи с тем, что отработка блока ведется двумя различными системами разработки, в соответствии с требованиями "Единых правил охраны недр…" в качестве выемочной единицы принята панель, которая является частью блока. Показатели потерь и разубоживания руды по блоку (выемочному участку) определяются после полной его отработки как средневзвешенные величины. Размеры панелей, отрабатываемых подэтажно-камерной и слоевой системами разработки (длина, ширина, высота) составляют соответственно 110, 40¸45, 50 и 110, 25¸30, 50 м. Геологические запасы выемочного участка (блока) изменяются в зависимости от мощности и угла падения рудного тела и составляют 2850 тыс. т на 12 горизонте Основной залежи. Запасы панелей колеблются в пределах от 350¸400 до 800¸1000 тыс. т.

Длина рудного тела по простиранию на каждом горизонте также не превышает 300 м. Поэтому длину выемочного участка (блока) рекомендуется принять равной 200-300 м при ширине его от нескольких до 100¸130 м (в зависимости от мощности и угла падения). Высота блока соответствует высоте этажа и составляет 50 м. Длину, ширину и высоту панелей рекомендуется принимать соответственно 120¸135, 40¸90 м и 50 м.

7.2. Подготовка и отработка выемочной единицы

При отработке Основной залежи каждый выемочный участок подготавливается наклонным транспортным съездом, который располагается в центральной части блока в породах лежачего бока. Наклонный съезд служит для сообщения между горизонтами, подэтажами и слоями. Подэтажные штреки проходят в устойчивых и средней устойчивости сплошных рудах в средней части рудного тела через 16-17 м по высоте. В пределах блока проходят рудоспуски, вентиляционно-ходовые и вентиляционно-закладочные восстающие, которые располагают в центре и на флангах выемочного участка.

При длине блока 200-300 м среднее расстояние доставки горной массы из очистных камер (заходок) до рудоспусков не превысит 150 м, что обеспечивает высокую эффективность использования погрузочно-доставочных машин.

Отработку запасов руды в пределах выемочного участка можно вести на обоих его флангах и на одном-двух подэтажах, где смогут одновременно работать до трех погрузочно-доставочных машин.

Аналогичным образом ведется подготовка выемочных участков по залежи "Новая".

7.3. Годовая производительность рудника

В настоящее время рудник ведет добычу руды на 1¸5 и 7¸11 горизонтах Основной залежи. Общие запасы руды на этих горизонтах составляют 9,8 млн. т, в том числе на 1¸5 и 7¸8 горизонтах сосредоточено 2,2 млн. т, а на 9¸11 – 7,6 млн. т. Все эти запасы относятся к категории вскрытых и подготовленных, что позволяет в течение ближайших 4¸5 лет сохранить годовую производительность рудника на уровне 1500 тыс. т.

Учитывая разбросанность запасов по высоте и простиранию залежи, ограниченные размеры неотработанных участков, необходимость ремонта (восстановления) старых или проходки новых выработок, а также низкое содержание полезных компонентов на отдельных участках, годовая производительность при доработке запасов на 1¸5 и 7¸8 горизонтах составит 250-400 тыс. т.

Многолетний опыт применения на Орловском руднике слоевой системы разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, а также расчеты Казгипроцветмета и ВНИИцветмета, выполненные при составлении локального проекта отработки блока 12с одиннадцатого горизонта, показали, что годовая производительность одного горизонта не превышает 650-750 тыс. т. При одновременной работе на двух горизонтах годовая производительность рудника составит 1000-1200 тыс. т.

Параллельно с доработкой запасов на 9¸11 горизонтах необходимо вскрыть и подготовить запасы Основной залежи на 12¸14 горизонтах и запасы залежи "Новая" на 9¸12 горизонтах, что обеспечит возможность поддержания годовой производительности на достигнутом уровне.

Годовая производительность при отработке запасов Основной залежи на 12¸14 горизонтах определена по методике, рекомендованной "Нормами технологического проектирования…" [5]

 тыс. т/год,

где А – годовая производительность, тыс. т/год;

 V=15 м – годовое понижение уровня выемки;

 K1 и K2 – поправочные коэффициенты соответственно на угол

 падения и мощность рудного тела;

 K3 и K4 – поправочные коэффициенты на применяемую систему

 разработки и на одновременную работу на нескольких

 этажах;

  - коэффициент, учитывающий изменение режима

 работы рудника;

 S – средняя горизонтальная площадь рудного тела, м2;

 g = 3,9 т/м3 – плотность руды;

 Кп=0,958 и Кр=0,936 – коэффициенты, учитывающие

 потери и разубоживание руды при добыче.

В таблице 7.1 приведены результаты расчетов годовой производительности по отдельным рудным горизонтам.

Таблица 7.1 - Годовая производительность Основной залежи на 12¸14 горизонтах

Горизонты (участки)	Годовое понижение уровня выемки, м	Средняя горизонтальная площадь рудного тела, тыс.м2	Производительность, тыс. т/год
12	16	14,6	640
13	20	7,1	360
14	26	1,2	60

На доставке руды из очистных заходок и погрузочных заездов к блоковым рудоспускам в количестве 1,44 млн. т в год и доставке горной массы к рудоспускам при проходке горно-капитальных, горно-подготовительных и нарезных выработок в количестве до 100 тыс. м3 в год (из них попутная руда 60 тыс. т в год) предусматривается использование самоходных погрузочно-доставочных машин и скреперных установок.

Предварительные расчеты показывают, что для доставки вышеупомянутых объемов горной массы к рудоспускам на оптимальное расстояние (100¸150 м) потребуется:

ПДМ "Катерпиллер R 1300LHD"            – 4 шт;

ПДМ "Торо 301ДL"                                   - 2 шт;

ПДМ "Торо 250Д"                                    - 2 шт;

скреперных установок (ЛС-50)                - 2¸3 шт.

8. МЕХАНИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ РАБОТ

8.1. Механизация горнопроходческих и очистных работ

При проходке откаточных выработок предусматривается применение традиционного (рельсового) проходческого оборудования (буровой каретки СБКН-2М, погрузочной машины ППН-5П, ленточного перегружателя ПСК-1С, контактного электровоза со сцепным весом 7 или 10 т и вагонеток ВГ-2,2 в количестве 8¸10 шт).

При проходке горизонтальных и наклонных безрельсовых выработок на всех горизонтах предусматривается применение комплекса самоходного оборудования, состоящего из буровой каретки типа "Минибур" и погрузочно-доставочной машины "Торо-250".

На очистных работах при слоевых системах разработки предусматривается применение комплекса самоходного оборудования, состоящего из буровой каретки типа "Минибур" и погрузочно-доставочной машины "Торо-301ДL" или "Катерпиллер R 1300LHD".

На очистных работах при подэтажно-камерной системе разработки предусматривается использование комплекса самоходного оборудования, включающего в себя буровой станок типа "Соло-1Л" или "КБУ-50" и погрузочно-доставочную машину "Торо-301ДL" или "Катерпиллер R 1300LHD".

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12