Камерные системы разработки крепких руд

Анализ практики применения камерных систем разработки и результатов научно-исследовательских работ показывает, что наиболее эффективными направлениями дальнейшего совершенствования этих систем являются:

- сокращение объема трудоемких подготовительно-нарезных работ и повышение эффективности их выполнения, в том числе на основе применения самоходного оборудования;

- максимально возможное увеличение доли камерных запасов;

- использование на выпуске и доставке руды высокопроизводительных средств механизации, предпочтительно непрерывного действия.

Объем подготовительно-нарезных работ можно на 25—35% сократить за счет использования энергии взрыва при перемещении руды в очистном пространстве к одной-двум выпускным выработкам. Взрывной способ доставки руды при разработке наклонных месторождений в настоящее время успешно применяется на ряде предприятий.

Экспериментально установлена возможность доставки руды энергией взрыва по горизонтали при отработке пологих и крутых рудных тел. Сосредоточение выпуска руды при доставке ее взрывом к одной-двум точкам открывает благоприятные возможности для использования высокопроизводительного стационарного погрузочно-доставочного оборудовать непрерывного действия, обеспечивающего поточную выдачу руды из блока.

В одном из вариантов камерной системы с доставкой руды взрывом и последующим обрушением междукамерного и междуэтажного целиков (рис. 2.2) подготовка блока заключается в проходке рудоспуска, погрузочно-доставочного штрека, буровых штреков и материально-ходовых восстающих, двух отрезных (восстающих по границам временного целика, расположенного в центре камеры, вентиляционного восстающего и двух выпускных воронок над погрузочно-доставочным штреком у временного целика.

Очистная вышка начинается с разделки отрезных восстающих в отрезные щели с последующим расширением в пределах нижнего подэтажа на величину диаметра воронки, благодаря чему образуется необходимая емкость для размещения обрушаемой послойно руды верхнего подэтажа (уступа). Верхний подэтаж отбивают отступающем порядке от отрезной щели к границам каморы. Параметры буровзрывных работ рассчитывают так, чтобы отбиваемая послойно руда отбрасывалась силой взрыва в выпускные воронки. После отработки верхнего подэтажа послойно отбивают нижний подэтаж (уступ). Размеры камер определяются, исходя из допустимых обнажений потолочины и висячего бока, а также с учетом расстояния доставки руды взрывом; размеры междукамерных целиков определяются из условий их устойчивости. Эффективность взрывной доставки возрастает при мгновенном взрывании всего веерного комплекта скважин. Большая часть остающейся на почве камеры руды сметается очередным взрывом, но остается новая порция, величина которой тем больше, чем больше остаток от предыдущего взрыва.

Объем воронки в днище камеры (рис.2.3) должен быть достаточным для размещения руды одного слоя, отбиваемого на нижнем (малом) уступе. Суммарный объем воронки и дополнительной емкости, образуемой нижним уступом, должен соответствовать объему руды отбиваемого слоя основного верхнего уступа. Высоты нижнего и верхнего уступов (подэтажей) определяются по формулам

где V — емкость воронки, м3; to — толщина отбиваемого слоя руды нижнего уступа, м; mп — средняя мощность рудного тела на нижнем подэтаже (ширина камеры), м; Кр — коэффициент разрыхления руды; d — длина участка камеры, используемого для образования временной приемной емкости в нижней части блока, м; То — толщина отбиваемого слоя руды па верхнем уступе, м; mв —средняя мощность рудного тела на верхнем подэтаже (ширина камеры), м;

Длина камеры Lв слагается из расстояния взрывной доставки Lд и части камеры, приходящейся на приемную воронку d, т. е.

Расстояние доставки зависит от высоты отбиваемого слоя, ширины камеры, параметров буровзрывных работ, схемы и способа взрывания, а при расположении камер по простиранию и от угла падения рудного тела.

Лабораторные эксперименты показали, что с увеличением высоты камер возрастает расстояние доставки руды взрывом, поэтому целесообразно по возможности увеличивать высоту камер. Потерн руды при высоте уступа 10 м и расстоянии доставки 10 м получаются такими же (10%), как при высоте уступа 50 м и расстоянии доставки 30 м.

Высота днища от горизонта выпуска до горизонта подсечки постоянна и составляет 5—7 м. При диаметре воронки, равной высоте днища, параметры системы с доставкой руды силой взрыва можно определить по формулам

где Нв — высота воронки (днища камеры), м.

Отработка целиков при камерных системах сопровождается повышенными потерями и разубоживанием руды. Максимальный объем камерных запасов не превышает 60% от общих по блоку. Для снижения потерь и разубоживания в последнее время стали применять системы разработки со сплошной выемкой руды и твердеющей закладкой или предварительным возведением искусственных целиков, позволяющих существенно улучшить показатели извлечения руды из недр.

В одном из вариантов камерной системы с твердеющей закладкой блок делится на несколько ромбовидных камер шириной 8—12 м (рис. 2.4). Руду отбивают скважинами с доставкой ее силой взрыва на расстояние до 10 м в зону выпуска. Возможна также отбойка руды в зажиме (например, при недостаточно устойчивых стенках камер). Отбитую руду выпускают с помощью комплексов вибромеханизмов; в первом случае — полностью, после отбойки каждого слоя, во втором стадии: предварительный выпуск (для необходимого разрыхления зажимающей среды) и окончательный (после полной отбойки всех запасов в камере).

Технико-экономические показатели камерных систем разработки во многом зависят от применяемое оборудования (табл. 2.3)