Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Системы разработки с закладкой выработанного пространства

22.01.2020

В последние годы во всех странах мира с развитой горнодобывающей промышленностью наблюдается устойчивая тенденция к повышению доли подземных горных работ с заполнением выработанного пространства. Эта тенденция обусловлена целым рядом факторов, одним из которых является значительное увеличение глубины ведения горных работ на действующих рудниках, что влечет за собой возрастание горного давления и проявление удароопасности. Практически неизбежен также переход на системы разработки с закладкой при отработке месторождений с низкой устойчивостью руд и вмещающих пород, при распространении горных работ под зону городских застроек, при повторной открытой отработке остаточных запасов над районами ведения подземных горных работ. Кроме этого, переход на системы с закладкой является одним из наиболее действенных путей повышения качественных показателей выемки, так как позволяет производить селективную выемку рудных тел сложного строения, а также отработку запасов в охранных целиках.

Все отмеченные факторы в полной мере проявляются и на золотодобывающих рудниках. Так, например, с переходом основного объема добычных работ на глубокие горизонты (400-500 м и более) на таких рудниках как "Кочкарский", "Дарасунский" и других, резко повысилось горное давление и возникли условия удароопасности. Широко применяемая на этих рудниках система с магазинированием руды перестала удовлетворять требованиям безопасности. Вследствие этого на Кочкарском и Березовском рудниках осуществляется переход на системы разработки с закладкой, а на Дарасунском идет подготовка к такому переходу.

Некоторые месторождения рудного золота характеризуются низкой устойчивостью руд и вмещающих пород. На одном из них - Зодском, в таких условиях практически единственно возможной оказалась технология горных работ с нисходящей выемкой и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

На Ангренском и Каульдинском рудниках твердеющая закладка очистного пространства применяется при отработке богатых рудных тел сложного строения для обеспечения высокого качества добываемой руды и наиболее полного ее извлечения из недр.

На Березовском руднике некоторые участки месторождения предусматривается отрабатывать с последующей закладкой из-за необходимости сохранения земной поверхности в зоне городской застройки.

Последующее заполнение отработанных камер твердеющей закладкой зачастую осуществляется с целью обеспечения благоприятных условий для качественной отработки целиков во вторую стадию. Такая технология применялась на Тасеевском руд нике Балейского ГОКа (рис. 5.34) (авторы Б.М. Зайцев, Г.С. Томашев) и на руднике "Каульды" (авторы А.И. Сигаев, Е.А. Белкин, А.Р. Хариноев). На Миндякском и Березовском рудниках система с закладкой применяется для отработки запасов в охранных целиках.
Системы разработки с закладкой выработанного пространства

В табл. 5.12 приведены причины применения системы разработки с закладкой выработанного пространства на действующих золотодобывающих рудниках СНГ в настоящее время и в будущем, с развитием горных работ.

Начиная с 1980 года на золотодобывающих рудниках добыча руды с применением систем с закладкой выработанного пространства ежегодно возрастает.

К 1990 году наибольшая доля систем разработки с закладкой выработанного пространства была достигнута на Зодском и Kaульдинском рудниках, где с применением этих систем добывались все 100% руды.

Системы с закладкой выработанного пространства можно разделить на две группы, принципиально различающиеся по технологии ведения горных работ и технологии закладки: система горизонтальными слоями с закладкой и камерно-целиковые системы с последующей закладкой выработанного пространства.

В качестве закладочного материала как при системе разработки горизонтальными слоями с закладкой, так и при последующей закладке камер используются пустые породы от проходческих работ, специально добываемый на поверхности материал (песчано-галечная смесь, пустая порода), песковая фракция хвостов обогащения обогатительных фабрик и специально приготавливаемая твердеющая смесь различных составов.

Система разработки горизонтальными слоями с закладкой пустыми породами от проходческих работ применялась на Северо-Енисейском руднике (авторы Б.М. Зайцев, А.Ф. Кокташев, В.М. Эвертовский). Гидравлическая смесь на основе хвостов обогащения используется на Березовском руднике (рис. 5.35).

Твердеющие смеси широко применяются на Зодском, Ангренском, Каульдинском и других рудниках (рис. 5.36, 5.37).


При последующей закладке камер пустая порода от проходческих работ и специально добываемый материал применялись на Тасеевском, Северо-Енисейском, Березовском, Коммунаровском и других рудниках для закладки вторичных камер между искусственными целиками из твердеющей смеси. Гидравлическая закладка также проектируется к заполнению вторичных камер на Березовском руднике. Твердеющие смеси обычно применяются для сооружения искусственных целиков (закладка первичных камер).

Совершенствование технологии горных работ с применением закладки на золотодобывающих рудниках до настоящего времени шло по пути изыскания эффективных систем разработки, внедрения комплексов по приготовлению и подаче в выработанное пространств закладочных смесей. Сотрудниками Унипромеди, Иргиредмета, МИСИ выполнены исследования по определению по рациональных составов закладочных смесей.

Пустая порода в качестве закладки применяется как заполнитель выработанного пространства и может быть использована как основа для работы на ней технологического горного оборудования, она частично поддерживает вмещающие породы от обрушения, но не является искусственной опорой для восприятия горного давления. Основным достоинством этого вида закладки является использование пустых пород в шахте без выдачи на поверхность.

Гидрозакладка хвостами обогащения также служит для заполнения выработанного пространства. На ней могут работать люди и оборудование, но в данном случае необходимо устройство специальных настилов для работы технологического оборудования. Конструкции таких настилов разработаны для Березовского и Кочкарского рудников в Унипромеди. Преимуществом гидрозакладки является использование отходов производства и возможность высокой степени механизации процесса закладки.

Высокомеханизированные комплексы по приготовлению и подаче в выработанное пространство закладочных смесей на базе хвостов обогатительных фабрик, разработанные в Унипромеди, функционируют на Березовском и Кочкарском рудниках.

Закладка из твердеющих смесей используется в тех случаях, когда необходимо создавать искусственные несущие массивы. Это, как правило, наиболее дорогой и материалоемкики вид закладки. Комплексы по приготовлению и укладке твердеющих смесей действуют на Зодском, Каульдинском и Ангренском рудниках.

Системы разработки горизонтальными слоями с закладкой, как правило, обеспечивают высокое качество добываемой руды, так как в большинстве случаев позволяют селективно вынимать рудные тела сложного строения. В то же время мелкошпуровая отбойка, необходимость доставки руды на слое до рудоспусков, приготовление, доставка и размещение в выработанном пространстве закладочных смесей существенно удорожают добычу руды и снижают производительность труда забойных рабочих. Некоторые виды закладки требуют повышенного расхода дефицитных материалов, я том числе цемента. Поэтому горная технология с закладкой обычно считается малопроизводительной и дорогостоящей.

Вместе с тем сравнительная оценка по стоимости конечного продукта (золота) нередко подтверждает преимущество этой технологии по сравнению с более производительными системами. Например, шведские ученые пришли к выводу, что переход на системы разработки с закладкой может быть оправдан экономически в том случае, если затраты на добычу 1 т руды повысятся не более чем на 25%, а разубоживание будет снижено на 10-20%.

Отмеченные выше недостатки технологии горных работ с закладкой позволяют сформулировать основные направления ее совершенствования, которые сводятся прежде всего к изысканию путей снижения затрат.

Улучшение технико-экономических показателей по системам разработки, в частности, повышение производительности труда достигается путем интенсификации процессов выемки руды и закладки выработанного пространства на основе применения рациональных вариантов системы разработки с механизацией процессов горных и закладочных работ. Снижение затрат также достигается посредством изыскания и применения более дешевых закладочных материалов.

Опыт зарубежной горнодобывающей промышленности, а также ряда отечественных рудников цветной металлургии (в том числе золотодобывающих) показывает, что проблемы интенсификации горных работ при системах с закладкой, как и при многих других, успешно решаются путем широкого применения самоходного оборудования.

При отработке мощных и средней мощности месторождений механизация выемки руды на базе самоходного оборудования обычно осуществляется в двух вариантах. Первый из них приемлем для одновременной отработки нескольких или одного рудного тела с большими запасами, обеспечивающими одновременную отработку нескольких блоков. Схема подготовки блоков в данном случае обеспечивает свободный заезд самоходной техники в каждую камеру. При этом самоходное оборудование применяется как на бурении шпуров, так и на доставке руды на слое, а при использовании в качестве закладки пустой породы и на укладке на слой закладочного материала. Такие высокомеханизированные варианты разработаны в Иргиредмете для условий рудника "Советский" Северо-Енисейского ГОКа и рудника "Каульды".

На руднике "Советский" сотрудниками Иргиредмета найдено удачное решение в схеме подготовки свиты субпараллельных рудных тел, когда все рудные тела вкрест простирания прорезаются единой схемой ортов, и при этом уточняется контур оруденения и нередко выявляются новые рудные тела, кроме того, обеспечивается многозабойное использование самоходного оборудования.

В данном случае обычно используются высокопроизводительные дизельные машины. Второй вариант предусматривает отработку отдельными изолированными блоками, когда машина в течение всего периода отработки находится в блоке. При этом обычно применяются менее производительные машины с пневматическим или электрическим приводом. В данном случае на золотодобывающих рудниках, как правило, механизируется только процесс доставки (Березовский рудник).

Интенсификация процесса закладки твердеющими и гидравлическими смесями обеспечивается путем строительства высокомеханизированных закладочных комплексов с подачей закладки по трубопроводам непосредственно в выработанное пространство. Такие комплексы функционируют на Березовском, Кочкарском, Зодском, Каульдинском, Ангренском рудниках, построенные по рекомендациям Унипромеди, Армнипроцветмета, Иргиредмета. Высокая степень механизации закладки пустыми породами достигается путем применения на этой операции самоходных дизельных ПТМ (рудник "Советский"), где из близрасположенных проходческих забоев пустую породу машинами СТ-2Б или Topo-200Д доставляют непосредственно на слой.

Серьезные требования предъявляются к искусственным массивам, образуемым из твердеющих смесей. В зависимости от системы разработки они должны обеспечивать работу на них горного оборудования, в том числе самоходного, служить искусственными опорами, противостоящими горному давлению, искусственной кровлей и т.д.

Высокое качество закладочных массивов обеспечивается подбором оптимальных составов закладочных смесей, обеспечением непрерывности подачи смеси в выработанное пространство, строгим контролем дозировки компонентов и высокой технологической дисциплиной на закладочных работах.

Снижение себестоимости закладки может быть достигнуто за счет создания искусственных массивов на базе дешевых вяжущих и инертных заполнителей из местных материалов и отходов производства.

В качестве примера получения качественной закладки из местных дешевых материалов можно привести исследования Иргиредмета совместно с Московским инженерно-строительным институтом, в результату которых были разработаны перспективные закладочные смеси на базе Золошлаковых отходов Ангренской ГРЭС и отходов цементного производства, обеспечивающие экономию цемента 70 кг на, 1 м3 закладки и снижение себестоимости закладки на - 10-15%.

Большие резервы в снижении себестоимости создания искусственных массивов заключаются в формировании разнопрочной закладки. Например, бели искусственный массив при нисходящем порядке выемки слоев служит кровлей следующего слоя, то в предыдущем слое наиболее прочным должна быть нижняя его часть. Если производится выемка слоев в восходящем порядке и искусственный массив служит основанием для работы на нем технологического оборудования, то наиболее прочным должна быть верхняя часть слоя. Подобные и более сложные конструкции разнопрочных искусственных массивов разработаны в Иргиредмете для условий Ангренского и Каульдинского рудников Узбекистана.

В золотодобывающей промышленности имеются примеры, когда высокая степень механизации процессов выемки руды и закладки выработанного пространства обеспечивала по системам с закладкой (наряду с высокими качественными показателями добычи) производительность труда забойных рабочих на уровне высокопроизводительных систем разработки. Так, на Березовском руднике разработанная и внедренная сотрудниками Унипромеди система горизонтальными слоями с гидрозакладкой обеспечила производительность труда забойного рабочего 8,3 т/смену при потерях металла 4% и разубоживании руды 8%. На руднике "Советский" по разработанной в Иргиредмете системе горизонтальными слоями с породной закладкой производительность труда забойного рабочего составила 9,7 м3/смену, потери 6%, разубоживание 10,6%.

Вместе с тем высокие потенциальные возможности технологии с закладкой выработанного пространства на рудниках реализуются далеко не полностью.

Основные показатели по системам разработки с закладкой выработанного пространства приведены в табл. 5.13.

Анализ сырьевой базы золоторудных месторождений и тенденций развития горной техники и технологии показывает, что доля применения системы разработки с закладкой выработанного пространства будет неуклонно расти.

Совершенствование систем будет происходить в направлениях интенсификации горных и закладочных работ посредством широкого применения на выемке руды комплексов самоходного оборудования, в том числе малогабаритного, и других средств механизации. Закладочные работы будут совершенствоваться за счет строительства высокомеханизированных комплексов по приготовлению и подаче в выработанное пространство закладочных смесей, исследования экономичных и эффективных закладочных смесей (на основе отходов производства) и изыскания рациональных и научно обоснованных конструкций закладочных массивов, в том числе разнопрочных.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: