II класс – системы с обрушением руды и вмещающих пород.
Отличаются они тем, что очистное пространство при этих системах не поддерживают и выпуск руды из него ведут в основном под обрушенными налегающими породами. Применять их возможно, если допускается обрушение земной поверхности и налегающих горных пород.
Системы II класса характеризуются высокой производительностью труда, низкой себестоимостью добычи, но дают высокие потери руды и разубоживание.
III класс – системы с искусственным поддержанием очистного пространства.
Отличаются от систем I-го и II-го классов тем, что к процессам отбойки и доставки руды добавляется процесс закладки и/или крепления очистного пространства. Системы этого класса обеспечивают хорошие показатели извлечения (т.е. малые потери и разубоживание), но имеют высокую себестоимость добычи руды.
Классификация систем разработки акад.М.И. Агошкова
Признак, по которому системы разработки данной классификации относились к тому или иному классу - состояние очистного пространства в период ведения очистных работ.
Классификация состоит из восьми классов, для которых характерно следующее:
I класс – системы с открытым очистным пространством
По мере выемки руды из блока выработанное пространство остаётся свободным.
II класс – системы с магазинированием руды.
Большая часть отбиваемой руды остаётся в выработанном пространстве на период до полной отработки запасов блока.
III класс – системы разработки с закладкой.
По мере выемки руды из блока выработанное пространство заполняется закладкой.
IV класс – системы разработки с креплением очистного пространства.
По мере выемки руды в выработанном пространстве устанавливается крепь.
V класс – системы разработки с креплением и закладкой выработанного пространства.
По мере выемки рудного массива в очистном пространстве регулярно возводится крепь и дополнительно выработанное пространство заполняется закладкой.
VI класс – системы с обрушением вмещающих горных пород.
По мере выемки руды очистное пространство заполняется обрушаемыми породами. Крепью поддерживается лишь призабойное рабочее пространство небльших размеров.
VII класс – системы разработки с обрушением руды и вмещающих горных пород.
Обрушение и руды и вмещающих пород происходит одновременно и выпуск руды из блока идёт под обрушенными горными породами.
VIII класс – комбинированные системы разработки.
Этаж или панель делится на регулярно чередующиеся, относительно близкие по размерам камеры и междукамерные целики, вынимаемые последовательно в две стадии разными системами. Обычно камеры вынимаются снизу вверх в первую очередь, а целики сверху вниз во вторую очередь, по окончании выемки соседних камер.
Дальнейшее изучение систем разработки данного курса будет идти в соответствии с классификацией проф. В.Р.Именитова.
Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства
Общая характеристика
Очистная выемка при системах с естественным поддержанием очистного пространства заключается только в отбойке и доставке руды, а также при необходимости вторичного дробления руды.
Очистное пространство может быть открытым или заполненным отбитой рудой. Поддерживается оно за счёт естественной устойчивости руды и вмещающих пород, а при системах с магазинированием руды также и за счёт подпора боков очистного пространства замагазинированной рудой.
Применяются эти системы главным образом при устойчивой руде и при устойчивых вмещающих горных породах. В случае применения их при слабой устойчивости боковых пород, рудная залежь должна быть мощной, а со стороны слабых горных пород должна оставляться рудная « корка» мощностью 1-3м в виде теряемой руды, или 5-8м при условии отработки её в последующем вместе с другими целиками.
Системы этого класса характеризуются сравнительно высокой производительностью труда для соответствующих условий месторождений, низкими трудовыми затратами (особенно за счёт экономии на крепи), но в то же время, если не предусматривается отработка целиков,- возникают значительные потери руды. Системы c естественным поддержанием очистного пространства нашли широкое применение при отработке руд средней ценности калийной соли (90%), бокситов, медных, железных …. Применяются они и для отработки богатых руд, но при этом обязательно предусматривается отработка целиков.
В связи с общим понижением горных работ, в целом удельный вес этих систем снижается, так как приходится оставлять большие объёмы руды в целиках.
В этот класс входят следующие системы: сплошная, камерно-столбовая, этажно-камерная, камерная с подэтажной отбойкой, с отбойкой из магазина, потолкоуступная с простой распорной крепью.
Сплошная система разработки
Основной выемочной единицей при этой системе является панель.
Сущность системы заключается в сплошной отработке панели без разделения её на блоки или камеры. Очистное пространство панелей поддерживается с 4-х сторон панельными и барьерными целиками, а кровля – изолированными столбообразными целиками, которые оставляют в очистном пространстве.
Условия применения системы следующие:
- руды и породы устойчивые;
- мощность рудного тела 1-20 м;
-угол падения залежи 0-10о – при применении самоходного оборудования, до 35о – при применении переносного оборудования; - ценность руды средняя из-за больших потерь в целиках, которые, как правило, не извлекаются;
- содержание полезного компонента в руде должно быть примерно постоянным.
Сплошная система разработки включает несколько вариантов, которые различаются способом подготовки. Так, при углах падания от 20о до 35о шахтное поле по падению разделяют на этажи рудными откаточными штреками (рис.3).
Рис.3. Этажная подготовка наклонной рудной залежи
При углах падения до 20о разработка безэтажная, а подготовка либо полевая, либо по руде (рис.4).
Рис.4. Подготовка горизонтальной и слабонаклонной залежи
Различаются варианты также и способом доставки руды (скреперная доставка, самоходным оборудованием, конвейерами).
В зависимости от мощности рудного тела возможны следующие варианты сплошной системы разработки:
а) мощность рудного тела не более 3м. Применяемый в этом случае вариант системы разработки характеризуется тем, что использование самоходного оборудования технически затруднительно и экономически не целесообразно. Поэтому при такой мощности и углах падения до 35о применяют вариант с переносным оборудованием (бурение перфораторное, доставка- скреперная). Откатка руды - электровозная. При горизонтальном залегании рудного тела вагоны подают непосредственно в очистное пространство и загружают скрепером через полок.
Вариант сплошной системы разработки с переносным оборудованием
и этажной подготовкой
Этот вариант применяют при отработке рудных тел мощностью 1-3,5м, редко до 4м, с углом падения до 30о (35о).
Рис. 5. Сплошная система разработки с переносным оборудованием:
1- откаточный штрек; 2- вентиляционный штрек; 3-подсечной штрек; 4- дучки; 5- ниша для скреперной лебёдки;6- скреперная установка; 7- разрезной восстающий; 8- крепь; 9- сбойка; 10- вентиляционная перемычка; 11- целики
Подготовительные работы.
Подготовительные работы заключаются в проведении этажных штреков (откаточного-1 и вентиляционного-2), которыми месторождение делят на этажи. Наклонная высота этажа не превышает 50м (редко больше). Она ограничивается эффективной длиной доставки скреперной установкой для данных мощности и угла падения залежи. Чем больше мощность скреперной лебёдки, тем больше принимается наклонная высота этажа.
Этаж делится на блоки, размер которых по простиранию определяется размерами рудных тел и необходимой интенсивностью разработки месторождения. На практике длина блоков не превышает 100м.
Выше откаточного горизонта на 4-6м проводят штрек подсечки 3, который сбивается с откаточным горизонтом дучками 4. Напротив каждой дучки или через одну создают ниши 5 для установки скреперной лебёдки 6.
На фланге выемочного блока проводят разрезной восстающий 7.
.
Очистные работы в блоке начинают с расширения разрезного восстающего 7. Отбойка руды мелкошпуровая. Шпуры диаметром 40-46мм и длиной 1,5- 2м располагают порядно. Для бурения шпуров применяют ручные перфораторы и только при мощности 3-3,5м,- колонковые перфораторы. В качестве взрывчатого вещества чаще применяют патронированные ВВ, а при больших объёмах отбойки используется гранулированные ВВ. Взрывание производится с применением СИНВШ, электрическое, электроогневое.
Доставка руды осуществляется скреперными установками мощностью 30-50 кВт. Чаще всего применяют 2-х барабанные скреперные лебёдки (2ЛС-30).
Если ниши под скреперные лебёдки пройдены напротив каждой дучки, то расстояние между ними увеличивают до 7м и более и применяют 3-х барабанные скреперные установки, позволяющие скреперовать по всей площади.
Управление горным давлением осуществляется за счёт регулярного или нерегулярного оставления внутризабойных целиков. Регулярное оставление целиков осуществляется при недостаточно устойчивых рудах и породах, при равномерном распределении полезного компонента в залежи, когда ценность руды средняя или ниже средней. Нерегулярное – при устойчивых покрывающих породах и рудах и при неравномерном распределении полезного компонента в рудном массиве. В случае, если при нерегулярном оставлении целиков пролёты обнажения получаются достаточно большими, то для поддержания пород кровли дополнительно устанавливают крепь 8 (костровая, кустовая крепь). Кроме того, при сплошной системе разработки во всех случаях проводят работы по приведению кровли в безопасное состояние и креплению её штанговой крепью.
Проветривание осуществляется за счёт общешахтной депрессии. Свежий воздух с откаточного горизонта через дучку, опережающую забой, попадает в выработанное пространство, омывает забой и через сбойку 9 выбрасывается на вентиляционный горизонт 2. В отработанных дучках устанавливают вентиляционные перемычки 10.
Достоинства варианта:
- простота конструкции;
- малый объём подготовительно-нарезных работ;
- малая себестоимость добычи, т.к. нет больших затрат на крепление;
- применяемое оборудование имеет сравнительно небольшую стоимость.
Недостатки:
- высокие потери руды в целиках;
- большая доля ручного труда;
- тяжёлые условия работы бурильщиков.
Основные условия безопасной работы:
1. Регулярное приведение кровли очистного забоя в безопасное состояние;
2. Движение людей по выработанному пространству должно осуществляться вдоль линии целиков и вдоль линии очистного забоя. При необходимости эти места должны быть снабжены трапами и освещены.
Технико-экономические показатели
Производительность забоя 30-60 т/см, (4-12 тыс. т/мес);
Коэффициент ПНР 1-2 м/1000т;
Потери руды 12-15%.
Разубоживание 5%.
б) При мощности рудного тела более 3м.
Такая мощность позволяет применять самоходное оборудование. Бурение шпуров осуществляют самоходными буровыми каретками (бурильными установками).
Для погрузки руды в транспортные средства применяются: ковшовые погрузчики, погрузочные машины типа ПНБ, подземные экскаваторы. Для доставки и транспорта руды используют ковшовые ПДМ, автосамосвалы, самоходные электрические и дизельные вагоны. В зависимости от мощности рудного тела при применении самоходного оборудования рудное тело отрабатывается либо сразу на всю мощность, либо с разделением на слои.
Вариант сплошной системы разработки с однослойной выемкой