Классификация систем разработки месторождений полезных ископаемых
содержание ..
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179 ..
26. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ
26.1. Понятие о системе разработки. Классификация систем разработки
рудных месторождений
При рассмотрении стадий разработки месторождений полезных ископаемых
было отмечено, что система разработки определяет порядок подготовки и
очистной выемки, принятый для разработки всего месторождения или его
части.
К настоящему времени насчитываются сотни различных вариантов систем
разработки только применительно к рудным месторождениям. Отсюда и
значительные сложности в создании классификации систем разработки как
основы для их изучения, сравнительной оценки и дальнейшего
совершенствования. Акад. М. И. Агошков отмечает, что из большого числа
известных в литературе классификаций систем разработки одни посвящены
только пластовым месторождениям, другие — только рудным. Создать единую
классификацию систем разработки для всех месторождений пока не удается.
Поэтому существует так называемое отраслевое построение классификаций
систем разработки.
Применительно к рудным месторождениям в разное время предлагалось немало
различных классификаций систем разработки, однако подавляющее их
большинство не получило признания и применения. И только классификацией
систем разработки, предложенной акад. М. И. Агошковым, пользуются не
только в нашей стране, но и за рубежом. В основу этой
классификации положен единый отчетливо выраженный
признак— состояние очистного (выработанного) пространства в период
разработки месторождения.
Все системы разработки разделены на восемь классов (табл. 26.1).
К I классу отнесены такие системы, при которых очистное пространство
остается во время разработки выемочного участка открытым. Бока и кровля
этого пространства поддерживаются только с помощью временных и
постоянных рудных целиков. Становится понятным, что системы этого класса
могут применяться в крепких и устойчивых рудах и вмешающих породах.
Ко II классу отнесены такие системы разработки, при которых по мере
выемки рудного массива очистное пространство заполняется отбитой рудой,
служащей для поддержания вмешающих пород между целиками. Последние
выполняют ту же роль, что и в системах разработки с открытым
выработанным, пространством. Следовательно, системы разработки,
отнесенные ко II классу, могут применяться при менее устойчивых
вмещающих породах.
К III классу отнесены системы разработки, при которых: очистное
пространство по мере выемки полезного ископаемого заполняется
специальным закладочным материалом, служащим для поддержания вмещающих
пород. Системы этого класса могут применяться для разработки залежей с
малоустойчивыми вмещающими породами и устойчивой рудой. Крепление
используется лишь для поддержания призабойного пространства.
К IV классу отнесены системы разработки, при которых выработанное
пространство поддерживается специальной» крепью, возводимой вслед за
выемкой полезного ископаемого. Такие системы разработки применяются в
рудах неустойчивых, склонных к вывалам.
К V классу отнесены системы, в которых по мере выемки полезного
ископаемого очистное пространство заполняется закладкой и регулярно
возводимой крепью. Системы разработки этого класса отличаются высокой
трудоемкостью и стоимостью» работ, а поэтому могут рекомендоваться для
применения лишь при разработке богатых руд, полнота извлечения которых
сможет окупить увеличенные расходы на очистную выемку.
К VI классу отнесены системы, в которых заполнение очистного
пространства по мере выемки полезного ископаемого осуществляется
обрушаемыми покрывающими и боковыми породами. Как видно, системы
разработки этого класса существенно отличаются от вышеизложенных.
Достаточно сказать, что для систем VI класса наличие склонных к
самообрушению вмещающих пород является обязательным условием.
К VII классу отнесены системы, в которых в процессе очистной выемки
обрушению подвергаются не только вмешающие породы, как в предыдущем
классе, но и массив руды, для которого предварительно создаются условия
для обрушения. Таким
образом, в очистном пространстве находится
обрушенная (раздробленная) руда, покрытая вмещающими породами. В этом
случае следует уделять особое внимание строгому соблюдению правил
выпуска руды.
К VIII классу относятся такие системы разработки, при которых в
определенных условиях панель разделяется на регулярно чередуемые камеры
и междукамерные целики, разрабатываемые последовательно в две стадии
различными системами разработки. Следует отметить, что комбинированные
системы —это не совместное и одновременное применение нескольких систем
разработки. При комбинированных системах, как подчерккивает акад. М. И.
Агошков, подготовка, нарезка и очистная выемка в камере и междукамерном
целике, которые составляют вместе выемочный блок, настолько связаны и
конструктивно неотделимы друг от друга, что систему разработки блока
следует рассматривать как новую.
Как следует из табл. 26.1, в рассматриваемой классификации имеется также
разделение систем разработки внутри каждого из восьми классов. Однако
признаки такого разделения для различных классов неодинаковы.
ТАБЛИЦА 26.1
’Класс | Наименование | группа | 1 |
I | Системы разработки | 1 | Почвоуступные |
тым очистным | 2 | Потолкоуступные | |
3 | Системы со сплошной | ||
4 | Камерно-столбовые | ||
5 | Система с | ||
кой | |||
6 | Системы с | ||
выемкой | |||
JI | Системы разработки | 1 | Системы со шпуровой |
нированием руды в | кой из магазина | ||
пространстве | 2 | Система с отбойкой | |
альных выработок | |||
3 | Системы о отбойкой | ||
ми скважинами | |||
.111 | Системы разработки | 1 | Системы разработки |
кой очистного | тальными слоями с | ||
2 | Системы разработки | ||
ными слоями с | |||
3 | Потолкоуступные | ||
закладкой | |||
4 | Сплошные системы с | ||
кой | |||
5 | Системы разработки | ||
с закладкой | |||
IV | Системы разработки | 1 | Системы с усиленной |
лением очистного | ной и станковой | ||
2 | Системы с каменной | ||
нированной крепью | |||
V | Система разработки | 1 | Система разработки |
нием и закладкой | тальными слоями и | ||
пространства | с креплением и | ||
2 | Системы разработки | ||
кальными прирезками | |||
роткими блоками со | |||
крепью и закладкой | |||
3 | Сплошные системы с | ||
ем и закладкой | |||
VI | Системы разработки | 1 | Системы слоевого |
шением вмещающих | 2 | Столбовые системы с | |
нием кровли | |||
VII | Системы разработки | 1 | Системы подэтажного |
нием руды и | ния | ||
род | 2 | Системы этажного | |
3 | шч^ппл Системы этажного | ||
тельного обрушения | |||
VIII | Комбинированные | 1 | Комбинированные |
работки | выемкой камер с | ||
очистным | |||
2 | Комбинированные | ||
выемкой камер с | |||
ванием руды | |||
3 | Комбинированные | ||
выемкой камер с |
содержание ..
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179 ..
Под системой разработки месторождений полезных ископаемых понимают порядок проведения во времени и в пространстве определённого комплекса подготовительных и очистных выработок, а также способ осуществления очистных работ для добычи полезного ископаемого.
Разработано более 200 различных классификаций систем разработки, в их основу положены различные классификационные признаки:
· Размеры и форма месторождений (классификация проф. Крейна);
· Способ поддержания выработанного пространства (классификация проф. Н.И. Трушкова, Горного Бюро США и др.);
· Способ отбойки (единая классификация для всех твёрдых полезных ископаемых проф. Г.А. Цулукидзе);
· Состояние очистного пространства в период разработки (классификация член-корр. АН СССР М.И. Агошкова);
· Совокупность нескольких признаков.
Однако до настоящего времени нет достаточно совершенной классификации, вследствие весьма значительного разнообразия геологических и горнотехнических условий месторождений полезных ископаемых и применения многочисленных вариантов для каждого конкретного случая.
Для дальнейшего изложения нашего курса мы будем придерживаться классификации, в основу которой положен геомеханический фактор – способ управления напряжённым состоянием массива окружающих пород.
Необходимо отметить, что классификация по такому признаку или, что, практически, одно и то же, по признаку «управление горным давлением», «управление кровлей» является наиболее распространённой и, кроме того, охватывает все твёрдые полезные ископаемые – уголь, соли и руды.
В соответствии с этой классификацией все применяемые системы разработки делятся на 3 класса (табл. 4.1):
· системы с естественным поддержанием выработанного пространства;
· системы с искусственным поддержанием выработанного пространства;.
· системы с обрушением полезного ископаемого и вмещающих пород.
В ходе дальнейшего изложения курса рассмотрим последовательно особенности управления геомеханическими процессами для каждого из выделенных классов систем.
Классификация систем подземной разработки месторождений.
Таблица 4.1.
| Класс систем | Группа систем | Распространённое наименование |
| I. С естественным поддержанием выработанного пространства | 1. Сплошная система без оставления целиков. 2. Сплошная система с оставлением целиков. 2. Камерно-столбовая система 3. Камерно-целиковая система | |
| II. С искусственным поддержанием выработанного пространства | А. С закладкой. . | 1. Однослойная выемка с закладкой. 2. Горизонтальные слои с закладкой. 3. Наклонные слои с закладкой. 4. Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой. |
| Б. С магазинированием | Система с отбойкой из магазина. | |
| В. С креплением | 1. Система с распорной крепью. 2. Системы со станковой крепью. | |
| III. С обрушением полезного ископаемого и вмещающих пород (без поддержания выработанного пространства) | А. Этажное обрушение | 1. Этажное самообрушение. 2. Этажное принудительное обрушение |
| Б. Подэтажное обрушение | 1. Подэтажное обрушение с донным выпуском 2. Подэтажное обрушение с торцовым выпуском |
2
3.1. Понятие о системах разработки и технологических комплексах
Под
системой разработки понимают определенный
порядок производства горных работ в
пределах карьерного поля или его участка.
Она
отражает принятые решения по формированию
рабочей зоны карьера в пространстве и
времени, соразмерному развитию горных
работ на уступах, и должна обеспечить
безопасную, планомерную и экономичную
разработку месторождения, комплексное
извлечение полезных ископаемых, охрану
недр и окружающей среды.
При
разработке горизонтальных и пологих
месторождений рабочая зона карьера
формируется в период строительства
карьера, а в дальнейшем развивается в
горизонтальном направлении. Такие
системы разработки называют сплошными
или
системами
разработки без углубки карьера.
Отработка
наклонных и крутопадающих залежей
характеризуется перемещением фронта
работ в горизонтальном направлении
и в глубину (по мере подготовки новых
горизонтов). Такие системы разработки
именуют углубочными.
Под
фронтом
работ уступа
понимают часть уступа (по его длине),
подготовленную к разработке. Подготовка
фронта включает подвод транспортных и
энергетических коммуникаций, обеспечивающих
функционирование оборудования на
уступе. Суммарная протяженность фронтов
горных работ всех рабочих уступов
образует фронт
работ карьера.
Фронт
работ уступов может быть ориентирован
вдоль длинной и короткой осей карьерного
поля, а также иметь кольцевую или
эллипсовидную форму (рис. 8.1).
Продольноерасположение
обеспечивает значительную протяженность
фронта работ, создавая благоприятные
условия для интенсивной отработки
месторождения и раздельной выемки, но
обусловливает значительный объем
горно-капитальных работ. Его целесообразно
применять при малой мощности покрывающих
пород.
Поперечное
размещение (вдоль короткой оси) фронта
работ обеспечивает небольшие объемы
горно-капитальных работ и протяженность
транспортных коммуникаций, но создает
определенные трудности по вскрытию
новых уступов и эксплуатации
дорожно-путевого хозяйства из-за частого
его переустройства. Этот вариант наиболее
эффективен при использовании автотранспорта
и подготовке горизонтов котлованами,
отличаясь высокой интенсивностью
разработки.
Кольцевая
или близкая к ней конфигурация уступов
характерна для месторождений округлой
формы. Она обеспечивает минимальные
объемы горно-капитальных работ и высокие
темпы углубки. но отличается переменной
длиной фронта и транспортных коммуникаций
на разных этапах разработки.
Перемещение
фронта работ может идти параллельно
длинной или короткой оси карьерного
поля с однобортовой (схема а)
или двухбортовой (схема б)
выемкой,
по вееру (схема в),радиально
от центра выемочного слоя к его границам
(схема г)или
от периферии к центру (схема д).
А б
в г д
Рис.
8.1. Расположение и перемещение фронта
работ:
а
– продольное параллельное одностороннее;
б
– поперечное параллельное двустороннее;
в
– веерное;
г
– кольцевое центральное; д
– кольцевое периферийное
В общем случае
горные работы включают добычные,
вскрышные и горно-подготовительные
работы.
По
степени взаимной зависимости вскрышных,
добычных и горно-подготовительных
работ различают системы разработки:
зависимые
(жестко
зависимые), при которых существует
жесткая
зависимость между вскрышными, добычными
и горно-подготовительными
работами в отношении последовательности
их
выполнения во времени и пространстве;
при этом плановые вскрытые
запасы полезного ископаемого весьма
ограниченны (обычно
на срок не более 15—45 дней) и порядок
ведения горных работ строго регламентируется
календарным планом;
полузависимые,
при
которых вскрышные, добычные и
горно-подготовительные
работы выполняются без жесткой взаимной
увязки во времени; плановые вскрытые
запасы могут быть
значительными (на период до 3—6 мес);
порядок ведения работ
регулируется годовым календарным
планом, предусматривающим существенные
резервы времени между указанными видами
работ, что позволяет выполнять их с
различной интенсивностью;
независимые,
при
которых вскрышные, добычные и
горно-подготовительные
работы выполняются практически независимо
друг от друга; при этом вскрытые запасы
полезного ископаемого
почти не ограничиваются организацией
работ и резервы
времени в их проведении весьма значительны.
Обоснование
систем разработки предусматривает
установление количественных зависимостей
между основными размерами
залежи, карьерного поля, параметрами
элементов системы разработки, параметрами
и расстановкой оборудования и
производственной мощностью карьера по
добычным, вскрышным
и горно-подготовительным работам.
Выбор систем
разработки основан на следующих
положениях:
1.
Установление для конкретных условий
максимально возможной
по природным и техническим условиям
производственной
мощности карьера по полезному ископаемому.
Максимальная
мощность карьера зависит от характера
комплексной механизации
горных работ, закладываемой в основу
расчетов системы
разработки. Такие расчеты производятся
при проектировании
новых и реконструкции действующих
карьеров.
2.
Обеспечение заданной плановой
производственной мощности
действующего карьера по полезному
ископаемому. При
расчетах
также задаются возможными к применению
комплексами оборудования. Задачи этого
направления решаются при
проектировании карьеров и при техническом
обосновании планов
добычных и вскрышных работ на действующих
предприятиях.
3.
Сведение
затрат на вскрышные и добычные работы
к минимуму
(при известных комплексах оборудования
и производственной мощности по полезному
ископаемому). Такой
расчет может быть произведен для
нескольких вариантов мощности и
комплексов оборудования.
Интенсификация
и концентрация горных работ способствует
наиболее
полному использованию горного и
транспортного оборудования.
Поэтому реализация максимально возможной
по горным условиям производственной
мощности карьера связана в
большинстве случаев с достижением
оптимальных технико-экономических
результатов разработки.
Исходными
данными для обоснования и исследования
системы
разработки служат отправные сведения
о месторождении
и о карьерном поле, о применяемых режиме
горных работ, способах
вскрытия и возможных для использования
комплекcов
оборудования.
Оборудование,
используемое для добычи полезного
ископаемого и удаления вскрыши, образует
единый комплекс машин и механизмов.
Практически при любой системе разработки
можно применять различные комплексы
оборудования. В то же время параметры
системы разработки (высота уступов,
ширина рабочих площадок и др.) взаимосвязаны
с рабочими параметрами, расположением,
перемещением оборудования на уступах
и, в свою очередь, влияют на эффективность
его работы. Это две единые диалектические
категории: система разработки отражает
форму, а комплексная механизация –
содержание технологии горных работ.
Поэтому акад. В. В. Ржевский ввел понятие
о технологических комплексах вскрышных
и добычных работ как совокупности
комплексов оборудования и технологических
решений по вскрытию и системам разработки,
совместно обеспечивающих безопасное,
высокопроизводительное и экономичное
выполнение горных работ в плановых
объемах [30].
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #