Системы разработки месторождений полезных ископаемых классификация

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

Источник

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 Наименование
I	Системы разработки с откры	1	Почвоуступные системы
тым очистным пространством	2	Потолкоуступные системы
3	Системы со сплошной выемкой
4	Камерно-столбовые системы
5	Система с подэтажной выем*
кой
6	Системы с камерно-этажной
выемкой
JI	Системы разработки с магази-	1	Системы со шпуровой отбой
нированием руды в очистном	кой из магазина
пространстве	2	Система с отбойкой из специ
альных выработок
3	Системы о отбойкой глубоки
ми скважинами
.111	Системы разработки с заклад	1	Системы разработки горизон
кой очистного пространства	тальными слоями с закладкой
2	Системы разработки наклон
ными слоями с закладкой
3	Потолкоуступные системы с
закладкой
4	Сплошные системы с заклад
кой
5	Системы разработки полосами
с закладкой
IV	Системы разработки с креп	1	Системы с усиленной распор
лением очистного пространства	ной и станковой крепью
2	Системы с каменной и комби
нированной крепью
V	Система разработки с крепле	1	Система разработки горизон
нием и закладкой очистного	тальными слоями и уступами
пространства	с креплением и закладкой
2	Системы разработки верти
кальными прирезками и ко
роткими блоками со станковой
крепью и закладкой
3	Сплошные системы с креплени
ем и закладкой
VI	Системы разработки с обру	1	Системы слоевого обрушения
шением вмещающих пород	2	Столбовые системы с обруше
нием кровли
VII	Системы разработки с обруше	1	Системы подэтажного обруше
нием руды и вмещающих по	ния
род	2	Системы этажного самообру- шения
3	шч^ппл Системы этажного принуди
тельного обрушения
VIII	Комбинированные системы раз	1	Комбинированные системы с
работки	выемкой камер с открытым
очистным пространством
2	Комбинированные системы с
выемкой камер с магазиниро-
ванием руды
3	Комбинированные системы с
выемкой камер с закладкой

содержание ..

170

171
172
173
174
175
176
177
178
179 ..

Источник

Система разработки – совокупность подготовительных, нарезных и очистных работ, проводимых в определенном порядке во времени и пространстве, обеспечивающая экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения с заданной производственной мощностью при рациональном использовании запасов полезного ископаемого.

Выбор системы разработки осуществляют на основании технико-экономических расчетов.

Основные факторы, определяющие выбор системы разработки: угол падения полезного ископемого, мощность, крепость полезного ископемого и вмещающих пород.

Дополнительные факторы, – склонность к самовозгоранию и слеживанию, необходимость сохранения земной поверхности, подземные воды и поверхностные водоемы, тектоническая нарушенность и др.

Системы разработки пластовых (угольных) месторождений существенно отличаются от систем разработки рудных месторождений.

Классификация систем разработки рудных месторождений

В основе классификации систем разработки рудных месторождений используются следующие классификационные признаки:

тип и размеры месторождения (W.R. Crane, G.J. Young, И. Покровский, Г.Е. Баканов, Л.И. Барон);

способ поддержания выработанного пространства (F.W. Sperr, Y.H. Rayt, E.C. Mitke, В.Н. Семевский и др.);

способ поддержания очистного пространства (J.F. Clelland, C.F. Sackson и E.D. Gardner, классификация Горного бюро США, Н.И. Трушков, Н.А. Стариков, Г.Н. Попов, В.Р. Именитов и др.);

состояние очистного пространства (М.И. Агошков, Р.П. Каплунов и др.);

поддержание в период выемки и последующего заполнения выработанного пространства (В.Т. Маркелов);

тип забоя, способ поддержания кровли, способ подсечки блока (Американский институт горных инженеров и металлургов);

направление фронта отработки и тип заполнения выработанного пространства (О.А. Байконуров);

В России заслуженно получили признание и используются при проектировании подземных рудников классификации М.И. Агошкова и В.Р. Именитова. Системы разработки по В.Р. Именитову подразделяют на 3 класса:

I системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства; II системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород (без поддержания выработанного пространства); III системы разработки с искусственным поддержанием выработанного пространства

Таблица 1 Классификация систем разработки рудных месторождений по В.Р. Именитову

Класс	Группа	Система разработки
I. Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства	А. Системы с естественным поддержанием очистного пространства и механизированной доставкой в нем руды	1. Сплошная система 2. Камерно-столбовая система
Б. Системы с естественным поддержанием очистного пространства и самотечной доставкой в нем руды	3. Камерная система 4. Система с отбойкой из магазина 5. Другие системы разработки данного класса
II. Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород (без поддержания выработанного пространства)	А. Системы этажного обрушения	1. Этажное принудительное обрушение со сплошной выемкой 2. Этажное принудительное обрушение с компенсационными камерами 3. Этажное самообрушение
Б. Системы подэтажного обрушения	4. Подэтажное обрушение с торцовым выпуском руды 5. Подэтажное обрушение с донным выпуском руды
III. Системы разработки с искусственным поддержанием выработанного пространства	А. Системы с закладкой	1. Однослойная выемка с закладкой 2. Горизонтальные слои с закладкой 3. Наклонные слои с закладкой 4. Система разработки тонких жил с раздельной выемкой 5. Нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой
Б. Системы разработки с креплением выработанного пространства
В. Системы с креплением и последующим обрушением	6. Столбовая система с обрушением 7. Слоевое обрушение

Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства

Сплошную систему разработки применяют при выемке пологих и наклонных залежей малой и средней мощности при высокой устойчивости руды и вмещающих пород и относительно малой ценности руды. Поддержание кровли стойками, кострами, целиками.

Камерно-столбовую систему разработки применяют при выемке пологих и наклонных рудных тел средней устойчивости руды и вмещающих пород и относительно малой ценности руды. От сплошной системы разработки отличается оставлением ленточных междукамерных целиков и регулярных целиков-столбов.

Рис. 1 Проходка камерной выработки при камерно-столбовой системой слоями: 1 – отработан верхний слой (подсечка); 2 – почвоуступный забой второго слоя

Рис. 2 Камерно-столбовая система разработки (шх.65 Южно-Жезказганского рудника)

Рис. 3 Камерно-столбовая система разработки со шпуровой отбойкой: 1 – камера; 2 – околоштрековый целик; 3 – камерный целик; 4 – рудный массив; 5 – штрек

Камерную систему разработки с этажной отбойкой руды применяют при выемке весьма мощных, мощных и средней мощности крепких руд залегающих в устойчивых породах.

Рис. 4 Камерная система разработки с камерно-целиковым порядком выемки на примере рудника «Кидд Крик» (Канада) 1 – выработки выпуска; 2 – восстающие шпуры подсечки; 3 – скважины диаметром 54 мм; 4 – скважины диаметром 200 мм; 5 – буровые выработки

Схемы расположения скважин при отбойке камерного запаса на руднике

Систему разработки с магазинированием руды применяют при выемке мало мощных и средней мощности крутопадающих рудных жил залегающих в относительно устойчивых породах.

Рис. 5 Система разработки с магазинированием руды: 1 и 3 – откаточный и вентиляционный штреки; 2 – восстающие; 4 – ходки

месторождение рудный пластовый

Изоляция выработанного пространства

При сплошной системе разработки при выемке пологих и наклонных залежей малой и средней мощности при высокой устойчивости руды и вмещающих пород и относительно малой ценности руды применяют изоляцию выработанного пространства созданием защитных полос путем подрыва вмещающих пород.

Критерием необходимости создания защитных полос является значение скорости воздушного потока при самообрушении пород кровли, которая согласно §101 ЕПБ не должна превышать хкрит ? 15 м/сек.

Скорость воздушного потока при самообрушении пород кровли может быть рассчитана по формуле:

С учетом рассчитанной скорости воздушного потока ширина изоляционной породной полосы по кровле выработанного пространства определяется по формуле:

Учитывая влияние угла падения жилы на формирование угла естественного откоса и необходимость полного перевала отбитыми породами выработанного пространства, создание изоляционной полосы при расположении ее по простиранию должно проводиться с подрывом почвы и кровли (рис 7.5).

Рис. 5

Необходимый объем взорванных пород составляет 190 м3 на 10 м полосы. Снижение объема отбойки пород может быть достигнуто при сочетании крепления стойками (с отшивкой) и отбойке только по кровле. Следует отметить, что недопустимо оставление зазора по кровле защитной полосы, т.к. скорость воздушного потока при этом увеличивается пропорционально уменьшению остаточного сечения. Согласно проекту, вторая и третья защитные полосы возводятся по падению жилы 35, соответственно, после погашения целиков в блоках 35/3+35/3а гор.771 м и блоков 35/7+35/10 гор. 720 м. При аналогичных параметрах скорости воздушного потока расчетный объем подрывки пород кровли составляет 60 м3 на 10 м полосы (рис. 7.6).

Рис. 6

Источник