Основные вопросы геологии

2. Угол падения пласта влияет на способ транспортирования ПИ вдоль очистного забоя. При углах падения до 20-25%, необходимы тех средства для транспортирования при больших углах падения ПИ может перемещаться самотёком. Также угол падения влияет на конструкцию средств механизированной выемки и крепления.

3. Свойства вмещающих пород обрушаться или плавно прогибаться имеют решающее значение при выборе способа управления горным давлением и средств механизации очистной выемки, а их устойчивость предопределяет расположение подготовительных выработок по пласту и пустым породам.

4. Геологические нарушения усложняют разработку месторождения и влияют на выбор средств комплексной механизации очистных работ с учетом переходимости этих нарушений.

5. Взаимное расположение пластов в свите влияет на очерёдность их выемки, особенно при разработке с ближних пластов и на способ их подготовки (совместно или раздельно).

6. При разработке обводнённых месторождений необходимо их предварительно осушать, или применять такие системы разработки, которые исключали бы проникновение воды в призабойное пространство очистной выработки.

7. Кливаж - естественная трещиноватость горных пород по параллельным поверхностям, не совпадающая с плоскостями напластования. С кливажем связанно свойство горных пород и угля более легко отделяется от общей массы по кливажным трещинам.

При разработке пластовых месторождений принята следующая классификация систем разработки.

А) Системы разработки пластов тонких и средней мощности:

1. Сплошные системы разработки:

1. 1. сплошные системы разработки по простиранию;

1. 2. сплошные системы разработки по восстанию;

1. 3. сплошные системы разработки по падению;

1. 4. сплошные системы разработки диагональные.

2. Столбовые системы разработки:

2.1. системы разработки длинными столбами;

2.1.1. системы разработки длинными столбами по простиранию;

2.1.2. системы разработки длинными столбами по восстанию;

2.1.3. системы разработки длинными столбами по падению;

2.1.4. системы разработки диагональными столбами;

2.2. системы разработки короткими столбами.

3. Камерные системы разработки:

3.1. камерные системы по простиранию;

3.2. камерные системы по падению;

3.3. камерные системы по восстанию;

3.4. камерные системы диагональные.

4. Комбинированные системы разработки (камерно-столбовая, парными штреками и др):

4.1. комбинированные системы по простиранию;

4.2. комбинированные системы по падению;

4.3. комбинированные системы по восстанию;

4.4. комбинированные системы диагональные.

Б) Системы разработки мощных пластов.

1. Системы разработки мощных пластов без разделения пласта на слои (одновременно на полную мощность):

1.1. системы разработки длинными столбами;

1.2. системы разработки короткими столбами;

1.3. камерные системы разработки;

1.4. комбинированные системы разработки.

2. Системы разработки мощных пластов с делением пластов на слои (слоевые системы разработки):

2.1. системы разработки наклонными слоями;

2.2. системы разработки горизонтальными слоями;

2.3. системы разработки поперечно-наклонными слоями;

2.4. системы разработки диагональными слоями;

2.5. системы разработки вертикальными слоями;

2.6. системы разработки комбинированные.

Тонкие и средней мощности пласты разрабатываются на полную мощность. При разработке мощных пластов производят деление пласта на отдельные слои. Мощность слоя принимают 2,5-3,5 м в зависимости от принятой системы разработки. Выемку угля в слое производят, как правило, с применением буровзрывных работ. Длина шпура обычно составляет 1,1 м. Лаву крепят призабойной и специальной крепью. В слоевых системах разработки принята полная закладка выработанного пространства. Шаг закладки 10 - 20 м, т.е. после выемки 10 - 20 полос, очистные работы временно приостанавливают и производят подготовку выработанного пространства к закладке (возводят органную крепь, производят ее отшивку, оборудуют слоевой вентиляционный штрек, демонтируют конвейер в пределах шага закладки).

Сплошная система разработки.

Система разработки, при которой очистные работы в пределах этажа выемочного поля, участка или яруса ведут одновременно с проведением подготовительных выработок, незначительно опережающие в пространстве и времени очистные забои называется сплошной системой.

На практике встречается много вариантов сплошных систем разработки, в зависимости от способов подготовки пластов, проведения и охраны штреков (сплошная система разработки пологих и наклонных пластов лава - этаж, лава - ярус; сплошная система разработки с разделением этажа на подэтажи, ярусы на подъярусы).

Если пласт имеет мощность менее 0.9 - 1м, а вмещающие породы достаточно устойчивы, то откаточный штрек проводят узким забоем как одиночную выработку. Для ограждения штрека от влияния горного давления и предупреждения утечек воздуха через выработанное пространство лавы на пути его движения над штреком вслед за подвиганием очистного забоя выкладывают стенку шириной до 1м. Стенку возводят из стоек, уложенных одна на другую на глине.

Бутовую полосу шириной не менее 6м выкладывают из породы, получаемой от проведения бутового штрека. Если пласт имеет мощность более 0.9 - 1м, то откаточные штреки проводят также узким забоем с параллельной выработкой - просеком.

Штреки с просеком сбивают печами, они же являются выходами из лавы. Просеки служат для проветривания забоя штрека в период его проведения, а также для размещения в них скребковых конвейеров, служащих для выдачи угля из лавы на откаточный штрек.

Вентиляционный штрек, как правило, проводят вслед за лавой, причем забой по углю является общим. Забой штрека по породе отстаёт от забоя по углю на 2 -2.5 м. Породу, получаемую от подрывки кровли пласта, используют для выкладки бутовой полосы.

Длина лавы при благоприятных условиях может быть до 250м. Забой обычно прямолинейный, однако в зависимости от средств комплексной механизации по концам лавы могут оформлять одну или две ниши, или же работать без них.

Недостатки сплошной системы разработки:

1. очистные работы нельзя отделить в пространстве от подготовительных, что является причиной простоев и низких темпов подвигания как очистных, так и подготовительных забоев;

2. подготовительные выработки в течение всего срока их службы находятся в выработанном пространстве, поэтому испытывают усиленное горное давление, что приводит к частому ремонту крепи;

3. отсутствуют предварительная разведка пласта и его условий залегания;

Область применения - тонкие и средние мощности, пологие и наклонные малогазоносные пласты без значительных геологических нарушений.

Схема 7

Система разработки длинными столбами.

Системы разработки длинными столбами отличает независимое ведение подготовительных и очистных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки подготовительной выработки оконтуривающие выемочным столбом должны быть проведены на всю его длину.

Столбовая система разработки применяется при любых способах подготовки шахтных полей, при этом очистной забой может двигаться по простиранию, по падению и восстанию, а также диагонально.

Достоинства столбовых систем разработки:

1. благоприятные условия поддержания подготовительных выработок, так как они находятся или в массиве угля или в зоне установившегося горного давления;

2. полное разделение подготовительных и очистных работ во времени и пространстве;

3. детальная разведка пласта в период подготовки столба;

4. возможность своевременной профилактической подготовки пласта к выемке (дегазация, проведение противовыбросных мероприятий, разупрочнение труднообрушаемых кровель);

5. возможность погашения подготовительных выработок позади очистного забоя;

Недостатки столбовых систем разработки:

1. большой объём подготовительных работ до начала очистной выемки;

2. наличие тупиковых выработок в период проведения подготовительных работ;

3. трудности с проветриванием очистного забоя на сопряжение его с вентиляционным штреком;

4. большие затраты на поддержание подготовительных выработок.

Система разработки длинными столбами (лава - этаж, лава - ярус). Этажные(ярусные) штреки проводят от капитального(панельного) бремсберга до границы этажа(панели), а затем соединяют разрезной печью. Высота этажа(яруса) при этом принимаются равной 150 - 300м, а длинна столба 1 - 2 км. Подготовка столба осуществляется пластовыми и полевыми выработками(полевая подготовка применяется при неустойчивых боковых породах). Область применения - пологие и наклонные пласты мощностью от 0.6 до 2.5м, с породами кровли от средней устойчивости до устойчивых, газоносность любая.

Системы разработки с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы). Разделение этажа на подэтажи обеспечивает более высокую концентрацию горных работ. Этаж разделяется по падению на 2, очень редко на 3 части, которые отрабатываются соответственно двумя или тремя лавами, общей длинной 350 - 450м. При этажной подготовке этаж разделяется не только по падению на подэтажи, но и по простиранию на выемочные поля с размерами 750 -1000м по простиранию и 350 - 450м по падению. Если направление отработки выемочного поля совпадает с общим направлением отработки этажа, то такой вариант называется системой разработки длинными столбами по простиранию с транспортировкой угля по промежуточному штреку на передний бремсберг, а если в противоположном направлении, то на задний бремсберг.

Схема 8

Столбовая система разработки лава - этаж (лава - ярус) при пластовой подготовке.

Схема 9

Системы разработки длинными столбами по простиранию спаренными лавами с подсвежением струи (с последовательным их проветриванием)

Комбинированные системы разработки.

Комбинированные системы разработки характеризуют одновременное наличие в порядке ведения очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля элементов различных систем разработки. Из множества вариантов комбинированных систем разработки выделяют «систему разработки парными штреками». Сущность её заключается в том, что нечётные этажи (ярусы) отрабатываются в прямом порядке сплошной системой, а чётные оказывающиеся оконтуренными выработками - сплошной.

Область применения: маломощные и средней мощности (до 1,5 м.) пласты с углами падения до 15%, при любой газоносности, залегающие в устойчивых и средней устойчивости вмещающих породах и не имеющих значительных геологических нарушений.

Достоинства: 1. быстрое развитие фронта очистных работ; 2. эффективное проветривание лав; 3. малые потери полезного ископаемого в связи с практическим отсутствием целиков; 4. высокие скорости подымание обратных лав.

Недостатки: 1. неполное использование фронта очистных работ; 2. интенсивное воздействие горного давления; 3. большая трудоёмкость поддержания подготовительных выработок.

Схема 10

13.Системы разработки и технологические процессы добычи рудной массы

Правильный выбор систем разработки является основным фактором, полностью определяющим облик горнорудного предприятия в целом, его производственную мощность и эффективность.

Системы разработки оказывают существенное влияние на величину и степень использования запасов месторождения, на размеры площади земной поверхности, нарушаемой или занимаемой рудником, определяя все основные технико-экономические показатели рудника: его производственную мощность, себестоимость добычи, производительность труда, потери и разубоживание руды и т.д. Большое значение имеет и применяемая при той или иной системе разработки технология горных работ, технологическое оборудование.

Вместе с тем, в практике немало примеров того, как неправильный выбор систем оборачивался либо резким ухудшением безопасности, либо снижением эффективности разработки, либо тем и другим вместе. Так было, например, на Текелийском руднике из-за перехода на систему этажного самообрушения там начался эндогенный пожар, что привело не только к ухудшению безопасности рудника и технико-экономических показателей, но и к резкому снижению добычи. Положение было исправлено только после перехода на систему с твердеющей закладкой. Тишинский рудник несколько лет работал камерно-целиковой системой с закладкой, но потери и разубоживание оставались большими. И только при переходе на отработку камер подэтажами и на слоевую выемку они уменьшились. На очень многих рудниках низкие технико-экономические показатели являются результатом того, что выбор систем разработки осуществляется без комплексного учета их влияния на полноту использования сырьевой базы и всю совокупность процессов добычи, а также последующие процессы обогащения и металлургического передела. Вместе с тем, даже небольшая методическая ошибка при решении этой задачи может нанести огромный ущерб.

Классификация систем разработки рудных месторождений

Для выбора и оценки систем разработки рудных месторождений необходимо правильно учесть важнейшие факторы, влияющие на их безопасность и эффективность. Это требует применения соответствующей современному состоянию горных работ классификации систем разработки. В качестве классификационного признака наиболее часто принимают состояние очистного пространства.

В горнорудной промышленности в настоящее время состояние выработанного (очистного) пространства в период очистных работ можно характеризовать следующим: 1) когда оно остается открытым и это его состояние обеспечивается благодаря выбору устойчивых параметров обнажений и оставлению опорных и барьерных целиков; 2) когда оно заполнено частично или полностью закладочным материалом; 3) когда в нем располагается тот или иной вид крепления; 4) когда оно заполнено временно или постоянно замагазинированной рудой; 5) когда оно заполнено обрушенными породами; 6) когда на разных стадиях горных работ состояние очистного пространства может быть различным и в целом по блоку может характеризоваться различными сочетаниями из первых случаев.

Принимая в качестве классификационного признака состояние очистного пространства во время очистных работ и учитывая современное состояние теории и практики горных работ, все системы разработки могут быть разделены на следующие шесть классов:

1) с открытым очистным пространством;

2) с обрушением пород в очистном пространстве;

3) с закладкой очистного пространства;

4) с магазинированием руды в очистном пространстве;

5) с креплением в очистном пространстве;

6) комбинированные системы разработки.

В качестве второго общего для всех систем разработки существенного признака целесообразно принять характеристику рабочего места, где в процессе добычи находятся рабочие - в открытом очистном пространстве или в подготовительно-нарезных выработках ограниченных размеров под прикрытием надежной крепи. Этот признак вполне объективно характеризует степень безопасности работ и комфортности условий при каждой системе разработки.

По этому признаку каждый класс может быть разделен на 2 подкласса. В определенной степени этот признак может характеризовать и экономичность той или иной системы. Далее системы разработки в каждом классе могут быть разделены на основе признака, наиболее важного для того или иного класса. Например, в классе систем с закладкой - по виду закладочного материала и способа закладки. В классе систем с обрушением - по порядку и способу выпуска руды и обрушения налегающих пород. В классе систем с креплением - по виду крепи и способу крепления. Варианты систем разработки по отдельным классам и подклассам могут различаться по таким признакам как способы отбойки руды, подготовки блоков, выпуска и транспортировки рудной массы, раздельная или валовая выемка, схема и порядок подготовки и отработки блоков на всех этапах разработки запасов.

Комбинированные системы разработки могут быть разделены на подклассы в зависимости от систем разных классов, применяемых на разных стадиях отработки блоков (камер, целиков), которые характеризуются наличием главных признаков двух и более первых пяти классов. Например, если при отработке камер применяется система подэтажных штреков, а при отработке целиков система подэтажного обрушения, то такая система может быть отнесена в подкласс с двумя признаками. К тому же классу может быть отнесена система слоевого обрушения, которая характеризуется двумя признаками (с креплением и с обрушением). Если при отработке камер применяется система с креплением и закладкой, а при выемке целиков система слоевого обрушения, то эта система может быть отнесена в подкласс с тремя признаками. Применительно к условиям рудных месторождений одна из возможных классификаций систем разработки приведена в таблице.

Каждый подкласс систем разработки характеризуется сходными условиями применения, числом производственных процессов, трудоемкостью и другими технико-экономическими показателями (потери, разубоживание руды, себестоимость добычи и т.п.). Так, например, системы 1-го подкласса в 1 классе, обеспечивают сравнительно высокий уровень потерь, но низкие затраты и небольшое разубоживание руды. Системы 1-го подкласса II класса обеспечивают небольшие затраты, но высокие потери и разубоживание руды. Системы III класса характеризуются повышенными затратами, но небольшими показателями потерь и разубоживания руды. Системы IV класса сходны по показателям с системами Ш класса при некотором уменьшении затрат, но повышении потерь и разубоживания руды. Системы V класса обеспечивают несколько большие по сравнению с IV классом затраты, но меньшие потери и разубоживание руды.

ископаемое минеральный месторождение

Таблица

Размещено на Allbest.ru