Область рационального применения сплошных слоевых систем разработки

Большая мощность перекрывающих друг друга залежей руд различного качества, экономическая целесообразность первоочерёдной отработки сплошных (богатых) руд и необходимость сохранения вкрапленных для последующей выемки обусловили управление горным давлением при очистной выемке полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

Сплошные системы разработки рекомендуется применять при отработке сильно нарушенных руд, а при выемке руд любой нарушенности на глубинах свыше 500м.

Сплошные системы разработки характеризуются отсутствием в выработанном пространстве рудных целиков, воспринимающих нагрузки вне области защиты рудным массивом. Ширина такой области в условиях рудников Талнаха лежит в пределах 40 - 70м.

К классу сплошных систем разработки с твердеющей закладкой относятся сплошная слоевая, сплошная камерная и камерно-слоевая.

Особенность применения на рудниках Талнаха сплошных систем с твердеющей закладкой заключается в следующем:

- глубина залегания рудных залежей 150-1500м, угол падения 3-25°, мощность залежей сплошных руд до 40м;

- большие площади рудных залежей;

-высокая ценность сплошных руд;

- сильная тектоническая раздробленность большинства рудных полей и в частности рудников "Октябрьский" и "Таймырский";

- нарушенность сплошных руд и пород непосредственной почвы и кровли от весьма сильной до слабой, иногда резко изменяется в плане и разрезе;

- потенциальная удароопасность сплошных руд и ряда вмещающих пород

- склонность сплошных руд к слёживанию и самовозгоранию.

Исходя из горно-геологических условий и принципов сплошной слоевой системы разработки горизонтальными или слабонаклонными слоями, возможны три порядка выемки рудного тела по его мощности (три варианта системы):

-снизу вверх ( восходящий порядок выемки );

-сверху вниз ( нисходящий );

-сочетание первых двух (комбинированный).

А также имеет место вариант отработки рудного тела камерными системами разработки, а именно камерно-столбовая система отработки с целиков и заполнением отработанных камер твердеющими смесями.

Общим для всех вариантов является разделение рудного тела на выемочные участки (панели) с возможным независимым ведением работ на каждом из них.

Сущность восходящего порядка выемки слоёв состоит в том, что рудное тело в пределах панели разделяется на вертикальные полосы (ленты), которые отрабатываются слоями снизу вверх, причём как правило между кровлей слоя и поверхностью закладки оставляют свободное так называемое технологическое пространство.

Восходящий порядок выемки слоёв может применяться при разработке слабо и средне нарушенных руд на глубинах до 800 м. Этот вариант может применяться и в том случае, если в отрабатываемой ленте встречаются изолированные участки сильно нарушенных руд длиной не более двукратной ширины ленты ( очистной выработки ).

Преимущества восходящего порядка выемки: сравнительно небольшая продолжительность развития работ в панели; возможность совмещения во времени в одной очистной выработке процессов бурения, погрузки и доставки руды; не высокие требования к прочности закладки, обнажённой только в стенке очистной выработки; сравнительно простые схемы подготовки и проветривания.

Недостатки этого варианта: возможность применения до определённых пролётов и глубины разработки вследствие разрушения руды в стенке очистной выработки и консольно-нависающем массиве; невозможность использования в сильно нарушенных рудах; сравнительно не высокая производительность панели из-за ограниченного числа одновременно действующих забоев.

Сущность нисходящего порядка выемки слоёв заключается в том, что рудное тело по мощности разделяют на горизонтальные (слабо наклонные) слои, которые отрабатывают заходками (одновременно или последовательно) независимо друг от друга с некоторым опережением верхними нижних. Нисходящий порядок выемки слоёв может применяться при разработке руд любой нарушенности, залегающих на любых глубинах.

Преимущества нисходящего порядка выемки слоёв: возможность применения в любых горно-технических условиях; все слои, кроме первого, находятся в разгруженной зоне; меньшая по сравнению с восходящей выемкой изрезанность рудного массива подготовительными выработками в результате применения слоёв большей высоты; более высокая производительность панели за счёт возможности вовлечения в одновременную работу большего числа очистных забоев.

К числу существенных недостатков нисходящего порядка отработки слоёв относятся: большее время (по сравнению с восходящей выемкой) для достижения максимальной производительности панели; значительный удельный объём нарезных работ при расположении в каждой заходке разрезных штреков; высокие требования к прочности закладки и технологии закладочных работ при формировании несущего слоя (пачки слоёв) искусственной кровли; сложность схемы проветривания заходок.

Сущность комбинированного порядка выемки слоёв заключается в том, что верхний подкровельный слой отрабатывают с опережением, а остальную часть рудного тела аналогично варианту с восходящим порядком выемки слоёв.

Комбинированный порядок выемки слоёв может применяться при отработке слабо и сильно нарушенных руд, а также при сильно нарушенных и раздробленных породах кровли. Этот вариант можно также применять при разработке участков рудного тела, в нижней части которого (в разрезе) залегают слабо или средне нарушенные руды, а в верхней - сильно нарушенные. В таком случае сильно нарушенные руды отрабатывают нисходящими слоями, а надработанные слабо или средне нарушенные - восходящими.

Надработкой рудного тела верхним (подкровельным) слоем, расположенным как правило в наиболее нарушенных породах кровли и рудного тела, очистной забой разгружается от повышенного опорного давления, приводится в неудароопасное состояние призабойная часть сплошных руд и существенно уменьшается влияние прогиба на рудную консоль. За счет комбинированного порядка расширяется область применения технологии восходящей выемки, однако остаются недостатки этого варианта, кроме первого.

Вариант отработки запасов камерами, заключается в том, что рудное тело по мощности не разделяют на слои, а отрабатывают сразу на всю мощность.

Преимущества: меньшая по сравнению со слоевой выемкой изрезанность рудного массива подготовительными выработками в результате отработки на всю мощность; более высокая производительность панели за счёт возможности вовлечения в одновременную работу большего числа очистных забоев.