Проект отработки запасов нижних горизонтов основной рудной залежи Орловского месторождения

Проект отработки запасов нижних горизонтов основной рудной залежи Орловского месторождения

3.2. Зона влияния подземных работ на поверхность

Границы зоны опасного влияния подземных разработок устанавливаются по углам сдвижения, определяемым методом управления состоянием массива и строением вмещающих пород. Нормативными документами для определения углов сдвижения для условий Орловского месторождения являются "Временные правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок месторождений руд цветных металлов с неизученным процессом сдвижения горных пород" и разработанные на их основе "Временные указания по охране сооружений и горных выработок от вредного влияния подземных горных работ на Орловском месторождении".

Орловское месторождение колчеданно-полиметаллических руд сложено преимущественно вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами и приурочено к зонам крупных тектонических разломов.

Руды в большей степени крепкие, но из-за наличия трещин, заполненных глинами хлорито-серицитового происхождения, приобретают склонность к отслоениям при значительных обнажениях. Руды и породы Орловского месторождения являются неслоистыми.

Общая длина месторождения по простиранию достигает 1200 м, оруденение прослежено на глубину до 1100 м.

Принятый способ управления состоянием массива полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями предохраняет поверхность и вмещающий массив от обрушений и опасных сдвижений.

В связи с вышеизложенным для условий Орловского месторождения приняты следующие углы сдвижения:

-            по висячему боку              - 700;

-            по лежачему боку             - 700;

-            по простиранию                - 750;

-            в наносах                           - 500;

-            в твердеющей закладке - 600.

4. вскрытие запасов орловского месторождения ниже 11 горизонта

В настоящем проекте в рассмотрено несколько вариантов вскрытия запасов нижних горизонтов Основного рудного тела и залежи «Новая».

При рассмотрении вариантов вскрытия учитывалось фактическое состояние горных работ и возможное их развитие на руднике в увязке с вопросами вентиляции, транспорта и подъема горной массы, закладки выработанного пространства и вопросами безопасности ведения горных работ.

Во всех ниже рассматриваемых вариантах вскрытия нижних горизонтов ствол шахты "Южная" служит для выдачи загрязненного воздуха и запасным выходом с механизированным подъемом на поверхность при отработке запасов залежи "Новая" на 12¸18 горизонтах. Местоположение ствола шахты "Южная" таково, что если на 12 горизонте он находится в 600 м от залежи "Новая", то на 18 горизонте это расстояние увеличивается до 1000 м. В связи с этим, и учитывая ограниченную возможность ствола шахты по выдаче загрязненного воздуха (до 250 м3/сек), представляется целесообразным в первую очередь найти оптимальное техническое решение по выдаче загрязненного воздуха и по аварийному выводу людей с южного фланга месторождения.

Рассмотрены три из множества возможных решений.

1. Ствол шахты "Южная" продолжает выполнять свои прежние функции и при отработке запасов ниже 11 горизонта. При этом ствол шахты углубляется с 10 до 17 горизонта, а на каждом из 12¸17 горизонтов проходят вентиляционные квершлаги от залежи "Новая" к стволу шахты "Южная".

2. Ствол шахты "Южная" углубляется только до 11 горизонта, а ниже с 11 до 14 и с 14 до 17 горизонтов в непосредственной близости от залежи "Новая" проходятся лифтовые и вентиляционные восстающие. На 11 и 14 горизонтах необходимо пройти сборные вентиляционные квершлаги, а также оборудовать аварийные боксы-убежища на 11 горизонте у ствола шахты "Южная" и на 12¸17 горизонтах у лифтовых восстающих.

3. Ствол шахты "Южная" используется только на период отработки запасов южного фланга Основной залежи до 10 горизонта и залежи "Новая" на 9-11 горизонтах. К этому времени необходимо пройти с поверхности до 18 горизонта ствол шахты "Южная-2" и построить вентиляторную установку. Ствол шахты "Южная-2" глубиной 930 м и диаметром в свету 5,5 м оборудуется одноклетевым подъемом и лестничным отделением, служит для выдачи загрязненного воздуха в количестве до 310 м3/сек и в является механизированным выходом при отработке запасов залежи "Новая" на 11¸18 горизонтах. Ствол шахты "Южная-2" располагается в 220 м к югу от залежи "Новая" по 18 линии ортов.

В таблице 4.1 приведены объемные и стоимостные показатели по каждому из рассмотренных решений.

Сравнение данных показывает, что реализация второго решения связана с наименьшими объемными и стоимостными показателями. Поэтому оно и принято для дальнейших расчетов при сравнении вариантов вскрытия.

4.1. Первый вариант вскрытия нижних горизонтов

На рисунке 4.1 представлен первый вариант вскрытия: Запасы 12¸14 горизонтов Основной залежи вскрываются стволом шахты "Северная", углубляемым с 11 до 13 горизонта, и северным транспортным уклоном, проходимым с отметки –330 м (на 20 м выше уровня 11 горизонта) до 14 горизонта, а также фланговыми (лифтовым и вентиляционным) восстающими, проходимыми с 13 горизонта до отметки –330 м. Выдача горной массы с 12¸14 горизонтов Основной залежи будет производиться по транспортному уклону дизельными автосамосвалами до перегрузочного пункта на отметке –330 м с последующим перепуском и перегрузкой руды (породы) на 11 горизонте в вагонетки ВГ-4 (ВГ-2,2) и транспортировкой ее электровозным транспортом по 11 горизонту к опрокидам у ствола шахты "Скиповая".

Проветривание 12¸14 горизонтов осуществляется по следующей схеме. Свежий воздух подается по квершлагу 13 горизонта от ствола шахты "Северная", по транспортному уклону и вентиляционным восстающим поступает на отрабатываемые подэтажи, слои. Загрязненный воздух с подэтажей по вентиляционным восстающим поступает на блоковые сборные вентиляционные штреки и отводится к фланговому вентиляционному и лифтовому восстающим, по которым он направляется к сборному вентиляционному штреку горизонта –330 м. Сюда же по транспортному уклону поступает воздух, загрязненный дизельными самосвалами. Со сборного вентиляционного штрека загрязненный воздух направляется по вентиляционному восстающему 2ю на 9 горизонт и далее по южному штреку направляется к стволу шахты "Южная".

Запасы 12¸18 горизонтов залежи "Новая" вскрываются южным транспортным уклоном, проходимым с 11 до 14 горизонта, и стволом шахты "Слепая", проходимым с 10 до 18 горизонта, а также лифтовыми и вентиляционными восстающими, проходимыми с 17 до 14 и с 14 до 11 горизонтов.

Ствол шахты "Слепая" диаметром в свету 6,5 м оборудуется двумя одноклетевыми подъемами и ходовым отделением. Он служит для подачи свежего воздуха в количестве до 230 м3/сек, спуска-подъема людей, материалов и оборудования и для подъема горной массы в вагонетках ВГ-2,2 и ВГ-4 при подготовке и отработке запасов на горизонтах.

Южный транспортный уклон предназначен для выдачи руды дизельными автосамосвалами с 12¸14 горизонтов до разгрузочных пунктов на отметке 330 м, для перегона технологического самоходного оборудования с 11 горизонта до вскрываемых горизонтов, а также для доставки материалов и оборудования. Руда, выдаваемая дизельными автосамосвалами по уклону на отметку –330 м, после ее перепуска и перегрузки в вагонетки электровозным транспортом доставляется по 11 горизонту к опрокидам у ствола шахты "Скиповая". Горная масса, выдаваемая в вагонетках клетевым подъемом по стволу шахты "Слепая", также поступает на 11 горизонт и далее к опрокидам у ствола шахты "Скиповая".

Вентиляция 12¸18 горизонтов залежи "Новая" осуществляется по следующей схеме. Свежий воздух по стволу шахты "Орловская" и квершлагам 10 и 11 горизонтов поступает к стволу шахты "Слепая" и далее по квершлагам, штрекам, блоковым наклонным съездам и восстающим подается на рабочие слои и в забои. Загрязненный воздух по слоевым ортам и штрекам направляется к блоковым вентиляционным восстающим, по которым он выдается на верхний (вентиляционный) горизонт. Отсюда загрязненный воздух по ортам и штрекам поступает к лифтовому и вентиляционному восстающим, по которым выдается на 11 горизонт и далее к стволу шахты "Южная". Загрязненный воздух с транспортного уклона выдается на каждом горизонте к лифтовым и вентиляционным восстающим по сбойке, соединяющей уклон с восстающими.

В описываемом варианте вскрытия стволы шахт "Орловская", "Скиповая" и "Южная" продолжают выполнять свои прежние функции, при этом предусматривается углубка последней с 10 до 11 горизонта и строительство вентиляторной установки (ВОД-30) с вентиляционным каналом у ствола шахты "Скиповая".

Водоотлив с нижних горизонтов осуществляется вспомогательными насосными установками, строительство которых предусматривается на 13 горизонте вблизи северного транспортного уклона и на 17 горизонте в околоствольном дворе ствола шахты "Слепая". Шахтные воды перекачиваются на уровень 11 горизонта по трубопроводам, проложенным по северному транспортному уклону и по стволу шахты "Слепая" и сбрасываются в водоотливные канавки выработок 11 горизонта, по которым вода поступает в водосборники действующей насосной станции главного водоотлива, расположенной в околоствольном дворе ствола шахты "Орловская".

На рисунках 4.2-4.6 показаны планы 10¸14 горизонтов.

Объемы работ и затраты по I варианту вскрытия приведены в таблице 4.2.

4.2. Второй вариант вскрытия нижних горизонтов

На рисунке 4.7 приведена схема вскрытия месторождения по второму варианту.

Запасы 12¸14 горизонтов Основной залежи вскрываются квершлагами и штреками от ствола шахты "Орловская" по 12 горизонту и от ствола шахты "Слепая" по 13 и 14 горизонтам. На северном фланге с 13 до 11 горизонта проходятся вентиляционный и лифтовой восстающие.

При подготовке запасов 12 горизонта Основной залежи горная масса электровозным транспортом в вагонетках ВГ-4 и ВГ-2,2 доставляется к стволу шахты "Орловская", клетевым подъемом выдается на 10 или 11 горизонт и далее электровозами транспортируется к опрокидам у ствола шахты "Скиповая". При отработке запасов 13 и 14 горизонтов горная масса выдается в вагонетках клетевым подъемом по стволу шахты "Слепая" на 10 или 11 горизонт и доставляется электровозным транспортом к опрокидам у ствола шахты "Скиповая".

Транспорт и подъем горной массы при отработке запасов залежи "Новая" производятся аналогично принятым в первом варианте вскрытия.

Проветривание рудника осуществляется по фланговой схеме всасывающим способом. Свежий воздух до 11 горизонта подается по центрально расположенным стволам шахт "Орловская" и "Скиповая", а на 12¸18 горизонты поступает по стволу шахты "Слепая". Для очистки свежего воздуха, подаваемого по стволу шахты "Скиповая" предусматривается установка на каждом горизонте электрофильтров или водяных завес.

При отработке запасов Основной залежи на 12¸14 горизонтах загрязненный воздух выдается по вентиляционным и лифтовым восстающим на 11 горизонт и далее по квершлагу к стволу шахты "Северная". В этом случае на поверхности у устья ствола шахты "Северная" предусматривается строительство вентиляторной установки (ВОД-30) и проходка вентиляционного канала.

При отработке запасов залежи "Новая" загрязненный воздух выдается по лифтовым и вентиляционным восстающим на 11 горизонт и далее по сборному квершлагу к стволу шахты "Южная".

Стволы шахт "Северная" и "Южная" в комплексе с лифтовыми восстающими являются запасными механизированными выходами на поверхность.

Схема водоотлива аналогична принятой в первом варианте.

Объемы работ и затраты по варианту вскрытия приведены в таблице 4.2.

4.3. Третий вариант вскрытия нижних горизонтов

В рассмотренных выше вариантах вскрытия нижних горизонтов транспорт горной массы по уклонам осуществляется дизельными автосамосвалами, что создает в условиях Орловского рудника дополнительные проблемы, связанные с необходимостью увеличения количества подачи свежего и выдачи загрязненного воздуха. Последние разработки фирмы "Кируна-Электрик" (Швеция) позволяют не только снять подобные проблемы, но и решать вопросы вскрытия глубоких горизонтов на рудниках с нестандартных позиций. Для доставки горной массы по наклонным выработкам фирма "Кируна-Электрик" предлагает использовать троллейвозы-самосвалы грузоподъемностью 20¸50 т. Троллейвозы питаются от трехфазной сети переменного тока напряжением 1000 вольт от троллейных шин, закрепляемых посекционно в кровле выработки. Машины легко отключаются от троллейного питания и переключаются на питание от батарей, что позволяет удаляться груженым машинам на расстояние до 100 м по горизонтали. Несколько таких машин могут производить откатку одновременно с использованием одной и той же троллейной линии. Машины, идущие вниз по уклону, отключаются от линии. Вскрытие запасов Основной залежи ниже 11 горизонта осуществляется северным транспортным уклоном и лифтовым и вентиляционным восстающими.

Вскрытие запасов залежи "Новая" производится южным транспортным уклоном, стволом шахты "Южная", углубляемым с 10 до 11 горизонта, и лифтовыми и вентиляционными восстающими, проходимыми с 17 до 14 и с 14 до 11 горизонта. Северный и южный транспортные уклоны проходятся с уровня 11 горизонта вверх до отметки –330 м, где предусмотрено устройство разгрузочных пунктов, и вниз соответственно до 14 и 18 горизонтов. В рассматриваемом варианте вскрытия доставка горной массы по транспортным уклонам осуществляется троллейвозами грузоподъемностью 15-20 т до разгрузочных пунктов на отметке –330 м. После перепуска и перегрузки горной массы на 11 горизонте в вагонетки она доставляется электровозным транспортом к опрокидам у ствола шахты "Скиповая".

На период максимального развития работ на 13¸14 горизонтах залежи "Новая" для проветривания горных выработок необходимо подавать до 200 м3/с свежего воздуха. Для пропуска такого количества воздуха сечение южного транспортного уклона должно быть не менее 25 м2. Между 11 и 14 горизонтами целесообразно пройти два уклона сечением в свету по 12,5 м2 каждый. Объемы работ и затраты по варианту вскрытия приведены в таблице 4.2.

4.4. Выбор оптимального варианта вскрытия

В таблице 4.3 приведены основные технико-экономические показатели по рассмотренным вариантам вскрытия нижних горизонтов.

Таблица 4.3 - Основные показатели по вариантам вскрытия

Сравнение объемов горно-капитальных работ и затрат на их производство показывает, что рассматриваемые варианты вскрытия запасов 12¸18 горизонтов являются равноценными, так как величины затрат по ним отличаются всего лишь на 10¸16 %, что находится в пределах точности расчетов.

Однако первоочередные затраты по вскрытию запасов 12¸14 горизонтов Основной залежи по второму и третьему вариантам уменьшаются соответственно на 3,2 и 3,8 млн. долларов США (30¸40 %) по сравнению с затратами по первому варианту вскрытия.

Не останавливаясь подробно на достоинствах, отметим основные недостатки каждого из рассмотренных вариантов вскрытия.

Применение дизельных автосамосвалов для транспортировки горной массы по уклонам с нижних горизонтов обусловливает необходимость подачи дополнительного количества свежего воздуха для проветривания горных выработок (первый и второй варианты).

Использование ствола шахты "Скиповая" для выдачи загрязненного воздуха (первый вариант) при одновременной работе на пяти-шести горизонтах весьма затруднительно из-за аэродинамической связи с воздухоподающим стволом шахты "Орловская".

Использование ствола шахты "Скиповая" для подачи свежего воздуха (второй и третий варианты) потребует дополнительных затрат на осуществление мероприятий по очистке от пыли свежего воздуха.

Учитывая вышеизложенное, рекомендуется принять в качестве основного второй вариант вскрытия. Реализация его позволит сократить на один год срок ввода в эксплуатацию запасов двенадцатого горизонта Основной залежи, уменьшить на 3,2 млн. долларов США затраты на производство горно-капитальных работ и упростить схему проветривания горных выработок. При этом для транспортировки горной массы по южному транспортному уклону следует использовать троллейвозы фирмы "Кируна-Электрик".

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СЕЧЕНИЙ, СПОСОБА И  ПАРАМЕТРОВ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

При выборе размеров поперечного сечения и крепи горно-капитальных и горно-подготовительных наклонных и горизонтальных горных выработок при отработке нижних горизонтов Орловского рудника следует руководствоваться едиными правилами безопасности [3], требованиями СНиП II-94-80 [6] и нормативными материалами.

Основные размеры поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок определяются в зависимости от их назначения, принятого подвижного состава и минимально допустимых зазоров, регламентируемых правилами безопасности [3, 7], условий вентиляции, а также в зависимости от типов крепи, которые выбираются с учетом горно-геологических условий и срока службы выработок. Необходимо учитывать "Руководство по применению типовых сечений горных выработок…" [51] и "Типовые паспорта крепления …". Выбранные размеры поперечного сечения выработок должны учитывать возможную максимальную величину осадки крепи за весь срок их службы в соответствии с данными таблицы 5.1.

Таблица 5.1 - Предельные допустимые смещения крепей

Учитывая большую глубину отработки, нельзя прогнозировать безремонтное поддержание горно-капитальных и горно-подготовительных выработок в течение всего срока их существования.

Форму сечений капитальных, подготовительных и нарезных выработок следует принимать в зависимости от устойчивости и структурных особенностей массива пород вокруг выработки и принятого типа крепи.

В породах I и II категории устойчивости выработкам, проходимым без крепи или с изолирующей набрызгбетонной крепью, целесообразно придавать сводчатую форму сечения (стены вертикальные, свод коробовый трехцентровый) с отношением высоты свода к ширине выработки, равным 1/4 или 1/3.

При проходке выработок в породах III, IV или V категорий устойчивости и креплении их штангами в комбинации с набрызгбетоном или монолитным бетоном поперечным сечениям выработок также следует придавать сводчатую форму с отношением высоты свода к ширине, равным 1/3. При металлической крепи форма сечения рекомендуется арочная, при деревянной - трапециевидная.

Сопряжения горизонтальных выработок выполняются по типовым проектам "Сопряжения горизонтальных откаточных выработок для рудников черной металлургии" института "Кривбасспроект" или по проектам института "Казгипроцветмет".

В восстающих выработках рекомендуется наиболее устойчивая эллиптическая форма поперечного сечения с расположением большей полуоси в направлении очагов разрушения массива.

На основании анализа горно-технических условий и опыта отработки Орловского месторождения установлено, что большинство горно-капитальных и горно-подготовительных выработок необходимо крепить.

Для крепления и поддержания горных выработок следует предусматривать набрызгбетонную, штанговую, комбинированную (штанги, набрызгбетон), монолитную бетонную (железобетонную) и арочную металлическую крепи.

При выборе типа крепи необходимо учитывать устойчивость пород, глубину заложения выработки и срок ее службы.

В весьма устойчивых породах (I категория) выработки можно проходить без крепи.

В устойчивых породах (II категория) выработки также можно проходить без крепи, но на участках трещиноватых пород, склонных к выветриванию, необходимо возводить набрызгбетонную крепь толщиной 2¸3 см.

В породах средней устойчивости (III категория) следует применять штанговую крепь, а в сильно трещиноватых и склонных к выветриванию породах - комбинированную крепь из штанг и набрызгбетона.

В неустойчивых породах (IV категория) целесообразно применять поддерживающие крепи: деревянную рамную, бетонную, арочную металлическую.

В весьма неустойчивых породах (V категория) следует применять арочную металлическую крепь из спецпрофиля или арочную металлическую в комбинации с бетоном и с дополнительным упрочнением пород штангами.

На участках, где не допускается отставание крепи, проходка и крепление выработок осуществляются по специальным проектам, которые должны предусматривать мероприятия по упрочнению приконтурного массива.

Выбор места размещения выработки следует производить с учетом устойчивости окружающих ее пород, а также общих компоновочных решений всего комплекса выработок. Для улучшения условий поддержания и обеспечения работоспособности выработки в течение длительного времени ее следует располагать по возможности в устойчивых породах, а при необходимости предусматривать меры охраны и защиты выработок и крепи.

Характеристики материалов крепи должны отвечать требованиям стандартов, положений СНиП и рекомендациям специализированных организаций.

В зоне сопряжений выработок смещения пород и нагрузки на крепь выше, чем в одиночных выработках, что предопределяет особенности выбора типа и параметров крепи для этих участков.

Кровлей очистных выработок при нисходящей слоевой системе разработки, за исключением первых слоев на подэтажах, является закладочный массив, качество и устойчивость которого зависят от многих факторов и могут изменяться в широких пределах. При этом устойчивость искусственной кровли зависит не только от прочности несущего слоя, но и от порядка отработки заходок в слое.

На первом этапе освоения нисходящей слоевой системы разработки считалось, что достижение нормативной прочности искусственной кровли, рассчитанной по условию устойчивости горизонтального обнажения, обеспечивает безопасность горных работ. Поэтому "Инструкцией по выбору типа и параметров крепи горных выработок…" предусматривалась установка сигнальных стоек. Однако опыт показал, что это относится только к заходкам первой очереди, когда несущий слой искусственной кровли опирается на жесткие рудные опоры. При отработке заходок последующих очередей в результате объективно существующего недозаклада выработанного пространства по всей длине заходки (усадка закладочного массива на 6¸10 % при твердении и дренировании воды) и малого модуля деформации малопрочного закладочного массива в ранние сроки твердения (50¸70 МПа) пролет подработки несущего слоя возрастает и кровлю приходится крепить. Объемы крепления очистных выработок в настоящее время достигают 40 % от общей их протяженности.

Особую сложность представляет поддержание разрезных выработок, которые обычно располагают по центру слоя. Эти выработки служат в течение всего срока отработки слоя. В связи с тем, что выемка заходок производится из разрезных выработок в обе стороны, они представляют собой непрерывную цепь сопряжений. В соответствии с требованиями ЕПБ [3] сопряжения выработок необходимо крепить. В процессе проходки разрезные выработки крепят в зависимости от устойчивости рудного или закладочного массива [35]. По мере отработки заходок в районе сопряжения устанавливают рамную крепь (крепь КВК или арочная крепь из спецпрофиля). На последней стадии отработки слоя крепь разрезных выработок воспринимает повышенные нагрузки из-за увеличенных пролетов, которые обусловлены недозакладом, образующимся в результате усадки закладочной смеси при ее твердении. Поэтому для обеспечения безопасности горных работ разрезные выработки рекомендуется крепить арочной металлической трехзвенной крепью из спецпрофиля с величиной податливости до 300 мм, а на сопряжении в районе недозаклада устанавливать стойки или возводить "костры".

6. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

6.1. Выбор систем разработки

В соответствии с проектами Казгипроцветмета Орловское месторождение с самого начала его эксплуатации отрабатывается системами с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Применение этих систем обусловлено высокой ценностью руды, пожароопасностью отдельных участков с повышенным содержанием пиритной серы, а также недостаточной устойчивостью руд и вмещающих пород.

Запасы шестого, седьмого и частично восьмого горизонтов отработаны этажно-камерной и подэтажно-камерной системами разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями и применением сначала переносного, а затем самоходного оборудования. Из-за недостаточной устойчивости руд и вмещающих пород на отдельных участках в процессе отработки камер III и IV очередей происходили самообрушения пород висячего бока, что приводило к значительным потерям (до 10-15 %) и разубоживанию (до 15-20 %) руды. С целью снижения потерь и разубоживания руды на руднике были испытаны различные варианты слоевой системы разработки (с восходящей и нисходящей выемкой слоев) с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Положительные результаты были получены в процессе испытаний слоевой системы разработки с нисходящим порядком выемки слоев заходками в несколько очередей. Применение этой системы позволило снизить потери и разубоживание руды соответственно до 4,5¸7,5 %. В настоящее время удельный вес добычи руды этой системой достиг 95-96 %.

В процессе отработки запасов девятого и десятого горизонтов на Орловском руднике были отмечены случаи динамических проявлений горного давления в виде интенсивного заколообразования, шелушения и стреляния пород, количество которых возрастало по мере увеличения глубины разработки. Причем эти явления происходили, как правило, при выемке сплошных барит-полиметаллических, полиметаллических, медно-цинковых и медно-колчеданных руд, которые расположены в висячем боку и в центральной части рудного тела. По своим физико-механическим свойствам сплошные разновидности руд склонны к хрупкому разрушению, что и обусловливает динамические формы проявления горного давления. При отработке вкрапленных медно-колчеданных руд, которые, в основном, расположены в лежачем боку рудного тела, такие случаи не были зафиксированы.

В соответствии с "Временными указаниями по безопасному ведению горных работ на Орловском месторождении, склонном к горным ударам" следует соблюдать следующие принципы безопасного ведения горных работ, направленные на снижение горного давления:

- необходимо обеспечить планомерную отработку месторождения без образования концентрации напряжений в массиве пород;

- использовать при возможности разгрузочные щели и опережающую отработку защитных слоев, применять системы разработки со сплошной выемкой руды без оставления целиков.

Характерной особенностью нисходящей слоевой системы разработки является нахождение людей в очистном пространстве в процессе ведения очистных работ. Именно это обстоятельство и предопределяет повышенную опасность для работающих. Поэтому при отработке запасов нижних горизонтов Основной залежи нисходящую слоевую систему разработки целесообразно применять только для выемки неустойчивых вкрапленных медно-колчеданных руд.

Устойчивые и средней устойчивости сплошные барит-полиметаллические, полиметаллические и медно-цинковые руды рекомендуется отрабатывать подэтажно-камерной системой разработки со сплошной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. При этой системе исключается пребывание людей в очистных выработках, в результате чего повышается безопасность горных работ. Сплошной порядок отработки камер и периодическое взрывание зарядов ВВ в скважинах, вызывающее сотрясательное воздействие на массив, обусловливают разгрузку его краевой части и способствуют переходу массива в неудароопасное состояние. Доработку запасов Основной залежи на 1¸4 и 7¸11 горизонтах следует производить по локальным проектам с применением нисходящей слоевой или подэтажно-камерной системы разработки в зависимости от конкретных горно-геологических и горно-технических условий намечаемого к отработке участка. При этом возможно использование как самоходного, так и переносного оборудования.

Ниже приведены ожидаемые удельные веса различных вариантов систем разработки с учетом доработки запасов на верхних горизонтах Основной залежи:

-            слоевая система разработки с нисходящим порядком выемки слоев с применением самоходного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 70 %;

-            подэтажно-камерная система разработки со сплошным порядком отработки камер с применением самоходного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 20 %;

-            слоевая система разработки с нисходящим порядком выемки слоев с применением переносного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями – 5 %;

-            подэтажно-камерная с применением переносного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями –5 %.

6.2. Отработка запасов 12¸13 горизонтов Основной залежи

ВНИИцветметом совместно с КБ Орловского рудника был выполнен проект отработки первого подэтажа блока 12с 11 горизонта, в соответствии с которым в настоящее время ведется его отработка. В блоке 12с 11 горизонта предусмотрено применение двух систем разработки: нисходящей слоевой для отработки неустойчивых руд, приуроченных к лежачему боку рудного тела, и подэтажно-камерной для отработки устойчивых руд, приуроченных к висячему боку рудного тела.

Настоящим проектом отработку запасов 12¸13 горизонтов Основной залежи рекомендуется осуществить по аналогии с вышеприведенной схемой для первого подэтажа блока 12с 11 горизонта.

На рис. 6.1 показана принципиальная схема подготовки и отработки второго рудного тела Основной залежи (блок 12с 12 горизонта). Второе рудное тело между 11 и 12 горизонтами средней длиной по простиранию 230 м, средней горизонтальной мощностью 80 м и углом падения 40¸450 представляет собой один выемочный участок (блок) с геологическими запасами руды 2,85 млн.т.

6.2.1 Горно-геологическая и горно-техническая характеристика 12 горизонта Основной залежи

Рудное тело сложено сульфидами меди, свинца, цинка и сульфатом бария и включает все природные типы руд, встречающиеся на Орловском месторождении. Висячий бок рудного тела представлен устойчивыми сплошными барит-полиметаллическими рудами. Коэффициент крепости изменяется от 12 до16, а горизонтальная мощность от 30 до 50 м. В средней части рудного тела располагаются сплошные медно-колчеданные и медно-цинковые руды. Горизонтальная мощность их составляет 3¸15 м. Коэффициент крепости - 8¸10. Устойчивость этих руд средняя. В лежачем боку рудного тела залегают вкрапленные медно-колчеданные руды горизонтальной мощностью 20¸30 м. Коэффициент их крепости 5¸7. Вкрапленные руды хлоритизированы и серицитизированы, поэтому являются неустойчивыми. Породы висячего бока представлены неустойчивыми кремнисто-глинистыми и туфогенными алевролитами мощностью до 20 м. Коэффициент их крепости составляет 5¸6, а на отдельных участках увеличивается до 10¸12. Породы лежачего бока представлены в основном слабыми и неустойчивыми хлоритолитами мощностью до 25 м. Коэффициент их крепости 4¸6.

6.2.2 Подготовка выемочного участка

Подготовка выемочного участка (блока) к очистной выемке начинается после окончания горно-капитальных работ на 12 горизонте и включает в себя проходку следующих первоочередных выработок:

-                      участкового спирального съезда с 12 на 11 горизонт, располагаемого в средней части выемочного участка в породах лежачего бока в 40-60 м от рудного тела, а также заездов из спирального съезда на уровне подэтажей, которые проходят через 16-17 м по высоте этажа;

-                      блоковых рудо- и породоспусков с 12 горизонта до первого подэтажа;

-                      фланговых вентиляционно-ходовых восстающих;

-                      горно-подготовительных выработок первого (верхнего) подэтажа со сбойкой их с вентиляционно-ходовыми восстающими;

-                      вентиляционно-закладочных и горно-подготовительных выработок первого слоя в первом подэтаже.

По окончании проходки выработок на уровне первого подэтажа и обеспечения их сквозного проветривания приступают к проходке экспло-разведочных выработок на этом подэтаже, а затем к проходке подготовительных и экспло-разведочных выработок на втором и третьем подэтажах.

6.2.3 Порядок отработки выемочного участка

После уточнения контуров рудного тела выполняют локальный (рабочий) проект отработки первого подэтажа. При этом рудную площадь выемочного участка (блока) разделяют на северный и южный участки, которые, в свою очередь, делятся на панели 1, 2 и 3, 4 (см. рис. 6.1). Четные (восточные) панели 2 и 4, расположенные со стороны лежачего бока рудного тела, отрабатываются нисходящей слоевой системой разработки, а нечетные (западные) панели 1 и 3 - подэтажно-камерной системой разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

В локальных (рабочих) проектах на отработку запасов блока (подэтажа) принимается один из следующих возможных порядков отработки:

первоочередная нисходящая слоевая выемка слабоустойчивых руд в панелях 2 и 4 и последующая выемка устойчивых руд подэтажно-камерной системой разработки в панелях 1 и 3, или наоборот;

перекрестная выемка панелей, когда сначала отрабатываются соответствующими системами разработки панели 2 и 3, а затем панели 1 и 4, или наоборот.

Принятый порядок отработки подэтажа должен быть увязан с техническими решениями по транспорту горной массы, закладке выработанного пространства и проветриванию горно-подготовительных и очистных выработок.

6.2.4 Нисходящая слоевая система разработки с закладкой  выработанного пространства твердеющими смесями

Запасы панелей 2 и 4 на каждом из подэтажей отрабатываются слоями в нисходящем порядке (см. рис. 6.1).

На каждый слой высотой 3,5 м или на два-три слоя из спирального съезда проходят слоевой заезд (орт), из которого на северный и южный участки проходят разрезные штреки до сбойки их с фланговыми вентиляционно-ходовыми восстающими. При горизонтальной мощности слабоустойчивых руд до 25 м разрезные штреки в слоях проходят по устойчивым рудам, а при горизонтальной мощности более 25 м разрезные штреки располагают в центральной части по ширине панелей. Сечения слоевых ортов и разрезных штреков принимаются из условий передвижения по ним погрузочно-доставочных машин и расположения в выработках вентиляционного трубопровода диаметром не менее 600 мм, а также водяных и воздушных трубопроводов.

Очистная выемка в слоях включает в себя проходку очистных заходок и последующую их закладку твердеющей смесью. Заходки шириной 4,0 м и высотой 3,5 м проходят из слоевого разрезного штрека до границы панели. При этом между одновременно отрабатываемыми заходками оставляют рудный, искусственный или комбинированный (рудный и искусственный) целик шириной не менее 8 м. В слое в одновременной выемке может находиться до четырех заходок и столько же заходок в процессе их крепления или закладки. Выемку заходки рядом с ранее заложенной можно начинать не ранее чем через 7 суток со дня окончания закладочных работ, когда прочность массива закладки достигнет 0,7¸1,0 МПа. В зависимости от горизонтальной мощности рудного тела заходки в слое располагают вкрест или под углом к простиранию рудного тела. При этом заходкам придается уклон в 3-60 в сторону растекания закладочной смеси с целью обеспечения максимального заполнения пространства заходок твердеющей смесью.

При недостаточно устойчивой кровле следует предусматривать крепление заходок стойками, деревянными и металлическими рамами вразбежку или податливой металлической крепью с затяжкой кровли. Для обеспечения безопасной отработки заходок в нижележащих слоях в отрабатываемом слое необходимо создавать искусственный массив с прочностью нижнего несущего слоя не менее 4 МПа. Толщина несущего слоя должна быть не менее 1,5 м у перемычки. С этой целью необходимо применять следующую технологию закладки отработанных заходок.

После зачистки заходки на ее почву укладывают спиральные армирующие элементы, в устье заходки у разрезного штрека сооружают перемычку. Закладочную смесь за перемычку сначала подают с повышенным расходом цемента (250 кг/м3), до заполнения заходки на высоту несущего слоя (1,5 м у перемычки). Заполнение остальной части выработанного пространства заходки производят твердеющей смесью с пониженным расходом цемента до 150-170 кг/м3, что обеспечивает достижение прочности массива закладки не менее 1,5¸2,0 МПа в 90 суточном возрасте. Выработанное пространство заходок последней очереди можно дозакладывать безцементной смесью (дробленной породой или хвостами обогатительной фабрики).

Оптимальная длина заходок для их заполнения твердеющими смесями составляет 25 м (по условиям расслоения смеси при растекании), поэтому при большей их длине следует применять посекционную закладку заходок с расстоянием между временными перемычками не более 25 м.

Отработка слабоустойчивых руд как на северном, так и на южном участках ведется слоями сверху вниз в одном подэтаже или одновременно в двух подэтажах в зависимости от подготовленности подэтажей к очистной выемке. При этом толщина рудного целика или закладочного массива между одновременно отрабатываемыми слоями в смежных подэтажах должны быть не менее высоты подэтажа. Последний слой между искусственными массивами отрабатывают секциями вприрезку от центра выемочного участка к флангам рудного тела с целью повышения полноты выемки и безопасности очистных работ.

Технико-экономические показатели по этой системе разработки приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1-Технико-экономические показатели по системам разработки Основной залежи

6.2.5 Подэтажно-камерная система разработки со сплошной выемкой руды и закладкой выработанного пространства твердеющими  смесями

Для отработки сплошных руд висячего бока второго рудного тела рекомендуется применить подэтажно-камерную систему разработки со сплошной выемкой руды. Камеры шириной 7,5¸8 м, высотой 16¸17 м и длиной 20-45 м располагаются вкрест простирания рудного тела. В настоящем проекте даются общие рекомендации по привязке этой системы при разработке локальных проектов на отработку панелей 2 и 4.

Очередность проходки экспло-разведочных и горно-подготовительных выработок на подэтажах зависит от намечаемого порядка отработки панелей. При любом порядке отработки выемка руды в панелях производится сверху вниз. При этом до начала очистных работ на каждом подэтаже должны быть пройдены следующие горно-подготовительные и нарезные выработки:

-  доставочный (разрезной) штрек до сбойки с фланговым вентиляционно-ходовым восстающим;

-  вентиляционно-закладочный штрек на уровне верхнего подэтажа;

-  буро-доставочные орты, погрузочные заезды и отрезные восстающие в первоочередных камерах панели;

-  вентиляционные сбойки (вентиляционный штрек) на уровне доставочного подэтажа.

Доставочный штрек из подэтажного орта проходят вдоль границы, разделяющей панели, по простиранию рудного тела с подъемом в 1¸20, обеспечивающим сток технической и шахтной воды к подэтажному орту. Буро-доставочные орты проходят от доставочного штрека через 7,5¸8 м по его длине по бортам будущих камер в направлении висячего бока с подъемом в 1-20. При этом доставочным ортом отрабатываемой камеры является буровой орт смежной камеры. Буро-доставочные орты на расстоянии 1,5¸2 м от контакта с породами висячего бока соединяются между собой вентиляционными сбойками (штреком). Из буро-доставочных ортов через 8-10 м по их длине под углом 60¸750 проходят погрузочные заезды. Отрезные восстающие сечением 2´2 м2 проходят с доставочного на вентиляционный горизонт, располагая его по середине длины отрабатываемой камеры. Сечения доставочного штрека и буро-доставочных ортов необходимо принимать из условий передвижения по ним самоходных ПДМ и размещения в сечении вентиляционного трубопровода диаметром 600¸800 мм.

Выемка камер в панелях каждого подэтажа ведется вприрезку от центра панели к ее флангам. При длине камер более 35 м их отрабатывают отдельными секциями длиной 17¸25 м.

После образования в центре панели искусственного целика шириной 15¸16 м (две камеры) возможна одновременная выемка камер в панели в двух противоположных направлениях. Допускается параллельная отработка одноименных панелей в смежных подэтажах при условии расположения отрабатываемых камер верхнего подэтажа за пределами зоны сдвижения от очистных работ в нижнем подэтаже. При этом угол сдвижения равен 750.

Очистные работы в камере начинают с образования отрезной щели путем взрывания зарядов в параллельно пробуренных восходящих скважинах на отрезной восстающий. После образования отрезной щели приступают к отбойке основных запасов камеры (секции). Руду в камере (секции) обуривают восходящими параллельными комплектами веернорасположенных скважин диаметром 56¸75 мм. Взрывание зарядов в скважинах производят с использованием электродетонаторов коротко-замедленного действия с замедлением между ступенями 25¸50 мс. Выход руды с 1 м скважины в зависимости от диаметра скважин изменяется от 5 до 8 т. Отбитая руда из камер через погрузочные заезды загружается в ковши самоходных ПДМ и транспортируется по ортам и доставочному штреку к блоковому рудоспуску или разгрузочному пункту на откаточном горизонте.

При выемке камер (секций) на контакте с породами висячего бока вдоль вентиляционных сбоек оставляется временный ленточный целик, который отрабатывается при последующей выемке камер нижележащего подэтажа.

После завершения выпуска отбитой руды из камеры (секции) в погрузочных заездах и буровом орту устанавливают перемычки и в выработанное пространство подают твердеющую смесь. При этом последовательность подачи закладки в выработанное пространство и состав твердеющей смеси должны обеспечить прочность нижнего несущего слоя высотой 4,5¸5 м не ниже 3 МПа и прочность верхнего, пригрузочного слоя высотой 12¸15 м в пределах 1,5¸1,7 МПа.

Технико-экономические показатели этой системы разработки приведены в таблице 6.1.

Восстающие служат запасными выходами и сбиваются с разрезными выработками на каждом слое. Подготовка каждого слоя к очистной выемке заключается в проходке слоевого орта из наклонного съезда, разрезных (слоевых) штреков и сбоек с рудоспуском.

Разрезные (слоевые) штреки располагают по центру панелей и сбивают с расположенными на флангах вентиляционно-закладочными восстающими. После обеспечения сквозной вентиляции приступают к проходке экспло-разведочных выработок (заходок) в первом слое, которые располагают по границам секций и проходят до контакта с породами висячего и лежачего боков рудного тела. Сечения наклонного съезда, слоевых заездов и разрезных (слоевых) штреков, а также вентиляционно-ходовых ортов и штреков принимаются из условий передвижения по ним погрузочно-доставочных машин и расположения в них вентиляционного трубопровода диаметром не менее 600 мм, а также водяных и закладочных трубопроводов.

Страницы: 1, 2, 3