Подземная разработка россыпных месторождений

4.1. Системы разработки талых россыпей.

 

     Основным  признаком деления систем разработки талых россыпей на классы является способ управления кровлей. На выбор  способа управления кровлей влияют следующие факторы: характер пород  кровли; литологические особенности  рыхлых отложений, слагающих россыпь; наличие ледяных прослоек, вызывающих образование заколов и коржей и влияющих на характер обрушения кровли. При эксплуатации талых россыпей применяют системы разработки длинными и короткими столбами.

     Необходимость деления на столбы диктуется требованиями: а) осушения талых россыпей; б) создания достаточного фронта работ для обеспечения заданной производительности; в) обеспечения устойчивых пролетов столбов или заходок; г) уточнения контуров россыпи.

     Возможны  следующие варианты указанных систем разработки:

     1) система разработки  длинными столбами;

-с  выемкой песков заходками с обрушением кровли или с частичной закладкой;

     - с выемкой поперечными заходками  с креплением и закладкой;

     - с выемкой песков лавами обрушением;

     2) системы разработки короткими  столбами:

     - с выемкой песков заходками и закладкой камнем,

     -с  выемкой песков заходками с  креплением и частичной закладкой;

     - с выемкой песков заходками  с обрушением кровли.

4.1.1. Системы разработки длинными столбами.

 

     Системы разработки длинными столбами применяются при значительной длине шахтных полей (обычно не менее 500 - 600 м).

     Систему применяют в двух вариантах: 1) с  выемкой длинных столбов 

заходками (рис.5.1 - 5.4) и 2) с выемкой левами.

     Ширина  столбов 9,75 - 19,75 м (кратна размерам крепежного леса), длина столбов 30 - 50 м. При неустойчивых породах кровли ширина не более 12 м, при устойчивых 12 - 16 м, при весьма устойчивых породах кровли ширина допускается 18 - 19,75 м.

     Подготовительные  работы состоят в проведении главного штрека по тальвегу россыпи по пласту, а при значительной обводненности в породах плотика. Для нарезки шахтного поля на столбы нужной длины проводят дополнительно параллельные штреки.

     Нарезные  работы заключаются в проходке выемочных  штреков вкрест простирания россыпи, которые иногда называют нарезными ортами. Ширина столбов определяется расстоянием между выемочными штреками. Размеры указаны ранее.

     Очистные  работы в шахтном поле развивают  от границ шахтного поля и бортов россыпи. Выемка может вестись, как отмечалось, заходками или лавами.

     Управление горным давлением осуществляют в зависимости от мощности пласта, устойчивости, обводненности и валунистости закладкой, частичной закладкой и обрушением. При неустойчивой кровле, а также при разработке пластов большой мощности выработанное пространство закладывают камнем. При недостаточной валунистости применяют частичную закладку или частичную закладку и обрушение. При благоприятных условиях предпочтительнее применять обрушение кровли. В этом случае на 10 - 18% снижается расход леса, примерно на 10% снижается трудоёмкость работ и потребность в рабочей силе, снижается себестоимость добычи. При этом ведение работ по выемке всегда сопровождается установкой крепежных рам и подхватной крепи усиления.

4.1.2 Системы разработки короткими столбами.

 

     Системы разработки короткими столбами применяют при разработке обводненных, узких россыпей и длине шахтных полей 250 - 300 м. Шахтное поле нарезается на короткие столбы размерами от 8,25х(8,5 - 9,75), 10x10 и до 12x15 м, выемку которых производят заходками. Система применяется в отдельных случаях, когда из-за обводненности торфов необходимо поддержание кровли. Поддержание кровли осуществляется частичной закладкой валунами, отбираемыми при выемке заходок, и крепью.

     Для подготовки в шахтном поле проводят серию взаимно перпендикулярных выработок через интервалы соответственно принятым размерам столбов. При подготовительных и нарезных работах добывают от 30 - 40 до 60% запаса песков, обнажая до 40 % площади кровли.

     Очистные  работы ведут от границ шахтного поля и бортов в направлении к подъемному стволу.

4.2. Системы разработки  многолетнемерзлых  россыпей.

 

     Системы разработки многолетнемерзлых россыпей классифицируют по двум основным признакам: способу подготовки шахтного поля к  очистной выемке и способу управления горным давлением.

     Вспомогательными  признаками являются направление подвигания очистного забоя и его расположение относительно подготовительных выработок.

     Системы разработки многолетнемерзлых россыпей по первому признаку, аналогично разработке угольных месторождений, разделены на четыре класса: сплошные, столбовые, камерные и комбинированные.

     По  второму признаку системы относятся  к классу систем с открытым выработанным пространством (сплошная и камерно-столбовая системы) и к системам с обрушением выработанного пространства (сплошная система разработки с однослойной выемкой и обрушением и столбовая система с однослойной выемкой и обрушением).

     Действующими  Правилами технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих  месторождения цветных, редких и  драгоценных металлов рекомендовано применять для многолетнемерзлых россыпей следующие системы: 1) сплошную систему разработки; 2) камерную систему.

     При этих системах разработки в период выемки выработанное пространство поддерживается за счет естественной устойчивости кровли и стенок, а также временного оставления целиков. При наличии даже весьма устойчивой кровли, во избежание внезапного обрушения кровли на значительной площади, предпочитают по мере подвигания забоя осуществлять плавное опускание или принудительное обрушение кровли на посадочную крепь или целики.

4.2.1. Сплошные системы  разработки.

 

     Сплошной  системой называют такую систему  разработки, при которой пласт  отрабатывают сплошным забоем с поддержанием выработанного пpoстранства целиками или временной крепью, обеспечивающей безопасность работ в призабойном пространстве.

     Условия применения данной системы разработки: многолетнемерзлые россыпи с  устойчивыми торфами в кровле камер, допускающие обнажения той  или иной площади.

     В некоторых случаях, при отработке узких россыпей или отдельных участков и устойчивом пролете кровли в зимнее время при сплошной системе разработки работы по подготовке и очистной выемке панели или участка шахтного поля могут осуществляться одновременно, т.е допускается прямой порядок отработки (наступающая выемка). При прямом порядке отработки очистной забой подвигается вслед за подготовительным забоем с небольшим отставанием, обеспечивающим независимость ведения проходческих и очистных работ.

     Главным образом, как и рекомендуется  ПТЭ, откаточный штрек проводят до флангов россыпи и ведут отработку обратным порядком с выкреплением вентиляционного штрека в выработанном пространстве или его оформлением оставлением целиков, выкладкой бутовых полос, установкой кустов или костров.

Выемка  песков также ведется сплошным забоем-лавой, без деления шахтного поля на выемочные столбы. Таким образом, подготовка шахтного поля заключается в проведении главного штрека, нарезных выработок, служащих в качестве разрезных для создания фронта очистной выемки, и проходке по границе шахтного поля (по борту россыпи) вентиляционных шурфов, скважин или устройстве вентиляционного штрека.

 

4.2.2. Столбовые системы  разработки.

 

     Согласно  классификации, предложенной ПТЭ, рассматриваемые в данном параграфе варианты системы разработки отнесены к классу сплошных систем и характеризуются тем, что до начала очистной выемки произведено полное оконтуривание выемочного участка (так называемого столба) и отличается от рассмотренных ранее тем, что выемка ведется в отступающем порядке от флангов к центру. В соответствии же с распространенной в практике традиционной классификацией систем разработки столбовые системы выделены в самостоятельный класс.

     Столбовые варианты сплошной системы разработки в настоящее время находят  наиболее широкое применение, как более безопасные. При столбовых вариантах системы шахтное поле разделяют на отдельные выемочные участки-столбы, оконтуриваемые до начала очистных работ проведением подготовительных выработок. Короткая сторона столба при этом соответствует длине очистного забоя. Объем подготовительных и нарезных работ достигает 15-20%.

     При средней ширине россыпи и меньшей, когда длина лавы может быть принята  равной ширине россыпи, шахтное поле оконтуривают откаточным и вентиляционным штреками, на фланге проводят разрезной штрек. Отработка ведется в обратном порядке от флангов к центру лавой, перпендикулярной к бортам россыпи. Длина лавы равна ширине россыпи или ее половине. Поддержание кровли осуществляется бортовым массивом (рис. 5,14).

     При небольшой длине россыпи средней ширины выемка может вестись продольными лавами с их продвижением поперек россыпи от одного борта к другому (рис.5.15 а).

     Шахтный ствол закладывается в борту  россыпи, от ствола проводят поперечный штрек к другому борту, из которого проводят обрезной штрек вдоль борта по всей россыпи до границ шахтного поля. Для ускорения проходки штреков и создания запасных выходов по трассе обрезного штрека иногда проводят лихтлохи (шурфы). Очистная выемка начинается от обрезного штрека и ведется лавой, длина которой равна половине длины шахтного поля.

     При взрывных работах для предотвращения разброса песков в выработанное пространство перед полосой актирования рекомендуется  устанавливать заградительный экран. Отставание зачистки плотика от забоя  не должно превышать 12 м. 
 

Рис. 4.2.3. Столбовая система разработки с  выемкой от флангов к центру шахтного поля. 

     На  приисках Красноярского края применяют  несколько видоизмененные варианты систем.

     При небольшой площади шахтного поля выемка пласта производится смежными лавами от одного борта россыпи к другому в направлении к вскрывающему стволу. Подготовка шахтного поля осуществляется проходкой от наклонного ствола центрального главного штрека до противоположного борта россыпи, проведением бортового обрезного штрека вдоль борта и вентиляционных шурфов. Длина лавы равна половине длины шахтного поля.

     При средних размерах шахтного поля подготовка заключается в проведении главного штрек вдоль борта со стороны  шахтного ствола, из которого на флангах  проводят обрезные штреки и развивают очистную выемку встречными лавами. Проветривание осуществляют через шурфы, пройденные вдоль противоположного борта.

4.2.3. Камерные системы разработки.

 

     Сущность  системы заключается в оформлении камер. Выемку песков проводят короткими  забоями с оставлением между соседними камерами ленточных или столбчатых целиков, поддерживающих кровлю выработанного пространства. Применяют системы при разработке пластов многолетнемерзлых песков большой мощности (3 - 4,5м) с использованием скреперных установок или самоходного погрузочно-доставочного оборудования.

     Широкие россыпи при этой системе делят  на панели, оконтуривая их подготовительными  выработками. Узкие россыпи отрабатывают без деления на панели.

     Между панелями оставляют ленточные целики, погашаемые по мере отработки панелей.

     Размеры камер зависят от применяемого оборудования и допустимых площадей обнажения.

     Камерные  системы разработки подразделяются на две основные разновидности: системы  с выемкой узкими камерами и камерно-столбовые. Выемку песков в камерах осуществляют короткими забоями, доставку отбитых песков из очистного забоя производят в направлении, перпендикулярном забою.

     Система разработки узкими камерами применяется  в породах V и частично IV классов устойчивости по классификации ВНИИ-1. Выемку производят односторонними или двусторонними камерами шириной 3 – 6 м., в зависимости от устойчивости кровли. Длина камер зависит от возможностей средств доставки, эффективности проветривания и устойчивости устья камер, и примерно составляет 30 - 60 м. При достаточной устойчивости кровли сопряжений камер со штреком возможна отработка двусторонними камерами. При этом уменьшается число панельных штреков, повышается коэффициент использования оборудования и возрастает нагрузка на панельный штрек. Выемка песков в камерах производится аналогично работам по проведению подготовительных выработок.