Система разработки горизонтальными слоями с камерно-целиковым порядком выемки

Для развития фронта и интенсификации добычи руды на ряде месторождений отработка залежей горизонтальными слоями осуществляется с камерно-целиковым порядком выемки.

Область применения этой геотехнологии – рудные тела от средней мощности до весьма мощных любого падения. Руды и вмещающие породы от средней устойчивости до неустойчивых. Ценность руды – средняя и высокая. Допустимая глубина применения требует дополнительной оценки.

Примером реализации этого способа может служить рудник «Интернациональный» АК «АЛРОСА». Рудником разрабатывается трубообразное, овальной формы рудное тело алмазосодержащих кимберлитов. Площадь поперечного сечения его в верхней части – 13 тыс. м², в нижележащих запасах, отработка которых начата подземным способом от 4, 3 до 2, 8 тыс. м². Глубина распространения – более 1000 м.

Район месторождения характеризуется сплошным распространением многолетней мерзлоты. Мощность мерзлых пород составляет 300–320 м. Характеристики алмазосодержащих пород, слагающих месторождение, приведены в табл.10.3.

Таблица 10.3

Прочностные свойства кимберлитовых руд

Вмещающие породы представлены разными доломитами (глинистыми, огипсованными, известковистыми), алевролитами с известковыми песчаниками, мергелями, известняками. В них содержатся три водоносных комплекса. Наибольшую опасность для подземных горных работ представляет мессро-ичерский водоносный комплекс с минерализацией хлоридно-натриевого состава до 120 г/л.

Рудник «Интернациональный» отнесен к опасным по газо- и нефтепроявлениям, которые приурочены, в основном, к карбонатным породам с повышенной пористостью.

Кимберлиты являются малопрочными рудами (табл. 10.3) с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова 2–5. Природные трещины в них залечены галитом и сульфатами, что обусловило их слабую устойчивость. Породы и руды не рассматриваются как потенциально удароопасные.

Месторождение вскрыто вертикальными стволами и спиральным съездом. Высота этажа принята 90 м. В отметках -380 ÷ -560 м высота этажа увеличена до 180 м.

Учитывая горно-геологические и горнотехнические условия, ценность полезного ископаемого для отработки месторождения проектом принята система горизонтальными слоями с твердеющей закладкой. В пределах этажа рудное тело разделяется на вертикальные ленты, которые извлекаются слоями с камерно-целиковым порядком выемки. Размеры слоя: высота 3, 5–5, 5 м, ширина 3, 5–6, 0 м, ширина временного рудного целика между отрабатываемыми слоями 3, 5–12 м. Очистная выемка лент при достаточно устойчивой руде ведется снизу вверх, при неустойчивой – сверху вниз.

Подготовка запасов этажа (рис. 10.15) состоит из проходки спирального съезда, кольцевых откаточного и вентиляционного штреков, сбитыми между собой вентиляционным и лифтовым восстающим, рудо и породоспусками, а также закладочными штреками. Все подготовительные выработки этажа располагаются во вмещающих породах на удалении не менее 20 м от контура рудного тела, закладочные штреки – в 10 м.

Рис. 10.15. Схема подготовки этажа. 1 – откаточный штрек; 2 – спиральный съезд; 3 - закладочный штрек; 4 – рудоспуски; 5 – породоспуск; 6 – вентиляционный восстающий.

На каждый слой из спирального съезда или слоевого штрека проходятся слоевые заезды. В пределах слоя они располагаются полукольцом по контуру трубки на одном из ее флангов. Максимальный угол наклона слоевых штреков и заездов для передвижения комбайнов составляет ± 9⁰.

Очистные работы включают (рис. 10.16):

· механическую отбойку руды комбайнами;

· погрузку и доставку полезного ископаемого ПДМ к рудоспуску;

· крепление очистных заходок (при необходимости).

После выемки заходка подлежит закладке твердеющей смесью. Порядок отработки при камерно-целиковой схеме выбирается из условий:

· обеспечить твердение искусственного массива нормативной прочности до момента его обнажения при извлечении запасов смежного слоя;

· исключить простои комбайна из-за недостаточной прочности закладки.

Рис. 10.16. Принципиальная схема послойной выемки запасов на руднике «Интернациональный»: I – III порядок ввода секций в отработку. 1 – руда; 2 – закладочный массив; 3 – направление развития фронта очистных работ; 4 – очистные заходки.

Как правило, слои первой очереди отрабатываются через рудный целик, равный двойной ширине ленты, во вторую очередь – через рудный и искусственный массив, также равный двойной ширине ленты. В последнюю очередь – оставшиеся рудные целики горизонта выемки.