Оценка систем разработки с закладкой

Закладка подземных выработок является одним из важнейших технологических процессов при разработке рудных месторождений на больших глубинах. Объемы применения систем разработки с закладкой в современном исполнении на базе СО в мировой практике постоянно возрастают, хотя эти геотехнологии характеризуются более высокими затратами на тонну добытой руды, чем системы разработки других классов.

Высокие затраты в условиях этих геотехнологий компенсируются следующими преимуществами перед другими способами разработки.

1. Эффективность управления горно-механическими процессами, создание безопасных условий труда, в том числе в массивах, склонных к горным ударам. Системы с закладкой способны хорошо адаптироваться к сложным геомеханическим условиям разработок.

Поддержание подработанного массива закладкой постоянно развивается. Выполненные замеры в искусственном массиве на Октябрьском руднике показали, что при пролете отработки 200 м на обширной площади напряжения в затвердевшей закладке достигли лишь 0, 8 γ Н. Несмотря на то, что закладочный массив находится в условиях неполного сжатия, его действие ограничивают деформации и резкие разрушения окружающего массива, обеспечивая релаксацию напряжений в нем.

2. Высокие показатели полноты и качества извлечения запасов. Учитывая невозобновляемость и истощимость месторождений минерального сырья, особенно рудных ископаемых, значимость этого преимущества постоянно возрастает.

В табл. 10.7 приведены сравнительные технико-экономические показатели систем разработки с закладкой, применяемых на рудниках Норильского региона [Д.М. Бронников, 1982].

Таблица 10.7

ТЭП систем разработки с закладкой выработанного пространства, применяемых на месторождениях Норильского региона

Как видно, уровень потерь руды по основным вариантам систем разработки колеблется в пределах 1–2%. Лишь при сплошной камерной выемке этот показатель возрастает до 4–5%. Разубоживание руды, при весьма сложных контактных условиях руда – порода, изменяется по вариантам от 8 до 13%. Столь высокие показатели извлечения по сравнению с другими геотехнологиями, которые будут рассмотрены ниже, имеют особенно важное значение при отработке ценных и весьма ценных руд.

Важным достоинством слоевых систем разработки является возможность выделить и оставить в недрах значительную часть породных включений. На рис. 10.31 показана технологическая схема, включающая частичную отбойку породных включений и размещение отбитой породы на почве заложенных слоев.

Вероятные относительные объемы оставленных в закладке породных включений в зависимости от коэффициента рудоносности (на примере Николаевского месторождения) приведены в табл. 10.8.

Таблица 10.8

Использование породных включений в качестве закладки

Рис. 10.31. Технологическая схема отбойки природных включений при слоевых системах: а – при малых породных включениях; б – при больших породных включениях.

1 – очистное пространство слоя; 2 – твердеющая закладка; 3 – породное включение; 4 – восходящие шпуры; 5 – порода.

3. Удовлетворительные затратные показатели по системе разработки и интенсивность очистной выемки. С освоением на рудниках СО, гидравлической доставки литых твердеющих смесей в выработанное пространство резко повысились технико-экономические показатели этого класса систем разработки. Область их применения распространилась на отработку месторождений сравнительно небогатых руд.

Трудоемкость по вариантам выемки с закладкой (табл. 10.7) находится в пределах 23–40 чел.-смен/1000т. На рудниках Горной Шории, разрабатывающих весьма мощные залежи железных руд одностадийной системой этажного обрушения, этот показатель составляет на отдельных предприятиях 39–57 чел.-смен./1000 т. Если принять во внимание сроки подготовки блоков или панелей к очистной выемке, отбойку и доставку руды, то сравнительная годовая производительность геотехнологий с обрушением и закладкой также вполне сопоставима.

4. Охрана земной поверхности, сооружений, природных и социальных объектов от вредного влияния подземных горных работ. Закладка выработанного пространства предотвращает опасные сдвижения и нарушения земной поверхности. Заполнение отработанного пространства твердеющими или гидравлическими смесями позволяет исключить опасные деформации земной коры при отработке рудных тел под водоносными, промышленными и гражданскими объектами, парковыми зонами и т.д.

5. Возможность утилизировать отходы горно-обогатительного производства. Для приготовления закладочных смесей широко используются «хвосты» обогатительных фабрик, отвальные породы от вскрышных и проходческих работ, гранулированные шлаки металлургического производства, золы ТЭЦ и т.д. Применение систем разработки с закладкой позволяет создавать безотходную геотехнологию подземной добычи руд, отказаться от размещения отвалов и хвостохранилищ на земной поверхности.

Контрольные вопросы и задания к главе 10

1. Перечислите основные системы разработки с закладкой выработанного пространства.

2. Опишите сплошную слоевую выемку снизу вверх и принципы отработки залежи этой геотехнологией.

3. Расскажите о процессах очистных работ, их особенностях при сплошной слоевой выемке сверху вниз.

4. Назовите область применения системы разработки горизонтальными слоями с нисходящим порядком выемки.

5. Перечислите особенности камерно-слоевых систем разработки, их отличия от слоевой выемки.

6. Назовите особенности однослойной сплошной выемки с закладкой на глубоких рудниках Индии и ЮАР.

7. Охарактеризуйте варианты сплошной камерной системы разработки с твердеющей закладкой.

8. Оцените камерную систему разработки с закладкой и камерно-целиковым порядком выемки.

9. Какие достоинства и недостатки присущи системам разработки с закладкой выработанного пространства?