Выбор эффективного варианта системы разработки для условий Чадакского месторождения

Более высокая ценность руд по сравнению с углем предъявляет  более жесткие требования к полноте и качеству извлечения полезного ископаемого из недр, поэтому в соответствующих условиях оправданы более трудоемкие и дорогостоящие способы ведения горных работ, отличающиеся небольшими потерями и разубоживанием руды.

Таким образом, рудные месторождения  гораздо более разнообразны по горно-геологическим  условиям, причем основные характеристики могут резко изменяться даже в пределах небольшого участка месторождения

 

1.3. Анализ отечественного и зарубежного опыта применения систем разработки с магазинированием руды

 

В настоящее время  добыча руды из жильных месторождений сопровождается низкими технико-экономическими показателями, особенно по производительности труда. Внимание к совершенствованию технологии выемки жил усилилось в основном за последние 10-15 лет. В решении этой проблемы принимают участие ряд научно-исследовательских институтов.

Были достигнуты определенные успехи в создании и усовершенствовании систем и технологии разработки жильных месторождений. Выработка общего направления для усовершенствования разработки жильных месторождений представлялась весьма важной.

Сложные горно-геологические  условия залегания большинства  крутопадающих жил (мощность от нескольких сантиметров до 1-2 м и более, угол падения 50-900; характер оруденения невыдержанный, многочисленные тектонические нарушения, неравномерная концентрация минералов и пр.) обусловили большое разнообразие систем и технологии разработки жил и существенное отличие их от способов разработки других типов рудных месторождений. Высокая ценность руд требует предельного снижения выемочной мощности и улучшения качества добываемой жильной массы, что связано с необходимостью создания специальных средств механизации.

Особенно остро встает проблема совершенствования технологии и механизации разработки крутопадающих тонких жильных месторождений в настоящий период, обусловленный переходом в сложных горно-геологических условиях от системы с магазинированием к системам с закладкой выработанного пространства.

Интерес к разработке месторождений подземным способом в Чили обусловлен потенциальной возможностью применения накопленного опыта использования технологий горного производства на основе высокопроизводительной мобильной техники при освоении месторождений Узбекистана со сходными горно-геологическими условиями.

Знакомства с техникой и горными работами в зарубежных стран началось с головного офиса компании «Atlas Copco», на рудниках «Айдорадо» и «Ла Флорида».

Рудник «Айдорадо» разрабатывает месторождение сульфидных руд, представленное маломощными крутопадающими жилами, содержащими около 1,5% свинца, 3,3% цинка, 0,7% меди, 2 г/т золота и 63 г/т серебра. Вмещающие породы - устойчивые вулканические туфы, роговики, андезиты и кварциты.

Месторождение вскрыто  двумя капитальными штольнями, расположенными на противоположных склонах горы, устья которых находятся в 8,8 км одна от другого. Работы ведутся на четырех основных горизонтах, вскрытых шестью слепыми стволами. Высота этажа 120 м. штольня «Милл», пройденная еще в 1975 г. На отметки 2700 м, служит теперь транспортной магистралью для выдачи руды со всех действующих горизонтов, расположенных выше ее уровня.

Разработка месторождения  ведется системой с магазинированием руды (рис. 1) с разбивкой на блоке  длиной 150 м по простиранию, которые  отрабатываются двумя подэтажами высотой по 60 м. Подготовка производится полевыми откаточными штреками и восстающим сечением 1,8 Х 3,6 м, которые проходятся через 150 м по простиранию. Из восстающего на высоте 9м от основного горизонта в обе стороны проводится скреперный штрек, в которым через 7,5 м нарезаются 3- метровые ниши, а из них выпускные дучки. Соединением этих дучек по верху образуется подсечка, необходимая для начало очистной выемки. Руду отбывает восстающими шпурами, пробуриваемыми телескопными перфораторами. Ширина очистного пространства 1,4 -2 м . В выработанном пространстве иногда оставляют участки бедных руд.

Под этажными штреками и  выработкой основного горизонта  оставляются потолочины толщиной 3,2 -3,8 м. После отработки нижнего подэтажа начинается проходка промежуточных подэтажных штреков и затем очистная выемка ведется в таком же порядке, как и на нижнем подэтаже.

 

Рис. 1. Система разработки с магазинированием руды на руднике  «Айдорадо».

 

Недостатки применяемого варианта являются большая трудоемкость работ, малая механизация очистной выемки и прерывность в организации добычи руды. В связи с этим на руднике испытывался вариант системы подэтажных штреков с применения на подготовительных и очистных работах самоходного оборудования компании «Atlas Copco».

В центре опытного блока  длиной 150 м с помощью платформы  «Алимак » был пройден дополнительный восстающий, а выпускные дучки в днище проходились способом время.

 Рудник  «Ла Флорида» (Чили) расположен в 140 км юго-западнее Сантьяго. На руднике ведутся работы по добыче и обогащению золотосодержащих руд. Производительность рудника по руде 35 тыс. т. руды в месяц, содержание золота в руде 5,7 г/т, серебра – 20 г/т. Работы ведутся на шахте в режиме двух добычных и одной проходческой смены в сутки при пятидневной рабочей неделе. Общее количество персонала шахты составляет 84 человека. Принципиальных отличий способов разработки, организации труда при ведении горных работ «Эль Пеньон» не было, за исключением более крутых наклонных съездов, угол наклона на них 20%.

Месторождение разрабатывает  системой разработки с магазинированием руды в три стадии очистной выемки блоков (рис. 2). Тонкие крутопадающие жилы при разработки рудника, их силы могут быт понижены, но разработки их эффект потери руды не много уменьшится, затем работа рудника хватит на несколько лет.

 

Рис. 2. Система разработки с магаинированием руды на руднике «Ла Флорида».

 

Рудник «Леккенверк» (Норвегия). Запасы главного рудного тела, простирающегося на 2,4 км, составляют около 20 млн. т, два других тела почти отработаны и содержат около 2 млн. т руды. Максимальная годовая добыча рудника достигала 600 тыс. т руды, в среднем составляла 200-250 тыс. т.

Главное рудное тело отрабатывают комбинированной системой с магазинированием руды в камерах и подэтажным обрушением целиков. Рудное тело вкрест простирания делится на блоки шириной 27 м, ширина камеры составляет 16 м и целика 11 м. В каждом блоке имеется четыре ряда выпускных воронок – три под камерой и одна под целиком. Расстояние между воронками в ряду 8 м.

Камеры отрабатывают с отбойкой руды глубокими скважинами. Целики между камерами, заполненными замагазинированной рудой, отрабатывают подэтажным обрушением. Высота подэтажа 8 м.

Рудник «Зовар» (Индия). На свинцово-цинковом руднике маломощные участки отрабатываются системой с магазинированием руды в классическом ее варианте, а более мощные участки извлекаются системой с отбойкой руды из подэтажных штреков.

В целом индийские  подземные рудники цветной металлургии  характеризуются низким уровнем механизации и невысокой эффективностью добычи руды. В связи с этим на некоторых рудниках проектируются для внедрения более совершенные варианты систем разработки с целью повышения производительности труда рабочих на очистной выемке, снижения затрат по добыче руды, увеличения извлечения ископаемого и безопасности работ. Эти варианты систем базируются на использовании современного самоходного оборудования.

Рудник «Осаридзава» (Япония). На месторождении насчитывается около 500 жил средней протяженностью по падению и по простиранию более 300 м. Мощность жил колеблется от 0,15 до 8 м и в среднем составляет 0,7 м. Угол падения изменяется от 65 до 90^о.

На руднике 51,6% руды добывают системой с магазинированием руды. Выемочные блоки длиной 40 м и  высотой 25 м подготавливают без оставления надштрековых и околовосстающих целиков. Технология подготовки блока к очистной выемке состоит в том, что кровля штрека обуривается, отбивается первый слой руды высотой 2 м, а затем с отбитой руды обуривают и отбивают второй слой руды высотой 3 м.

Для отбойки руды в  очистных блоках применяют телескопные  перфораторы ТУ-200 и долотчатые или двухступенчатые коронки, армированные твердым сплавом. В качестве ВВ в основном (более 70%) применяют простые смеси аммиачной селитры с дизельным топливом, иногда используют динамит.

Рудник «Асио» (Япония). Рудник разрабатывает медное месторождение жильного типа. Жилы простираются на 100-1000 и и более и прослеживаются на глубину свыше 1000 м. Главная жила имеет длину 1700 м и на всем протяжении хорошо выдержана. Мощность жил различная и колеблется от 0,5 до 10 м.

На руднике производительностью 500 тыс. т руды в год в основном применяют систему разработки с магазинированием руды. Блоки нарезают длиной 30 м, высотой – 20 м без оставления надштрековых и околовосстающих целиков и закладывают без предварительной проходки восстающих на вышележащий горизонт.

Принятая система подготовки блока является высокоэффективной, так как объемы подготовительных и нарезных работ в этом случае сведены к минимуму. Отбойку руды в очистном блоке осуществляют мелкошпуровым способом с применением телескопных перфораторов, а на подготовительных работах – перфораторов F-7 и F-8 на пневмоподдержках, оборудованных противовибрационной рукояткой и глушителем выхлопа.

Рудник «Сигма» (Канада) разрабатывает на глубине 1 км от поверхности золотосодержащие кварц-турмалиновые жилы в грано-диоритовых дайках мощностью от 1,8 до 24 м. жилы в основном имеют крутое (около 90^о) падение и мощность от нескольких сантиметров до 3-3,6 м. Месторождение залегает в устойчивых породах, допускающих значительное их обнажение.

На руднике применяются системы разработки с магазинированием руды и нерегулярным оставлением целиков и камерно-столбовая (при выемке пологопадающих участков). При системе с магазинированием руды блок имеет длину от 30 до 180 м (рис. 3). Подготовка его начинается с проходки восстающих и рудоспусков. Очистные работы начинают после проходки восстающих на всю высоту этажа. На руднике «Сигма» данный вариант подготовки оказался более экономичным, чем вариант с выкреплением восстающих одновременно с очистными работами.

Рис. 3. Система разработки с магазинированием руды на руднике «Сигма».

 

Рудник «Бьютт» (США). Месторождение разрабатывается системой разработки с магазинированием и отбойкой руды скважинами, пробуренными из восстающих. Подготовка заключается в проведении рудного откаточного штрека, буровых восстающих и дучек для выпуска руды.

Очистные работы сводятся к отбойке руды скважинами, пробуренными из восстающих и выпуску ее через  люки в вагонетки. Восстающие проходят через 20-30 м с помощью полков «Алимак». Бурение скважин ведут с платформы, подвешенной в восстающем с помощью лебедки, которая установлена на вентиляционном штреке. На платформе монтировано два перфоратора и машина для зарядки скважин.

Восстающий расширяют  в щель,. И скважины бурят параллельно  одна другой. Чтобы избежать бурение скважин вблизи поверхности забоя, 1-2 комплекта скважин оставляют невзорванными. Опыт рудника «Бьютт» интересен тем, что отбойку руды при системе с магазинированием ведут скважинами глубиной 10-15 м и применяют специальные полки для бурения и зарядки скважин, пробуренных из восстающих.

Анализируя выше приведенный  опыт применения систем разработки с  магазинированием руды, следует отметить, что основным недостатком системы является высокие показатели разубоживания руды. Следовательно, одним из основных направлений повышения эффективности данных систем следует считать снижение разубоживания руды путем модификации конструктивных элементов. Совершенствование системы с магазинированием идет в направлении совершенствования отдельных технологических процессов.

На отдельных рудниках внедряют раздельную выемку руды и  магазинирование вмещающих пород. Это позволяет по сравнению с валовой выемкой сократить разубоживание руды в 2,5-3 раза. Эффективность систем с магазинированием во многом зависит от технологии выпуска руды. При разработки тонких крутопадающих жил, надо правильно выбрать систему потому, что полезные ископаемые в большом количестве не разрабатывают.

 

1.4. Анализ основных методов выбора систем подземной разработки

 

Вопрос о выборе систем подземной разработки рудных месторождений на протяжении многих лет служит предметом специальных исследований ученых разных стран. Это обусловлено тем, что эксплуатация рудных месторождений характеризуется значительным разнообразием отличных по своей специфике горно-геолого-технических условий разработки.

Создание научно обоснованных методов выбора систем – сложная  задача, так как они должны обеспечить возможность получения правильного ответа на все вопросы, связанные с любой комбинацией условий, определяющих выбор системы.

Все методики выбора систем разработки предусматривают отбор  конкурирующих решений, представляющих собой группы (классы) систем разработки. Каждая методика базируется на определенной более или менее подробной классификации систем разработки.

Отбор конкурирующих систем разработки предлагалось осуществлять методом исключения или прямого отбора по постоянным и переменным факторов. В.Р. Именитов и О.А. Байконуров сделали попытку объединить эти методы. Они предложили исключить из дальнейшего рассмотрения системы разработки, выбираемые по переменным факторам. Окончательный выбор системы производится путем сравнения экономических показателей приемлемых систем.