книги из ГПНТБ / Дубынин, Н. Г. Совершенствование технологии выемки тонких наклонных жил

Т а б л и ц а 3

Технико-экономические данные по системам разработки на руднике Приморском

устойчивое их состояние, при этом допускаются обнажения кров­ ли 200—800 м2.

Руды и породы имеют различную крепость: * а) глинистые сланцы и алевролиты 4—8; б) они же на участках нарушений 3—5; в) песчаники плотные 6—14; г) рудные сетчатые зоны 6—9; д) массивные сульфидные жилы 8—10.

Изложенная выше характеристика свидетельствует о сложных условиях, при которых ведется выемка жил на руднике Примор­ ском. Но это месторождение не является уникальным. Анало­ гичными условиями характеризуются месторождения, разраба­ тываемые рудником Валей и др.

Выемка наклонных жил. На руднике для определения наибо­ лее рациональных систем разработки были испытаны:

1) различные варианты потолкоуступной системы с распорной крепью;

2)выемка полосами по восстанию с обрушением пород кровли;

3)сплошная система разработки с выемкой по простиранию.

* Здесь и далее приведены коэффициенты крепости руд и пород по шкале проф. М. М- Протодьяконова.

10

в 1962 г. в очистных блоках № 1, 2, 3 штрека 62 (жила Вне­ запная) был испытан вариант потолкоуступной системы разработ­ ки с двойным скреперованием руды (рис. 1). Доставка отбитой

РУДЫ производилась по специально оборудованным скреперным полкам.

В результате был установлен ряд преимуществ этого варианта системы разработки: а) не производится поддержание отработан­ ной части блока; б) сократилось вторичное разубоживание руды; в) уменьшились потери руды.

Рис. 2. Система разраоотки с выемкой полосами по восстанию и обрушени­ ем пород кровли.

Кроме того, были получены более высокие технико-экономи­ ческие показатели и меньшее разубоживание руды. Установлена возможность ведения работ и в недостаточно устойчивых поро­ дах, что послужило дальнейшему развитию данной системы на руднике (табл. 3).

В 1961 г. ИГД им. А. А. Скочинского на руднике был испытан вариант системы разработки с выемкой полосами по восстанию (рис. 2). Выемку полосы шириной 5—8 м начинали с фланга бло­ ка. В процессе выемки полосы очистное пространство закрепля­ лось распорной крепью. Отбитая руда скреперной установкой доставлялась на откаточный штрек. Для снижения объема кре­ пежных работ (отказ от органной крепи) породы кровли обрушали двумя рядами шпуров глубиной 2,8 м. Технико-экономические показатели этого варианта оказались ниже средних, получаемых рудником при применяемых им вариантах систем. Промышлен­ ные испытания выявили недостатки испытанного варианта сис­ темы: повышенный расход леса и дополнительные затраты, свя­ занные с обрушением пород кровли (см. табл. 3). Малый фронт очистного забоя не позволял производить интенсивную отбойку

11

A^ 1

Рис. 3. Система разработки с выемкой лавой но простиранию и креплением очистного пространства.

руды, поэтому данный вариант не получил применения на руд­ нике.

В начале 1963 г. с участием научных сотрудников ЦНИИОлово был испытан вариант сплошной системы с выемкой по простира­ нию. Очистная выемка велась в блоке 5—26 (жила Главная), начиная от восстающего (рис. 3). Забой обуривали на всю наклон­ ную высоту, применяя перфораторы Г1Р-ЗОК с пневмоподдерж­ ками.

Доставку руды из блока производили скреперной установкой ЛУ-10 с емкостью ковша 0,2 м3, при этом максимальная суточная производительность забоя составляла 120 т.

Выработанное пространство поддерживали распорной крепью. По мере отработки блока предусматривалось возведение орган­ ной крепи. Несмотря на неудовлетворительную организацию ра­ бот и нарушения паспорта крепления блока, что вызвало обру­ шение пород кровли, были получены результаты несколько выше, чем средние по руднику (см. табл. 3).

Опытные работы показали перспективность системы со сплош­ ной выемкой по простиранию. Недостаточный опыт ее применения не позволил определить рациональные параметры выемки. Опыт­ ные работы были прекращены в связи с отсутствием эффективных средств механизации бурения шпуров и доставки руды.

С 1963 г. разработка наклонных жил производится исклю­ чительно потолкоуступной системой с выемкой полублоками и двойным скреперованием руды. Подготовка блока заключается в проходке флангового и центрального (вспомогательного) вос­ стающих и оформлении горизонта нижней подсечки. Длина бло-

12

Т а б л и ц а 4

Технико-экономические данные потолкоуступной системы разработки

ка принимается 40—50 м, его наклонная высота составляет 55— 65 м, расстояние между выпускными люками 4—6 м (см. рис. 1). Полученные технико-экономические показатели (табл. 4) за 1962— 1966 гг. ее применения свидетельствуют о том, что в течение пяти лет не наблюдалось существенного роста производительности тру­ да в забое. Ряд организационных и технических мероприятий, проведенных работниками рудника, не дал нужных резуль­

татов.

Отбойка руды. В настоящее время отбойка руды в блоках на Приморском руднике производится мелкошпуровым способом.

Рис. 4. Расположение шпуров в забое:

I —двухрядное I I —трехрядное ш ахматное.

13

Т а б л и ц а 5

Технико-экономические данные буро-взрывных работ

Шпуры бурят быстроударными перфораторами I1T-2Q и г,,™ ПР-ЗОК. Буровая сталь Ст.55 С2. Коронки съемные тим « т Г армированы твердым сплавом ВК-11, ВК-15 крестообразной Лоп мы с прерывистым лезвием, диаметр 38—40 мм. Обычно глѵбина шпуров не превышает 1,6 м. В зависимости от мощности рудного тела применяется и соответствующая схема расположения шпѵ ров. При мощности рудного тела до 1 м используют двухрядное шахматное расположение шпуров, при мощности 1 -1 5 м -

трехрядное (шахматное) (рис. 4). В качестве ВВ служат аммони­ ты и детониты, а также игданиты.

выполнение немеханизированных операций.

Большой опыт применения мелкошпурового способа отбойки жил показал следующие его недостатки:

1. При обуривании забоя ручными перфораторами весьма труд­ но располагать шпуры в проектной плоскости отрыва. Шпуры неизбежно пересекают слои пород, что при взрыве зарядов шпуров

приводит к их отбойке, а это влечет за собой сверхнормативное разубоживание руды.

2. Усиленные заряды шпуров (1,2-1,4 кг) оказывают значи­ тельное сейсмическое воздействие на трещиноватые породы кров­

ли, что способствует заколообразованию и обрушению их и неред­ ко вызывает остановку работ в забое. ѵ

3. Большие затраты труда на выполнение немеханизирован­ ных операции.

Доставка руды. На руднике с освоением скреперных лебедок получила развитие схема двойного скреперования руды в блоке (см. рис. 1). Руда скреперуется по изготовленным полкам до восстающего, а затем второй скреперной установкой, смонтиро­ ванной на горизонте откатки, доставляется по грузовому отде-

14

лению восстающего на откаточный горизонт, где этой же лебедкой РУДУ грузят в вагонетки. Расстояние между полками в зависимости от угла падения жилы и степени устойчивости пород кровли принимают равным 8—12 м. После взрывания зарядов шпуров лишь 20—30% руды силой взрыва доставляется на скреперный полок, основная же ее масса остается на почве блока. В связи с этим руду необходимо доставлять на скреперную дорожку, что производится вручную, с помощью скребка.

В настоящее время на руднике применяют скреперные уста­ новки 2ЛСЭ-14, реже 2ЛСЭ-7. Скреперы гребкового типа, литые, емкостью 0,15—0,'25 м3. Практикой скреперной доставки на руд­ нике установлено, что этот способ доставки эффективен при тран­ спортировке руды до 20—30 м и при выемочной мощности не менее 1,3 м. Но и при данных условиях производительность скре­ периста не превышает 50—70 т/смену. В условиях обычной вые­ мочной мощности (1 м) скрепер емкостью 0,25 м3 едва вписыва­ ется в очистном забое и в процессе его работы происходит частое заклинивание, порывы троса и т. п., при этом производительность установки падает до 20—40 т/смену, т. е. является низкой. Сле­ довательно, технология доставки руды нуждается в совершенство­ вании.

Поддержание очистного пространства, При недостаточно устой­ чивых породах кровли выемка жил на руднике производится с обязательным креплением выработанного пространства. При­ нятый метод управления кровлей предусматривает крепление очистного пространства распорными стойками диаметром 16—25 см. На рис. 5 показана схема крепления очистного блока. Расстояние между рядами стоек обычно составляет 1—1,3 м, между стойками

15

Т а б л и ц а 6

Объем работ и трудоемкость немехшшзированных процессов

в ряду — 1, 2—1,4 м. При менее устойчивой кровле возводят уси­ ленное крепление, состоящее из кустовой крепи, а в местах ин­ тенсивного заколообразования выкладывают костровую крепь.

Все операции крепления (доставка крепежного леса в блок, заготовка стоек, выемка «прилунков», постановка и расклинка стоек) производятся вручную, поэтому процесс крепления харак­ теризуется высокой трудоемкостью. Как и на большинстве ана­ логичных рудников, расход леса велик и достигает 0,1 м3 на 1 м3 добываемой руды.

Таким образом, на руднике применяется единственный метод управления кровлей — поддержание очистного пространства рас­ порной крепью, которому присущи следующие недостатки: 1) повы­ шенная опасность работ; 2) большая трудоемкость работ по по­ становке крепи; 3) большой расход крепежного леса.

Трудоемкость очистной выемки. Из приведенного обзора выпол­ няемых процессов следует, что большинство операций очистной выемки не механизировано и производится вручную. В табл. 6 приведены данные, характеризующие объем и трудоемкость немеханизированных операций при отработке наклонных жил на руд­ нике Приморском.

Характерно, что на руднике в сутки задалживается 55 чел/смен немеханизированного труда, что составляет 29% от общего числа смен забойной группы. Наибольшую трудоемкость немеханизи­ рованных операций составляет доставка руды вручную (24 чел/сутки) и крепление распорками (22 чел/сутки).

На рис. 6 показана диаграмма распределения затрат рабочего времени на добычу 1 м3 руды. Наибольшую трудоемкость имеют процессы доставки руды (52,3%) и крепления (25,1%). Эти пока­ затели аналогичны данным ряда других рудников (см. табл. 2).

Таким образом, несовершенство технологии выемки наклонных жил на Приморском руднике заключается в низкой производи­ тельности забойного рабочего (1,59 м3/смену), в больших потерях и разубоживании руды, в большом расходе лесоматериалов (0,7 м3/м3), в низкой степени механизации добычных работ.

16

§3. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ ЖИЛ

Как было рассмотрено (§ 1,2), потолкоуступиые системы раз­ работки, широко применяющиеся на рудниках, имеют невысокие технико-экономические показатели, следовательно, они должны быть заменены более рациональными.

Система разработки должна целесообразно сочетаться с основ­ ными процессами, входящими в комплекс очистных работ. В част­ ности, необходимо хорошее сочетание с принятой технологией бурения и доставки руды. По результатам исследований [3, А, 34, 38, 50, 681 этим условиям отвечает система с выемкой по про­ стиранию, ее следует также признать рациональной в отношении эксплуатации и полной загрузки забойного оборудования. Сле­ довательно, как было показано в § 2, для создания высокопроиз­ водительной технологии выемки наклонных жил целесообразно

Рассмотрим применительно к этой системе направления по совершенствованию отдельных технологических процессов.

Выбор рационального направления совершенствования способа отбойки руды. За последние 8—10 лет средствами механизации бурения служат перфораторы ЛТ-29, ПТ-36, ЛР-ЗОЛБ, ПР-ЗОК. С применением коронок малого диаметра (34—36 мм) скорость бурения этими перфораторами увеличилась на 40—60% [6, 42]. Однако производительность бурильщика в очистных забоях остается невысокой и составляет в среднем 8 м3 на выход (см. табл. 1), так как вспомогательные операции пе механизированы и требуют большой затраты ручного труда. Даже при четкой ор­ ганизации труда бурильщика 40—55% сменного времени уходит на вспомогательные операции. Следовательно, для уменьшения трудоемкости работ необходимо создать буровые установки меха­ низированным выполнением вспомогательных операций.

В настоящее время отечественные заводы выпускают малога­ баритные электробуры типа ЭБГ. Они могут быть использованы в условиях малой выемочной мощности и невысокой крепости пород. Промышленные испытания на угольных и сланцевых шахтах выявили их хорошие эксплуатационные качества. При бу­ рении в породах с коэффициентом крепости 6—8 механическая скорость бурения сверлами составила 1,6 м/мин, а в породах крепостью 10—12 — 0,5 м/мин [57]. Поэтому целесообразно испытать электробуры на бурении руд и пород Смирновского месторождения, крепость которых небольшая (см. § 2).

Из изложенного видно, что перспективное направление повыше­ ния производительности труда бурильщиков — разработка техноло­ гии бурения с применением машин электровращательного действия.

Как показано в § 1, 2, отбойка маломощных рудных тел осу­ ществляется мелкошпуровым способом. Известна также практика отбойки руды зарядами шпуров увеличенной длины и скважи­ нами. Так, на Дарасунском руднике для отбойки руды с коэф­ фициентом крепости 6—8 использовались шпуры, пробуренные перфораторами ПР-30К глубиной 3,5—4 м и КЦМ-4 глубиной 7 м с начальным диаметром 46 мм при выемочной мощности 1,2 м. Производительность бурильщика составила 9,7—15 м3/смену, забойного рабочего 3,1—3,7 м3/смену, расход ВВ 1 —1,2 кг/м3 [4].

На руднике Галимый при выемочной мощности 1,1—1,2 м применение шпуров глубиной 4 м резко улучшило показатели отбойки. Если с применением шпуров глубиной 1,2—1,6 м произ­ водительность бурильщика составила 2,2—.3,5 м3/смену, то после перехода на глубокие шпуры она достигла 5,3—7,5 м3/смену [39].

Имеется также положительный результат отбойки тонких жил зарядами скважин и за рубежом [ 7(51.

Таким образом, из применявшихся до сих пор способов от­ бойки руд при разработке жил рациональным направлением является использование в благоприятных условиях глубоких

18

шпуров и скважин. В связи с этим такой метод целесообразно принять за основу при разработке более совершенной технологии отбойки руды.

Выбор рационального направления совершенствования спо­ соба доставки руды. Удельные затраты труда па доставку руды от общих затрат по системе на рудниках, разрабатывающих жильные месторождения, составляют 20—62%, а в среднем 41% (см. табл. 2). Это объясняется выполнением некоторых операций по доставке руды вручную, что значительно сдерживает рост производительности труда.

При отработке жил наклонного падения руда самотеком движется плохо. В связи с этим применяются механизированные

с применением этого способа [36]. Практикой установлено, что производительная работа скреперных установок достигается при расстоянии доставки не более 30 м и при выемочной мощности не менее 1.3 м [4, 21, 25]. Но и в этих условиях она обычно не пре­ вышает 40—60 т/смену.

кости скрепера при работе в узком очистном забое невозможно. Наряду с этим скреперная доставка имеет ряд достоинств:

1) совмещение процесса погрузки с доставкой руды на откаточную выработку; 2) возможность доставки руды при изменчивых углах падения жилы.

Таким образом, недостатком современных скреперных устано­ вок является несовершенство конструкций исполнительного ор­ гана — скрепера с системой приводящих канатов, блочков.