Материал: Проходческо-очистные комбайновые комплексы калийных рудников. Ч. 1

- 18 -

их с очистными камерами достигает значительной (до 100 м ) величины. Поскольку выемочные штреки по мере подвигания очистного фронта погашаются, то для кратковременного их поддержания в зоне рабочих камер крепь не требуется.

Существенным недостатком панельного способа подготовки является жестко заданная длина камер, равная половине ширины панели, что не позволяет при необходимости (например, изменении средств доставки) оперативно ее менять.

На рис. 1.7 показаны варианты прямой (а) и обратной (б) отработки панелей (блоков). Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки.

Прямой порядок отработки панелей (блоков) приводит к большим утечкам воздуха через отработанные камеры. Кроме этого, все сопряжения панелей длительное время остаются в рабочей зоне панельных штреков и их эксплуатация сопряжена с повышенной опасностью.

Обратный порядок отработки позволяет значительно уменьшить недостатки прямого порядка и в ряде случаев оказывается предпочтительнее.

Панельно-блоковый способ подготовки пластов

Панельно-блоковый способ подготовки (рис. 1.8) заключается в том, что перпендикулярно к панельным штрекам проводятся дополнительные выработки - блоковые транспортные и вентиляционные штреки, разделяющие панель на блоки. Ширина каждого блока, измеряемая по оси блоковых штреков, равна половине ширины панели (обычно 200 м), а длина блока, определяющая длину камер, может приниматься различной и изменяться в процессе отработки панели. Обычно ширина блока и, следовательно, длина камер изменяется от 150 до 300 м. Блоковые транспортные штреки, так же как и панельные, проводятся тремя ходами комбайна. Блоковые вентиляционные штреки обычно проводятся одним ходом комбайна.

При комбайновой выемке руды в камерах и доставке ее от комбайнов самоходными вагонами могут быть применены два варианта доставки по блоковому штреку: скребковыми конвейерами и самоходными вагонами. В последнем случае число блоковых штреков зависит от варианта панельно-блоковой подготовки.

Панельно-блоковая подготовка позволяет устранить отмеченные выше недостатки панельной подготовки, однако, в свою очередь, наряду с преимуществами она имеет и недостатки. При ее применении необходимо проводить блоковые штреки. При этом

19

штреки, соответственно, северный и южный, 9,10 - блоко­

южный штреки,9 - выемочный штрек,10 - панельный кон­ вейерный штрек,11 - уклоны,12 - рудоспуски, 13 - на­ правление отработки панели, 14 - направление движе­ ния свежей струи воздуха, 15 - направление движения

исходящей струи воздуха

20

общий объем подготовительных выработок и стоимость подготовки оказываются большими, чем при панельной подготовке.

Так как панельно-блоковая подготовка не лишена недостатков, то она полностью не заменила панельную. На рудниках в настоящее время применяются оба способа подготовки.

На рис. 1.9 и 1.10 наглядно показаны принципиальные различия при панельно-блоковом и панельном способах подготовки шахтных полей.

1.3. ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ.

Принятая на рудниках камерная система разработки относится к системам с короткими очистными забоями. Она характеризуется тем, что между камерами оставляются ленточные целики различной «жесткости».

При камерных системах разработки выемка пластов производится буровзрывным и комбайновым способами (рис. 1.11,

1.12).

Ширина камеры при буровзрывном способе выемки определяется из условий устойчивости ее кровли, зависит от состава, свойств руды и покрывающих пород, а также от глубины разработки, и составляет 3-16 м.

При комбайновом способе выемки ширина комбайнового хода определяется типом и габаритами применяемого комбайна, а число ходов в камере по ширине - устойчивостью ее кровли.

Ширина междуходовых целиков, оставляемых по технологическим соображениям для обеспечения эффективной работы комбайна и повышения устойчивости кровли, принимается равной 0,6-1,6 м. Ширина междукамерного целика зависит от ширины камеры, мощности пласта, состава и свойств руды, глубины разработки и положения целиков относительно границ шахтного поля.

При незначительном расстоянии между рабочими пластами, измеряемом несколькими метрами, что характерно для рудников Верхнекамского месторождения, требуется соблюдение соосности камер и целиков по смежным пластам (рис. 1.13). Это необходимо для того, чтобы предотвратить разрушение междупластья и обеспечить синхронную совместную работу целиков по поддержанию налегающей толщи.

22

Рис. 1.13 Соосное расположение камер и целиков на сближенных пластах

Длина камер на БКПРУ-1 и БКПРУ-2 принята равной 200 м. На БКПРУ-4 при панельно-блоковом способе подготовки длина камер также равна 200 м.

Камеры при ширине до 7-8 м и мощности пласта до 4 м сопрягаются с выемочными и вентиляционными штреками полным сечением. При большей высоте и ширине камеры соединяются со штреками горловинами. Это делается в целях уменьшения площади обнажения кровли на сопряжениях со штреками, сокращения утечек воздуха путем установки перемычек и возведения фильтрующих перемычек при гидравлической закладке камер отходами переработки.

На руднике БКПРУ-2 при комбайновой выемке роль горловин выполняют стартовые выработки, которые соединяют комбайновые ходы в камере с панельными выемочными штреками. Целики, оставляемые между стартовыми выработками и панельными штреками, уменьшают площадь обнажения кровли и ее давление на штреки, но заметно увеличивают потери руды.

Камеры, как правило, располагаются перпендикулярно к панельным и блоковым штрекам. В отдельных случаях, когда позволяет гипсометрия пласта, для облегчения разворота комбайнов

При камерных системах отсутствует технологический процесс управления кровлей, а процесс крепления сведен к минимуму. Главные функции по поддержанию кровли при этих системах выполняют конструкции из природного материала — целики. Трудоемкость работ по креплению и управлению кровлей здесь почти в двадцать раз ниже, чем при системах разработки длинными очистными забоями. Поэтому производительность труда рабочего при камерных системах значительно выше.

Малый расход крепежных материалов, отсутствие поддерживающих и оградительных крепей в очистных и подготовительных выработках при камерных системах наряду с высокой производительностью труда обуславливают и низкую себестоимость добычи руды.

Высота камер по пластам АБ и Красный-П на БКПРУ-1 равна мощности пластов. На БКПРУ-2 и БКПРУ-4 высота камер по пласту АБ в значительной степени зависит от размеров исполнительных органов комбайна и составляет 2,6-3,5 м. Высота камер по пласту В карналлитового состава устанавливается в зависимости от мощности водозащитной толщи, но не более Юм.

Преимущества камерной системы:

1)Большие свободные пространства позволяют применять высокопроизводительные машины большой мощности;

2)Малое число людей, работающих в одном забое (бурильщик и скреперист или машинисты комбайна и самоходных

вагонов); 3) Высокая степень концентрации работ (работы в 4-5 камерах).

Недостатки камерной системы:

1)Большие потери запасов руды в недрах (до 60-70%);

2)Сложность проветривания тупиковых забоев;

3)Повышенная опасность динамических проявлений горного давления (внезапные выбросы соли и газа).

1.4.КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

ЗАКЛАДКА ВЫЕМОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА

Горные выработки калийных рудников, как правило, не нуждаются в сплошном креплении из-за достаточно высокой устойчивости пород. Крепление горных выработок носит эпизодический, реже —планомерный характер. Причем наиболее

24

широкое применение нашла штанговая крепь (иногда её называют анкерной крепью).

Капитальные, подготовительные и очистные выработки, проводимые по каменной соли, а также те, которые используются в течение непродолжительного времени, эксплуатируются без крепления.

При наличии больших отслоений кровли или опасности вывала отдельных частей массива после оборки кровли устанавливают штанговую крепь.

Работы по оборке производят вручную с почвы или с отбитой породы с помощью кирок и трубчатых стальных штанг длиной до 5 м заостренных на конце. При большей высоте выработанного пространства применяют различные устройства, например, механические стрелы, снабженные кабиной, из которой один человек с помощью такой штанги обирает кровлю.

Штанги для крепления выработок могут быть по конструкции металлические, бетонные, винтовые, а по принципу действия (взаимодействия с породой) натяжными, контактными и комбинированными.

Натяжные ш танги устанавливаются в скважине с начальным натяжением и с закреплением в скважине только замка.

Контактные штанги устанавливаются в скважине без начального натяжения и имеют контакт с породой по всей длине (винтовые).

Комбинированные ш танги устанавливаются с начальным натяжением в скважины, заполняемые бетоном, смолой и т.д.

Основные параметры штанговой крепи: длина штанги, сетка размещения штанг, начальное натяжение при принятом типе пгганги - определяются расчетами. Наиболее распространенными в Верхнекамских рудниках являются винтовые штанги контактного действия. Они представляют собой круглые стержни из стали, с резьбой специального профиля по всей длине с наружным диаметром 30 мм, шагом 30 мм, диаметром по телу винта 20 мм, длиной до 2000 мм.

Для их установки согласно паспорта крепления пробуривается шпур с помощью ручных электросверл и с помощью этих же сверл через специальный редуктор завинчивается штанга.

Все проходческие и очистные комбайны снабжены установками для бурения шпуров и установки штанг в ходе ведения работ.

При большом объеме работ для установки винтовых штанг могут использоваться специальные установки, смонтированные на самоходном шасси, различные самоходные каретки и станки.

- 25 -

На рис. 1.14 показаны различные виды штанг и вариант станка для установки винтовых штанг. На каждую выработку при необходимости разрабатывается (составляется) паспорт крепления с точным указанием всех параметров крепи (длина штанг, порядок установки, расстояние между штангами).

На калийных предприятиях Верхнекамского месторождения применяется закладка выработанного пространства. Ее применение обуславливается следующими задачами [12]

1.Сохранение сплошности водозащитной толщи (ВЗТ);

2.Уменьшение оседаний земной поверхности;

3.Увеличение извлечения руды из недр;

4.Улучшение проветривания горных выработок;

5.Уменьшение площадей, отторгаемых под солеотвалы;

6.Уменьшение засоления грунтовых вод и водоёмов.

Роль закладки, как упрочняющего фактора, достаточно проблематична. При смыкании закладочного массива с опускающейся кровлей закладка ограничивает смещение налегающего массива. Чем толще слой закладки, тем больше упрочняющее воздействие на целики. Различают два основных вида закладки - гидравлическую и сухую (механическую).

Гидровлическая закладка применяется только на Б1ЖРУ-1. Комплекс работ по гидрозакладке включает:

1)Приготовление пульпы;

2)Гидротранспортирование закладочного материала;

3)Укладку материала в приготовленное для закладки выработанное пространство;

4)Отвод и осветление возвратного рассола и откачку его на

поверхность для повторного использования.

Пульпа готовится на поверхности в специальных емкостях путём смешивания отходов, поступающих из обогатительных фабрик с рассолом, поступающим из рудника.

Пульпа по закладочному трубопроводу диаметром 150-200 мм подается на участки закладки под собственным весом (рис. 1.15).

Подготовительные работы на участке должны включать подготовку камер к закладке (возведение перемычек, установку вводов), подготовку и оборудование участковых рассолосборников, прокладку лотков и трубопроводов для возвратного рассола.

Назначение перемычек - изолировать закладываемую камеру или участок от остальных выработок. На руднике БКПРУ-1 при гидрозакладочных работах применяют фильтрующие (рис.1.16) и глухие дощатые перемычки.