11. Очистная выемка. Основные производственные процессы

Очистные работы являются главной стадией добычи угля и руды и включают комплекс операций по бурению шпуров и скважин, их заряжанию и взрыванию, по выпуску, вторичному дроблению, погрузке и доставке добытой рудной массы в пределах выемочных участков (блоков), а также операций по управлению горным давлением и поддержанию очистного пространства (крепление, закладка и т.п.).

Обычно процессы очистной выемки рассматривают укрупнено: отбойка, выпуск и доставка, крепление и закладка.

Отбойка– это отделение руды от массива и дробление ее до крупности, пригодной для выпуска и транспортирования. Основным видом отбойки руды является взрывная, когда заряды ВВ располагают в шпурах (шпуровая отбойка), глубоких скважинах (скважинная отбойка) или камерных выработках (минная отбойка). Только в очень некрепких рудах (марганца, калийных и поваренных солей) применяют отбойку механическими средствами (комбайнами). Испытывались также способы отбойки с помощью выбрасываемой под большим давлением воды (гидравлический способ), с помощью электрического луча, токов высокой частоты, ультразвука, лазера. В мировой практики имели место случаи отбойки руды ядерными зарядами.

При отбойке шпурами полости для ВВ – шпуры бурят ручными и колонковыми перфораторами, самоходными буровыми установками СБУ-2М, СБУ-2К, или колонковыми установками КБУ-50 и КБУ-80 с перфораторами ПК-60 и ПК-75.

На скважинной отбойке скважины диаметром 100-150 мм и глубиной от 4-5 до 30-40 м бурят станками НКР-100М, ЛНС-3 с пневмоударниками и шарошечными станками БШ-145. Скважины диаметром 50-80 мм бурят станками ПБУ-80 и КБУ-50, БУ-70У, 2СБУ-70 и др.

Для зарядки шпуров и скважин гранулированными ВВ применяются зарядчики типов: Курама, ЗЭП-Г, ЗП-2, ЗП-5, ЭДУ-50 и т.п. ВВ подается по полиэтиленовым шлангам сжатым воздухом на расстояние 250-300 м и по вертикали до 80 м. Взрыванием зарядов в шпурах и скважинах руда отделяется от массива и дробится до кондиционных размеров, т.е. таких, когда она пригодна для дальнейшего выпуска и транспортирования. Если при отбойке не достигается нужной степени дробления, то наиболее крупные ее куски – негабариты дробятся в выпускных выработках (дучках, воронках) или на почве скреперных и погрузочных выработок с помощью детонирующего шнура, накладных зарядов ВВ или зарядов в небольших шпурах (20-30 см). Иногда эта операция так называемого вторичного дробления осуществляется с помощью гидравлического бутобоя.

При отбойке скважины могут располагаться: а) параллельно одна другой; б) веерообразно, когда скважины в веере бурят с одной установки станка, а вееры располагают параллельно один другому; в) пучками, когда с одной установки станка бурят несколько веерных комплектов скважин. Шпуры при отбойке обычно располагают параллельно или под некоторым углом один другому.

Следующими процессами после отбойки являются выпуск, погрузка и доставка руды (при камерно-столбовой системе, слоевой выемке и т.п. – только погрузка и доставка). Можно выделить следующие способы:

1). Самотечный, когда руда по очистному пространству или выпускным выработкам самотеком поступает вплоть до ее погрузки в откаточные сосуды (рельсовый транспорт).

2). Скреперными установками и рельсовым транспортом.

3). Вибропитателями и рельсовым транспортом.

4). Погрузочно-доставочными машинами.

5). Вибропитателями и самосвалами.

6). С помощью специальных щитов и управляющих устройств.

7) Виброкомплексами.

8). Взрывная доставка.

В последние годы все более широко применяются 3-7-й способы выпуска, погрузки и доставки.

Поддержание очистного пространства и обнажения выработок осуществляются тремя основными способами: естественными целиками; искусственной крепью; закладкой выработанного пространства.

Крепи применяются двух видов: укрепляющие массив и поддерживающие его. К первому виду можно отнести штанговую крепь и набрызг-бетонную. Ко второму – различные крепи, располагаемые в выработанном пространстве: распорная, станковая, рамная, костровая, кустовая и др.

Закладку выработанного пространства применяют при разработке ценных или возгорающихся руд, а также в случаях необходимости сохранения объектов земной поверхности. Наиболее дешевой является гидравлическая закладка, когда гравий, щебень и песок доставляются по трубам к месту укладки в смеси с водой, затем вода осветляется и откачивается. Сухая закладка может доставляться в выработанное пространство либо самотеком сверху по выработкам или трубам, либо с помощью машин механического и пневматического действия.

Твердеющая закладка, в составе которой обычно в качестве вяжущего используют цемент, молотые гранулированные шлаки, гипс, ангидрит, золы и т.п., приготовляется либо на поверхности, либо на месте ее укладки. Жидкие и пластичные смеси транспортируют по трубам самотеком или с пневматическим поддувом. Жесткие смеси транспортируют конвейерами, скреперными установками, вагонетками и т.п., приготовляют их обычно под землей.

Другие процессы добычи руды следующие: 1) транспорт руды до выдачного ствола; 2) подъем руды на дневную поверхность; 3) усреднение качества руды в подземных условиях и на поверхности; 4) сортировка рудной массы; 5) предварительное обогащение рудной массы в тяжелых суспензиях и т.п.; 6) вспомогательные работы (доставка людей, оборудования, материалов, монтажно-демонтажные и ремонтные работы).

После выдачи на дневную поверхность руды цветных и редких металлов, горно-химического сырья и бедные железные руды обычно проходят стадию обогащения на обогатительных фабриках, откуда полученные из руд концентраты отправляются на металлургические и химические заводы.