7.4 Основные производственные процессы очистной выемки руды
7.4.1 Общие сведения
К основным производственным процессам очистной выемки руды относят: отбойку руды, вторичное дробление, выпуск и доставку отбитой руды до откаточного горизонта, управление горным давлением.
Каждый из перечисленных процессов может существенно влиять на показатели других процессов. Так, плохое дробление руды при отбойке требует больших объемов вторичного дробления ее и снижает производительность доставки руды. Вторичное дробление руды, осуществляемое взрывным способом, вызывает значительные простои в работах по доставке руды, что удорожает ее и снижает производительность блока.
7.4.2 Отбойка руды
Отбойка руды – отделение части руды от массива с одновременным дроблением ее на куски. Основные требования к отбойке: возможно более полное отделение руды от массива в пределах проектного контура, минимальное законтурное обрушение массива, хорошее качество дробления (снижение выхода крупных кусков, требующих вторичного дробления), возможно более высокая производительность блока и минимальные затраты.
Отбойка руды производится с применением буровзрывных работ, механических средств и самообрушения.
Выбор способа отбойки зависит от горно-геологических условий, физико-математических свойств руды и принятой системы разработки.
При отбойке руды буровзрывным способом заряды помещают в шпуры или глубокие скважины или же применяют так называемые минные заряды. Шпуры в рудном теле пробуривают на глубину не более 5 м и диаметром до 75 мм. Для их бурения применяют пневматические бурильные молотки (перфораторы) или самоходные буровые каретки на пневматическом или гусеничном ходу. Шпуры располагают горизонтально, вертикально или наклонно с направлением как снизу вверх, так и сверху вниз (рис. 7.10). Целесообразная глубина, диаметр, расположение шпуров устанавливаются практикой, а их число и масса заряда взрывчатого вещества — специальными расчетами.
Рис. 7.10. Схема отбойки руды шпурами:
а — слоевая выемка в нисходящем порядке с отбойкой горизонтальными шпурами; б —то же, с отбойкой вертикальными шпурами; в — слоевая выемка в восходящем порядке с отбойкой горизонтальными шпурами; г — то же, с отбойкой вертикальными шпурами; д — потолкоуступная выемка; е — подэтажная отбойка
При шпуровой отбойке достигаются равномерное, достаточно мелкое дробление руды, полная ее выемка у контактов залежи и сравнительно меньшее разубоживание. Однако шпуровая отбойка имеет высокую трудоемкость и затрудняет одновременное обрушение больших объемов руды. Применяется шпуровая отбойка при разработке неустойчивых руд системами с креплением выработанного пространства, а также залежей мощностью не более 5..8 м.
Отбойка руды взрыванием зарядов в скважинах глубиной 5..50 м и более и диаметром от 60 до 150 мм широко распространена при разработке мощных рудных тел. Для их бурения применяют различное оборудование: перфораторы, погружные пневмоударники, буровые агрегаты и станки.
Скважины располагают параллельно или под углом к поверхности массива, на которую производят послойную отбойку руды. Эта поверхность граничит со свободным пространством или с раздробленной на куски горной массой (отбойка в зажиме, рис. 7.11).
Рис. 7.11. Схема отбойки руды скважинами:
а — на открытое пространство; б — в зажиме
Рис. 7.12. Расположение скважин в слое:
а — параллельное; б — веерное
Отбойка в зажиме рекомендуется в мощных и средней мощности залежах с любым углом падения при крепких и средней крепости рудах. Отбойка в зажиме позволяет снизить выход крупных кусков, что интенсифицирует выпуск и доставку руды в 1,5— 2 раза, исключает необходимость в предварительном образовании открытого пространства, обеспечивает условия для магазинирования руды.
Расположение скважин в слое (рис. 7.12) может быть параллельным и веерным. При веерном расположении с одного положения станка можно пробурить серию скважин. Веерное расположение применяется главным образом при руде средней крепости и там, где по условию расположения буровых выработок нельзя бурить параллельные скважины.
Параллельное расположение скважин применяют при крепкой и очень крепкой руде, равномерность дробления которой имеет особо важное значение.
Преимущества отбойки руды взрыванием зарядов в глубоких скважинах по сравнению с взрыванием в шпурах заключается в увеличении производительности труда по отбойке в 2—3 раза, повышении безопасности работ, снижении запыленности рудничного воздуха, обеспечении условий для применения более производительных систем разработки.
Отбойка руды взрыванием зарядов в глубоких скважинах применяется при мощности месторождения не менее 6—8 м и устойчивой руде.
Минная отбойка — отбойка руды путем взрывания сосредоточенных зарядов большой массы, располагаемых в специально проводимых для этой цели или уже имеющихся выработках. Минную отбойку применяют при разработке мощных месторождений крепких рун при обрушении целиков и потолочин, в которых имеются готовые выработки для размещения зарядов, или же для этого проводят серию горизонтальных выработок небольшого сечения а короткими ответвлениями в виде камер (карманов). В них укладывают взрывчатое вещество, после чего выработку вновь забучивают рудой или же оставляют открытой.
Механическая отбойка полезного ископаемого производится с помощью отбойных молотков или комбайнов в комплексе с механизированной крепью; применяется при добыче относительно мягких руд (марганца, калийных солей).
Самообрушение — наиболее экономичный способ отделения руды от массива. Происходит оно под действием собственного веса руды и давления налегающих пород. Данный способ применяется крайне редко, так как при нем невозможно управлять качеством отбойки. В подавляющем большинстве случаев ему присущ очень высокий выход негабаритных кусков руды, резко увеличивающий трудоемкость процессов доставки руды и вторичного дробления ее.