Отработка разрезного блоко гор.+170 Юкспорского месторождения Объединенного Кировского рудника ОАО «Апатит»

1. Выработки, которые проходятся  по направлению минимального  главного напряжения по необходимости  применять полигональные формы  сечений  выработок, устойчивые к  динамическим проявлениям горного  давления и периодически определять  категорию удароопасности пород. При выявлении участков с категорией «ОПАСНО» применять специальные меры по снижению концентрации напряжений в краевой части выработок.

2. Не всегда представляется возможность пересечения выработкой тектонических нарушений под углом близким к 900. Необходимо определять характер нагружения пород в зоне нарушения и производить разгрузку пород, крепление стенок и кровли выработки.

3. При проходке выработок  под безрудными зонами небольших размеров проверять уровень концентрации напряжений в краевой части и применять меры в соответствии с требованиями Указаний.

При выявлении в выработках категории «ОПАСНО» применяются специальные меры по предотвращению горных ударов:

- камуфлетное взрывание  шпуров и скважин, сотрясательное  взрывание зарядов ВВ производится в процессе проходки выработок на участках, где не ожидается дополнительной пригрузки в процессе ее эксплуатации;

- разгрузка краевой части  выработок с помощью щелей  и скважин производится на  участках с постоянной опасностью  проявления горных ударов (в зонах  тектонических нарушений, в областях  с признаками повышенной удароопасности, под небольшими безрудными зонами и целиками, в зоне влияния фронта очистных работ);

- полигональные формы  сечения выработок, контурное взрывание, регламентирование проведение выработки  во времени (временный отстой) применяется  на участках предполагаемого  повышения концентрации напряжений  или при появлении внешних  признаков удароопасности.

При ведении очистных работ

Ведение очистных работ связано с большей вероятностью проявления горных ударов, чем при проведении одиночных полевых выработок. Это связано с интенсивностью ведения горных работ, их концентрацией и одновременным нарушением равновесного состояния массива (проведением очистных работ) на большой площади. Кроме этого происходит постоянное совмещение влияния природных (геологических) и техногенных факторов, способствующих резкому, скачкообразному повышению концентрации напряжений в краевых частях выработок и на элементах горных конструкций.

Своевременное и точное выполнение организационных, технологических и специальных профилактических  мероприятий по предотвращению горных ударов на очистных работах имеет важную роль для обеспечения безопасного ведения горных работ:

• отработку залежи производить от центра к флангам шахтного поля расходящимися фронтами, общее движение фронта должно осуществляться от выработанного пространства на массив;
• не допускать изрезанности массива выработками, проведения опережающих выработок, не предусмотренных проектом;
• производить опережающую отработку участков залежи с природными концентраторами напряжений или их разгрузку скважинами по всей площади;
• при отработке удароопасных участков в выработках применять усиленное крепление кровли, взрывные работы вести дистанционно из безопасной зоны;
• на отдельных локальных участках выработок при категории «ОПАСНО» или по решению технических органов производить снижение концентрации напряжений в краевой части с помощью камуфлетного взрывания шпуров и скважин, сотрясательного взрывания зарядов ВВ, бурения разгрузочных скважин, регламентирования подвигания забоя и применения других мероприятий, разработанных для конкретных условий и одобренных комиссией по горным ударам.

 

4. Горно-подготовительные работы

1. Схема подготовки запасов

Принятая схема подготовки вырезного блока 4/7 гор. +170м Юкспорского месторождения предусматривает проходку комплекса подготовительных выработок, необходимых для транспортировки горной массы, подачи свежего воздуха, отвода отработанной струи, обеспечения запасными выходами и т.д.

В состав основных подготовительных выработок горизонта входят:

1. Материально-ходовые штреки;

2. Вентиляционно-транспортные орты;

3. Буро-доставочные штреки;

4. Ходовые и вентиляционные восстающие, рудоспуски.

 

Подготовительные работы осуществляются с автотранспортных уклонов при общем порядке направления работ сверху вниз.

Запасы каждого подэтажа подготавливаются к очистной выемке независимо друг от друга с увязкой рудоспусками и запасными выходами.

Проходка транспортных штреков (МХШ) предусмотрена преимущественно в породах лежачего бока.

Учитывая сложные контуры рудных залежей, на отдельных участках массива допускается незначительное отклонение от расчетных значений заложения транспортных штреков с целью минимизации объемов проходки и сохранения относительной прямолинейности выработок.

Места заложения транспортных ортов и рудоспусков на подэтажах определены исходя из представленной схемы откатки.

Форма сечения основных подготовительных выработок (штреков и ортов) принята сводчатая и определяется из условий проходки и безопасного движения самоходного (нерельсового) оборудования и на основании типового проекта ПКО ОАО «Апатит».

Рисунок 4.1 – Типовое сечение горно-подготовительной выработки

 

Порода, образующаяся при проходке выработок на первой стадии подготовительных работ, выдаётся через автотранспортные уклоны.

После проходки рудоспусков и сбоек с ними порода перепускается на концентрационный горизонт, откуда рельсовым транспортом доставляется к стволам и выдается на поверхность. При достаточном развитии подготовительных и очистных работ породы от ГПР могут быть частично размещены в непогашенных полевых выработках, выведенных из эксплуатации.

Для этажа и подэтажей предусмотрено, как минимум по два независимых механизированных выхода – автотранспортные уклоны и межэтажные ходовые восстающие.

Вентиляция выработок осуществляется по нагнетательной схеме. Свежий воздух поступает от стволов по квершлагам и далее по транспортным штрекам и ортам проветривает рабочие блоки и через вентиляционные восстающие отработанная струя выдаётся на вышележащие горизонты, откуда по стволам ЦВС 1,2 и 3 и вентиляционной штольне на поверхность.

2. ГПР и виды крепления.

Подготовка подэтажей ведется в следующем порядке. С автоуклона проходится заезд на подэтаж, с которого на север и юг вдоль лежачего бока за пределами рудного тела по породе строится МХШ. В ходе строительства с него же проходятся поперечные БДО, с которых, в свою очередь, в висячем боку по руде строится ОШ. В ходе строительства подэтажа горные выработки сбиваются на ранее пройденные вертикальные выработки (рудоспуски, вентиляционные восстающие, ходовые восстающие и т.д.). Объемы ГПР рассчитываются непосредственно при выборе системы разработки.

Виды и параметры крепления выбираются в зависимости от горнотехнических и геомеханических условий эксплуатации выработок. Определение видов крепления выработок производится на основании инструкции по креплению горных выработок на рудниках ОАО «Апатит», 2010 г.

Все отрабатываемые в расчетном году горизонты Кировского рудника отнесены к опасным по горным ударам. В связи с этим в выработках, где установлены признаки горного давления, регламентом предусматривается выполнение мероприятий, предусмотренных «Указаниями по безопасному ведению горных работ на месторождениях склонных и опасных по горным ударам (Хибинские апатит-нефелиновые месторождения)», 2010 г.

В целом на руднике на проходке горно-подготовительных выработок предусмотрены следующие виды  крепления:

- вентиляционно-транспортные штреки и панельные орты, материально-ходовые орты и автоуклоны – железобетонные штанги, или железобетонные штанги с набрызгбетоном толщиной не менее 50 мм;

- крепь из монолитного бетона на подэтажных выработках предусматривается на участках проходимых в зонах тектонических нарушений. Общий объем таких выработок составляет 4 – 5 %.

Проходка горных выработок осуществляется в соответствии с технологическими паспортами, в которых отражается:

- геологическая характеристика руд и пород, по которым производится проходка, необходимость крепления, вид крепи, шаг отставания крепи от груди забоя и время возведения. При необходимости указываются мероприятия по предупреждению удароопасности.

 

5. Выбор систем разработки и область их применения в горно-геологических и горнотехнических условиях Юкспорского месторождения выше высотной отметки + 170 м.

В настоящее время на Кировском руднике применяются две разновидности системы разработки с обрушением руд и вмещающих пород:

- подэтажное обрушение с торцевым  выпуском (71%);

- этажное обрушение с донным выпуском (20%) ;

- подэтажным обрушением и выпуском руды на траншейное днище (9%).

На 2013 году система разработки с подэтажным обрушением и торцевым выпуском на Кировском руднике является основной, её удельный вес применения составляет не менее 70% и продолжает расти. Применение данной системы разработки в горно-геологических условиях месторождения Юкспор позволяет получать высокие технико-экономические показатели. Так потери и разубоживание при применении ромбовидных камер в условиях Кировского рудника составляют не более 16–19%, что для систем разработки с обрушением руд и пород является относительно хорошим показателем. Кроме того, применение высокопроизводительного погрузочно-доставочного и бурового оборудования обеспечивает высокую производительность труда и низкую себестоимость добытой рудной массы, что позволяет получать максимальную прибыль при небольшой валовой ценности руды. Простота конструктивных элементов данной системы разработки, а так же низкий удельный расход подготовительно-нарезных выработок, отсутствие необходимости строительства днища очистного блока и монтажа оборудования для выпуска и доставки руды, являются её неоспоримыми преимуществами по сравнению с другими системами разработки.

Однако при всех достоинствах системы разработки с подэтажным обрушением и торцевым выпуском необходимо отметить и её существенные недостатки:

-относительно  высокие потери и разубоживание, являющиеся следствием процесса  выпуска отбитой руды под обрушенными  породами;

-применение  данной системы разработки возможно  только при гарантированном обрушении  покрывающих пород, так как отбойка  руды производится в зажиме  на обрушенную ранее породу;

-невозможность  одновременной отбойки больших  объёмов руды в одной ромбовидной  камере, что влечёт за собой  увеличение частоты ведения взрывных  работ и количества камер, находящихся  в одновременной очистной выемке;

-при выпуске  руды должен осуществляться постоянный  контроль над качеством отгружаемой рудной массы из очистных камер.

В настоящее время на подземных рудниках ОАО «Апатит» проводится работа по внедрению системы разработки с подэтажным обрушением и выпуском руды на траншейное днище. При применении данной системы разработки упрощается строительство днища очистного блока, погрузочные траншеи формируются взрыванием комплектов глубоких скважин, так же как при отбойке очистных камер, при этом полностью исключается ручной труд проходчиков и горнорабочих. При применении данной системы разработки отбойка руды в очистных камерах может производиться в больших объёмах, что существенно снижает частоту проведения взрывных работ. Кроме того при применении выпуска рудной массы на траншейное днище процесс обрушения налегающих пород может происходить с некоторым отставанием от фронта очистных работ. Доставку руды из траншей выполняет мощное самоходное оборудование, обеспечивающее высокую производительность.

Принимая во внимание фактические горно-геологические (постоянные факторы) и горнотехнические условия, существующие на Кировском руднике в настоящее время, а также переменные факторы (устойчивость руд и пород, ценность руд, физико-механические свойства и т.д.), для отработки запасов апатит-нефелиновых руд выше высотной отметки +170 м предварительно рекомендуется применение следующих систем разработки:

- подэтажного  обрушения с торцевым выпуском;

- подэтажного  обрушения с траншейным выпуском.

1. Подэтажное обрушение с торцевым выпуском

Данная система разработки рекомендуется для отработки мощных и весьма мощных рудных тел.

Основные параметры системы разработки:

- расстояния  между буродоставочными штреками – 16 -18 м;

- высота  подэтажа – 20-25 м;

- высота  этажа – 3 подэтажа;

- угол  откоса боков ромбовидных камер - 70º;

- длина (ширина) блока по простиранию  –216 м;

-длина (ширина) блока вкрест простирания равна горизонтальной мощности рудного тела;

-толщина (мощность) отбиваемого слоя руды  5 метров, высота отбиваемого слоя руды 35 - 36 м.

Отбойка руды производится секциями ромбовидной формы. За один прием отбивается 1-2 веера скважин. Подготовительные работы заключаются в последовательной проходке: подэтажных транспортных штреков, транспортных ортов, буродоставочных штреков (ортов), вентиляционных восстающих. Применение данной системы разработки возможно только при гарантированном обрушении налегающих пород и заполнении ими очистного пространства. Буродоставочные выработки располагаются вкрест простирания. При применении подэтажного обрушения начало очистных работ на каждом подэтаже начинается с разделки отрезной щели. В первую очередь осуществляется проходка отрезной выработки, из которой проходится отрезной восстающий. На восстающий разделывается отрезная щель, затем на отрезную щель отбивается первый слой руды, которая по мере выпуска заполняется пустыми породами. Далее отбойка осуществляется на  обрушенный массив. Отработка очистного блока производится в нисходящем порядке.

Рисунок 5.1 – Подэтажное обрушение с торцевым выпуском

 

Таблица 5.1 - Показатели извлечения при применении подэтажного обрушения с торцевым выпуском  и объёмы ГПР (расстояние между БДШ- 18 м)

Ориентация камер	Балансовые запасы блока т	Потери         %	Разубо- живание       %	Удельный расход горизон- тальной проходки м/1000 т	Удельный расход вертика льной проходки м/1000 т	Общий удельный расход выработок   м/1000 т
Вкрест простирания	19 500 000	15,7	16,4	1,47	0,29	1,77
По простиранию	19 500 000	15,1	16,2	1,40	0,28	1,68
Средние показатели	19 500 000	15,4	16,3	1,44	0,29	1,73