Совершенствование технологического комплекса очистной выемки в условиях рудника «Мир»

Доставка: Доставка отбитой руды осуществляется ПДМ. Панель обслуживается обычно одной машиной. При работе в 2 камерах такая машина обеспечивает месячную производительность 15 тыс. т руды. При меньшей мощности рудного тела (15—30 м) месячная производительность машины ST2A в панели из четырех камер составляет 7 тыс. т.

УГД: Управление горным давлением осуществляется с помощью твердеющей закладки и рудных целиков, которые в последствии отрабатываются скважинной отбойкой.

ТЭП: Производительность труда рабочего 42,4 т/смену. На руднике было выполнено сравнение системы разработки с оставлением столбчатых целиков с обычным вариантом отработки горизонтальными слоями с закладкой, включающей последующую нисходящую слоевую выемку целиков. Оказалось, что суммарное разубоживание и потери руды составили соответственно 5 и 14 % в первом случае и 7 и 0 % — во втором. Суммарные издержки на добычу 1 т руды составили в первом случае 8,5, а во втором — 12,5 долл.

Особенности технологии:

Примерно 84 % всей руды добывается системой разработки горизонтальными слоями с закладкой и доставкой ее самоходным оборудованием, 5 % — со скреперной доставкой руды. Около 8 % руды добывают при выемке целиков, отбиваемых глубокими скважинами, и 3 % — при проведении подготовительных и нарезных работ.

2.1.3. Патентный поиск решений по системе разработке.

 

С целью вложить в проектируемую систему разработки действительно новые технологии, необходимо не только провести анализ существующих или применяемых технологий, а также и рассмотреть относительно новые изобретения в искомой области, которые скорее всего ещё не были апробированы на практике.

В процессе патентного поиска были найдены несколько интересных идей, которые вполне могли бы быть использованы в наших условиях с целью улучшить показатели извлечения полезного ископаемого, а также повысить безопасность работ.

1. Пневмозакладка.

Формула изобретения

Способ закладки при выемке полезного ископаемого двусторонними заходками, включающий закладку выработанного пространства заходок, разрезного штрека и их сопряжение твердеющими смесями, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работ за счет улучшения качества заполнения пустот закладочным материалом в выработанном пространстве заходок и закрепном пространстве разрезного штрека, производят дозакладку выработанного пространства заходок и закрепного пространства разрезного штрека на сопряжении с заходками твердеющей полимерной пеной, размещают заряды ВВ в твердеющей полимерной пене и перед закладкой разрезного штрека производят уплотнение твердеющей полимерной пены взрыванием размещенных в ней зарядов ВВ.

 

Рис. 9. Схема осуществления способа, вертикальный разрез по оси заходок.

 

1 – разрезной штрек(орт); 2 –  заходка; 3 - недозаклад; 4 – закрепное  пространство; 5 – заряд ВВ.  

2. Очередность  выемки заходок.

Формула изобретения

Способ  слоевой выемки рудных тел, включающий  отработку полезного ископаемого  слоями сверху вниз,   выемку каждого слоя заходками первой,  второй очередей и   закладку  выработанного пространства твердеющей смесью,   отличающийся тем,  что,  с целью повышения  производительности   труда и  снижении  трудоемкости очистных и закладочных работ,  ширину заходок первой очереди принимают равной суммарной  ширине заходок  второй и третьей очереди,   при этом   заходки  первой очереди  каждого слоя располагают  под заходками второй и  третьей очереди, а  заходки второй и  третьей  очереди -  под заходками первой очереди отработанного вышележащего  слоя.

Рис. 10. Вертикальный разрез рудной залежи в период её отработки.

1 – верхний слой; 2 –нижний слой; 3 – заходка первой очереди; 4, 6  – заходки второй очереди; 5, 7 – заходки третьей очереди;

 

3. Способ разработки с разнопрочной закладкой.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений с закладкой, включающий выемку полезного ископаемого слоями сверху вниз в границах выемочного участка, отработку слоев заходками, образование в забое заходок свободной поверхности, отбойку руды в заходках бурением и взрыванием шпуров и закладку выработанного пространства заходок разнопрочными твердеющими смесями, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда за счет улучшения использования бурового и погрузочно-доставочного оборудования, повышения качества закладки и снижения ее стоимости, а также уменьшения объема подготовительных работ, формируют массив промежуточного слоя увеличенной мощности с двумя свободными поверхностями последовательной отработкой сначала верхнего смежного с ним слоя, а затем нижнего смежного с ним слоя, после чего образуют дополнительную свободную поверхность в промежуточном слое образованием отрезной щели на границе выемочного участка и производят его отработку в отступающем порядке, закладку осуществляют в непрерывном режиме и заполняют выработанное пространство всех трех слоев одновременно, причем смесями пониженной прочности заполняют выработанное пространство промежуточного и верхнего слоев.

Рис. 11. Схема разработки.

1 – наклонный съезд; 2 – заезд  на слой; 3 – разрезной слоевой  штрек; 4 – первый слой; 5 – заходки; 6 – второй (нижележащий слой); 7 – промежуточный слой; 8 – отрезная щель; 9 – вертикальные шпуры; 10 – закладочный трубопровод; 11 – перемычка.

 

 

2.1.4. Выбор конкурентоспособных вариантов систем разработки.

 

 Итак, исходя из вышесказанного, для данных горно-геологических условий применимы 2 класса систем разработки: с закладкой выработанного пространства и с обрушением. Наиболее подходящими из этих классов будут системы: горизонтальные слои с закладкой, камерная с закладкой, этажное и подэтажное обрушение. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой системы с позиции предъявляемых к ним требований:

 

Таблица 2. Сравнение вариантов систем разработки.

Требование к системе разработки	Система разработки
	Горизонталь-ные слои с закл.	Камерная с закладкой	Этажное обрушение	Подэтажное обрушение
1. Добыча п.и.: Производительность Качество руды	+ ++++	++ +++	++++ +	+++ ++
2. Экономичность: Производительность труда Себестоимость	+ +	++ ++	++++ ++++	+++ +++
3. Безопасность	+	++	++++	+++
4. Полнота извлечения	++++	+++	+	++
5. Экологичность	++++	++++	+	+
6. Целостность п.и.	++++	+	+	+
7. Нарушение земной поверхности	++++	++++	+	+

 

Данная таблица наглядно демонстрирует преимущество системы горизонтальные слои. Ей присуще очень важные достоинства по полноте извлечения, сохранению целостности полезного ископаемого,  качеству добытой рудной массы, а также не нарушаемости земной поверхности горными работами. Однако, система имеет и ряд недостатков: высокая себестоимость в связи с закладочными работами, низкая производительность труда, а также сравнительно невысокая безопасность ведения горных работ, связанная с присутствием человека в очистном пространстве.

Исходя из этого предлагается в данной курсовой работе подробно рассмотреть два варианта системы разработки горизонтальными слоями: базовый вариант (предлагаемый в проекте) и усовершенствованный.

Направления совершенствования:

• снижение себестоимости;
• повышение безопасности работ.

 

Базовый вариант. Камерно-целиковая система разработки с твердеющей закладкой и нисходящим порядком отработки. Механизированная отбойка.

 

 

Рис. 12. Базовый вариант.

 

2. Предлагаемый вариант. Камерно-целиковая система разработки с твердеющей закладкой и нисходящим порядком отработки. Мелкошпуровая отбойка.

 

Рис. 13. Предлагаемый вариант.

 

3. Процессы.

Очистная выемка при любой системе разработки включает три основных процесса: отбойку руды, т.е. отделение ее от массива и дробление; доставку руды – перемещение отбитой руды от забоя до откаточного горизонта; поддержание выработанного пространства.

 

3.1. Отбойка.

Для отбойки руды в камере при данных горно-геологических условиях целесообразно применить шпуровую отбойку. Вертикальные и горизонтальные шпуры предусматривается бурить высокопроизводительной установкой Boomer.

 

А) Базовый вариант.

Отбойка осуществляется механизированным способом, с помощью комбайна AM-85. Средняя уходка в смену на очистных работах составляет 10-12 м. Следовательно производительность комбайна составляет:

 

Q = lух*Sо.з, м3

 

где lух – длинна уходки за смену, м; Sо.з – сечение очистной заходки, м2.

 

Q = (10÷12)*18,3 = 183÷219,6 м3/смену

 

Ниже приводится чертёж комбайна:

Рис. 14. Чертёж очистного комбайна AM-85.

Достоинства:

• небольшие эксплуатационные расходы;

 

Недостатки:

• большие капитальные вложения;
• невысокая мобильность;
• большие габариты;
• высокая запылённость на рабочем месте.

 

Б) Предлагаемый вариант.

 

Для отбойки руды в камере при данных горно-геологических условиях целесообразно применить шпуровую отбойку. Вертикальные и горизонтальные шпуры предусматривается бурить высокопроизводительной установкой Boomer.

Качество дробления руды достигается равномерностью распределения взрывчатого вещества (ВВ) в объеме разрушаемого массива. Поэтому в рудном массиве необходимо создавать сеть горных выработок небольшого сечения. Шпуры бурят непосредственно из очистного пространства (рабочее пространство находится в очистном. Область применения шпуровой отбойки можно означить необходимостью зарядов малой мощности, что диктуется, например: малой мощностью М и сложностью морфологии рудного тела, где применение мощных длинных скважинных зарядов дает плохое оконтуривание забоя и является причиной повышенного разубоживания, либо повышенных потерь; недостаточной устойчивостью руды и пород в мощных залежах, где большие заряды дают большие обнажения, которые затем не могут сохранять свое статическое равновесие.

Достоинства:

• позволяет осуществлять выемку практически по контуру рудного тела;
• минимальное разубоживание;

Недостатки:

• небольшая производительность;
• опасность при применении;
• трудоемкость.

Параметры шпуровой отбойки были просчитаны на ЭВМ.

В результате были получены следующие данные:

 

Удельный заряд ВВ:

qэ= 0,71 кг/м3;

Удельный расход ВВ:

qвв= 0,28 кг/т;

ЛНС:

W= 1,6 м;

Расстояние между шпурами в ряду:

а=1,28;

Общая длина шпуров:

L=150 м;

Количество отбиваемой рудной массы:

D= 562,45 т;

Общий расход ВВ на взрыв:

Q= 158,58 кг;

Выход руды с одного погонного метра шпура:

= 3,75 т/м.

Ниже (на рис. 15 ) приведена схема шпуровой отбойки по рассчитанным данным.

 

Рис. 15. Схема шпуровой отбойки.

 

3.2. Доставка.

А) Базовый вариант.

Доставка самоходными машинами – наиболее современное и распространенное решение сегодня.

Достоинствами ее являются мобильность, высокая производительность, исключение вспомогательных работ по переносу, монтажу, демонтажу, универсальность, возможность дистанционного управления.

В качестве недостатков следует выделить высокую стоимость оборудования (более 300 тыс $) при относительно малом сроке службы (3-6 лет), дороговизна запасных частей (особенно часто изнашивающихся шин), длительность ремонтов, требование повышенного расхода воздуха для проветривания, что вызывает не только повышенный расход энергии, но и увеличение числа и сечений горных выработок, необходимость выработок большого (9 и более м2) сечения для размещения машин.

Рудная масса посредством ПДМ транспортируется до блокового рудоспуска, где происходит её накопление. Затем она грузится с помощью ВДПУ в вагонетки и локомотивным транспортом доставляется в околоствольный двор. Локомотивный транспорт является самым совершенным способом перемещения груза с точки зрения энергозатрат.

Данная схема транспорта является наиболее распространенной и имеет высокую производительность, поэтому нет необходимости в её изменении.

 

3.3. Управление горным давлением.

Этот процесс не будет изменен в данной курсовой работе. К тому же он был подробно рассмотрен ранее, в курсовой по процессам.

 

4. Расчёт ТЭП.

В данной части курсовой работы будут рассчитаны главные технико-экономические показатели применения той или иной конструкции системы разработки. Будет сделан вывод о применении системы, основываясь на минимальной себестоимости.