Подземная разработка россыпных месторождений

     Вполне  понятно, что водоносность сильно осложняет, а иногда делает не возможным подземную  разработку без предварительного осушения и дренажа. На трудоемкость и технологию разработки россыпей оказывает большое влияние устойчивость кровли. Устойчивость кровли мерзлых россыпей обусловливает выбор системы разработки, способа управления кровлей и средств; механизации очистных работ.

     По  влиянию на технологию разработки кровлю в мерзлых россыпях можно подразделить на устойчивую, малоустойчивую и неустойчивую. Устойчивая кровля позволяет создавать достаточно большие обнажения, не поддерживаемые крепью. В рабочем пространстве устанавливают только вспомогательную призабойную крепь для поддержания заколов и отслоений. Малоустойчивая кровля допускает временные обнажения на шаг уходки за один цикл работ по выемке песков. Крепление забоев осуществляется подхватами или стойками с верхняками. Неустойчивая кровля требует опережающего крепления.

     Одновременно устойчивость кровли мерзлых россыпей подразделяют на классы согласно классификации по устойчивости, приведенной в ПТЭ рудников, приисков и шахт, а также по классификации по устойчивости многолетнемерзлых пород, приведенной в табл. 1.1.

     Согласно  Правилам технической эксплуатации породы по устойчивости классифицируются: 

-  весьма неустойчивые - исключающие разработку без крепления;

-  неустойчивые - допускающие обнажения без крепления до 10 м², но требуют крепления при длительном стоянии;

-  средней устойчивости - допускающие обнажения без крепления до 100 м², но требуют крепления при длительном стоянии;

-  устойчивые - допускающие обнажения без крепления до 600 м², при длительном стоянии необходимо крепление только в отдельных ослабленных местах;

-  весьма устойчивые - допускающие обнажения без крепления до 1000 м² и более, при длительном стоянии не требуют крепления. 

     Для талых россыпей применяют также  специфическую классификацию устойчивости пород кровли: 

     1 класс. Устойчивая кровля - допускает обнажение до 3-х верхняков. Поддержание в течение нескольких часов и даже смен может осуществляться верхняками на выдвижных элементах (без стоек);

     2 класс. Слабоустойчивая - допускает  в сухом состоянии обнажение  на 1 -3 верхняка с немедленным их возведением на выдвижных элементах. Рекомендуется легкая дополнительная крепь из досок и частичная маскировка забоя;

     3 класс. Неустойчивые - требуется  применение забивной крепи, установка  рам, зачастую полная маскировка  забоя. 

     По  трудности добывания талые породы россыпей подразделяют на 5

классов, учитывающих состав песков, валунистость, цементацию.

     Породы 1 -го и 2-го классов разрабатывают  без применения БВР. 

     1-й  класс: несвязные песчано-галечные, песчано-щебеночные, песчано-глинистые и малосвязные песчано-щебеночно-галечные грунты;

     2-й  класс: галечники, связанные суглинком; уплотненные или связанные песчано-илистые грунты с галькой и щебнем; глинистые грунты с небольшим количеством гальки и щебня;

     3-й  класс: сцементированные глиной песчано-галечные фунты с мелкими валунами; суглинки с галькой и щебнем. Разработка ведется ручным кайлением с применением БВР по низам в объеме от 0,6 до 1,0 шпурометра (шпм) на 1м³ песков;

     4-й  класс: галечно-глинистые или песчано-глинистые грунты со значительным количеством (до 50 %) беспорядочно расположенных средних и крупных валунов или плит. Разрабатывают кайлением с применением БВР в объеме от 1,0 до 1,3 шпм/м³;

     5-й  класс: породы характеризуются большим количеством крупных валунов (более 50%), обломков горных пород с валунами, песком и глиной. Разработка осуществляется отбойными молотками с применением БВР в объеме 1,3- 1,8 шпм/м³.

      Валунистость, то есть наличие в песках крупных  окатанных обломков коренных пород  крупностью не более 200 мм., в значительной степени затрудняет добычу. Выдача валунов на поверхность в составе песков увеличивает объем перевозимого груза, усложняет промывку песков.

 

Классификация устойчивости массива  многолетнемерзлых  пород.

«Инструкция по разработке многолетнемерзлых россыпей подземным способом. Камерные и столбовые системы разработки», 2000 г. 

     Геомеханическое состояние  горных выработок и  технологических обнажений  массива  горных пород предопределяет безопасную  и  эффективную  разработку месторождений  полезных ископаемых. Выбор параметров конструктивных элементов систем  разработки, паспортов крепления и технологии работ определяется, прежде всего, естественной устойчивостью массива горных пород.

     Ввиду многообразия горно-геологических  условий и их изменчивости целесообразно  использовать на практике обобщенные методы оценки устойчивости, основанные на учете качественных и количественных признаков, характеризующих конкретные горно-геологические условия.

     В результате таких обобщений появляется возможность объединить условия  по определенным признакам в определенные группы (классы). Именно такой классификацией являлась «Классификация устойчивости мерзлых обломочных пород в обнажениях их горными выработками для россыпных шахт Северо-Востока», утвержденная ВПО «Союззолото» в 1977 г. В ней за основу разделения пород на 5 классов устойчивости приняты следующие факторы: состав, генезис и строение толщи пород мощностью до 15 м; естественная температура пород непосредственной кровли. 

     За  время применения "Классификации - 1977" выявлены некоторые ее особенности:

• абсолютное большинство месторождений Северо-Востока по

горно-геологическим  условиям относятся к первому, второму  и третьему классам устойчивости (высокоустойчивые, устойчивые, средней  устойчивости);

• не имеется достаточных обобщений опыта подземных горных работ по отработке россыпей в условиях двух последних классов пород - малоустойчивых и неустойчивых;
• некоторые классификационные признаки не имеют определенных количественных значений, что вызывает разночтения и субъективизм при определении класса устойчивости,  например в оценке фактора «криогенная текстура».

 

   В результате последующих исследований геомеханических процессов, обобщения  практического опыта подземной  разработки многолетнемерзлых россыпей и применения «Классификации – 1977» выполнена ее корректировка в части включения в число классификационных признаков только количественно определяемых, уточнения методик определения классификационных признаков, увязки в единой форме с горно-техническими критериями устойчивости пород кровли параметров систем разработки и паспортов крепления.

   Настоящая Классификация предназначена для  установления класса устойчивости многолетнемерзлых  пород кровли при обнажении их горными выработками и может  использоваться в процессе проектирования и ведения горных работ для определения параметров конструктивных элементов систем разработки, разработки паспортов крепления очистных и подготовительных выработок, технологических схем и процессов, обеспечивая безопасность и эффективность подземной разработки многолетнемерзлых россыпей.

1. Классификация многолетнемерзлых  обломочных пород  по устойчивости.

 

     1.1. Под устойчивым состоянием горной  выработки (обнажения массива горных пород) понимается сохранение формы и размеров, обеспечивающих безопасность и нормальное производство технологических процессов в течение заданного времени с минимальными затратами на поддержание.

     1.2. Массив горных пород россыпных  месторождений классифицируется  на пять классов устойчивости (табл. 1.1.).

     1.3. В основу Классификации положены признаки, характеризующие физическое состояние пород (литологический состав, естественная температура пород в массиве, льдистость, содержание дисперсного заполнителя, мощность толщи однородного слоя, залегающего над вынимаемым пластом) и имеющийся опыт ведения горных работ.

     1.4. В толще покрывающих пород выделяют: ложную, непосредственную и основную кровли.

     1.5. Классификация служит основанием  для определения параметров и  горнотехнических критериев устойчивости  обнажений в зависимости от  систем разработки, основные из  которых:

     - при камерных системах: допустимый  пролет камеры  при допустимой площади обнажения кровли в камере , гарантирующий установленный срок устойчивого стояния кровли камеры; допустимое абсолютное значение опускания пород кровли в камере ;

     - при столбовых системах: допустимая  площадь обнажения кровли отрабатываемого  столба  , при которой обеспечивается плавный без разрыва сплошности ее прогиб за период отработки столба; допустимое абсолютное значение опускания пород кровли в рабочем участке на расстоянии 15м. от груди очистного забоя. 

     1.6. Рекомендуемые параметры конструктивных  элементов систем разработки  и варианты паспортов крепления  очистных и подготовительных выработок для соответствующих классов устойчивости кровли приведены в табл. 1.1. 

Таблица 1.1

Классификация устойчивости массива многолетнемерзлых  пород россыпных месторождений. 

Номер и наименование класса устойчивости	Характеристика  толщи пород	Физико-технологические  показатели
		температура пород, °С	суммарная льдистость, %	мощность пород  непосредственной кровли ( не менее), м.
I высоко-устойчивые	Разнообразные крупнообломочные породы массивной текстуры с песчаным, супесчаным или суглинистым заполнителем (объем 20-50%)	ниже -6	12-20	5
II устойчивые	Состав пород аналогичен I классу. То же Однородные дисперсионные  суглинистые и пылевато-глинистые породы слоистой или массивной текстуры.	-6…-3    ниже -6 ниже -6	12-25    12-25 25-50	5    2 5
III средне-устойчивые	Состав пород аналогичен I классу. Однородные дисперсионные супесчаные, суглинистые или пылевато-глинистые породы слоистой или массивной текстуры. Льдопорода, чистый лед.	-3…-1    -6…-3                ниже -4	10-30    25-50                более 50	2    2
IV неустойчивые	Разнообразные крупнообломочные и дисперсионные породы любого состава и текстуры. Те же породы засоленные (более 0,25% солей). Сыпучемерзлые породы, слабо сцементированные людом («сушенцы»).»	выше -1        любая    Любая	6-50        любая    любая	любая        любая    любая
весьма  устойчивые	Любые	Талые	-	-

 
 
 

   Примечание  к табл. 1.1: Контактами, разделяющими непосредственную и основную кровлю, могут быть:

• граница между слабосвязанными  толщами одинакового литологического состава, но разного гранулометрического состава;
• граница между слабосвязанными толщами одинакового гранулометрического состава, но разного литологического состава;
• пролинзовка льда;
• пролинзовка тонкодисперсного материала.

2. Отвод поверхностных вод и осушение россыпи.

 

     Обводненность россыпей создает серьезные осложнения при их разработке. В той или иной степени обводнены практически все талые россыпи, залегающие ниже русла рек и ручьев. Наиболее водоносны россыпи, залегающие непосредственно под руслом реки и перекрытые несвязными водопроницаемыми породами. Перед отработкой таких россыпей необходимо проведение специальных мероприятий по отводу вод от россыпи. Несмотря на отведение русла реки или ручья от россыпи водонасыщенность наносов продолжает сохраняться, поэтому необходимо дальнейшее осушение россыпи.

     При подземной разработке россыпей осушению уделяют большое внимание, так как попадание воды в подземные выработки резко снижает устойчивость выработок, осложняет ведение всех горных работ, а зачастую делает невозможным. Количество воды, попадающей в горные выработки, в значительной степени зависит от количества выпадающих осадков, фильтрационных свойств торфов, а также от наличия подземных водоносных горизонтов. Большое количество воды может поступать в шахту при применении систем разработки с обрушением, через образующиеся при этом трещины и провалы. Прогнозирование поступления воды в горные выработки осуществляется на основании аналогии россыпей и условий их разработки или расчетом на основании гидрогеологических изысканий.

     До начала вскрытия шахтного поля необходимо осуществить отвод всех поверхностных вод за пределы шахтного поля. На водоносных россыпях следует понизить уровень подземных вод путем предварительного проведения подземных дренажных выработок.

2.1. Отвод поверхностных вод.

 

     Отвод русел водных протоков с территории шахтного поля за границы земельного отвода осуществляют руслоотводом (руслоотводным  каналом или траншеями).

     Расположение  и тип руслоотвода зависят  от ширины долины, характера ее склонов  и литологического состава наносов. При строительстве руслоотвода требуется определить необходимую пропускную способность руслоотвода, тип и месторасположение руслоотвода, конструкцию гидросооружений.