4. Рациональный вариант системы разработки.

Рациональным в отличие от типового, по данным литературы, можно считать вариант системы разработки, который будет спроектирован с учетом нижеследующих рекомендаций, для условий месторождения по заданию. В дальнейшем этот вариант может быть оптимизирован по избранному критерию, например: по min себестоимости 1 тонны руды и т.п.; и тогда будет определяться как оптимальный.

4.1 Параметры конструктивных элементов системы

Параметры конструктивных элементов системы напрямую связаны с техническими возможностями применяемого технологического оборудования. Например: на апатитовых рудниках эффективная длина скреперования лебедками 100 ЛС -2С составляет 5 -30 метров, соответственно, длину скреперных штреков проектируют не более 30 м.

В системе разработки конструктивные элементы можно сгруппировать:

А – параметры подготовительно-нарезных выработок и соотношение последних;

Б – параметры нарезных и очистных выработок, секций (слоев и уступов) в контурах очистной выемки массива;

В – параметры выработок выпуска и доставки руды, днища блока;

Г – параметры естественных и технических средств поддержания, крепления выработанного пространства (целиков, крепи).

Теоретические расчеты указанных параметров применительно к широковариантным характеристикам породных массивов не всегда дают адекватные результаты. На практике, проектирование элементов рациональной системы можно основывать на описаниях и рекомендациях типовых систем разработки, используя характеристики технологического оборудования и в первую очередь, рекомендуемые область и параметры их эффективной эксплуатации.

Некоторые рекомендации по группам А, Б, В и Г:

Группа А – рассмотрена кратко в п. 5, см. также [8].

Группа Б – параметры отбиваемых секций (слоев, уступов, камер) руды определяется с учетом эффективной глубины и производительности бурения шпуров и скважин. При увеличении диаметра шпуров от 36 мм, 43 мм до 56 мм глубину шпуров можно увеличить от 1,5 ÷ 2 м до 5 ÷ 6 м, рассчитывая, что искажение сетки их расположения будет допустимым для взрывных работ (при увеличении диаметра увеличивается жесткость бурового става ). Шпуры могут быть параллельными (чаще) и веерными с плоскостями горизонтальными, вертикальными или наклонными.

Веерные скважины ø 78 мм бурят глубиной до 10 ÷ 15 м, ø105 и 125 мм – 10 ÷ 25 м (максимально 30 ÷ 35 м), параллельные скважины ø 145 и 243 (250) мм – 25 ÷ 45 м. Веерные скважины располагают чаще в вертикальной плоскости, реже в горизонтальной или наклонной. Параллельные скважины – вертикальными рядами.

При отбойке на очистное пространство толщина слоев руды обычно равна ЛНС.

При отбойке в зажиме: для торцевого выпуска – одним взрывом один, реже два слоя; для площадного выпуска – с учетом допустимого коэффициента разрыхления, например, при скважинах ø105мм – до 8 ÷ 10 слоев, т. е. 20 ÷ 25 м по направлению движения слоев. (см. также [4, 7]).

Группа В – воронки и траншеи должны иметь углы наклона образующих стенок, при гравитационном выпуске, не менее 63 ÷ 65°. Расстояние между выпускными окнами (дучками) определяется фигурой выпуска руды из магазина (камеры) и может рассчитываться, см. [4]. Аналогично при вибровыпуске. Для работы погрузочно-доставочных машин (ПДМ) целесообразно увеличение ширины буродоставочной выработки (торцевой выпуск): увеличивается поперечный диаметр эллипсоида фигуры выпуска и, как следствие, меньше и т.д. При площадном выпуске целесообразна меньшая толщина днища (замороженные запасы руды), но этот параметр рассчитывается в зависимости от угла наклона стенок выпускных выработок и расстояний между ними по горизонтали. См. также [4].

Группа Г – параметры целиков см. п.3, а также [1, 4, 5, 6]. Параметры и средства крепления выработок и очистного пространства см. [9] и справочно-информационные материалы по руднику Кируна (Швеция).

4.2 Порядок и технология подготовки блока к очистной выемке.

В общем случае порядок подготовки блока задается на стадии конструирования системы разработки последовательным сопряжением выработок: из откаточного штрека проходятся боковые восстающие.из которых засекаются подэтажные выработки и т. д. Но при этом могут быть различные варианты его реализации. Например, очистную выемку начинают только после окончания всех подготовительно-нарезных работ и перехода специализированной бригады с оборудованием на подготовку следующего блока. Другой вариант, это проходка минимума выработок необходимых и достаточных для начала очистной выемки в данном блоке (первого массового взрыва и т.д.) и затем параллельное ведение очистной выемки и дальнейшей подготовки блока.

С другой стороны, подготовка блока может производиться при различных критериях оптимизации:

– установленные сроки подготовки блока;

– сокращение длительности подготовки;

– минимизация затрат на подготовку;

– подготовка при ограниченной численности проходчиков и т.д.

В указанных и аналогичных случаях должны быть четко определены цели и ограничения на проектирование порядка подготовки.

Технология подготовки паспорта БВР, технология уборки забоев после взрывов, паспорта крепления выработок, применяемые схемы работ и оборудование – также могут рассматриваться с указанных позиций. Однако, если нет специальных указаний, порядок подготовки блока должен быть направлен по критическому пути (сетевого графика) на скорейшую первую очистную выемку с последующим параллельным ведением остальной подготовки, а технология подготовки должна основываться на самом прогрессивном горнопроходческом оборудовании с максимальным использованием его производительности и коэффициента занятости в рабочей смене. Количественно порядок и технология подготовки блока рассматриваются и реализуются в графиках (календарных или сетевых) – см. п. 7.

4.3 Горная техника для подготовительно-нарезных работ.

Конструктивное решение системы разработки – формы и размеры выработок, их взаимное расположение, транспортная связь на подэтажах и между подэтажами по высоте блока – в решающей мере определяются тем, какой парк горнопроходческого и очистного оборудования (машин, механизмов, установок) избирает автор рациональной системы разработки для заданных условий.

При традиционной стационарной и переносной технике (скреперные установки, ручные перфораторы и т.д.) выработки сопрягаются под прямым углом и блоке оборудуются подъемно-ходовые восстающие.

При современной самоходной и мобильной технике (буровые каретки, ПДМ и т.д.) выработки сопрягаются с учетом максимального радиуса поворота машин, а подэтажи связываются уклонами до 0,1 угла подъема.

Оба вида техники имеют свои и достоинства и недостатки. Так оборудование первой группы более дешевое по стоимости и обслуживанию, но характеризуется более низким коэффициентом использования. Вторая группа превосходит по стоимости первую на несколько порядков, но благодаря мобильности работает эффективно в рудных телах, практически, любой формы; при простоях, связанных только с её профилактическим обслуживанием и ремонтом. Выпускается как стационарная, так и самоходная техника типорядами (от малой габарито-мощности до большой), что позволяет избирать машины и установки в согласии с горно-геологическими и технологическими условиями при проектировании системы разработки [1, 4, 8].

В настоящем п. 4.3 необходимо, с учетом типов подготовительно-нарезных выработок (формы и площади сечений и т.д.), их протяженности, числа открывающихся проходческих забоев, при принятой организации работ сформировать комплекс технологических машин и механизмов: по процессам бурения шпуров, их заряжания, уборки и доставки руды, крепления выработок (по необходимости) проветривания, доставки материалов и т.п. Результат можно представить в таблице (см. приложение 2 табл. 1) и текстом.

Типы машин и механизмов, методика расчета их производительности представлены, например, в [3, 4, 5, 6, 8]. Анализ данных таблицы позволяет сформировать минимально достаточный комплекс машин для подготовки блока. Для более детального расчета подготовительно-нарезных работ по системе (в курсовом и дипломном проектировании) основные параметры и показатели проходки, в том числе по материалам и энергии, следует рассматривать по форме таблицы 2 приложения 2 [1, с.334].