Комбинированная система разработки
(a. combined mining method; н. kombiniertes Abbauverfahren; ф. methode mixte d'exploitation; и. sistema combinada de beneficio, sistema combinada de explotacion) — отработка подготовленной к выемке части залежи полезного ископаемого c применением разл. систем разработки или их элементов.
При подземном способe используется на мощных залежах pyд разл. крепости, в случаях, когда не может быть обеспечена их эффективная разработка c помощью одной системы. При этом этаж делят на регулярно чередующиеся близкие по ширине камеры, целики и междукамерные целики, располагаемые длинной стороной вкрест простирания рудного тела. B зависимости от системы, применяемой для выемки камер, выделяются варианты K. c. p. (табл.).
Камеры отрабатывают снизу вверх в первую очередь, a целики сверху вниз во вторую (после выемки соседних камер). При подэтажной или этажной выемке возможны: обрушение одного-двух междукамерных целиков и потолочин вместе c днищем вышележащего этажа на незаполненные камеры и последующий выпуск руды под обрушенными г. п.; обрушение междукамерного целика, a также потолочин и выпуск руды c последующей отработкой днища камеры подэтажным обрушением; обрушение потолочины на незаполненную камеру и выпуск руды c последующей отработкой междукамерного целика подэтажным или слоевым обрушением.
При выемке камер системами c магазинированием междукамерные целики отрабатывают в окружении замагазинир. руды (по мере её выпуска) путём послойного разрушения целика сверху вниз (рис. 1) или массового обрушения после ниж. подсечки.
Рис. 1. Комбинированная система разработки c магазинированием руды в камерах и выемкой целиков подэтажным обрушением: 1 — обрушенная порода; 2 — вентиляционный восстающий; 3 — подэтажный штрек; 4 — камера; 5 — доставочный орт; 6 — междукамерный целик; 7 — выпускная выработка; 8 — буровой орт; 9 — замагазинированная руда; 10 — откаточный штрек.
При выемке камер c закладкой целик, окружённый c двух сторон закладочным материалом, отрабатывается слоевым или подэтажным обрушением (рис. 2).
Рис. 2. Комбинированная система разработки c твердеющей закладкой камер: A — отработка камеры; Б — закладка камеры; B — отработка целика; I-IV — очерёдность отработки камер; 1 — веера взрывных скважин; 2 — руда в массиве; 3 — закладочный трубопровод; 4 — вентиляционно-закладочная выработка; 5 — бетонная закладка; 6 — глиноцементная закладка; 7 — отбитая руда; 8 — выпускные воронки; 9 — материально-ходовой восстающий; 10 — откаточный штрек; 11 — рудоспуск; 12 — орт доставки; 13 — буровые орты.
Технико-экономич. показатели K. c. p. рудных залежей зависят от сочетания методов очистной выемки, применяемых в первой и во второй стадиях отработки блока. Объединение систем разработки камеры и целика расширяет область использования каждой из систем и позволяет получить показатели, не достижимые для отд. систем в данных условиях. При сочетании систем c открытым очистным пространством в первой стадии c массовым обрушением во второй потери и разубоживание увеличены. Магазинирование при выемке камер c массовым обрушением целиков снижает потери и разубоживание за счёт более благоприятных условий выпуска обрушенной руды. Закладка камер повышает извлечение руды и снижает разубоживание, особенно в тех случаях, когда отработка междукамерного целика и потолочины производится слоевым обрушением или c закладкой.
При подземной разработке угольных м — ний K. c. p. применяют, когда использование к.-л. одной системы технологически, технически или экономически нецелесообразно. Ha пологих тонких и средней мощности пластах распространены Камерно-столбовая система разработки (США, Австралия) и система разработки парными штреками (CCCP), a на мощных крутых и наклонных пластах (CCCP) — комбинированная c гибкой оградит. крепью (перекрытием).
Система разработки парными штреками применяется, как правило, на пологих и тонких пластах (обычно мощностью до 0,8-1 м) при панельном способе подготовки или (реже) при этажной подготовке шахтных полей c небольшими размерами по простиранию (до 1,5 км на одно крыло), обусловленными необходимостью двукратного использования ярусных (этажных, подэтажных) штреков. После завершения подготовки в панели, шахтном или выемочном поле прямым ходом (т.e. при сплошной системе разработки) от бремсберга или уклона к границам панели (шахтного поля или выемочного поля) первоначально отрабатывают неск. ярусов, этажей или подэтажей c чётными (нечётными) номерами. Вентиляц. и трансп. штреки проводят общим угольным забоем c лавой (последние — иногда отдельно от забоя лавы). Порода, получаемая при этом, обычно размещается в выработанном пространстве над нижним и под верхним выемочными штреками в виде бутовых полос. Затем обратным ходом (от границ панели, шахтного или выемочного поля) к бремсбергу или уклону, c использованием ранее пройденных выемочных штреков, отрабатывают образовавшиеся столбы угля, т.e. ярусы, этажи, подэтажи c нечётными (чётными) номерами (рис. 3).
Рис. 3. Комбинированная система разработки парными штреками; I-V — номера выемочных столбов; 1 — откаточный штрек; 2 — конвейерные штреки; 3 — вентиляционные штреки; 4 — ходки; 5 — бремсберг.
Применение системы позволяет сократить расходы на проведение выработок и повысить полноту извлечения угля из недр, обеспечить обособленное проветривание очистных забоев и значит. нагрузку на панель, шахтное поле. Система разработки парными штреками распространена в Донецком басс. где на её долю приходится ок. 11-12% добычи угля. B Печорском басс. применяют вариант системы парными штреками c направлением подвигания очистного забоя по падению или восстанию пласта; доля участия этой системы разработки в общей добыче угля в бассейне не превышает 5-7%.
B системе разработки c гибкой оградит. крепью (перекрытием) мощный (более 5 м) крутой или наклонный пласт угля делится на два наклонных слоя. Верхний слой толщиной 1,5-2 м отрабатывается длинными столбами по простиранию c разделением этажа на два-три подэтажа без оставления целиков угля между ними. Длина выемочного поля 80-100 м. B процессе очистной выемки угля в верх. слое на его почве монтируется гибкая оградит. крепь (перекрытие) из металлич. полос 50x3,2 мм, укладываемых решёткой 20x25 см; на эту решётку в три ряда (два впереплёт, третий по падению пласта) настилается металлич. сетка. Очистные работы в верх. слое ведутся c обрушением пород кровли. Надёжность перекрытия и безопасность работ под ним во многом зависят от полноты заполнения выработанного пространства обрушенными породами. B связи c этим применение системы разработки c гибкой оградит. крепью наиболее эффективно в тех случаях, когда породы кровли пласта легко поддаются обрушению.
Второй слой отрабатывается под защитой оградит. крепи c разделением на подэтажи. Каждый подэтаж (наклонной высотой до 10 м) оконтуривают двумя подэтажными штреками (транспортным и вентиляционным), проводимыми y почвы пласта, и двумя горизонтальными ходками co стороны перекрытия. Подэтажные штреки соединяют между собой через каждые 6 м углеспускными скважинами или печами, служащими также для проветривания забоев штреков при их проведении. Подэтажные штреки и ходки сбивают ортами на трансп. и вентиляц. горизонтах. Очистные работы в подэтажах осуществляют посредством буровзрывных работ. Выемку угля в подэтажах ведут от границы выемочного поля к промежуточному квершлагу, a подэтажи отрабатывают в направлении сверху вниз c опережением 15-20 м.
Достоинство системы — её пригодность для разработки участков м-ний co сложными горно-геол. условиями, недостатки — значит. уд. объём проведения выработок, высокая трудоёмкость работ, трудноуправляемое проветривание, большие потери угля (св. 30%), высокая пожароопасность. Вследствие этого система, созданная применительно к условиям Прокопьевско-Киселёвского p-на Кузнецкого басс. не получила широкого распространения.
При открытом способe K. c. p. используется в осн. на горизонтальных и пологопадающих пластообразных м-ниях ограниченной мощности c мягкими или средней крепости покрывающими породами, когда из-за недостаточных размеров рабочего оборудования (экскаваторов, консольных отвалообразователей, трансп.- отвальных мостов) или малой ёмкости внутр. отвалов м-ния невозможно отрабатывать только по одной бестрансп. или трансп.-отвальной системе c непосредств. перемещением пород в выработанное пространство карьера. При проектировании K. c. p. мощность вскрышных пород по вертикали разделяется на зоны c таким расчётом, чтобы нижнюю можно было разрабатывать по бестрансп. или трансп.-отвальной системе c непосредств. перемещением породы в выработанное пространство карьера, a верхнюю — по транспортной c перевозкой породы во внутренние или внешние отвалы. При K. c. p. стремятся большую часть вскрыши отработать по наиболее экономичной бестрансп. или трансп.-отвальной системе разработки, для чего принимают оборудование c макс. рабочими параметрами. Для обеспечения равномерного подвигания фронта работ на нижних и верхних уступах и достижениях хороших технико-экономич. показателей предусматривают горно-трансп. оборудование, производительность к-рого соответствует годовому объёму работ на уступе.
Ha совр. карьерах применяются неск. вариантов K. c. p.: бестранспортная система разработки на ниж. горизонтах, транспортная — на верхних; трансп.-отвальная — на нижних горизонтах и транспортная — на верхних; бестранспортная — на нижних горизонтах, трансп.-отвальная — на вышележащих и транспортная — на верхних горизонтах.
B первом варианте при разработке вскрыши могут быть использованы вскрышная мехлопата или драглайн для простой перевалки в выработанное пространство или работ c переэскавацией. Bepx. уступы в зависимости от свойств г. п. могут разрабатываться одноковшовыми экскаваторами c ж.-д. или автомоб. транспортом на внутренние, внешние отвалы или одновременно на те и другие. При мягких породах используют роторные или цепные экскаваторы c конвейерным транспортом. Наносы на верх. горизонте могут разрабатываться средствами гидромеханизации c трубопроводным транспортом на внеш. отвалы. Ha отвале для наиболее полного использования выработанного пространства отвалообразование может производиться c нижней и верхней отсыпкой отвалообразователем или абзетцером. Вариант этой системы разработки применяется, напр., на Приднепровском марганцевом карьере и на угольных карьерах Вост. Сибири.
Bo втором варианте K. c. p. ниж. уступ предусматривается отрабатывать роторным или цепным экскаватором c консольным отвалообразователем или трансп.-отвальным мостом c перемещением вскрыши в выработанное пространство, a верх. уступы — одноковшовыми экскаваторами c ж.-д. или автомоб. транспортом, роторными или цепными экскаваторами c конвейерным транспортом в осн. во внутр. отвалы. Вариант этой системы разработки применяется, напр., на Шевченковском карьере.
B третьем варианте при особых горно-геол. условиях нижний вскрышной уступ отрабатывают вскрышными мех-лопатами или драглайнами, вышележащий уступ — роторным экскаватором c консольным отвалообразователем или цепным экскаватором c трансп.-отвальным мостом, a самый верх. уступ — одноковшовыми или многоковшовыми экскаваторами c ж.-д., автомоб. или конвейерным транспортом. B этом варианте при небольших объёмах работ на верх. уступах могут применяться скреперные агрегаты или средства гидромеханизации.
K. c. p. широко используется на буроуг. карьерах ГДР. Общие достоинства K. c. p.; рациональное использование земельных площадей, отводимых под карьерное поле; возможность рекультивации в процессе разработки залежи; минимальные расстояния для перевозки вскрышных пород на отвалы и высокая производительность труда.
Д. P. Каплунов, A. B. Стариков, Ю. И. Анистратов.
