Вскрытие месторождения, технология очистных работ

Основными вскрывающими выработками Восточного и Западного участков являются две штольни (Западная и Восточная) и два вертикальных ствола 7 бис и 9 бис.

Общие положения

Рудник «Заполярный» отрабатывает запасы вкрапленных медно-никелевых руд месторождения Норильск-1.

Верхние горизонты месторождения в горном отводе рудника вскрыты двумя штольнями, пройденными на горизонте +201м, и отработаны. В настоящее время залежь в поле рудника вскрыта кроме штолен двумя стволами (9-бис и 7-бис). Схема вскрытия фланговая.

Основными выработками являются:

• — западная и восточная штольни гор.+201 м;
• — откаточные выработки (штреки, квершлаги) гор. +90 м и +45 м;
• — вертикальные выработки, связывающие гор. +201 м, +90 м, +45 м (лифтовые подъемники с установками типа «Алимак» и ходовыми лестничными отделениями, капитальные рудоспуски).

Частично используются горизонтальные выработки гор. +140 м и наклонные выработки, связывающие гор. +201, +140, +90 м ранее отработанных полей. Действующими техническими проектами для отработки вкрапленных руд принята система этажного принудительного обрушения. Указанная система разработки, в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий, может применяться в трех вариантах:

• — с одностадийной выемкой и скреперной доставкой;
• — с одностадийной выемкой и торцевым выпуском с применением СДО;
• — с двух стадийной выемкой и торцевым выпуском с применением СДО.

Доставка горной массы из горно-подготовительных, нарезных и очистных работ к участковым рудоспускам и породным перепускам осуществляется ПДМ и скреперными лебедками. Откатка горной массы по выработкам откаточных горизонтов предусматривается контактными электровозами К14 и К10 в вагонетках ВГ-4 (4,5), ВБ-4, 0А и ВБ-2,5.

Весь объем добычи вкрапленных руд рудника «Заполярный» отгружается на Норильскую обогатительную фабрику.

Система разработки — этажного обрушения. Вариант системы разработки — принудительным обрушением руды. Порядок отработки — одностадийный (панельный) без образования целиков. Двух стадийный порядок отработки применялся на начальных этапах развития очистных работ в поле «прирезки». Планируется его использование также при разрезке на западном участке поля «прирезки» .

Фронт очистных работ должен как правило двигаться от обрушенного (отработанного) пространства на неотработанный массив. При отсутствии в районе вновь вводимого участка зоны обрушения возможна разрезка рудного тела в зоне естественного ослабления массива, например, тектоническими нарушениями. Допускается диагональная или перпендикулярная по отношению к обрушенной (отработанной) части поля разрезка рудного тела с движением фронта очистных работ в обе стороны и развитием очистных работ от обрушенной (отработанной) части. Отработка месторождения должна производиться блоками. Допускается объединение блоков в группы, отработка которых может вестись расходящимися фронтами от разрезки последовательно. Исходя из принятого способа управления горным давлением, и для обеспечения заданной производительности рудника, размеры блока следует принимать:

• — 60−70 м — ширина блока;
• — 100−120 м — длина блока.

Размеры блоков могут быть изменены исходя из горнотехнических и горно-геологических условий отработки.

Рудное тело в пределах блоков делится на панели шириной 56−70 м, ограниченные панельными штреками (ортами), расположенными на уровне буровых, вентиляционно-буровых горизонтов и горизонта выпуска.

Для отработки основной залежи рудного поля при развитом фронте очистных работ принимают одностадийную выемку. Целесообразность применения одного из вариантов системы выбирается исходя из горнотехнической обстановки и определяется проектом, утверждаемым главным инженером рудника. Высотой этажа считать расстояние от одного откаточного горизонта до другого, а при отсутствии второго откаточного — до вентиляционного горизонта. Высоту блока определять расстоянием по вертикали от выработок горизонта откатки до верхнего контура выработок посадки кровли. Параметры, порядок отработки, необходимый объем подготовительно-нарезных работ, схемы проветривания и транспортировки горной массы определяются проектом с учетом требований действующих правил безопасности и Регламентом.

В зависимости от мощности рудного тела его отрабатывают с одним или несколькими буровыми горизонтами (подэтажами). Нумерация буровых горизонтов (подэтажей) принимается снизу вверх.

Первый буровой горизонт располагают в почве рудного тела; последний (верхний) буровой горизонт совмещают с вентиляционным и располагают в кровле рудного тела.

I буровой горизонт соответствует I подэтажу, II буровой горизонт — II подэтажу и т. д. Применяемая технология проходческих и добычных работ и положения инструкции основаны на использовании переносного бурового и доставочного оборудования. Проходка подготовительных и нарезных выработок осуществляется по проектам, паспортам крепления и БВР, утвержденным главным инженером рудника, сечения выработок выбираются в зависимости от их назначения.

Рисунок — Типовые сечения горных выработок:

Рисунок — Типовые сечения горных выработок:

Допускаются увеличения размеров выработок по ширине и высоте на 0,5 м, при этом паспорт крепления может не пересматриваться. При увеличениях размеров выработок, превышающих указанную величину, паспорт крепления должен быть пересмотрен и переутвержден главным инженером рудника.

Рисунок — Типовые сечения горных выработок:

При проходке по породам и рудам с явно выраженной горизонтальной или горизонтальной слоистостью кровля выработок должна проводиться по контакту с обнажаемой «плитой» без нарушения ее монолитности взрывными работами во избежание дальнейших обрушений, при этом кровля выработки должна представлять горизонтальную или горизонтальную плоскость. Расстояние от почвы выработок первого бурового горизонта или от нижней границы отбиваемого (отбитого) массива до кровли выработок горизонта при подготовке днища воронками должно быть не менее 6 м.

При параллельном расположении выработок траншейно-бурового горизонта и выработок горизонта скреперования и расстоянии между почвой выработок траншейно-бурового горизонта и кровлей выработок горизонта скреперования (толщина потолочины) 3 и более метров их смещение в плане между осями должно быть не менее ширины выработки. При толщине потолочины менее 3 м, указанные параллельные выработки должны быть смещены в плане на расстояние не менее 2 м между ближними стенками. При перпендикулярном иди диагональном расположении выработок траншейно-бурового горизонта и горизонта скреперования (угол между осями вышеуказанных выработок от 90° до 45є), толщина потолочины между ними должна быть не менее 3,5 м. К подготовительным выработкам относятся: откаточные штреки (орты), блоковые восстающие, выработки горизонта выпуска и скреперования, вентиляционные, соединительные выработки (панельные или линейные штреки буровых и вентиляционного горизонтов), посадочные выработки (при их расположении в налегающих породах). К нарезным выработкам относятся: буровые и вентиляционно-буровые выработки и отрезные восстающие.

Рисунок — Схемы расположения траншейных и скреперных штреков при параллельной ориентировке:

Основным способом управления горным давлением считается полное обрушение налегающих пород. Для его обеспечения выполняется наведение искусственной трещиноватости в нижней части налегающих пород путем взрывания рядов (вееров) скважин диаметром 105−110 мм (принудительное обрушение налегающих пород).

Высота принудительного обрушения налегающих пород (от кровли рудного тела) после выхода обрушения на земную поверхность колеблется в поле от ½ до 2/3 мощности рудного тела. Шаг принудительного обрушения налегающих пород в поле отработки — 30 м, при разрезке — определяется проектом.

Зона обрушения на земной поверхности образуется при стирании пролета отработки к глубине разработки 1,5 и более и глубине горных работ менее десяти мощностей рудного тела. Полная подработка земной поверхности наступает при пролете отработки равном 1,7 глубине разработки.

Отработка рудного тела ведется лентами: ширина 1−15 м, длина в настоящее время — 60 м. Для оперативного управления — ленты отрабатываются частями — секциями по высоте и в плане.

Подготовка и нарезка осуществляется горизонтальными и наклонными выработками вентиляционно-бурового, буровых (в зависимости от мощности рудного тела), траншейного и скреперного горизонтов. Между этими выработками, а также между выработками горизонта скреперования и откаточным горизонтом проходят вертикальные выработки (рудоспуски, вентиляционно-ходовые восстающие, грузоподъемники). Кроме того, между выработками горизонта скреперования и траншейного горизонта проходятся дучки. Подготовка днища ведется преимущественно траншеями, разделываемыми секциями из выработок траншейного горизонта при взрывании веером скважин диаметром 50−65 мм. Локально применяются скважины диаметром 105−110 мм. Подготовка днища воронками применяется ограничено в зависимости от горнотехнических условий на границах блоков, при переходе через панельные выработки, на участках локальных отложений. Весь описанный объем работ без разделения на подготовительные и нарезные работы по сложившейся практике рудника объединяется в горно-подготовительные работы.

Отработка руды производится взрывным способом скважинными зарядами. Веера скважин для отбойки руды и принудительного обрушения налегающих пород бурятся из выработок вентиляционно-бурового горизонта диаметром 105−110 мм станками типа ВМП-5. Рудный массив из выработок буровых горизонтов под веерами скважин диаметром 50−65мм станками типа КБУ-50.

Фактически удельный расход взрывчатых веществ составил:

• — на отбойку руды — гранулированных (гранулит АС-6) 1,01 кг/м³;
• — патронированных (аммонит № 6ЖВ) 0,04 кг/м³.;
• — на повторное дробление патронированных — (аммонит № 6ЖВ) 0,74 кг/м³.

На горно-подготовительные работы:

• — патронированных (преимущественно аммонит № 6ЖВ) 1,77 кг/м;
• — гранулированных (гранулит АС-6) — 0,52 кг/м.

Зарядка при отбойке руды осуществляется с применением зарядных машин «Ульба-400». На ГПР — вручную, с применением зарядчиков типа ЗП-2, реже на траншеях — с применением машины «Ульба-400» .

Для крепления выработок откаточных горизонтов применяются различные виды крепи: анкерная (железобетонные штанги), комбинированная (железобетонные штанги и торкрет-бетон), усиленная комбинированная (железобетонные штанги, торкрет-бетон и металлическая сетка), бетонная, металлическая арочная податливая (из профиля СВП), деревянная (преимущественно неполным дверным окладом). Наибольшее распространение имеют анкерная, комбинированная и бетонная крепи. Усиленная комбинированная применяется ограниченно, преимущественно в капитальных выработках. Деревянная затяжка арочной крепи и деревянная крепь подвергаются активному грибковому разрушению. В настоящее время деревянная крепь применяется только на ограниченных участках часто в виде отдельных стоек, рам.

Подготовительно-нарезные выработки поддерживаются без крепления или в зависимости от устойчивости (нарушенности) пород крепятся преимущественно анкерной крепью. Комбинированная, арочная, деревянная крепи применяются на локальных участках или в виде отдельных элементов.

Наиболее широко применяемая анкерная крепь представляет собой сочетание бетона и металлического стержня. Собственно железобетонная штанга образуется в результате заполнения бетоном шпура и введения в него армирующего стержня (арматура периодического профиля № 16−18 ГОСТ 5781–61) с петлей на конце.

Для приготовления бетонного раствора применяется цемент марки 400−500. Цементно-песчаное отношение — 1:1, водоцементное — 0,45. Установка железобетонных штанг включает в себя бурение шпуров, приготовление раствора, заполнением им шпуров и забивку арматурного стержня. Шпуры для установки штанг располагаются в соответствии с утвержденным главным инженером рудника паспортом крепления. Бурение шпуров осуществляется ручными и телескопными перфораторами. Цементно-песчаный раствор приготавливают в растворомешалке или вручную и подают в шпур при помощи нагнетателя сжатым воздухом по резиновому шлангу и металлической трубе. Для обеспечения надежного сцепления цементно-песчаного раствора с породой в стенках шпуров, последние должны быть тщательно продуты сжатым воздухом или промыты водой для полного удаления буровой мелочи и пыли.

Заполнение шпура раствором должно обеспечивать закрепление штанги по всей ее длине. Несущая способность штанг в 15-суточном возрасте должная быть не менее 70 кН.

Схема вентиляции рудника фланговая. Способ проветривания — нагнетательно-всасывающий. Свежий воздух подается по стволу 9-бис. Отработанный воздух выдается по стволу 7-бис. Проветривание тупиковых забоев осуществляется вентиляторами местного проветривания типа ВМ-8 и сжатым воздухом (преимущественно с применением эжекторов).