Выбор и обоснование рациональной системы разработки - Подземная разработка месторождений

Система разработки - определенный в пространстве и времени порядок ведения подготовительных и очистных работ.

Методов выбора технологии очистной выемки (системы разработки) достаточно много. Достоинством излагаемого ниже метода является возможность алгоритмизации творческой задачи выбора.

Для любого выбора необходимо иметь четкое различие между сравниваемыми вариантами, для чего следует выделить набор бинарных свойств, позволяющих разделять множество вариантов на пару подмножеств, одно из которых будет обладать этими свойствами, другое нет. Такие свойства называют признаками. Следует отметить то, что возможны случаи, когда сами по себе свойства не могут быть признаками, однако эти же свойства, вступая в определенные отношения друг с другом, порождают признаки и приводят к простому разделению образов. Такие признаки, если их два, называю парапризнаками, если более - полипризнаками.

В ракурсе выбора системы разработки признаками являются горно-геологические условия.

Важнейшим из условий является Устойчивость пород, т. к. в большей мере и на больший срок обнажаются именно они, что несет основную опасность, как рабочим очистных забоев, так и окружающим. В неустойчивых породах нельзя применять системы разработки, в которых в результате выемки полезного ископаемого внутри выемочной единицы останется пустое пространство (наличие в нем крепей и временных целиков проблему сохранения породного массива в равновесии не решает, после их разрушения произойдет обрушение). Также в данном случае невозможно применить любые камерные варианты технологии очистной выемки (даже, если в последующем они будут заполнены закладкой или обрушены).

Устойчивость рудного массива играет роль соизмеримо с мощностью рудного тела. Чем больше мощность, тем рудный массив обнажается на большей площади, тем самым для организации камерной выемки (со скважинной отбойкой руды) необходима его высокая устойчивость. Мощность-устойчивость рудного массива выступают как парапризнак выбора системы разработки, хотя, следует отметить, в ПТЭ он в ряде случаев не выделяется.

Мощность рудного тела определяет возможность применения менее дорогостоящих камерных вариантов систем разработки. При малой мощности (до 3 м) эффективна послойная выемка, позволяющая наиболее полно и качественно отработать запасы рудного тела. При большей мощности морфология залежи менее сказывается на потерях и разубоживании, поэтому, как правило, системы разработки применяют со скважинной отбойкой: камерные. Следует отметить, изложенное справедливо для крутопадающих (с углом падения более 500) залежей. Наклонные и пологие залежи, кроме того, для их разработки камерными вариантами систем разработки или вариантами со скважинной отбойкой руды должны иметь мощность более 20 м (в данном случае также налицо имеем парапризнак: Мощность-угол падения).

Угол падения рудного тела предопределяет способ доставки руды по очистному пространству, подготовку выемочной единицы, тем самым как монопризнак данный фактор участвует в формировании варианта технологии очистной выемки.

Выше приведены, так называемые, постоянные факторы, определяющие выбор системы разработки. Кроме того, необходимо учитывать дополнительные переменные факторы: Склонность руды к слеживанию; Склонность руды к самовозгоранию; Гидрогеологические условия (наличие водоносных горизонтов); Возможность обрушения поверхности; Наличие в районе разработки месторождения недорогих видов закладки, Наличие в рудном теле пропластов пустых пород, Характер контактов залежи, глубина разработки, Обособленное залегание рудных тел и пр. Влияние их достаточно очевидно: при недопустимости обрушения поверхности и неблагоприятной гидрогеологии обрушение выработанного пространства невозможно, при склонных к слеживанию и самовозгоранию рудах недопустимо их накопление в отбитом состоянии и пр.

Матрица соответствия систем разработки горно-геологическим условиям залегания месторождения приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование системы разработки

Признаки

Устойчивость

Мощность рудного тела (М), м

Угол падения рудного тела (), град.

Склонность к слеживанию

Склонность к самовозгоранию

Гидрогеология

Возможность обрушения поверхности

Наличие недорогой закладки

Руды

Пород

1

2

2

3,5

80

1

1

1

1

1

1. Сплошная

4..5

4..5

До 10

35 и 50

Л 2

Л

Л

Л

Л

2. Камерно-столбовая

4..5

4..5

до 18

35

Л

Л

Л

Л

Л

3. Потолкоуступная

3..5

4..5

до 3

50

Л

Л

Л

Л

Л

4. С доставкой руды силой взрыва

4..5

4..5

3..20

20..50

1

1

1

Л

Л

5. Подэтажных штреков (ортов)

4..5

4..5

502

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

Л

Л

6. Этажно-камерная

4..5

4..5

503

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

Л

Л

7. С магазинированием блоками

3...5

4..5

1..3

50

1

1

Л

Л

Л

8. С магазинированием глубокими скважинами

1..5

4..5

503Л

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

Л

Л

Л

9. Сплошная с однослойной выемкой и закладкой

1..5

4..5

До 3

До 35

Л

Л

Л

Л

1

10. Столбовая с однослойной выемкой и закладкой

1..5

4..5

3

35

Л

Л

Л

Л

1

11. Горизонтальных слоев с закладкой

4..5

4..5

503Л

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

Л

1

12. С камерной выемкой и закладкой

4..5

4..5

503

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

Л

Л

1

13. С распорной крепью

3..4

3..4

3

Л

Л

Л

Л

Л

Л

14. С крепежными рамами

2

2

50Л

Иначе 3

М3Л

Иначе 50

Л

Л

Л

Л

Л

15. Сплошная с однослойной выемкой и креплением

3..4

3..4

3

35

Л

Л

Л

Л

Л

16. Столбовая с однослойной выемкой и креплением

3..4

3..4

3

35

Л

Л

Л

Л

Л

17. Слоевое обрушение

2..4

2..4

503Л

Иначе 20

М5Л

Иначе 50

Л

Л

1

1

Л

18. Столбовая с обрушением

М<3,52..3

Иначе 3..4

М?<3,5

2..3

Иначе 3..4

Если устойчивость руды и породы >3, то до 7м,

Иначе до 3,5м

35

Л

Л

1

1

Л

19. Подэтажное обрушение

2..4

2..4

503

Иначе 7

М7Л

Иначе 50

1

1

1

1

Л

20. Этажное обрушение

1..5

1..5

5010

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

1

Л

21. С массовым обрушением целиков (между открытыми камерами и заполненными сыпучей закладкой)

4..5

4..5

5010

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

1

1

22. С последующей закладкой (и выемкой целиков системой с открытым выработанным пространством)

4..5

4..5

503

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

Л

1

23. С выемкой целиков горизонтальными слоями с закладкой (между обрушенными камерами)

4..5

4..5

5010

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

Л

1

24. С выемкой целиков слоевым обрушением (между обрушенными или заполненными сыпучей закладкой камерами)

1..5

1..5

5010

Иначе 20

М20Л

Иначе 50

1

1

1

1

Л/1

Примечание "Л" - указывает на то, что данный фактор не оказывает влияния на выбор данной системы разработки

Сущность принятия решения заключается в следующем. По сформированному множеству признаков и их граничным значениям, определенным для каждого образа технологии производит сопоставление. Если признак (например, в виде горно-геологического условия) попадает в границы им обуславливаемого допустимого применения образа, то он как весовой фактор принимает значение +, нет, то - . В случае полипризнака требованиям попадания в заданные границы должны отвечать все его элементарные составляющие. Если по всем условиям образ в качестве весовых факторов получил единицы, то технология приемлема. Если по какому либо из условий значение оказалось 0, то в целом технология недопустима к применению. Однако показанная жесткость отбора зачастую приведет к случаям, когда для определенных условий технология не выберется. В этом случае, проанализировав степень влияния условия, которому технология не соответствует, необходимо принять субъективное решение, в ряде случаев им можно пренебречь.

Из матрицы соответствия систем разработки мы видим, что нам подходят четыре системы разработки, это:

    -Система разработки горизонтальными слоями с закладкой -Подэтажное обрушение -Слоевое обрушение

Похожие статьи




Выбор и обоснование рациональной системы разработки - Подземная разработка месторождений

Предыдущая | Следующая