Управление горным давлением

При разработке рудных месторождений применяют следующие способы управления горным давлением: естественное поддержание очистного пространства, обрушение вмещающих пород, искусственное поддержание очистного пространства.

Естественное поддержание очистного пространства основано на естественной устойчивости руды и вмещающих пород, а также устойчивости оставляемых целиков (рис. 5.13). Горное давление регулируется шириной пролета камер, формой и размерами поддерживающих целиков. Различают целики временные (извлекаемые) и постоянные (неизвлекаемые), ленточные (оставляемые у горных выработок в виде стен) и изолированные (оставляемые в виде колонн в выработанном пространстве). Величину пролета камер принимают по данным практики или на основании аналитических расчетов с проверкой в производственных условиях. Прочные размеры целиков определяют расчетами на сжатие под влиянием давления поддерживаемой толщи налегающих пород.

Рис. 5.13. Управление горным давлением естественным поддержанием очистного пространства (а) и обрушением налегающих пород (б):

1 — ленточный целик; 2 — изолированный целик; 3 — блок; 4 — откаточная выработка; 5 — отбитая руда; 6 — обрушенные породы

Обрушение вмещающих (налегающих) пород на отбитую руду как способ управления горным давлением (рис. 5.13, 6) применяют в тех случаях, когда поддерживать естественным путем очистное пространство невозможно или нецелесообразно вследствие больших потерь руды в целиках. Обрушение налегающих пород происходит в виде самообрушения вслед за отбойкой руды или принудительно взрыванием минных или скважинных зарядов.

Искусственное поддержание очистного пространства осуществляется закладкой, крепью или крепью с закладкой (рис. 5.14). Это наиболее трудоемкие и дорогостоящие способы управления горным давлением.

Рис. 5.14. Поддержание очистного пространства усиленной распорной крепью (а), полной закладкой (б) и станковой крепью с закладкой (в)

Возведение крепи как способ поддержания очистного пространства может применяться самостоятельно или в комбинации с закладкой или последующим обрушением. На маломощных крутых залежах применяют деревянную распорную крепь. Она может быть простой и усиленной. Последнюю применяют при неустойчивых породах. Распорки (стойки) устанавливают между кровлей и почвой залежи. Простую распорную крепь устанавливают не перпендикулярно к кровле, а с наклоном 5–10° по восстанию, чтобы исключить ее выпадение при смещении висящего блока. В отдельных случаях применяют рамную крепь, состоящую из верхняка и стоек. Для повышения устойчивости боков и кровли очистного пространства применяют анкерную крепь. Для этой же цели применяют смолоинъекционное упрочнение посредством нагнетания через шпуры или скважины жидких полимерных составов с последующим затвердеванием.

Полная закладка как способ искусственного поддержания очистного пространства заключается в заполнении его пустыми породами, имеет те же цели, что и при разработке угольных месторождений. Она может применяться без какой-либо крепи (рис. 5.14, б) как при восходящем, так и нисходящем порядке отработки блока в зависимости от вида закладки. На рудниках применяют самотечную, механическую, пневматическую, гидравлическую и твердеющую закладку. Последняя имеет на рудниках сравнительно широкое распространение. Она в большей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к закладке выработанного пространства, особенно в части сохранения поверхности, позволяет отрабатывать руды, склонные к самовозгоранию, а также ранее оставленные целики ценных руд.

В отдельных случаях возникает необходимость при искусственном поддержании очистного пространства возводить, например, станковую крепь (рис. 5.14, в) и заполнять очистное пространство блока пустыми породами. При разработке горизонтальных пластовых залежей с легкообрушающейся кровлей очистное пространство поддерживают крепью с последующим регулярным обрушением, как это происходит при управлении кровлей полным обрушением на угольных месторождениях.