Модернизация электроподъемника на руднике «Октябрьский»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ Модернизация электроподъемника на руднике «Октябрьский»

1. Общие сведения о предприятии

1.1 Горно-геологические условия месторождения Талнахский рудный узел, объединяющий Талнахское и Октябрьское сульфидные медно — никеливые месторождения, является в настоящее время основной сырьевой базой Норильского горно-металлургического комбината. Генетически связанный с крупным, сложным по морфологии, Талнахским интрузивом габбро-долеритов, месторождение представляет собой концентрацию на относительно небольшой площади сульфидных медно-никелевых руд, открытых в 1960;1965 гг. и заканчиваемых (на глубине свыше 1500 метров) разведкой в настоящее время.

Талнахский рудный узел (территория около 100 км²) расположен в Норильском горно-промышленном районе на правобережье Норилки и приурочен к юго-западной оконечности плато Хараелах в области денудации его системами рек Талнах и Хараелах. В пределах рудного узла выделяются два месторождения сульфидных медно-никелевых руд: Талнахское и Октябрьское, приуроченные к различным ветвям Талнахского интрузива габбро-долеритов.

В административном отношении площадь месторождения относится к Дудинскому району Таймырского автономного Красноярского края. Разрабатываемые месторождения связаны между собой железной дорогой НГМК и с морским портом в Дудинке.

По характеру рельефа выделяют горную и равнинные части. Горная восточная часть, занимающая более 60% площади поля, представляет собой плато с абсолютными отметками 500−600 метров, расчленённое на отдельные возвышенности. Поверхность плато пологого (1−3') наклонена на восток. Юго-западные склоны возвышенностей круто обрываются к равнине. В районе месторождения протекают реки и мелкие ручьи с небольшим сбросом в зимнее время и сильно разливающиеся в весенне-летний период, имеются мелкие озера.

Климат района суровый полярный. Снежный покров держится с середины сентября до середины июня. Среднегодовая температура воздуха равна 8,6. Особенностью климата являются сильные ветры, наиболее частые в зимний период.

Мерзлота распространена повсеместно. Мощность многолетне-мёрзлых пород, в горной части достигает 300−400 метров, в долинной, под руслами рек и озёр, развиты талики.

Источниками промышленного и бытового водоснабжения являются артезианские скважины и р.Норилка.

Промышленное значение имеют Норильск-1, Талнахское и Октябрьское месторождения.

Все месторождения локализуются в сложной по строению зоне Норильско-Хараелахского разлома, в узлах пересечения его с северной частью Норильской и южной частью Хараелахской мульд.

В пределах Талнахского рудного узла выделяются 4 рудоносные ветви: Центральная (юго-западная), Северо-восточная, Северо-западная и Нижняя.

Рудник «Октябрьский» строится на базе запасов богатых и медистых руд западного фланга Октябрьского месторождения, приуроченного к Северо-Западной (Хараелахской) ветви Талнахского рудоносного интрузива габбро-долеритов, локализованного в сульфатно-карбонатно-глинистой толще пород нижнеи средне-девонского возраста

Норильско-Хараелахский глубинный разлом делит южную часть Хара-елахской мульды на два блока. В западном опущенном блоке локализуется Северо-западнаяветвьТалнахской рудоносной интрузии.

Поле рудника «Октябрьский» на западе, севере и юге ограничено геологическими контурами выклинивания залежи, на востоке горным сбросом отделяется от поля рудника «Таймырский». Горный сброс имеет амплитуду около 50 м, угол падения плоскости сместителя около 70. Геологическое строение этой части месторождения осложняется развитием просадочных структур. В окончательном формировании пликативных и дизъюктивных структур месторождения значительную роль сыграло воздействие внедрившейся интрузии.

Залежь богатых руд разбита серией ступенчатых субмеридиальных разрывных нарушений и опирающих их разнонаправленных трещин на узкие вытянутые преимущественно с севера на юг блоки.

Общую тектоническую ситуацию поля определяют грабеногореподобные локальные структуры, состоящие обычно из нескольких клиновидных блоков, неоднократно смещенных относительно друг друга на расстоянии от 5 до 20−25м по круто наклонным плоскостям.

Норильский район относится к северо — западной окраине Тунгусского артезианского бассейна и приурочен к зоне многолетней мерзлоты. Основные черты гидрогеологий Норильского района определяются геологотектоническим строением северо — западной части Сибирской платформы, схемой формирования, движение и разгрузки подземных вод и характером распределения многолетней мерзлоты. Многолетняя мерзлота распределена весьма неравномерно, отсутствует в зона распространения глубоких водоёма (талики) и достигает максимальной величены на высокогорье (до 300 метров).

Многолетняя мерзлота обусловливает наличие трех видов вод: надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных. Многолетняя мерзлота является водоупором и в сочетании с физической характеристикой горных пород и их структурными особенностями определяет напорный режим надмерзлотных и подмерзлотных вод и затрудняет гидравлическую связь.

Надмерзлотные воды в течение 8−9 месяцев образую твёрдую фазу (лёд) и, заполняя рыхлые отложения, играют роль цемента. В летнее время из них формируется фильтрационный поток в поверхности отложения, представленных валунно — галечными грунтами, супесями и суглинками. Эти воды характерны для долин, рек и подножий склонов, глубина их залегания 0,2−1,5 метров от поверхности, мощность водоносного горизонта колеблется от 0,4−1,2 до 2,4−3,6 метров. Водообильность низкая (0,03−0,1 л/с до 0,4−0,65 л/с). К_ф для супесей и суглинков 0,003−0,02 м/сут. В летнее время надмерзлотные воды характеризуются безнапорным режимом, а в период частичного промерзания водного почвенного слоя — напорным, при этом возможно образование наледей. Общим стоком намерзлотных и поверхностных вод является озеро Пясино. Для хозяйственно — питьевых целей эти воды интереса не представляют.

Подмерзлотные воды Норильского рудного района образуют единый водоносный комплекс, в пределах которого выделяются в несколько взаимосвязанных тектоническими трещинами водоносных блоков. В выделении водоносных зон, кроме этого, важное значение имеет литолого — стратиграфический характер пород, последний обусловливает разделение всего водоносного комплекса на две зоны. В верхнюю зону входят поровые воды четвертичных отложений, горизонты трещено — пластовых вод в туфолавовых породах и в породах тунгусской серии. Эти воды отличаются гидрокарбонатно — кальциево — натриевым составом общей минерализацией 0,1−1,0 г/л. Мощность верхней зоны в пределах плато достигает 250−1100 метров в долинах рек Норильской, Рыбной, Талнах — не более 35−90 метров. В долинах верхняя зона образована четвертичными гравийно — галечными породами.

Воды нижней водоносной зоны распространены в карбонатной — сульфатных и галогенных породах девона, силура, ордовика и верхнего кембрия. Режим этого горизонта застойный, что объясняется весьма незначительной водопроницаемостью пород. Важным источником водоснабжения Талнахского рудного поля является гравийно — галечный водоносный горизонт, заполняющий глубокую эрозионную впадину, совпадающую с долиной реки Талнах. Это воды напорные в южной части плато (h7080 м) и безнапорные в северной. Гидрогеологические условия месторождений Талнахского рудного поля весьма благоприятны — рудники сухие.

Hа месторождении развиты три водоносных горизонта Горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных отложений приурочен к гравийно-галечным супесчано-суглинистым отложениям, имеет мощность от 5 до 25 м. Коэффициент фильтрации п*10 м/сут. водопритока п*100м.куб./сут. Характер потокабезнапорный. Подземные воды горизонта пополняются атмосферными осадками. Воды гидрокарбонатные, пресные.

Горизонт ниже-среднечетвертичных аллювиальных отложений локализуется в валунно-гравийно-галечных отложениях. Коэффициент фильтрации породп*100м/сут. и коэффициент водопритока п*1000м. куб./сут. Воды напорные, гидрокарбонатные, с минерализацией до 0,5г/л. Водоносный горизонт коренных пород приурочен к комплексу водовмещающих пород: базальтом, осадком тунгусской серии в девоне, а также интрузивным образованиям. Коэффициент фильтрации 4,4м/сут, коэффициент водопроводимости 1161 м.куб./сут. Проницаемость коренных пород с глубиной уменьшается. Воды по химическому составу относятся к гидрокарбонатно-кальциевому, а с глубины 315мхлоридно-сульфатно-натриевым. Минерализация достигает 17,9г/л. Руда и рудоносная интрузии не обнаруживают значительной проницаемости. По данным гидрогеологической службы для рудника «Октябрьский» максимальный водоприток составляет 3−5 м.куб./ч.

В поле рудника выделяются три промышленных типа руд: богатые, медистые и вкрапленные. Все типы руд пространственно тесно связаны и образуют общую субгоризонтальную по форме рудную зону, тяготеющую к подошве интрузива, к контакту его с вмещающими породами. Оруденение принадлежит интрузиву, что определило объединение всех различных типов и разновидностей руд в принципиально единую систему, в которой по условиям кондиций выделяются несколько горизонтов и залежей промышленных типов руд.

Богатые руды представлены 1-й Хараелахской залежью (основной), представляющей собой плитообразное тело шириной до 1 км, имеющее протяженность в субширотном направлении до горного сброса 1,7 км и полого (6−10) погружающееся в восточном направлении от 550 м до 1170 м. Положение залежи четко контролирует плоскость контакта подошвы интрузива и вмещающих осадочных пород среднедевонской толщи. В поперечном сечении залежь слегка наклонена к северу. Кровля имеет ровную поверхность, для подошвы фиксируется перепад отметок до 25 м. Установлено значительное количество разноамплитудных смещений рудного тела. На флангах залежь расщепляется на отдельные прожилки и линзы. Мощности залежей богатых руд достаточно устойчивы и изменяются от 0,5 м до 45 м, составляя в среднем 20 м. Внутри залежи имеются безрудные ксенолиты пород мощностью до 3 м. Контакты сплошных руд с вмещающими породами обычно четкие, кроме отдельных случаев подошвы интрузива.

Запасы медистых руд сосредоточены в горизонте, кулисообразно продолжающим в западную зону локализации богатых руд. Залежь имеет длину 1000 м, ширину 800 м. Глубина залегания 350 м, глубина распространения 1100 м при средней мощности 40−100м. Морфология тел медистых руд определяется конфигурацией и пространственным положением блоков, вмещающих пород и интрузивных инъекций.

Главной текстурой медистых руд является брекчиевидная обусловленная наличием обломков осадочно-метаморфических пород, сцементированных массивными сульфидами.

Вкрапленные руды прослеживаются по всей площади распространения рудного интрузива и локализуются в зоне нижнего эндоконтакта последнего. В поле рудника выделяются несколько горизонтов вкрапленных руд, из которых выделяется основной. Ширина залежи по простиранию от 400 до 1200 м, длина по падению -800−1000 м. Глубина залегания-800 м, глубина распространения — 1000 м. Мощность горизонтов вкрапленных руд достигает 40 м.

Пирротиновые руды являются наиболее распространенной минеральной разновидностью. Главные минералы представлены: пирротином — 40−70%, халькопиритом — 10−30%, пенландитом — 10−15%, магнетитом — 5−10%. Отношение содержания меди к сере в рудах составляет менее 0,3. Имеются платиноиды.

Халькопиритовые руды сложены: халькопиритом, талнахитом — 40−70%, кубанитом — 10−40%, петландитом — 8−13%. Медь к сере составляет 0,6. Имеются платиноиды.

Кубанитовые руды — вторая по распространенности минеральная разновидность богатых руд. Эти руды характеризуются следующим составом: кубанита — 35−55%, троилита — 20−40%, петландита — 10−15%, халькопирита — 5−15%, магнетита — 5−8%. Отношение содержания меди к сере 0,3 — 0,45. Имеются платиноиды. Основным концентратом никеля во всех разновидностях богатых руд является петландит (98% всего никеля). Кобальт рассеян в рудообразующих минералах (73−82% в петландите, 5−20% в ипрротине, 21%вхалькопиритовыхрудах). Всямедь содержится в халькопирите и кубаните (99%). Железо входит во все главные минералы богатых руд. Среднее содержание никеля- 2,8%, меди- 3,8%. Богатые руды находятся в подошве интрузива.

Медистые руды по основным рудным минералам выделяются пять минеральных разновидностей: пирротиновая, пирротин-халькопиритовая, пиритовая и валлериитовая. Первыедве являются промышленными залежами. В распределении минеральных разновидностей наблюдается зональность: пирротиновые руды располагаются ближе к контакту интрузива, по удалении от него сменяются халькопиритовыми рудами, затем идут пиритовые руды. Минеральный состав пирротиновых руд: пирротин, халькопирит, петландит, магнетит. Нерудными минералами являются пироксены, плагиоклаз, карбонаты, граниты, серпентины, ангидрит, хлорит.

Халькопиритовой разновидности характерны халькопирит, петландит, миллерит, борнит, кубанит, пирит, магнетит. Нерудные минералы те же, что и в пирротиновых рудах. Среднее содержание никеля- 2,65%, меди-6,6%.

По минеральному составу вкрапленные руды в интрузиве относятся к пирротиновой разновидности и располагаются между богатыми рудами и медистыми. Содержание металлов в руде колеблется по никелю от 0 до 1,5%, по меди от 2,2%. По всем сортам руд содержание металлов увеличивается по мощности вниз.

Породы всех горизонтов разреза поля рудника в ненарушенном состоянии имеют высокую прочность f = 8−14. По мере приближения к зонам тектонических нарушений прочностные свойства их снижаются. В целом породы обладают интенсивной тектонической нарушенностью при трещиной пустотности в нарушенных участках в среднем 5−10%.

Нарушенность сплошных руд в зоне ведения очистных работ оценивается на 60−70% как сильная, в остальной части — средняя. Устойчивость руды средняя. Нарушенность габбро-долеритов, залегающих в кровле залежи богатых руд такая же, как и в рудах. В породах подошвы, представленных ороговикованными аргиллитами и мергелями, трещины крутопадающие открытого типа. Нарушенность от сильной дослабой. Устойчивость пород соответственно средняя и слабая. Контакт кровли рудной залежи с перекрывающими ее габбро-долеритами по всему полю изобилует многочисленными ответвлениями прожилков сульфидов, образующих на отдельных участках штокверковые зоны богатого оруденения, зачастую переходящего во вкрапленные.

По трещинам в породах кровли развиваются ослабляющие минералы тальк, хлорит, серпентин. Выше, в зоне вкрапленного оруденения габбро-долериты разбиты трещинами отдельности на блоки от 1 м³ и более.

В интервале до 10 м ниже контакта подошвы рудной залежи почти всегда происходит обрушение подстилающих пород до плоского контакта.

Ниже подошвы сульфидной залежи в 25−40 м залегает слой долеритов, высокая устойчивость которых в сочетании со слабой устойчивостью аргилитов и мергелей являются осложняющим фактором при проходке и эксплуатации рудоспусков, а также вент. восстающих.

Халькопиритовые разности сульфидных руд в отбитой массе склонны к быстрому окислению с выделением тепла. Случаев самовозгорания вкрапленных в интрузиве и медистых руд до сих пор не наблюдалось.

Все породы рудника руды газоносны. Абсолютная метаноносность примерно 200 м³/сут. В этой связи рудник «Октябрьский» работает на индивидуальном газовом режиме безотнесения к определенной категории по газу.

1.2 Вскрытие месторождения Вскрытие залежи, отрабатываемых богатых руд, осуществляется одиннадцатью вертикальными стволами и главными квершлагами откаточных и вентиляционно-закладочных горизонтов -600м, -700м, -750м, -800м, -850м, -900м, -950м.

На основной площадке рудника находится четыре ствола. Клетевые стволы КС-1 и КС-2 и скиповые стволы СС-1 и СС-2.На вспомогательной площадке рудника находится три ствола. Вспомогательно-закладочный ствол (ВЗС), грузовой ствол (ГС) и вспомогательно-скиповый ствол (ВСС). На промплощадке вентиляционных стволов находится четыре вентиляционных ствола. ВС-1, ВС-2, ВС-3, ВС-4. Отработка месторождения ведется расходящимися фронтами — от центра к флангам.

Размещение стволов определялось с учетом ряда факторов, а именно. условия залегания рудных тел, рельеф местности, гидрогеологические данные разведочного и контрольного стволового бурения, меры охраны стволов от вредного влияния горных работ т.п. Немаловажным является также фактор размещения поверхностных объектов рудника во взаимосвязи с существующими и строящимися объектами и коммуникациями. Сечения стволов определены проектом из условий размещения в них подъемных сосудов и пропуска расчетного количества воздуха.

Скиповой ствол СС-1 размещается посередине линии простирания месторождения вне зоны сдвижения горных пород. Диаметр ствола в свету — 6,5 м; глубина — 875 м. Сопряжения на отметках. -860 м, -792 м, 725 м, -875 м (зумпфовый водоотлив), предназначен для подъема руды первой шахты.

Клетевой ствол КС-1 расположен в 50 м к северо-западу от скипового ствола (СС) на одной промплощадке. Диаметр ствола в свету — 8,0 м; глубина — 875 м. Сопряжения на отметках. -792 м, -860 м, -875 м (зумпфовый водоотлив), предназначен для спуска-подьема людей, материалов, оборудования, ВВ. Армировка ствола жёсткая из двутавра.

Вспомогательно-закладочный ствол ВЗС располагается посередине линии простирания в лежачем боку месторождения вне зоны сдвижения горных пород, на юг от ствола СС. Диаметр ствола в свету — 8,0 м; глубина — 735 м. Сопряжения на отметках. -725 м, -740 м (зумпфовый водоотлив), предназначен для подачи закладочных смесей по трубопроводам спуска материалов, длинномера, самоходного оборудования и др.

Грузовой ствол ГС. Диаметр ствола в свету — 6,5 м; глубина — 928 м, предназначен для спуска самоходных машин, длинномерных материалов крупногабаритного оборудования под специальным контейнером-траверсой.

Вспомогательно-скиповой ствол ВСС. Диаметр ствола в свету — 6,5 м; глубина — 936 м, предназначен для выдачи руды и породы двухскиповыми подъемными установками.

Вентиляционный стволВС-1 размещается посередине линии падения месторождения вне зоны с движения горных пород, а ВС-2 с боку месторождения. Диаметры стволов в свету — 6,5 м; глубина — 827 м, служит для выдачи нисходящей струи воздуха из шахты. Армировка ствола выполнена с канатными проводниками. В стволе имеется лестничное отделение.

Вентиляционный ствол ВС-2. Размещается с боку месторождения. Диаметры стволов в свету — 6,5 м; глубина — 810 м, служит для выдачи нисходящей струи воздуха из шахты. Армировка ствола выполнена с канатными проводниками. В стволе имеется лестничное отделение.

Вентиляционный ствол ВС-3. Диаметр ствола в свету — 6,5 м; глубина — 1106 м, служит для выдачи исходящей струи воздуха из шахты.

Вентиляционный ствол ВС-4. Диаметр ствола в свету — 6,5 м; глубина — 1053 м, служит для выдачи исходящей струи воздуха из шахты и аварийного выхода людей из шахты.

1.3 Система разработки месторождения Для отработки запасов богатых руд на руднике приняты сплошная слоевая с параметрами очистного пространства 120 м * 8 м * 10 м и камерная системы разработки с параметрами очистного пространства 40 м * 8 м * 40 м с применением самоходного оборудования и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Выбор применения для отработки отдельных участков месторождения вариантов сплошной системы разработки (с комбинированным или нисходящим порядком выемки слоев), а также камерной системой определяется рабочими чертежами в зависимости от конкретных горногеологических условий.

Подготовка блока очистных слоев к очистной выемке заключается в проходке транспортных штреков, слоевых и разведочных ортов, штреков подкровельного перекрытия и разрезных штреков, а также вентиляционных восстающих и рудоспусков. Удельный объем подготовительно-нарезных работ при слоевой системе разработки на 1000тонн добычи составляет 98−104 м³ или 7.5−8.0 м проходки.

Подготовка блока очистных камер к отработке заключается в проходке транспортных штреков и фланговых уклонов, транспортно-доставочных и буровых штреков, вентиляционных штреков и разрезных штреков верхней подсечки, а также рудоспусков и вентиляционных восстающих. Удельный объем подготовительно-нарезных работ при камерной системе разработки на 1000тонн добычи составляет 50−52м³ или 4.3 -4.4 м проходки.

Проходка капитальных, подготовительных, нарезных и очистных выработок предусматривается буровзрывным способом. В соответствии с опытом эксплуатации рудника принят следующий удельный расход ВВ:

АС-8 аммонит 6ЖВ кг/м3 детонит, кг/м3

очистные работы — 1.9 0.3

подготовительно-нарезные работы — 2.8 0.7

Для зарядки шпуров и скважин зерногранулитом АС-8 используются зарядчики ЗП-2.

На основных и вспомогательных процессах очистной выемки и подготовительно-нарезных работах предусматривается использование самоходного оборудования с дизельным приводом.

Для условий рудника «Таймырский» предусматривается применение сплошной слоевой системы разработки с восходящим, нисходящим и комбинированным порядком выемки слоев.

Направление фронта очистных работ принято в проекте на восток от западной границы.

На очистных и проходческих работах предусмотрено применение самоходного дизельного оборудования.

Сущность сплошных систем разработки с твердеющей закладкой и особенности их применения на рудниках Талнаха.

Большая мощность перекрывающих друг друга залежей руд различного качества, экономическая целесообразность первоочередной отработки сплошных (богатых) руд и необходимость сохранения вкрапленных руд для последующей их выемки обусловили управление горным давлением при очистной выемке полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

Сплошные системы разработки рекомендуется применять при отработке сильно нарушенных руд, а также при выемке руд любой нарушенности на глубинах свыше 500 м.

Сплошные системы разработки характеризуются отсутствием выработанном пространстве рудных целиков, воспринимающих нагрузку вне зоны защиты рудным массивом. Ширина такой зоны (защитной) в условиях рудников Талнаха лежит в пределах 40−70 м.

К классу сплошных систем разработки с твердеющей закладкой относятся:

сплошная слоевая,

сплошная камерная,

камерно-слоевая (комбинация слоевой и камерной).

Особенности применения на рудниках Талнаха сплошных систем с твердеющей закладкой выработанного пространства заключаются в следующем:

глубина залегания рудных залежей — 150−1500 м, угол падения — 3−25^о, мощность залежей сплошных руд до 40 м;

большие площади рудных залежей;

высокая ценность сплошных руд;

сильная тектоническая раздробленность большинства рудных полей, в частности рудников «Таймырский» и «Октябрьский»;

нарушенность сплошных руд и пород непосредственной почвы и кровли от весьма сильной до слабой, иногда резко меняется в плане и разрезе;

потенциальная удароопасность сплошных руд и ряда вмещающих пород;

Склонность сплошных руд к слеживанию и самовозгоранию.

Сплошные слоевые системы разработки.

Исходя из горногеологических условий и принципов сплошной слоевой системы разработки горизонтальными или слабонаклонными слоями, возможны три порядка выемки рудного тела по его мощности (три варианта системы):

Снизу верх (восходящий порядок выемки)

Сверху вниз (нисходящий)

Сочетание первых двух (комбинированный)

Общим для всех вариантов является разделение рудного на выемочные участки (панели) с возможным независимым ведением работ на каждом из них.

Сущность восходящего порядка выемки слоев состоит в том, что рудное тело в пределах панели разделяется на вертикальные полосы — ленты, которые отрабатываются слоями снизу вверх, причем, как правило между кровлей слоя и поверхностью закладки оставляют свободное, так называемое технологическое пространство.

Восходящий порядок выемки слоев может применятся при разработке слабои средненарушенных руд на глубинах до 800 м. Этот вариант может применятся и в том случае, если в отрабатываемой ленте встречаются участки сильнонарушенных руд длиной не более двукратной ширины ленты (очистной выработки).

Преимущества восходящего порядка выемки:

сравнительно небольшая продолжительность развития работ в панели;

возможность совмещения во времени в одной очистной выработке процессов бурения, погрузки и доставки руды;

невысокие требования к прочности закладки, обнажаемой только в стенке очистной выработки;

сравнительно простые схемы подготовки и проветривания.

Недостатки этого варианта:

возможность применения до определённых пролётов и глубины разработки вследствие разрушения руды в стенке очистной выработки и консольно нависающем массиве;

невозможность использования в сильнонарушенных рудах;

сравнительно невысокая производительность панели из-за ограниченного числа одновременно действующих забоев.

Сущность нисходящего порядка выемки слоёв заключается в том, что рудное тело по мощности разделяют на горизонтальные (слабонаклонные) слои, которые отрабатывают заходками (одновременно или последовательно) независимо друг от друга с некоторым опережением верхними нижних. Нисходящий порядок выемки слоёв может применяться при разработке руд любой нарушенности, залегающих на всех глубинах.

Преимущества нисходящего порядка выемки слоёв:

возможность применения в любых горно-технических условиях;

все слои, кроме первого, находятся в разгруженной (надработанной) зоне;

меньшая по сравнению с восходящей выемкой изрезанность рудного массива подготовительными выработками в результате применнения слоёв большей высоты; более высокая по сравнению с восходящим порядком производительность понели за счёт возможности вовлечения в одновременную работу большего числа очистных забоев.

К числу существенных недостатков нисходящего порядка отработки слоёв относятся:

большее время (по сравнению с восходящей выемкой) для достижения максимальной производительности панели;

значительный удельный объём нарезных работ при расположении в каждой заходке разрезных штреков;

высокие требования к прочности закладки и технологии закладочных работ при формировании несущего слоя (пачки слоёв) искусственной кровли;

сложность схемы проветривания заходок.

Сущность комбинированного порядка выемки слоев заключается в том, что верхний (подкровельный) слой отрабатывают с опережением, а остальную часть рудного тела — аналогично варианту с восходящим порядком выемки.

Комбинированный порядок выемки слоёв может применяться при отработке слабои сильно нарушенных руд, а также при сильно нарушенных и раздробленных породах кровли. Этот вариант можно также применять при разработке участков рудного тела, в нижней части которого (в разрезе) залегают слабоили средне нарушенные руды, а в верхней — сильно нарушенные. В таком случае сильно нарушенные руды отрабатывают нисходящими слоями, а надработанные слабоили средне нарушенные руды — восходящими.

Надработкой рудного тела верхним (подкровельным) слоем, расположенным, как правило, в наиболее нарушенных породах кровли и рудного тела, очистной забой разгружается от повышенного опорного давления, приводится в неудароопасное состояние призабойная часть сплошных руд и существенно уменьшается влияние прогиба пород на рудную консоль. За счёт комбинированного порядка расширяется область применения технологии восходящей выемки, однако остаются недостатки этого варианта, кроме первого.

Очистные работы на руднике «Октябрьскии» при отработке богатых руд ведутся с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Подготовка закладочной смеси производится на поверхностном закладочном комплексе (ПЗК), размещенном на вспомогательной площадке рудника у вспомогательного закладочного ствола (ВЗС). Составы закладочных смесей выбираются в зависимости от применяемых систем разработки, порядков отработки слоев в соответствии с «Технологической инструкцией по производству закладочных работ на рудниках HГМК», ТH 0401.14.44−11−66−86.

Производительность закладочного комплекса рудника «Октябрьский» по проекту института «унипромедь» составила 1680 тыс.м.куб./-год.

В 1990 году выполнен проект на установку 4-й мельницы 4*13.5

производительность 145 т/час, таким образом, общая производительность закладочного комплекса составила 550 т/час.

Режим работы закладочного комплекса:

— количество рабочих дней в году -305;

— количество смен в сутки -3;

— продолжительность смены, час -7;

— подача закладки в подземные выработки -6 час.

Приготовление закладочной смеси производится в помольно-смесительном отделении (ПСО).

Доставка материалов на склад закладочного комплекса осуществляется по следующей схеме:

— граншлак и ангидрит — железнодорожным транспортом в думпкарах;

— цемент и щебень (песок) — автомобильным транспортом.

Приготовленная закладочная смесь по скважинам диам. 273 мм, пробуренным с поверхности на соответствующий вентиляционно-закладочный горизонт, поступает в камеру приема бетона (здесь же сооружена камера аварийного сброса бетона). Далее закладочная смесь по трубопроводам диам.273мм или 219 мм проложенным по выработкам вент.-закладочного горизонта, в самотечно-пневматическом режиме доставляется к участкам очистных работ и подается в выработанное пространство. Для подачи смеси в выработанное пространство с вентиляционно-закладочного горизонта в слои пробуриваются скважины диам.150−200мм. Параллельно бетоновода по выработкам вентиляционно-закладочного горизонта прокладываются трубопроводы сжатого воздуха и воды с подключением контрольной аппаратуры.

Закладочные работы производятся в соответствии с «Технологи-ческой инструкции по производству закладочных работ…». В зависимости от порядка выемки слоев перед подачей закладки производятся подготовительные работы:

— зачистка почвы выработки,

— настилка полиэтиленовой пленки,

— установка арматуры,

— установка закладочных перемычек,

— бурение закладочных скважин и т. д.

Выбор закладочных смесей производится в зависимости от применяемой системы разработки. Для отработки медистых руд приняты три основных системы:

— сплошная слоевая система с нисходящим порядком выемки слоев (СH);

— сплошная камерная система разработки — «вертикальные блоки» (ВБ);

— камерная-целиковая система разработки (КЦ).

Сплошная слоевая система с нисходящим порядком выемки слоев.

Hормативная прочность закладки в искусственной кровле (несущий слой 1.5−2.0 м) должна быть не менее 6 МПа, в стенках заходок 1−2 МПа, что соответствует маркам М-80 и М-20 (прочность в возрасте 180 суток, РТР HП 17 Г 62.01.02.04).

Камерно-целиковая система разработки.

Таблица 1.3.1

Продолжительность набора прочности закладки при различной высоте обнажения

При мощности рудного тела более 25 м первичные камеры дорабатываются подэтажами в нисходящем порядке. В этом случае в почве верхней камеры создается несущий слой из закладки марки М-80.

Сплошная камерная система разработки — «вертикальные блоки» .

Эта система в условиях Талнахских рудников пока не испытана и устойчивость рудных и искусственных стенок вертикальных блоков пока неизучена. Проектом предусматривается возможность применения данной системы после промышленных испытаний. В этом случае предусматривается два варианта закладки (см. РТР HП-175 02.01.02.04.):

— монолитная закладки марки М-20 при высоте обнажения до 30 м и марки М-40 при высоте обнажения до 50 м;

— разнопрочная закладка слоями по 4 м марки М-20,перемежаемая слоями толщиной 1 м закладкой марки М-40.

Расчет производительности закладочного комплекса.

Потребный годовой объем закладочных смесей на 2001 расчетный год составляет 1 821 540 м.куб.

Продолжительность подачи закладки в смену — 6 часов.

Годовой фонд времени на подачу закладки составит:

Т год.= 305*3*6=5490 часов.

Потребная часовая производительность закладочного комплекса:

У час.з.=1 821 540/5490=332 м.куб./час.

Таблица 1.3.2

Объем пустот по типам руд, м³

Таблица 1.3.3

Удельный вес систем разработки по руднику «Октябрьский»

Таблица 1.3.4

Потребность марки закладки при выемке руды определенной системы разработки (в %)

Таблица 1.3.5

Распределение пустот по потребности в закладке, м³

Институтом «Hорильскпроект» разработан проект «Рудник Октябрьский» ПЗК. Установка мельницы в ПСО", по которому в оптимальных режимах работы мельниц производительность на уровне 400−500 т/час.

Таблица 1.3.7

Потребность в материалах и удельный расход материалов на рассчитанные объемы закладки

Для борьбы с запыленностью и загазованностью рудничного воз духа предусматривается комплекс организационно-технических мер в соответствии с действующим на руднике проектом «Комплексное обеспылевание», который будет дополняться или пересматриваться по мере развития горных работ.

Борьба с пылью как профессиональным заболеванием обеспечивается в соответствии с требованиями пар. 686 «Единых правил безопасности…» и «Санитарными правилами для предприятий по добыче и обогащению рудных, нерудных и россыпных полезных ископаемых», 1987 г.

Общие положения:

— действующие откаточные и вент-закладочные горизонты имеют пылевентиляционную службу и планы мероприятий по борьбе с пылью;

— на вновь строящиеся горизонты распространяется применение аналогичных мероприятий по борьбе с пылью;

— во всех горных и выработках и забоях на рабочих местах содержание пыли в воздухе не должно превышать уровня ПДК — 4г/м³;

— запрещается подавать в шахту и на рабочие места воздух, в котором содержание пыли более 30% от установленной санитарной нормы;

— пыль со стен и кровли откаточных выработок должна периодически смываться передвижными установками;

— по всем откаточным вент-закладочным и основным подготовительным выработкам прокладывается противопожарный трубопровод, используемый также для подачи воды для борьбы с пылью;

— в местах пылеобразования производится отбор проб воздуха для анализа на запыленность в соответствии с требованиями ЕПБ.

При ведении буровых, взрывных и погрузочно-разгрузочных работ с горной массой выполняются следующие мероприятия по пылеподавлению:

— орошение рабочего места перед бурением на расстоянии 10−15 м;

— бурение шпуров (скважин), буровыми установками или ручными перфораторами с промывкой водой, с мокрым пылеподавлением или сухим отсосом и последующим эжекционно-циклонным улавливанием пыли;

— применения гидрозабойки, внешней водяной забойки из гидромешков, а также установка туманообразователей (оросителей) при взрывных работах.

1.4 Рудничный транспорт Основным видом транспорта рудниках является рельсовый транспорт. Откатка руды и породы производится по шести главным откаточным горизонтам. — 700 м, — 750 м, — 800 м, — 850 м, — 900 м, — 950 м. Для откатки горной массы по главным откаточным выработкам со свежей струей воздуха, приняты контактные электровозы К10, К14, К14М. Контактные электровозы К10 имеют сцепной вес 106 кН, скорость длительного режима 18,4 км/ч. Привод электровоза с внешним источником питания на два двигателя марки ДТН33, мощностью 33 кВт. Контактные электровозы К14 и К14М аналогичны, только К14М — модернизированный. Сцепной вес 140 кН, скорость длительного режима 13,6 км/ч, привод с внешним источником питания на два двигателя марки ДТН46, мощностью по 46 кВт.

Контактная сеть электровозов состоит из контактного провода (+), рельсового пути (-). Основным типом преобразовательных уставок для питания контактной сети подземной электровозной откатки, являются автоматические шахтные тяговые подстанции АТП-500/275М, которые преобразуют трехфазный переменный ток частотой 50 Гц в постоянный.

Для контактных электровозов на руднике «Октябрьский» применяют вагонетки с глухим, жестко закрепленным кузовом ВГ 4,5А; ВГ9,0А.

Вагонетки ВГ 4,5А вместимостью кузова 4,5 м³, грузоподъемность 13,5 т; масса 4200 кг.

Вагонетки ВГ 9,0А вместимостью кузова 9 м³, грузоподъемность 27 т; масса 8900 кг.

Для откатки породы на вентзакладочном горизонте -650м, а также при проходке тупиковых выработок на откаточных горизонтах приняты аккумуляторные электровозы АМ8Д, АРП14.

Аккумуляторный, модернизированный электровоз АМ8Д с массой 8 т имеет сцепной вес 87кН, скорость длительного режима 11 км/ч, а также два двигателя марки ДТР8М, мощностью по 13 кВт.

Аккумуляторные электровозы АРП14, рудничный повышенной надежности, сцепной вес 134 кН, скорость длительного режима 18 км/ч, а также два двигателя марки ДРТ23,5 мощностью по 23,5 кВт.

Источниками энергии для аккумуляторных является тяговые щелочные никель-кадмиевые и никель-железные шахтные батареи типа 66ТНЖШ-350-У5 и 112ТНЖШ-500-У5. Емкости батарей 350 и 500 А*ч.

Руда на всех горизонтах доставляется к опрокидывателям скиповых стволов СС -1 и СС -2. Порода со всех горизонтов направляется к опрокидывателям вспомогательного скипового ствола ВСС на горизонте — 800 м. Разгрузка груженых составов производится в круговых опрокидывателях.

Руда на всех горизонтах шахты № 1 доставляется к круговым опрокидывателям типа ОКЭ 4,0−860 скипового ствола СС-1, на гор. -950м. Круговые опрокидыватели типа ОКЭ 4,0−860 одновременно разгружают две вагонетки, мощность двигателей 40 кВт. Шахты № 2 к круговым опрокидывателям типа ОКЭ 4,0−410 скипового ствола СС-2. Круговые опрокидыватели типа ОКЭ4,0−410 одновременно разгружают только одну вагонетку, мощность двигателей 30кВт. Порода со всех горизонтов направляется к опрокидывателям вспомогательного скипового ствола ВСС на гор. -800м. Перестановка вагонеток в опрокидывателях и на погрузочных пунктах осуществляется электровозом. Загрузка составов горной массой на погрузочных пунктах откаточных горизонтов принята с помощью вибропитателей типа ПВПА -4,5/1,4 и ПВУ. Вибропитатели ПВРА -4,5/1,4 имеют техническую производительность 1200т/ч, мощность привода 26,5кВт, угол наклона 10−20.

Вибропитатели ПВУ имеют техническую производительность 1000т/ч, мощность привода 21кВт, угол наклона 0−10. При этом размер кондиционного куска выпускаемой горной массы принят 600 мм.

Для ремонта электровозов и других видов рельсового оборудования на каждом откаточном горизонте проектом предусматривается ДЕПО ремонта электровозов.

1.5 Стационарные установки

1.5.1 Подъёмные установки Скиповой ствол СС — 1. предназначен для подъема руды первой шахты. Ствол оснащен двумя двухскиповыми подъемными машинами МК 5?4, установленными в железобетонном копре, и скипами с неподвижным кузовом и секторным затвором 2СH11−2К емкостью 11 м³. Многоканатная машина МК 5?4 имеет максимальную скорость подъема 16м/с и высотой подъема 1600 м. Привод машины с двигателем постоянного тока по системе Г-Д (генератор-двигатель).Генератор с независимым возбуждением П22−42−13к, мощность 5350кВт, частотой вращения 375 об/мин.

Тихоходный двигатель постоянного тока П2−800−255−8КУ4,мощность 5000кВт, частота вращения 50 об/мин.

Для возбуждения генератора принят синхронный двигатель СДС3−290−12, мощность 5800 кВт, частота вращения 375 об/мин.

К установке принят тиристорный преобразователь ШЭА4093−32Б3.

Годовая производительность одной подъемной установки при 14 часах работы в сутки и 305 дней в году с учетом коэффициента неравномерности работы подъема — 1,25 и коэффициента реверса подъема 1,1 составляет 2 540 000 т.

В качестве головных канатов приняты трехграннопрядные канаты ЛК — 36?25, уравновешивающие канаты плоские, резинотросовые в огнестойком исполнении. Приняты канаты закрытой конструкции 0,45 мм.

Разгрузка скипов производится в копре в приемный бункер емкостью 220 т. Руда из башенного копра подается на ОФ-2 или открытый склад руды по цепочке — бункер, пластинчатый питатель типа ПТ-2−12−45, промежуточный ленточный конвейер, сборочный конвейер, конвейерная галерея, ОФ-2.

Скиповой ствол СС — 2. Предназначен для подъема руды со второй шахты. Оборудование ствола и подъемных установок аналогично СС-1. Привод подъемных машин с тиристорными преобразователями аналогично СС-1. Производительность по руде одной скиповой подъемной установки ствола 23 450 000 т/год.

Клетевой ствол КС — 1. Предназначен для спуска-подъема людей, материалов, оборудования, ВВ. По стволу проложены трубопроводы сжатого воздуха, противопожарный, три става водоотлива и детали различного назначения. Ствол оснащен многоканатными подъемными установками с машинами МК 4?4 с неопрокидными двухэтажными клетями 2КП 6.5−2 и 2Кн 4.5−2.

Многоканатная машина МК4?4 имеет максимальную скорость 14м/с, высота подъема 1000 м. Привод машины асинхронный двигатель с контактными кольцами нормального исполнения АКН-2−19−41−16У4, мощность 2000 кВт, частота вращения 370 об/мин. Генератор П20−25−12к, мощность 2580 кВт, частота вращения 750 об/мин. Головные канаты трехграннопрядные ЛК-36?25.

Клетевой ствол КС — 2. По назначению и оборудованию аналогичен КС-1, предназначен для обслуживания второй шахты. Вспомогательно-закладочный ствол ВЗС. Предназначен для подачи закладочных смесей по трубопроводам, спуска материалов, длинномера, самоходного оборудования и др. Клетевая подъемная установка с однобарабанной подъемной машиной ЦР-6?3,2/0,5 с безредукторным приводом и с одноэтажной неопрокидной клетью 1КHР4,5−1.

Цилиндрическая однобарабанная машина с разрезным барабаном ЦР-6?3,2/0,5; скорость подъема 1м/с, с приводным асинхронным двигателем АКН-2−18−43−16У4, мощность 100 кВт, частота вращения 370 об/мин. Генератор 1П20−30−12К, мощность 1890 кВт, частота вращения 500 об/мин. Двигатель постоянного тока для возбуждения генератора принят марки П21−85−9К мощностью 2100 кВт, частота вращения 56 об/мин.

Вспомогательно-скиповой ствол ВСС. Предназначен для выдачи руды и породы двух скиповыми подъемными установками.

В стволе проложены трубопроводы сжатого воздуха и противопожарный, а также кабели различного назначения.

Ствол оснащен двумя двух скиповыми подъемными установками с подъемными машинами ЦР-6?3.2/0.5 и скипами с неподвижным кузовом 1СH5−1, грузоподъемность 15 т, объем скипа 5 м Подъемные канаты закрытой конструкции 0,43 мм. Максимальная скорость подъема — 15 м/с. Производительность подъема по руде 1 410 000 т/год, по породе 1 040 000 т/год. Комплекс сооружений на поверхности состоит из надшахтного здания и здания подъемных машин.

Вентиляционный ствол ВС — 1. Служит для выдачи исходящей струи воздуха из шахты и аварийного выхода людей из шахты. Ствол оснащен двумя подъемными установками и клетью без противовеса, второй подъем — с бадьей.

Армировка ствола выполнена с канатными проводниками. В стволе имеется лестничное отделение.

Вентиляционный ствол ВС — 2. Служит для выдачи исходящей струи воздуха из шахты. Ствол не оборудован постоянными подъемными установками.

Для производства осмотра состояния крепи ствола в копре установлена лебедка ЛПК-4 с бадьей емкостью 1.5 м³. По стволу предусмотрена выдача породы с гор. -900м, -850м и -950м на гор.-800м.

Армировка ствола выполнена с канатными проводниками. Ствол оснащен многоканатной подъемной установкой с подъемной машиной, клетью и противовесом.

Вентиляционный ствол ВС — 3. Служит для выдачи исходящей струи воздуха из шахты. Тип подъема — одноканатный. Ствол оснащен бадьей вместимостью 3 м³, двумя подъемными машинами Ц 3,52А и МК 2,254.

Вентиляционный ствол ВС — 4. Служит для выдачи исходящей струи воздуха из шахты и аварийного выхода людей из шахты. Тип подъема — клетьевой одноканатный. Ствол оснащен двумя подъемными машинами Ц 3,52.

Грузовой ствол ГС. предназначен для спуска самоходных машин, длинномерных материалов крупногабаритного оборудования под специальным контейнером-траверсой. Подъемная машина с максимальной скоростью подъема 1 м/сек. Заводка оборудования на ствол и вывод оборудования из ствола на горизонте производится на платформе по опорной ляде, перекрывающей ствол на время выполнения операции по заводке. Комплекс сооружений на поверхности состоит из копра, надшахтного здания, калориферной установке и здания подъемной машины. Копер металлический одноукосный высотой 35 м.

1.5.2 Вентиляторные установки Основные воздухо-подающие стволы КС-1, КС-2 и ВЗС оборудованы калориферными установками и вентиляторами подпора ВОД-40. Главные вентиляторные установки построены на вентиляционных стволах ВС-1, ВС-2 и ВС-3. Все вентиляторные установки аналогичны.

По данным, приведенным в таблице 1.5.1 произведем орентировачный выбор вентиляторов.

Таблица 1.5.1

Данные для орентировачного выбора вентиляторов

Рис. 1.5.1 Сводный график областей промышленного использования шахтных центробежных вентиляторов главного проветривания Ориентировочный выбор вентиляторов соответствует вентиляторам установленным на предприятии.

Таблица 1.5.2

Характеристики вентиляторных установок

Центробежный вентилятор двухстороннего всасывания ВЦД-47,5 М «Север» предназначен для главного проветривания глубоких труднопроветриваемых шахт и рудников горнодобывающей промышленности при температуре окружающей среды от -45 до +50 С.

Вентиляторная установка позволяет регулировать производительность и давление в широком диапазоне.

Конструкция вентилятора ВЦД-47,5 М «Север» разработана онгипроуглемашем и НИИТИуглегормашем. Каждая вентиляторная установка состоит из рабочего и резервного вентиляторов и устройств для переключения и реверсирования воздушной струи. Всасывающие и нагнетательные каналы сблокированы в единую систему. Переключение с рабочего вентилятора на резервный и реверсирование воздушной струи производится восемью самоходными лядами (по четыре на каждый вентилятор) установленными в каналах.

Все операции по переключению ляд, производятся при закрытых лопатках устройства для сброса мощности, что позволяет снять давление с ляд.

Вентиляторные установки рассчитаны на работ в автоматическом режиме.

Максимальный уровень звукового давления, издаваемый вентагрегатами 100−110 дБ. Во избежание распределения шума по воздуховодам и через стройконструкции и доведение его на рабочих местах до допустимого проектом предусматривается:

— создание вентагрегатов с воздуховодами через мягкие вставки;

— КПД вентагрегата принимается не ниже 0,9 максимального;

— вентустановки принимаются с виброизоляторами и устанавливаются, как правило, в выгороженных помещениях с дополнительной звукоизоляцией ограждающих конструкций.

Проветривание скиповых стволов СС — 1 и СС — 2 с дозаторами и дробильными камерами осуществляется обособленно поверхностными вентиляторами ВЦ — 25. Вспомогательно-скиповой ствол ВСС проветривается за счет общешахтной депрессии.

Таблица 1.5.3

Техническая характеристика вентиляторов главного проветривания

Таблица 1.5.4

Технические данные вентиляторов местного проветривания

1.5.3 Компрессорные установки

Потребителями пневматической энергии на руднике являются буровые установки «Бумер-135», «Бумер-121», станки для бурения закладочных скважин БМH-9, машины для оборки кровли ПЕК-24 комплексы для проходки восстающих выработок КПВ-4Б, установки для возведения набрызгбетонной крепи «Алива» и БМ-68, пневмоцилиндры механизмов околоствольных дворов, закладочный комплекс на поверхности и другие пневмоприемники. Значительный расход сжатого воздуха требуется на пневмотранспорт закладочного бетона.

Таблица 1.5.7

Техническая характеристика компрессорной станции

Компрессорная станция, расположенная на основной объекте рудника, состоит из шести рабочих и двух резервных турбокомпрессоров типа К-500−61−5. Производительность каждого компрессора 525 м³/мин., рабочее давление 0,8 МПа.

Для механизации подъемно-транспортных работ при ремонте турбокомпрессоров используется мостовой электрический кран грузоподъемностью 20,5 тонн.

Компрессорная станция рудника входит в единую систему пневмоэнергетического хозяйства Талнахского промрайона.

Таблица 1.5.8

Расход сжатого воздуха по технологическим процессам