Селективная раздельная выемка

СЕЛЕКТИВНАЯ (РАЗДЕЛЬНАЯ) ВЫЕМКА (а. selective mining; н. selektiver Abbau, selektive Gewinnung; ф. abattage selectif, depilage separe; и. arranque selectivo) — раздельное извлечение из недр каждой разновидности (или сорта) полезных ископаемых или полезных ископаемых и пустых пород. Селективная (раздельная) выемка предопределяет особый порядок ведения горных работ. Возможна при разных видах полезных ископаемых (совместное залегание руд разных металлов и т.п.), а также при чётком разделении отдельных сортов полезных ископаемых по типу (например, руды сульфидные, окисленные, смешанные) или по степени концентрации полезного компонента (например, богатые и бедные руды, пустые породы).

На шахтах возможность применения селективной (раздельной) выемки при добыче руд зависит от пространственного взаиморасположения видов и сортов этих полезных ископаемых, характера контактов между ними по падению и простиранию залежей. Наиболее благоприятны для селективной (раздельной) выемки закономерное расположение сортов и резкий переход от одного сорта руды к другому. Для применения селективной (раздельной) выемки необходимо, чтобы размеры участков, отличающихся между собой по сорту (качеству) руды, были достаточны в технологическом отношении для их раздельной отработки. При селективной (раздельной) выемке используются в основном те же системы разработки, что и при совместной валовой выемке. Отличие состоит в разделении грузопотоков разных руд, а также в изменениях очерёдности отработки отдельных участков рудных тел из-за необходимости стабилизации качества каждого сорта. Селективная (раздельная) выемка возможна в двух вариантах: последовательной отработка руд различных видов (или сортов) или поочерёдная отбойка руды разных сортов в пределах очистного забоя.

Последовательная отработка руд разных сортов может применяться при разработке месторождений любой мощности с различными углами падения, с неодинаковой устойчивостью руд и вмещающих пород, однако при условии выдержанности распространения отдельных сортов руд по простиранию и падению. Этот вариант селективной (раздельной) выемки предполагает послойную выемку разных сортов руды или предварительную выемку наиболее богатой руды или же некондиционной руды и пустых пород. При этом исключено смешивание в очистном пространстве отбитой руды разных сортов. Для выемки разносортных руд пологих и наклонных месторождений применяют системы разработки с обрушением вмещающих пород, камерно-столбовую и с закладкой; при крутопадающих месторождениях — системы разработки с закладкой или комбинированные.

Поочерёдная отбойка руды разных сортов в пределах забоя возможна при любой системе разработки. Система с обрушением руды и вмещающих пород, например, позволяет выпускать в первую очередь неразубоженную богатую часть рудной массы, а во вторую — руду с более низким содержанием полезного компонента.

При подземной добыче угля селективная (раздельная) выемка применяется преимущественно на мощных и средней мощности пластах и при наличии в пласте породных прослоев толщиной не менее 0,3-0,5 м. При этом отбойка угля осуществляется буровзрывным способом или отбойными молотками. Комплексно механизированная селективная (раздельная) выемка применяется при разработке пологих мощных пластов с разделением на слои, границы которых соответствуют породным прослоям.

Селективную (раздельную) выемку угля и породы осуществляют также при проведении подготовительных выработок смешанным забоем, буровзрывным способом или в сочетании с выемкой угля отбойными молотками. При оформлении подготовительной выработки вслед за лавой (сплошная система разработки) уголь из площади забоя выработки извлекается одновременно с выемкой угля в забое лавы по общей технологической схеме очистных работ. Породная часть забоя выработки оформляется с отставанием от забоя лавы. При проведении выработок широким ходом также раздельно извлекается уголь с применением соответствующих средств механизации очистных работ, а затем — порода в площади сечения выработки.

Селективная (раздельная) выемка обеспечивает значительный экономический эффект. Целесообразность селективной (раздельной) выемки или валовой разработки определяется на основе критерия суммарных затрат на получение конечной продукции с единицы запасов.

На карьерах селективная (раздельная) выемка осуществляется при помощи различных специальных способов ведения буровзрывных и выемочно-погрузочных работ: совместным взрыванием (рыхлением) и селективной погрузкой; раздельным взрыванием (рыхлением) и раздельной погрузкой. В случае совместного взрывания важное значение приобретает сохранение первоначальной (довзрывной) структуры массива блока. Для этого применяют специальные методы взрывных работ, в основном при разработке сложноструктурных месторождений, представленных слабыми и средней крепости горных пород с хорошими показателями дробления. На практике совместное взрывание сложноструктурных блоков чаще осуществляют с однорядным и многорядным расположением скважин. При однорядном взрывании скважин производят раздельную отработку рудных и породных участков развала взорванной горной массы и раздельную её погрузку в транспортные средства.

Селективная (раздельная) выемка может быть простой (площадной) и сложной. Простая селективная (раздельная) выемка подразумевает обособленную погрузку различных типов, сортов руды и горных пород по длине уступа без сортировки в вертикальной плоскости. Простую раздельную отработку осуществляют узкими заходками, нормальными заходками и выборочным способом (сначала разрабатывают рудные, затем — породные участки).

Сложная селективная (раздельная) выемка заключается в экскаваторной сортировке по высоте уступа, выполняемой различными приёмами: раздельной погрузкой, сортировкой руд по фракциям, управляемым обрушением, комбинированной погрузкой. Раздельная погрузка применяется на тех участках забоя, где руда и порода имеют чёткие границы. Приёмы управляемого обрушения забоя включают различные варианты обрушения рудных участков забоя в заранее подготовленные экскаватором лоткообразные выемки в нижней (обычно породной) части развала взорванной горной массы для последующей погрузки руды в автосамосвалы. Возможны варианты обрушения пустых горных пород для последующей погрузки их в автосамосвалы и транспортирования в отвалы. Управляемое обрушение в основном применяется начиная со второй экскаваторной заходки в развале при достаточной устойчивости откосов забоев взорванного массива. На участках, где имеется возможность выемки руды по сортам с размещением её на заранее подготовленных призабойных площадках (для последующей погрузки в транспортные средства), осуществляется внутризабойная сортировка. В забоях, разделённых по высоте на рудную и безрудную зоны, применяют вертикальную экскаваторную селективную (раздельную) выемку. Зоны отрабатывают в определённом порядке с раздельной погрузкой руды и породы. Горизонтальная экскаваторная селективная (раздельная) выемка выполняется в забоях с чётко выделенными рудными и безрудными участками по фронту развала взорванной горной массы. Выемка участков производится поперечными или продольными экскаваторными заходками переменной ширины в соответствии с конфигурацией и параметрами участков.

Раздельное взрывание включает: подуступное рыхление (разновременное взрывание массива уступа горизонтальными слоями); взрывание наклонных скважинных зарядов; выборочное взрывание отдельных участков уступа; щелевое взрывание; направленное взрывание (взрыворазделение). Раздельное взрывание рудных и безрудных участков осуществляют, когда по фронту взрывного блока можно выделить участки, представленные кондиционной рудой или пустыми породами, а также когда разрабатывают горизонтально или полого залегающие пластообразные рудные тела и уступ можно разделить на подуступы по контурам рудных тел.

Селективная (раздельная) выемка экскаваторами непрерывного действия осуществляется либо обособленной поперечной отработкой различных участков забоя, либо валовой отработкой с разделением полезных ископаемых и породы при разгрузке в транспортные сосуды с помощью специальных устройств. При селективной (раздельной) выемке на карьерах наиболее целесообразно применение автомобильного транспорта, позволяющего отдельно перемещать руду разных сортов из сложных забоев и породу. Особое место при селективной разработке должны занять одноковшовые погрузчики на пневмоколёсном ходу, гидравлические экскаваторы.

Применение селективной (раздельной) выемки вызывает повышение затрат на горные работы на 10-30% по сравнению с валовой выемкой и требует технико-экономического сравнения различных вариантов.