Системы разработки с открытым очистным-пространством являются наиболее распространенными, так как могут применяться в разнообразных условиях залегания-месторождений с любым углом падения и при любой мощности. Ценность руд и характер распределения в ней полезных компонентов также могут быть различными. Однако непременным-условием успешного применения этих систем является наличие-устойчивых руд и вмещающих пород.
Рассмотрим некоторые системы разработки этого класса.
Система со сплошной выемкой по простиранию применяется при разработке пологих и наклонных рудных залежей мощностью 1 - 3 м и углом падения 20 - 25° с устойчивыми рудами и вмещающими породами.
Подготовительные работы начинают с проведения откаточного штрека и отрезного восстающего.
Очистные работы начинают с проходки от отрезного восстающего передовой выработки, которая сбивается (соединяется) с откаточным штреком рудоспусками. Вдоль наклонного отрезного восстающего бурят горизонтальные шпуры, после взрыва которых восстающий расширяется и создается сплошной забой; отбойку руды ведут взрыванием зарядов в шпурах. Доставку руды до рудоспусков производят с помощью скреперов с лебедками, установленными в специальных камерах, образованных из откаточного штрека.
Поддержание выработанного пространства осуществляют нерегулярным оставлением опорных целиков, а также по мере надобности дополнительно с помощью стоек и костров.
При рассмотрении стадий разработки месторождений полезных ископаемых было отмечено, что система разработки определяет порядок подготовки и очистной выемки, принятый для разработки всего месторождения или его части.
К настоящему времени насчитываются сотни различных вариантов систем разработки только применительно к рудным месторождениям. Отсюда и значительные сложности в создании классификации систем разработки как основы для их изучения, сравнительной оценки и дальнейшего совершенствования. Акад. М. И. Агошков отмечает, что из большого числа известных в литературе классификаций систем разработки одни посвящены только пластовым месторождениям, другие - только рудным. Создать единую классификацию систем разработки для всех месторождений пока не удается. Поэтому существует так называемое отраслевое построение классификаций систем разработки.
Применительно к рудным месторождениям в разное время предлагалось немало различных классификаций систем разработки, однако подавляющее их большинство не получило признания и применения. И только классификацией систем разработки, предложенной акад. М. И. Агошковым, пользуются не только в нашей стране, но и за рубежом. В основу этой классификации положен единый отчетливо выраженный признак - состояние очистного (выработанного) пространства в период разработки месторождения.
На выбор способа вскрытия оказывают влияние многие факторы.
Условия залегания месторождения и топография местности часто допускают возможность применения трех-четырех и более вариантов вскрытия.
Окончательно схему вскрытия месторождения выбирают путем технико-экономического сравнения всех возможных вариантов. При этом предпочтение отдают тому варианту, который обеспечивает наибольшую безопасность работ при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах, отнесенных на 1 т добываемого полезного ископаемого. Следует отметить, что варианты, отличающиеся на 5 - 10% по указанным показателям, считаются равноценными.
Поступают при этом следующим образом. Определив возможные варианты вскрытия, вычерчивают схемы и по чертежам определяют длину капитальных выработок. Затем определяют капитальные затраты, включающие стоимость шахтных стволов (штолен), надшахтных зданий и сооружений, квершлагов и т. д.
В комбинированном способе вскрытия месторождения сочетается несколько простых способов. Это вызвано тем, что при разработке месторождений на большой глубине или при изменяющихся условиях залегания рудного тела в различных частях месторождения применение какого-либо одного простого способа вскрытия не может обеспечить необходимую производственную мощность предприятия.
Иногда комбинированный способ вскрытия применяется вынужденно, когда были допущены ошибки в первоначальном выборе способа вскрытия, например, из-за недостаточной разведанности месторождения.
Однако комбинированные способы вскрытия имеют ряд недостатков. Прежде всего возникает необходимость в проведении и обслуживании нескольких вскрывающих выработок. Ступенчатый подъем приводит к многократным перегрузкам полез¬ного ископаемого. Спуск и подъем людей, материалов и оборудования при комбинированных способах вскрытия значительно усложняется.
Рассмотрим несколько схем комбинированного вскрытия.
Из простых способов вскрытия наиболее распространенным вариантом для крутых и мощных угольных месторождений является вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород. При такой схеме вскрытия не требуется оставления охранного целика. Единственным недостатком является увеличение длины квершлагов с понижением уровня горных работ.
Вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в висячем боку месторождения, осуществляется лишь в тех случаях, когда по условиям рельефа или застроенности поверхности нельзя ствол расположить в лежачем боку или когда породы лежачего бока сильно обводнены или неустойчивы.
Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пройденным по месторождению, встречается крайне редко из-за необходимости оставления значительных запасов полезного ископаемого в целиках.
Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пересекающим месторождение, осуществляют при разработке маломощных большого простирания пологих залежей бедных руд. Необходимость оставления полезного ископаемого в охранном целике для предохранения ствола от разрушения не является препятствием для применения такой схемы вскрытия по двум причинам: во-первых, запасы в охранном целике незначительны по сравнению с общими запасами, а во-вторых, сокращается длина квершлагов.
В результате выемки полезного ископаемого образуется выработанное пространство, которое постепенно, по мере разработки месторождения, увеличивается настолько, что устойчивость его нарушается и оно заполняется обрушающимися породами. Через определенное время обрушение достигает поверхности, что приводит к образованию зон сдвижения и обрушения. В зоне сдвижения происходит оседание участка земной поверхности без нарушения ее сплошности. В зоне обрушения участок земной поверхности подвергается оседанию террасами с образованием трещин и переходом в обрушение.
Как следует из рисунка, зоны сдвижения и обрушения можно определять с помощью углов сдвижения и обрушения горных пород. Эти углы получают следующим образом. На разрез накрест простирания наносят точки, в которых проявилось сдвижение поверхности. Эти точки соединяют с контуром месторождения на горизонте, до которого произведена разработка. Таким образом устанавливают углы сдвижения и обрушения поверхности в лежачем и висячем боках, а также по простиранию месторождения.
Различают простые и сложные (комбинированные) способы вскрытия. Отличительная особенность простых способов вскрытия заключается в том, что вскрытие шахтного поля производится главной вскрывающей выработкой на всю глубину разработки месторождения. При комбинированных способах вскрытие осуществляется главной вскрывающей выработкой в сочетании с вспомогательными.