Камерно-столбовая система разработки
(a. room-and-pillar mining; н. Kammer-Pfeilerbau; ф. exploitation par chambres et piliers; и. explotaciоn por cemaras y pilares) — система разработки твёрдых п. и. (руда, уголь и др.) камерами, отделёнными друг от друга целиками, поддерживающими кровлю. Применяется для выемки пологих и наклонных (до 40-45°) залежей п. и. при высокой устойчивости их и вмещающих пород.
На рудных шахтах отрабатываемую залежь делят на панели или блоки, разделяемые между собой ленточными или изолир. целиками. Расположение камер (по простиранию, восстанию) зависит от угла падения залежи и применяемого на очистных работах оборудования. При выемке пологих рудных тел с использованием на доставке руды скреперных установок (рис. 1) подготовительно-нарезные работы включают проведение в лежачем боку осн. откаточных, вентиляционных и, перпендикулярно им, панельных штреков.
Рис. 1. Схема камерно-столбовой разработки с доставкой руды с помощью скреперных установок при угле падения рудного тела до 15°: 1 — основной откаточный штрек; 2 — вентиляционный штрек; 3, 5 — соответственно полевой и рудный панельные штреки; 4 — рудоспуск; 6 — материально-ходовой восстающий; 7 — вентиляционная выработка; 8 — вентиляционная выработка.
Последние соединяются рудоспусками с рудными панельными штреками. Проводятся также материально-ходовые и вентиляц. выработки. В зависимости от мощности рудного тела и применяемого на буровзрывных работах оборудования выемку ведут безуступным или потолкоуступным забоем (высота уступов 2,5-3,5 м). Для бурения и вентиляции используются передовые забои (1,8-2,5 м) под кровлей камер. Для сокращения многократного повторения операций бурения шпуров и уборки отбитой руды в условиях многоуступной выемки (что значительно сокращает возможности повышения нагрузки на камеру) при мощности рудной залежи св. 10 м применяют вариант с отбойкой руды нисходящими скважинами, пробуренными из передового забоя.
При использовании самоходного оборудования залежь разбивают на панели, обычно шир. 150 м (рис. 2).
Рис. 2. Схема камерно-столбовой разработки с доставкой руды с помощью самоходного оборудования при угле падения рудного тела до 15°:1 — основной транспортный штрек; 2 — вентиляционный штрек; 3 — панельный штрек; 4 — заезды; 5 — вентиляционная выработка; 6 — междукамерные целики; 7 — буровая установка; 8 — погрузочно-доставочная машина.
После проведения осн. трансп. и вентиляц. штреков проходят панельные штреки, из к-рых в целике образуют заезды. На залежах мощностью более 4-4,5 м панель проветривают за счёт пройденной по её центру под кровлей рудного тела вентиляц. выработки. При оформлении междукамерных целиков соблюдается ступенчатая конфигурация линии очистных забоев, способствующая лучшему проветриванию и поддержанию кровли. Самоходное оборудование гл. обр. мощное дизельное на пневмошинном ходу: буровые установки с двумя-тремя перфораторами, ковшовые погрузочно- доставочные машины, экскаваторы, автосамосвалы и др. Для заряжания шпуров, осмотра и оборки кровли на трансп. работах используют вспомогат. оборудование с автономным приводом. В зависимости от вида самоходного оборудования и мощности залежи выделяются следующие технол. варианты. Рудные тела мощностью менее 2,5-3 м разрабатывают с подрывкой подстилающих или налегающих пород (определяется устойчивостью кровли и выдержанностью контакта рудного тела с породами). Отбитую породу перемещают с помощью бульдозера или погрузочно- доставочных машин и располагают в отработанной зоне этой же панели. Рудные тела мощностью до 7-8 м (при использовании башенных буровых кареток — до 12 м) отрабатывают по высоте сплошным забоем. Выемку рудных тел мощностью св. 8 м осуществляют в два слоя с опережением (на 30-40 м) верх. слоя выс. 5-6 м. При этом заезд на почву вышележащего уступа может осуществляться по наклонному съезду. При мощности залежи св. 16 м выемку иногда ведут с оставлением т.н. рудного моста выс. 5-7 м. При этом целесообразна опережающая выемка вышележащей части залежи. При К.-с. с. р. наклонных залежей и использовании на доставке руды скреперных установок камеры располагают по восстанию. Ёмкость скреперов 0,25-0,45 м3; бурение с помощью ручных перфораторов. При использовании на очистных работах самоходного оборудования применяют диагональный или ломаный трансп. съезд; камеры располагают по простиранию. В зависимости от угла падения и мощности рудного тела выемка производится слоями выс. 2,5-4,5 м. Оформление просечек в между камерных целиках осуществляется в отступающем порядке. При мощности рудного тела 5-8 м (рис. 3) подготовка блоков (дл. 120-200 м) заключается в проведении откаточного штрека, вентиляционного (блокового) восстающего и рудоспуска.
Рис. 3. Схема камерно-столбовой разработки с диагональным съездом при угле падения рудного тела от 15 до 40°:1 — откаточный штрек; 2 — наклонный съезд; 3 — ходовой восстающий; 4 — буровая установка; 5 — погрузочно-доставочная машина; 6 — рудоспуск; 7 — междукамерные целики.
Нарезают блоки трансп. диагонально- расположенными (или ломаными) наклонными съездами. По мере очистной выемки, осуществляемой с применением самоходных автономных буровых установок и погрузочно-доставочных машин, оформляют междукамерные целики. При мощности залежи более 8 м её разработка ведётся вариантом "спаренные камеры" (рис. 4).
Рис. 4. Схема камерно-столбовой разработки "спаренные камеры": 1 — полевой откаточный штрек; 2 — рудный откаточный штрек; 3 — полевой откаточный заезд; 4 — аккумулирующий восстающий; 5 — вентиляционный восстающий; 6 — рудоспуск; 7 — междукамерные целики; 8 — погрузочно-доставочная машина; 9 — буровая установка.
При этом вынимают соседние камеры параллельно в пределах слоя, что обеспечивает более эффективное использование самоходного оборудования. Подготовка и нарезка блока заключается в проведении полевого и рудного откаточных штреков, полевого откаточного заезда, аккумулирующего и вентиляционного восстающих, рудоспуска. Междукамерные целики располагают по падению залежи.
В зависимости от мощности залежи, угла падения, применяемого оборудования суточная производительность выемочной единицы изменяется от 200 до 1000 т. Сменная производительность труда забойного рабочего 40-200 т, а рабочего по системе 30-120 т. Удельный объём подготовительно-нарезных работ при эксплуатации наклонных м-ний составляет 4-6, пологих — 2-4 м на 1000 т запасов руды. Разубоживание при очистной выемке обычно не превышает 3-5%. К достоинствам технол. схем К.-с. с. р. относятся: высокая производительность забоев и труда рабочих; широкий фронт горн. работ с большим кол-вом забоев; возможность полной механизации очистной выемки с использованием мощного самоходного оборудования; относительно низкая себестоимость добычи руды. Недостатки: высокие потери руды (в рудных м-ниях до 40%, в соляных — до 60%); сложность тщательного осмотра кровли забоев и их надлежащего проветривания при широком развитии очистных работ. Развитие технол. схем идёт по пути комплексной механизации работ с помощью самоходных дизельных машин, гидравлич. перфораторов, снижения потерь руды в целиках, изыскания дешёвых методов возведения искусств. опор с полной механизацией работ.
На угольных шахтах К.-с. с. р. представляет собой двухстадийный процесс выемки п. и. при проведении по пласту п. и. узких протяжённых камер от трансп. штрека к вентиляционному и частичном извлечении междукамерных целиков короткими заходками (с оставлением между ними узких целиков) в обратном направлении (рис. 5).
Рис. 5. Схема камерно-столбовой разработки пологого угольного пласта: 1 — комбайн; 2 — самоходная вагонетка; 3 — станок для установки анкерной цепи; 4 — вентиляционный штрек; 5 — транспортный штрек; 6 — камера; 7 — междукамерный целик; 8 — заходка.
В очистных выработках давление г. п. воспринимается не призабойной крепью, а массивом пласта и регулярно оставляемыми целиками угля. В результате этого исключается необходимость в применении спец. крепи для управления горн. давлением. Кровлю в камерах закрепляют, как правило, анкерами, в заходках при извлечении целиков — не крепят. В СССР К.-с. с. р. применялась в ограниченном объёме на пологих мощных (до 7-8 м) и ср. мощности пластах (Артёмовское, Норильское и Черемховское м-ния) при буровзрывной отбойке, ручной или механизир. погрузке угля, с использованием стоечной крепи. Длина камер 30-50 м, ширина от 4 до 6 м, ширина частично извлекаемых целиков 4-5 м. Потери угля 30-45%. Производительность труда рабочих по участку не превышала 10 т/чел в смену.
К.-с. с. р. получила распространение в США (до 30% подземной добычи угля), Канаде и Австралии в осн. на пологих тонких и ср. мощности пластах. Выемку угля ведут комплексами самоходного оборудования. При буровзрывной отбойке угля в состав комплекса входит погрузочная машина с манипуляторами для бурения шпуров и установки анкерной крепи. Очистные забои проветриваются вентиляторами частичного проветривания. При выемке на пластах с высокой пылеобразующей способностью комбайны оборудуют пылеотсосами. При комплексной механизации горн. работ длина камер 100-150 м, ширина до 5-6 м; ширина междукамерных целиков до 15-18 м. Выемочные участки разделяют неизвлекаемыми барьерными целиками. В благоприятных условиях К.-с. с. р. обеспечивает интенсивное извлечение запасов при высоких технико-эконом. показателях: нагрузка на очистной забой до 1500-2000 т в сут., производительность труда рабочего по участку до 35-60 т/чел в смену. Потери угля в недрах 20-35% в зависимости от мощности пласта, устойчивости пород кровли и глубины разработки. Значит. потери п. и. и относительно сложный режим проветривания очистных забоев делают нецелесообразным применение К.-с. с. р. на пластах самовозгорающегося угля, в газообильных шахтах и на глуб. св. 500-600 м.
Литература: Разработка угольных месторождений короткими очистными забоями, М., 1962; Совершенствование камерно-столбовой системы разработки, M., 1967; Именитов В. Р., Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений, М., 1978.
Д. Р. Каплунов, А. В. Стариков.
