Гидравлический способ закладки: преимущества и недостатки

Гидравлическая закладка основана на использовании потока воды для транспортирования по трубопроводам закладочного материала и заполнения им выработанного пространства. В сравнении с другими способами закладки выработанного пространства она получила наибольшее распространение в угольной промышленности при любой мощности и углах падения пластов, отрабатываемых наклонными, поперечно-наклонными и горизонтальными слоями, длинными столбами по простиранию и восстанию, камерно-столбовыми и другими системами, а также в горнорудной промышленности при разработке месторождений горизонтальными слоями, камерами и др.

Гидравлическая закладка выработанного пространства включает технологические процессы подготовки выработанного пространства, аккумулирования закладочного материала, приготовления гидросмеси, гидротранспортирования закладочного материала и заполнения им выработанного пространства, управления отработанной водой (улавливание воды, дренированной из массива, отвод её по трубопроводу в водосборники, осветление в подземных условиях и откачка на поверхность для повторного использования в технологическом цикле закладки выработанного пространства; при необходимости — также предварительное обезвоживание закладочного материала перед подачей в выработанное пространство). Доставка к аккумулирующим бункерам подготовленного на дробильно-сортировочной установке закладочного материала осуществляется железнодорожным, автомобильным или конвейерным транспортом, выпуск закладочного материала из бункеров — самотёчным, механическим или гидравлическим способами.

Гидротранспорт закладочных материалов к выработанному пространству производят по системе нисходящих и горизонтальных трубопроводов за счёт напора, возникающего вследствие разности геодезических отметок начального и конечного пунктов транспортирования. Наиболее целесообразен режим работы гидрозакладочной установки с полным заполнением начального нисходящего участка трубопровода до уровня смесительного устройства. При этом исключаются подсос воздуха в систему и пульсация в ней гидросмеси, а также обеспечиваются оптимальные параметры гидротранспорта и производительность. Эффективное отношение радиуса действия установки к высоте напорного столба при использовании мелкозернистых закладочных материалов — не более 8:1-10:1, крупнокусковых — 4:1-6:1 при объёмном отношении твёрдого в плотном теле к жидкому для этих материалов соответственно 1:1-1:2 к 1:3-1:5. Перед заполнением выработанного пространства закладочным материалом производится его ограждение специальными отшивками, возведение фильтрующих перемычек и дренирующих устройств. Перемычки и отшивки сооружают из дерева, металлической сетки и фильтрующих тканей. Они могут быть постоянными или передвижными, монтируемыми на секциях механизированной крепи.

Заполнение выработанного пространства производится непосредственно из торца закладочного трубопровода либо с помощью распределительного трубопровода. Непрерывное возведение закладочного массива с помощью распределительного трубопровода осуществляется при фронтальном выпуске гидросмеси через поочерёдно открывающиеся боковые выпуски. При использовании крупнозернистых и кусковых закладочных материалов отработанная вода отводится с помощью дренажных труб и фильтруется через толщу закладочного массива. При мелкозернистых материалах на поверхности массива образуются отстойные прудки и вода удаляется через сливные устройства (колодцы, трубы, лотки, перемычки). Достоинства гидравлической закладки — высокая плотность (усадка 10-20%) и устойчивость закладочного массива, возможность подачи закладочного материала в забой с поверхности без перегрузок по трубопроводам значительной протяжённости, возможность совмещения добычных работ и закладки выработанного пространства при применении механизированных комплексов, высокая производительность работ (до 400 м3/ч, иногда выше). К основным недостаткам относятся необходимость ввода в шахту значительного количества воды, что осложняет общий режим работы шахты, вынос мелких фракций из массива на откаточные выработки, необходимость осуществления специальных мероприятий по управлению отработанной водой. Трудоёмкость работ на 1000 т добычи составляет 45-150 человеко-смен. Применение в качестве закладочных материалов песка и хвостов обогатительных фабрик снижает удельный вес расходов на их подготовку и транспортирование до 30-40%. Совершенствование технологии гидравлической закладки выработанного пространства в угольной промышленности осуществляется путём использования выемочных механизированных комплексов с закладкой (например, в CCCP — КМГЗ, КВЗ; в Польше — "Серша"; во Франции — "Симон"), позволяющих совмещать очистные и закладочные работы и обеспечивать высокие нагрузки на очистной забой (свыше 2300 т в сутки) и производительность труда рабочего (свыше 30 т в смену).