О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 145 c.

Глава 5. Экологическая характеристика производств

5.17. Закладка выработанных пространств

С начала 60-х годов в горнодобывающей промышленности нашей страны развиваются способы шахтной добычи полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. С целью максимального удешевления закладочных работ стремятся в качестве закладочного материала использовать как отвалы и хвосты обогащения горных предприятий, так и отходы других отраслей промышленности (шлаки, золы и т.п.).

В большинстве случаев способы добычи с закладкой применяют с целью более полной добычи полезных ископаемых, так как при обычной технологии их выемки для компенсации горного давления требуется оставлять под землей так называемые охранные целики, содержащие десятки и сотни миллионов тонн руд и твердого топлива. Практикуется и засыпка выработанных пространств пустой породой, обеспечивающая временное (на период добычи) укрепление кровли и резкое сокращение объёмов поверхностных отвалов. В последнем случае предотвратить полностью оседание породной толщи (появление провалов на земной поверхности) не удастся из-за усадки закладочного материала, достигающей иногда 50 % от первоначально заложенного объема. Применение же твердеющего закладочного материала обеспечивает его усадку, не превышающую 5 % даже при десятикратном превышении ожидаемого на глубине давления. Такая монолитная закладка особенно необходима при добыче высокоценных руд, когда недопустимы никакие их потери в охранных целиках.

При монолитной закладке закладочный материал должен обладать способностью схватывания (твердения) и иметь предел прочности при одноосном сжатии 2,0-2,5 МПа. Указанные свойства зависят от химического состава, степени измельчения, твердости и некоторых других характеристик используемого для закладки материала. Поэтому различные твердые отходы горных, обогатительных, а так же других предприятий не одинаково пригодны для этих целей. В большинстве случаев к таким материалам (отвальные песчаники, горелые породы, отходы обогащения и др.) необходимо добавлять активаторы схватывания: цемент, известь, гипс, жидкое стекло и др. В то же время отдельные виды измельченных шлаков, например, могут сами выполнять роль вяжущих материалов.

Закладка может быть полной (при заполнении всего объёма выработанного пространства) или частичной (при заполнении его в виде слоев или полос). Приемы заполнения закладочным материалом выработанных пустот могут быть различными. В зависимости от используемых способов транспортирования и укладки закладочного материала различают гидравлическую, самотечную, пневматическую, гидропневматическую, механическую и ручную закладку. Выбор того или иного приема зависит от принятого порядка проведения горных работ и конфигурации выработанного пространства.

Использование закладки выработанного пространства при добыче полезных ископаемых является весьма перспективным, так как позволяет не только увеличить добычу руд и топлива (за счёт охранных целиков), но и ликвидировать значительную часть хранящихся на земной поверхности твердых отходов промышленности. Однако закладка — дорогостоящее мероприятие, существенно сказывающееся на себестоимости добываемых полезных ископаемых. В этой связи большое внимание уделяется вопросам удешевления и сокращения потребления прежде всего самих закладочных материалов с одновременным увеличением их эффективности. Существенные успехи, в частности, достигнуты в последнее время в области приемов закладки, основанных на вспучивании закладочных материалов.