выработка горных пород тоже что и шахта коди кросс
Открытые и подземные горные выработки
К открытымгорно-разведочным выработкам относятся расчистки, копуши, канавы, траншеи (рисунок 2), а также разведочные карьеры (рисунок 3).
1 – расчистка; 2 – копуша; 3 – канава; 4 – траншея; 5 – дно; 6 – борта; 7 – торец
Копуша – выработка в виде выемки произвольной формы, проводимая в покровных отложениях с целью изучения покровного слоя и взятия пробы коренных пород при поисковых работах. Размеры копуши: поверху от 0,8 х 0,8 до 1 х 1 м; понизу 0,5 х 0,6 м; глубина от 0,5 до 1 м.
Разведочная траншея – выработка, проводимая при разведке россыпных месторождений для взятия крупнообъемных проб. Она отличается от канавы большими размерами поперечного сечения и небольшой протяженностью. Ширина траншеи понизу до 3 м, но может быть до 40 – 80 м, глубина до 6 м, иногда до 20 м.
Разведочный карьер – открытая горно-разведочная выработка, обширная по площади, не имеющая явно выраженной длины и ширины, которая служит для изучения закономерности залегания пород, взятия технологических проб и попутной добычи полезного ископаемого, рисунок 3.
Открытые горно-разведочные выработки имеют незамкнутый контур.
а – карьер; б – элементы уступа карьера;
1 – покровные отложения; 2, 3 – первый и второй уступ; 4 – верхняя площадка; 5 – торец уступа; 6 – откос уступа; 7, 8 – верхняя и нижняя бровки
К подземным горным выработкам относятся: шахта, штольня, штрек, квершлаг, восстающий, рассечка, гезенк, уклон, бремсберг.
1–копер; 2 – вертикальный ствол; 3 – сопряжение ствола с рабочим горизонтом;
4–зумпф; 5–штрек; 6–околоствольный двор; 7 – зарядное депо; 8 – квершлаг;
9 – служебная камера; 10 – рассечка; 11 – камера; 12 – восстающий; 13 – гезенк; 14 – шурф; 15 – рудное тело (жила)
Штольня – горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности горизонтально или с незначительным подъемом, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания горных работ при разведке или разработке полезного ископаемого. Она проводится при гористом рельефе, как по простиранию, так и под углом к простиранию с уклоном в сторону устья для обеспечения стока воды и облегчения транспортирования грузов.
Штрек– горизонтальная (с углом наклона не более 3 0 ) подземная горная выработка, проведенная по простиранию наклоннозалегающего месторождения или в любом направлении при горизонтальном его залегании. Штрек может быть проведен по полезному ископаемому (с подрывкой или без подрывки боковых пород) или по породам, в этом случае он называется полевым. Назначение штрека: для временного накопления полезного ископаемого, вентиляционные, для основного потока груза (ленточный конвейер или рельсовый путь) и др.
Квершлаг – горизонтальная или наклонная подземная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность, проведенная по вмещающим породам вкрест простирания или под углом к простиранию рудного тела и обеспечивающая доступ к полезному ископаемому, транспортирование грузов, передвижение людей, проветривание и др.
Восстающий – вертикальная или наклонная горная выработка, проводимая по восстанию залежи и служащая для проветривания, передвижения людей, спуска полезного ископаемого или породы, доставки материалов и оборудования, подачи энергии и воды. Восстающий соединяет выработки двух смежных горизонтов (иногда выработки верхнего горизонта с земной поверхностью) и проводится снизу вверх для прослеживания границ распространения полезного ископаемого по восстанию.
Рассечка– подземная горизонтальная горно-разведочная выработка, проводимая из других выработок (шурфов, штолен, штреков и восстающих) вкрест простирания горных пород для установления сплошности и границ оруденения, поисков и разведки полезного ископаемого. Длина рассечек 3 – 5 м, иногда 20 – 40 м.
Гезенк – вертикальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса или в специальных сосудах механическим способом. Гезенк соединяет выработки смежных горизонтов и проводится сверху вниз для прослеживания границ распространения полезного ископаемого по падению, а также для передвижения людей, для доставки оборудования и материалов, для прокладки коммуникаций, для вентиляции и др.
Уклон – подземная наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для подъема полезного ископаемого. Уклон проводится по полезному ископаемому по линии падения для обслуживания горно-разведочных работ на нижележащем горизонте; оборудуется механическим устройством для подъема горной массы на верхний горизонт.
Бремсбегр – подземная наклонная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность, проводимая по направлению падения пласта или залежи полезного ископаемого на откаточный горизонт. Бремсберг предназначен для спуска полезного ископаемого на откаточный горизонт этажа и оснащен конвейерной установкой. При необходимости он может быть использован для подъема материалов и оборудования.
Горные выработки пород
Работы, производимые при добыче полезного ископаемого или породы, называют подземными горными работами. В результате ведения проведения горных выработок в толще земной коры образуются пустоты (искусственные полости), которые называют подземными горными выработками.
Подземные горные выработки весьма разнообразны по своей форме, размерам, назначению и положению в пространстве. Различают выработки открытые, расположенные у земной поверхности и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения, и подземные с замкнутым контуром поперечного сечения, расположенные на некоторой глубине от поверхности. Среди подземных выделяют протяженные, очистные выработки и камеры. Протяженные подземные горные выработки имеют обычно большую длину и незначительные размеры поперечного сечения. По положению в пространстве они разделяются на вертикальные, горизонтальные и наклонные.
Вертикальные горные выработки (рис. 1.3). Шахтные стволы — выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность и предназначенные для обслуживания подземных работ. В зависимости от назначения стволы могут быть главными, вспомогательными и вентиляционными.
Главный ствол служит для подъема угля и породы на поверхность; вспомогательный — используют для спуска и подъема людей, машин, материалов, выдачи породы; вентиляционный — предназначен для подачи в шахту свежего или выдачи из шахты загрязненного воздуха.
Шурф – выработка небольшого сечения и длиной до 50-60 м, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для разведки полезного ископаемого или для обслуживания подземных работ: спуска крепежного леса, вентиляции, подачи закладочного материала и др. Шурф, в отличие от ствола, обычно не оборудован механическим подъемом, но имеет специальное отделение с полками и лестницами, используется в качестве запасного выхода.
Штрек (см. рис. 1.3) – выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию пласта или залежи полезного ископаемого. При горизонтальном залегании месторождения штрек проводят в любом направлении, так как горизонтальные пласты или залежи не имеют ни простирания, ни падения. Штрек, проводимый по породам или по пласту нерабочей мощности, называют полевым. В зависимости от назначения штреки подразделяются на откаточные и вентиляционные. Откаточные штреки служат для транспортирования полезного ископаемого, пропуска свежего воздуха, передвижения людей, стока воды и др.
Вентиляционные выработки (вентиляционный штрек) — предназначены для отвода исходящей струи воздуха, транспортирования грузов (лесных и прочих материалов, породы) и передвижения людей.
Квершлаг – выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по пустым породам вкрест простирания или под углом к простиранию месторождения. Квершлаги разделяют на откаточные и вентиляционные; они выполняют те же функции, что и штреки.
Просека – выработка, проводимая параллельно штреку по пласту полезного ископаемого, иногда с небольшой подрывкой вмещающих пород (на тонких пластах). Просек используется при проветривании забоя штрека в период его проведения, а также для транспортирования угля.
Бремсберг (см. рис. 1.3) —выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, расположенная по падению пласта или пород, предназначенная для спуска различных грузов при помощи механических устройств.
Уклон – выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, расположенная по падению пласта или пород и предназначенная для подъема различных грузов с нижних горизонтов на верхний. В качестве механических устройств, для спуска груза по бремсбергам, а также для подъема груза по уклонам применяют ленточные конвейеры, канатный подъем в вагонетках или скипах
Ходок – выработка, предназначенная преимущественно для канализации воздуха, перевозки людей и грузов (породы, материалов, оборудования). В связи с этим их делят на людские и грузовые. Ходки обычно проводят параллельно бремсбергу или уклону на расстоянии 20—30 м от них. Ходок — горизонтальная или наклонная выработка, соединяющая служебную камеру с протяженной горной выработкой.
Скат – выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, расположенная по падению пласта или пород и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса. Скаты проводят на месторождениях, угол падения которых достаточен для обеспечения движения полезного ископаемою самотеком. Перечисленные выше наклонные выработки (бремсберги, уклоны, ходки и др.), так же как и штреки, могут проводиться как по пласту, так и по пустым породам.
Рудоспуск – наклонная (или вертикальная) горная выработка, предназначенная для перепуска руды под действием собственного веса.
Восстающий – наклонная (или вертикальная) выработка, пройденная по рудному телу или пустым породам и предназначенная для подготовки блоков, проветривания, спуска закладочных материалов, передвижения людей, а также для разведочных целей.
Печь – выработка, проводимая по восстанию пласта и предназначенная для проветривания, передвижения людей, а также для транспортирования грузов. Чаще всего печь соединяет откаточный штрек с просеком. Печь, проводимую по полезному ископаемому между откаточным и вентиляционным штреками для подготовки очистного забоя, называют разрезной печью.
Очистные выработки. Выработку, предназначенную для добывания полезного ископаемого, называют очистной. На угольных шахтах к очистным выработкам относят лавы, камеры и скважины.
Лава – подземная очистная выработка большой протяженности, один бок которой образован поверхностью массива полезного ископаемого (забоем лавы), а другой — обрушенными породами выработанного пространства (реже — закладочного массива).
Под угольным забоем подразумевается поверхность полезного ископаемого, ограничивающая лаву и перемещающаяся в результате ведения горных работ.
Лава имеет минимум два выхода на обслуживающие ее подготовительные транспортную и вентиляционную выработки, расположенные на концах угольного забоя.
Очистная камера — выработка с забоем небольшой протяженности (до 12—16 м), ограниченная по бокам массивом или целиками угля.
Целик – часть залежи или пласта полезного ископаемого, оставляемая нетронутой при разработке месторождения для охраны горных выработок, наземных сооружений, управления горным давлением и для других целей.
От очистных камер следует отличать служебные камеры, которые предназначены для установки оборудования, а также для производственных, хозяйственных и санитарных целей. Обычно служебные камеры располагают возле главного ствола в околоствольном дворе.
Околоствольный двор – комплекс выработок (служебные камеры, участки квершлагов, штреков, а также других протяженных выработок), расположенных около шахтных стволов и предназначенных для обслуживания подземных горных работ.
Горные выработки, кроме рассмотренной, классифицируются по основному технологическому назначению, а именно: для осуществления технологической связи поверхности с комплексом подземных сооружений; для осуществления технологической связи внутри комплекса подземных сооружений и, наконец, для обеспечения технологических процессов.
К первой группе относятся стволы, штольни, шурфы и скважины.
Ко второй — гезенки, слепые стволы, горизонтальные и наклонные выработки, а также сопряжения горных выработок и транспортных звеньев.
К третьей – камеры и сооружения различного назначения (вентиляционные, закладочного хозяйства и др.).
Выработка горных пород тоже что и шахта коди кросс
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Термины и определения
Mine working. Terms and definitions
Дата введения 2018-06-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Межведомственная комиссия по взрывному делу при Академии горных наук» (ЗАО «МВК по ВД при АГН»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 269 «Горное дело»
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2018 г.
Введение
Установленные в настоящем стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий в области горного дела в части горных выработок горнодобывающих предприятий.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Нерекомендуемые к применению термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина и обозначены пометой «Нрк».
Заключенная в круглые скобки часть термина может быть опущена при использовании термина в документах по стандартизации.
Наличие квадратных скобок в терминологической статье означает, что в нее включены термины, имеющие общие терминоэлементы.
Помета, указывающая на область применения многозначного термина, приведена в круглых скобках светлым шрифтом после термина. Помета не является частью термина.
Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.
В алфавитном указателе данные термины приведены отдельно с указанием номера статьи.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий в области горного дела в части горных выработок горнодобывающих предприятий.
Термины, установленные стандартом, рекомендуются для применения во всех видах документации и литературы в области горных выработок, входящих в сферу работ по стандартизации и/или использующих результаты этих работ.
2 Термины и определения
Общие понятия
1 горная выработка: Искусственное сооружение в недрах Земли или на ее поверхности, созданное в результате ведения горных работ с целью выполнения ее функционального назначения и сохранения в течение определенного срока времени.
2 подземная выработка: Горная выработка, проводимая в недрах Земли, независимо от того имеет она выход на поверхность или нет, ограниченная по контуру ее поперечного сечения горными породами или частично другими выработками.
1 Горные выработки классифицируют по назначению (разведочные и эксплуатационные), положению относительно земной поверхности (открытые и подземные), положению в пространстве (вертикальные, наклонные, горизонтальные), сроку службы, форме, размеру, принципу работы, по способу финансирования ее строительства.
3 По вспомогательным выработкам доставляют породу, людей, материалы, оборудование, осуществляют вентиляцию, подводят электроэнергию, воду, а также выполняют другие процессы, не связанные с транспортировкой полезного ископаемого.
3 открытая выработка: Горная выработка, образуемая в пределах карьерного поля и имеющая незамкнутый контур поперечного сечения, вследствие ее примыкания к земной поверхности.
4 разведочная выработка: Горная выработка, предназначенная для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых.
5 эксплуатационная выработка: Подземная выработка, предназначенная для эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
6 вскрывающая выработка: Подземная горная выработка, открывающая доступ к рудному телу, пласту или его части и обеспечивающая возможность проведения подготовительных выработок.
7 подготовительная выработка: Подземная горная выработка, проводимая после вскрытия шахтного поля для оконтуривания и подготовки к очистной выемке отдельных его частей.
8 нарезная выработка: Подземная горная выработка, проводимая в процессе подготовительных работ и непосредственно прилегающая к массиву полезного ископаемого, предусматриваемого к выемке.
9 окаймляющая выработка: Нарезная горная выработка, предназначенная для ослабления связи отрабатываемого блока с основным массивом, применяется при разработке непластовых месторождений полезных ископаемых.
10 капитальная выработка: Подземная горная выработка, обслуживающая шахту в течение всего срока работы горного предприятия или значительной части этого срока, предназначенная для вскрытия или подготовки месторождения или его части, проводимая за счет капитальных вложений и числящаяся на балансе основных фондов предприятия.
11 откаточная выработка: Подземная горная выработка, предназначенная для транспортирования полезных ископаемых и пород к стволу или на поверхность.
12 групповая выработка: Подземная горная выработка, обслуживающая разработку группы пластов, жил и других видов залежей, а также этажей.
13 пластовая выработка: Подземная горная выработка, проводимая по пласту полезного ископаемого.
14 полевая выработка: Подземная горная выработка, проводимая по пустым породам на некотором расстоянии от залежи полезного ископаемого и, как правило, параллельно поверхности залежи или пласта.
15 погашенная [старая] выработка: Горная выработка, использование и поддержание которой после выполнения цикла подземных работ прекращено.
Подземные горные выработки. Очистные выработки
16 очистная выработка: Подземная горная выработка, проводимая по пласту или залежи полезного ископаемого, в которых осуществляется выемка полезного ископаемого.
18 забой: Поверхность, ограничивающая место непосредственной выемки полезного ископаемого или породы и перемещающаяся в результате ведения горных работ.
19 узкий забой: Забой, ширина которого ограничивается шириной основной проводимой выработки без раскоски.
20 широкий забой: Забой выработки, ширина которого слагается из ширины забоя основной проводимой выработки и ширины забоя раскоски.
21 очистная камера: Очистная горная выработка с забоем небольшой протяженности (до 12-16 м), ограниченная по бокам массивом или целиками полезного ископаемого, и не имеющие непосредственного выхода на земную поверхность.
22 заходка: Короткая горная выработка, проводимая из очистной камеры или выемочной печи и служащая для выемки угля из междукамерных целиков, при этом оборудование, используемое при очистной выемке, может находиться как в заходке, так и за ее пределами.
Подземные горные выработки. Вертикальные выработки
23 вертикальная выработка: Подземная выработка, пройденная по вертикали в толще полезного ископаемого или по породе.
24 шахтный ствол: Вертикальная, реже наклонная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля, его крыла или блока.
29 слепой шахтный ствол: Вертикальная или наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая между горизонтами, предназначенная для обслуживания подземных эксплуатационных работ, в первую очередь, для подъема полезных ископаемых с нижних горизонтов на верхние.
30 гезенк: Вертикальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, предназначенная для спуска полезного ископаемого или породы из вышележащих выработок в нижележащие под действием силы собственной массы или в специальных сосудах механическим способом в угольных шахтах.
1 Гезенк также может быть использован для спуска-подъема людей, материалов, оборудования, породы.
2 В случае, если гезенк оснащен подземными машинами для спуска полезного ископаемого или породы с верхних горизонтов на нижние, и спуска и подъема людей, материалов и оборудования, существенных различий между гезенком и слепым шахтным стволом нет.
31 скважина: Вертикальная, реже наклонная горная выработка цилиндрического сечения, диаметр которой намного меньше ее глубины, проведенная в горной породе или полезном ископаемом с земной поверхности или из подземных выработок под любым углом наклона к горизонту механическими или не механическими способами бурения в разведочных и эксплуатационных целях.
32 шурф: Вертикальная, реже наклонная неглубокая выработка, обычно небольшой площади поперечного сечения, проведенная с земной поверхности и предназначенная для геологоразведочных или эксплуатационных работ.
33 дучка [выпускная дучка]: Короткая вертикальная или наклонная горная выработка, квадратного реже круглого сечения, служащая для выпуска отбитой или обрушенной руды из очистного пространства на выработки приемного горизонта.
Подземные горные выработки. Горизонтальные выработки
34 горизонтальная выработка: Подземная выработка, проведенная горизонтально или с незначительным углом наклона в толще полезного ископаемого или по породе.
35 штольня: Вскрывающая горная выработка, пройденная с поверхности к месторождению и предназначенная для транспортирования полезного ископаемого или вспомогательных целей.
Разработка рудных месторождений полезных ископаемых подземным способом
Горные породы, окружающие месторождение или включенные в него, совсем не содержащие металла (полезного минерала) или содержащие, но в количестве, недостаточном для промышленной переработки, называют пустой породой.
Граница между рудными и нерудными ископаемыми условна. Многие полезные ископаемые, которые раньше использовались сразу же после добычи, в настоящее время подвергаются комплексной переработке для извлечения их них всех полезных компонентов. Иногда полезное ископаемое, например известняк, не подвергают переработке, иногда его используют как химическое сырье. Поэтому сейчас термин «руда» теряет свое первоначальное значение. Его применяют также и ко многим нерудным полезным ископаемым. В этом смысле понятием «руда» мы будем пользоваться дальше.
На выбор системы и технологии разработки из признаков, характеризующих месторождение, наибольшее влияние оказывают его форма (морфология), размеры и условия залегания.
По форме рудные тела можно подразделить на три группы:
К первому типу рудных тел изометрической формы относятся штоки и гнезда. Часто они имеют неправильную форму, но все три измерения в пространстве более или менее равны между собой. Штоки отличаются от гнезд большими размерами, измеряемыми десятками и сотнями метров. Типичным гнездообразным месторождением является ртутное месторождение Хайдаркан (Средняя Азия).
Столбообразную форму имеют многие коренные месторождения алмазов. В Южной Африке алмазные трубки в глубину распространяются на несколько километров при поперечных размерах, измеряемых сотнями метров. В Криворожском бассейне к столбообразным относят рудные тела с длиной, превышающей мощность более чем в шесть раз.
Чечевицы и линзы представляют собой переходные формы от первой к третьей группе. Типичным представителем этого типа рудных тел являются уральские медно-колчеданные месторождения. Линзообразное месторождение медного колчедана Рио-Тинто (Испания) состоит из линз протяженностью от 300 до 1700 м и мощностью до 100–250 м.
Рудные тела третьей группы — пластовые и жильные — ограничены более или менее параллельными плоскостями (поверхностями) и имеют мощность, изменяющуюся в относительно небольших пределах. Жилы часто имеют неправильную форму и непостоянную мощность.
Рудные залежи этой же группы, отличающиеся от пластов менее выдержанной формой и мощностью, называют пластообразными.
Встречаются и более сложные формы рудных тел — седловидные, куполообразные и др.
В большинстве случаев месторождение бывает представлено не одним, а несколькими рудными телами. Эти совместно залегающие рудные тела бывают отделены одно от другого пустой породой; иногда они пересекаются, соединяются вместе и снова разделяются. При этом одно рудное тело является основным, а остальные — его ответвлениями.
Месторождения нередко нарушаются сбросами, сдвигами, бывают изогнуты, перемяты, раздроблены, в результате чего разработка их усложняется.
Чем неправильнее залежь по форме, чем больше тектонических нарушений она имеет, тем сложнее ее разработка, тем с большими потерями руды она происходит.
Кроме формы месторождения важным признаком является характер его контакта с вмещающими породами. Контакт в одних случаях бывает выражен резко, и рудное тело отчетливо отделяется от вмещающих пород. В других случаях переход от руды к пустой породе происходит постепенно, и границы промышленного оруденения можно установить только путем опробования. Разработка месторождений с отчетливыми контактами обычно проще. Иногда наличие оруденения во вмещающих породах, наоборот, благоприятно сказывается на разработке, т. к. руда при отбойке засоряется не пустыми, а рудоносными породами.
В зависимости от характера распределения рудных минералов различают: сплошные руды, состоящие из рудных минералов, смешанных с некоторым количеством породы, и имеющие обычно резкие границы с вмещающими породами; вкрапленные руды представляют собой относительно редкие вкрапления рудных минералов в рудной породе, как правило, имеющие отчетливые границы с вмещающими породами. На многих месторождениях встречаются оба типа руд; обычно в средней части рудного тела руды сплошные, а на периферии — вкрапленные. На Лениногорских свинцово-цинковых рудниках сплошные сульфидные руды по мере приближения к контакту лежачего бока постепенно беднеют и переходят в роговиковые вкрапленные руды. На Дегтярском медном месторождении сплошные медно-колчеданные или пиритные руды местами переходят в свинцовые вкрапленные руды. Некоторые залежи Кривбасса в центральной своей части или с одной стороны представлены сплошными богатыми рудами, которые постепенно в направлении лежачего бока замещаются вкрапленными рудами и затем слабо ожелезненными боковыми породами.
Одним из основных факторов, определяющих выбор системы, является угол падения. По углу падения месторождения делят на горизонтальные и пологопадающие с углом падения от 0 до 25°; наклонные с углом падения от 25 до 45° и крутопадающие с углом падения более 45°. Это деление связано с существенным изменением условий разработки и применением при разных углах падения различных способов очистной выемки и доставки руды.
Мощность рудного тела измеряют как расстояние между висячим и лежачим боками месторождения. Если это расстояние измеряют по нормали, то мощность называют истинной, если же ее измеряют по вертикали или горизонтали, то мощность соответственно называют вертикальной и горизонтальной. Вертикальной мощностью пользуются для пологопадающих рудных тел, горизонтальной — для крутопадающих.
В штокообразном месторождении мощностью считается меньший из его горизонтальных размеров. Больший горизонтальный размер называют длиной штока. Иногда мощностью штока считают его вертикальный размер, а горизонтальную мощность называют шириной. Последнее целесообразно, когда шток (массив) имеет значительные размеры по горизонтали и относительно небольшие по вертикали.
Мощность рудных тел может изменяться по простиранию и с глубиной постепенно или резко, закономерно или случайно. Непостоянство мощности характерно для рудных месторождений. Резкие изменения мощности затрудняют разработку.
Для месторождений с непостоянной мощностью рудных тел указывают крайние пределы ее колебаний, а также среднюю мощность по отдельным участкам месторождения.
По мощности рудные тела можно делить на пять групп.
Глубина залегания месторождения также в значительной степени определяет выбор способа разработки. Глубину залегания указывают от поверхности по вертикали до верхней и нижней границ месторождения. Расстояние между нижней и верхней границами месторождения по вертикали или по наклону пласта определяет глубину его распространения. Глубокозалегающими считаются месторождения с глубиной залегания более 800 м. На этой глубине начинаются своеобразные проявления горного давления, выражающиеся в стрелянии пород и горных ударах.
Рудной площадью месторождения называют площадь его горизонтального сечения.
Глубина залегания и распространения месторождения, рудная площадь, длина по простиранию, так же как и угол падения, на различных участках месторождения могут быть различными. Поэтому нередко на отдельных участках одного и того же месторождения применяют разные системы разработки.
Из всех физико-механических свойств руд и вмещающих пород наибольшее влияние на выбор системы разработки и технологию добычи оказывают крепость и устойчивость.
Крепость горных пород, определяемая совокупностью многих их физикомеханических свойств (твердостью, вязкостью, трещиноватостью, слоистостью, наличием инородных включений и прослоев), влияет на выбор системы разработки, машин и инструментов, применяемых при добыче, на производительность горных машин и производительность труда горнорабочих, на расход материалов и стоимости добычи.
Впервые классификация горных пород по «коэффициенту крепости» создана известным русским ученым проф. М.М. Протодьяконовым (старшим). Она до сих пор пользуется большим распространением в отечественной практике и литературе.
Показатели устойчивости горных пород, которые позволяли бы определять величину допускаемого обнажения, пока не установлены. Поэтому при выборе системы разработки, способа поддержания выработанного пространства и площади допускаемого обнажения пользуются приближенными характеристиками пород по их устойчивости.
По устойчивости руды и вмещающие породы можно разделить на следующие пять групп.
Кусковатость отбитой руды (крупность кусков, получающихся при отбойке) характеризуется ее гранулометрическим составом, т. е. количественным соотношением кусков различных размеров в общей массе отбитой руды. Крупность кусков, имеющих неправильную форму, принято выражать средним размером по трем взаимно перпендикулярным направлениям.
Существуют различные градации кусковатости. Наиболее проста и удобна следующая градация.
Рудная мелочь — от рудной пыли до кусков с поперечными размерами 100 мм. При разработке жильных месторождений иногда производят сортировку руды, выборку из нее пустой породы, в этом случае выделяют особую градацию — несортируемая мелочь с размерами кусков менее 50 мм.
Кусковатость руды при отбойке зависит, с одной стороны, от физикомеханических свойств руды в массиве, в частности от ее строения, а с другой — от применяемого способа отбойки, диаметра взрывных шпуров и скважин, их расположения, типа взрывчатого вещества, способа взрывания и др.
Кондиционным куском руды называют кусок с максимально допустимым размером, который можно выдавать из добытого блока для погрузки в откаточные сосуды. При подземной разработке рудных месторождений он колеблется в среднем от 300 до 600 мм и иногда достигает 1000 мм.
Размер кондиционного куска оказывает большое влияние на выбор оборудования для всех производственных процессов добычи, доставки, погрузки, транспортирования.
Куски руды, превышающие кондиционные размеры, принято называть негабаритом.
Весовое количество негабаритных кусков в общей массе отбитой руды, выраженное в процентах, называют выходом негабарита.
Рудные месторождения по сравнению с угольными имеют целый ряд особенностей, вытекающих из их геологического происхождения. Они существенно влияют на содержание и технологические решения при разработке рудного месторождения.
Основными особенностями являются:
Стадии разработки рудных месторождений
Вскрытие состоит в проведении горных выработок, открывающих доступ к месторождению или его части с земной поверхности.
Подготовка (или подготовительные работы) — это проведение горных выработок — штреков, восстающих, ортов и др., которыми вскрытая часть месторождения разделяется на обособленные выемочные участки — этажи, блоки, панели, столбы.
Выемочный участок, в свою очередь, делится подготовительными и нарезными выработками на отдельные части: подэтажи, слои, полосы, прирезки, уступы, камеры, междуэтажные, междукамерные, междупанельные целики и др.
Очистная выемка — это технологический процесс извлечения руды из выемочного участка и поддержание образующихся при этом очистных выработок и очистного пространства. Очистное пространство может в процессе очистной выемки оставаться открытым, т. е. свободным, заполняться отбитой рудой, закладкой или обрушенными породами, либо поддерживаться крепью.
Планомерная и эффективная разработка месторождения возможна при условии строгой увязки во времени и пространстве вскрытия, подготовки и очистной выемки и при обеспеченности рудника (шахты) достаточными запасами вскрытого подготовленного и готового к выемке полезного ископаемого.
вскрытыми называют запасы руды в разрабатываемом месторождении или его части, находящиеся выше горизонта подсечения их вскрывающими выработками (шахтным стволом, квершлагами, штольнями).
Подготовленными называют запасы руды выемочных участков, в которых полностью пройдены подготовительные выработки, предусмотренные принятой системой разработки.
Готовыми к выемке называют запасы руды подготовленных выемочных участков, в которых полностью пройдены нарезные выработки, необходимые для производства очистной выемки.
Наличие достаточного количества вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов руды обязательно для того, чтобы:
Особенности вскрытия рудных месторождений
Кроме главных выработок для вскрытия используются: вспомогательные стволы, служащие для вентиляции и дополнительного выхода на поверхность; квершлаги, соединяющие главный и вспомогательные стволы с месторождением. Кроме того, для вскрытия нижележащих горизонтов и отдельных участков рудного тела проходят: слепые стволы, капитальные восстающие и уклоны.
Главные вскрывающие выработки служат для транспортирования полезного ископаемого на поверхность, для вентиляции, передвижения людей, доставки материалов, оборудования и других целей.
Ввиду ответственного назначения выработок вскрытия и большого срока службы очень важен правильный выбор их формы, размеров сечения и способа крепления.
При выборе формы сечения и способа крепления необходимо исходить из минимальных затрат по проведению и креплению выработки и расходов по ремонту ее крепи за все время существования.
Размеры выработки должны быть достаточными для нормальной работы транспорта, безопасными и удобными для передвижения людей, доставки материалов и оборудования, а также обеспечивать прохождение необходимого количества воздуха.
Штольни могут быть сводообразной, трапециевидной, реже прямоугольной формы и проводятся с уклоном 0,001–0,008 в сторону устья. Длина штолен достигает нескольких километров. Например, длина Мизурской штольни на Садонском руднике больше 4 км; медное месторождение рудника «Нейшенл таннел» (США) вскрыто штольней длиной 7300 м.
Штольня, как вскрывающая выработка, имеет ряд преимуществ по сравнению с шахтным стволом. Стоимость проходки и крепления 1 м штольни обходится в 5–7 раз (в зависимости от притока воды) дешевле, а скорость проходки в 3–5 раз выше. Транспортирование руды намного дешевле и от добычных блоков до обогатительной фабрики может осуществляться без перегрузки руды. Передвижение людей и грузов без-опаснее. Стоимость водоотлива значительно ниже, т. к. движение воды происходит самотеком и водоотливных установок не требуется. Стоимость поверхностных сооружений у устья штольни значительно ниже, т. к. не требуется сооружения копра, надшахтного здания и подъемной машины. Ремонт крепи штольни проще.
Шахтные стволы имеют прямоугольную и круглую форму сечения, редко эллиптическую. На большинстве новых рудников предпочитают проходить стволы круглой формы. Размер сечения ствола зависит от его назначения. Капитальные стволы служат одновременно для подъема руды и породы, подъема и спуска людей, спуска крепежных материалов, вентиляции. В них же размещают водоотливные и воздушные трубы, а также силовые кабели.
Главные вскрывающие выработки могут проходить:
По роду применяемых главных выработок можно выделить следующие способы вскрытия:
Первые три способа можно объединить в группу простых способов вскрытия:
Простые способы. Вскрытие вертикальным шахтным стволом (по месторождению, по лежачему боку, по висячему боку и по флангам); вскрытие наклонным шахтным стволом (по месторождению, по лежачему боку и по флангам); вскрытие штольней (по месторождению, по лежачему боку, по висячему боку).
Вспомогательные стволы служат в основном для вентиляции и как дополнительный выход на поверхность, что диктуется условиями безопасности. Кроме того, их используют иногда для спуска и подъема людей, материалов, оборудования, для подъема пустых пород (или руды), для ускорения подготовки шахтного поля и этажей.
Взаимное расположение главных и вспомогательных стволов определяется принятой схемой проветривания.
При центральной схеме проветривания как главный, так и вспомогательный стволы располагаются в центре шахтного поля или вблизи центра на расстоянии не менее 30 м один от другого (рис. 6.31)
Рис. 6.31. Схемы вентиляции шахт: а — центральная; б крыльевая; в — групповая; г — участковая
Вместе с этим центральное расположение имеет и много недостатков. Главные из них: удлиняется путь вентиляционной струи, в результате чего депрессия вентилятора возрастает на 30–40 % по сравнению с диагональным расположением, при наступающей выемке возможны утечки воздуха через выработанное пространство («короткие токи»); сложнее условия выхода людей на поверхность в случае аварии. Центральное расположение стволов при вскрытии рудных месторождений применяется значительно реже, чем диагональное.
Вместо вспомогательного ствола на одном из флангов в неглубоких рудниках малой производительности иногда проходят вентиляционный шурф, оборудованный лестничным ходом.
При разработке тонких жил на небольшой глубине вентиляционные шурфы располагают в нескольких местах по простиранию жилы и соединяют их с верхним этажным штреком. Нижние этажи проветривают через восстающие.
При значительной производственной мощности шахты или наличии в шахтном поле нескольких рудных тел иногда проходят несколько вспомогательных стволов различного назначения: для спуска и подъема людей, спуска закладки и выдачи пустой породы из подготовительных выработок, спуска материалов.
Большая длина шахтного поля на очень крупных шахтах вызывает необходимость разделения каждого из крыльев шахтного поля для проветривания на две секции.
При таком секционном проветривании вспомогательные стволы закладывают на флангах поля и в промежутках между флангами и главными стволами.
Штольневое вскрытие
Вскрытие штольней имеет ряд серьезных достоинств перед другими способами вскрытия, поэтому, когда позволяет рельеф местности и условия залегания месторождения, этому способу вскрытия отдают предпочтение.
Относительно рудного тела штольню располагают по простиранию, вкрест простирания или по диагонали к линии простирания.
При вскрытии маломощных месторождений по простиранию штольню проводят по руде; в мощных месторождениях штольню обычно располагают параллельно рудному телу по пустым породам и проводят от нее до месторождения квершлаги (или орты-заезды).
Расположение штольни в висячем или лежачем боку месторождения при вскрытии вкрест простирания определяется положением рудного тела относительно склона горы.
Как правило, месторождение выше уровня штольни отрабатывают несколькими этажами, поэтому возможны два варианта вскрытия.
В первом случае каждый этаж вскрывают самостоятельными штольнями (рис. 6.32), которые служат для проветривания, доставки материалов, выдачи пустой породы, передвижения рабочих. Руду с верхних этажей перепускают до нижней (капитальной) штольни по рудоспускам. Во втором случае проходят только одну нижнюю штольню. Этот вариант применяется, когда по условиям залегания рудного тела на каждом этаже пришлось бы проводить очень длинные штольни по пустым породам. Вышележащие этажи над штольней вскрывают капитальным восстающим или слепым стволом с вентиляционным и ходовым отделениями, а также клетевым подъемом для доставки людей, материалов и оборудования. Для перепуска руды обычно устраивают несколько рудоспусков.
Рис. 6.32. Схемы вскрытия шахтного поля штольней, расположенной в висячем боку
Устья штолен необходимо располагать в местах, не подверженных затоплению весенними и ливневыми водами. Размеры площадки перед устьем штольни должны обеспечивать размещение необходимых поверхностных сооружений; к площадке должны быть удобные подъездные пути. Последнее условие в гори-стой местности не всегда удается выполнить, и часто руду транспортируют от штольни по канатным дорогам или конвейерами.
Вскрытие вертикальными стволами
Этот способ вскрытия является самым распространенным в горнорудной промышленности. Большинство железорудных месторождений Криворожья, Урала, месторождений руд цветных и редких металлов вскрыто вертикальными стволами, пройденными в лежачем боку.
Вскрытие вертикальным стволом, пройденным в висячем боку, применяется значительно реже, т. к. при этом суммарная длина квершлагов по сравнению со вскрытием со стороны лежачего бока больше. Кроме того, наиболее длинными оказываются верхние квершлаги; это увеличивает первоначальные капитальные затраты и продолжительность вскрытия. Его применяют поэтому только в особых случаях, когда породы лежачего бока сильно водоносны или неустойчивы, когда заложение ствола в лежачем боку невозможно или невыгодно по условиям рельефа или застроенности поверхности.
Вскрытие наклонными стволами
При вскрытии месторождения наклонным стволом, пройденным в породах лежачего бока, параллельно месторождению от ствола шахты до рудного тела проходят квершлаги, длина которых, особенно на нижних горизонтах, значительно меньше, чем при вскрытии вертикальным стволом. Разница в длине квершлагов тем ощутимее, чем меньше угол падения рудного тела. Вспомогательные стволы на флангах месторождения в этом случае могут быть наклонными или вертикальными.
Вскрытие наклонными стволами в лежачем боку получило широкое распространение на Североуральских бокситовых рудниках.
При вскрытии наклонным стволом, пройденным по месторождению, квершлаги отсутствуют, и стоимость проходки ствола частично окупается попутно добываемой рудой. Однако кроме недостатков, присущих любому наклонному стволу, в этом случае возникает необходимость оставления охранного целика с обеих сторон от ствола. Ширина этого целика возрастает с глубиной.
Вскрытие наклонным стволом по месторождению может оказаться целесообразным только для тонких, слаборазведанных пологопадающих и наклонных жил с небольшой глубиной распространения. В очень редких случаях (рудник «Эрингтон», Канада) наклонные стволы располагают в висячем боку месторождения.
Пологие и горизонтально залегающие рудные тела на небольшой глубине вскрывают наклонными конвейерными рудовыдачными стволами в сочетании со вспомогательными вертикальными стволами или вентиляционными скважинами (рис. 6.35).
Комбинированные способы вскрытия
Сущность комбинированных способов вскрытия состоит в том, что разные части месторождения вскрывают различными выработками. Такое вскрытие целесообразно, в частности, в тех случаях, когда протяженность месторождения по падению велика и подъем по одному очень длинному стволу не обеспечивает заданной производительности. Комбинированное вскрытие характерно также для месторождений, залегающих в гористых местностях, которые распространяются ниже уровня штольни. В этом случае ниже штольни для вскрытия пользуются слепым стволом.
Рудные тела крутого падения могут быть вскрыты вертикальными стволами в сочетании с наклонным съездом для самоходного оборудования (рис. 6.36).
Рис. 6.36. Схема поэтажного вскрытия и подготовки запасов крутопадающего рудного тела: 1 — скиповой рудоподъемный ствол; 2 — этажные квершлаги; 3 — дробильноперегрузочный комплекс
Близко расположенные зоны оруденения и отдельные залежи, существенно отличающиеся по качеству руды или составу полезного компонента, возможно, а иногда технически необходимо вскрывать одновременно и разрабатывать из единой сети в одном шахтном поле с формированием нескольких рудопотоков (рис. 6.37).
Рис. 6.37. Схема комплексного вскрытия рудного месторождения: 1 — скиповой рудовыдачной ствол; 2 — вентиляционный ствол; 3 — капитальный рудоспуск; 4 — лифтовый подъемник; 5 — руды черных металлов; 6 — концентрационный горизонт; 7, 8 — рудоспуски соответственно для руд черных и цветных металлов; 9 — дробильно-перегрузочные комплексы; 10 — вентиляционно-вспомогательный ствол; 11 — руды цветных металлов
Околоствольные выработки
Совокупность подземных выработок, расположенных около шахтного ствола, именуется околоствольным двором.
Околоствольный двор состоит из выработок грузовой ветви, в которых производится разгрузка вагонеток в подземный бункер или загрузка их в клеть; выработок порожняковой ветки, служащих для сбора порожних вагонеток; выработок, соединяющих грузовую и порожняковую ветви; ряда камер: насосной, электроподстанции, подземной дробилки, электровозного депо, водосборников, диспетчерской и др.
В зависимости от способа подъема руды в стволе различают скиповые, клетевые и скипо-клетевые околоствольные дворы. Околоствольные дворы могут быть тупиковые и круговые, а также односторонние и двусторонние (рис. 6.38).
Рис. 6.38. Круговой (а) и петлевой (б) околоствольные дворы (черными и синими стрелками показано перемещение соответственно груженых и порожних вагонеток): 1 и 2 — соответственно угольная и породная разгрузочные ямы; 3 — основной (скиповой) ствол; 4 — вспомогательный (клетевой) ствол
Для шахт с небольшой годовой производственной мощностью характерен тупиковый клетевой односторонний околоствольный двор, где грузовая и порожняковая ветви сосредоточены в одной выработке. Этот околоствольный двор, обладая минимальным объемом, не может обеспечить высокой производительности вследствие сложности обмена порожних и груженых вагонеток.
В большинстве случаев околоствольные дворы с полным комплектом выработок устраивают на каждом этаже. Это создает благоприятные условия для подземного транспортирования руды, доставки материалов и оборудования, вентиляции и подготовки, особенно для месторождений с большими запасами руды на этаже.
Однако в ряде случаев, в частности, когда запасы руды в этаже невелики, а годовая производственная мощность шахты значительна (что возможно при современной интенсивной разработке месторождений), проходить на каждом этаже околоствольные выработки и длинные квершлаги оказывается экономически нецелесообразно и технически очень трудно. В этом случае квершлаги от ствола до рудного тела проводят не на каждом этаже, а через два-три этажа (редко более), т. е. применяют вскрытие групповыми квершлагами. При этом связь между стволом и откаточными выработками этажа осуществляется через вертикальные и наклонные выработки, которые обеспечивают спуск (реже подъем) руды до главных откаточных выработок, перемещение людей, доставку материалов и оборудования, проветривание.
Вскрытие крутопадающего месторождения вертикальным стволом с концентрационным горизонтом показано на рис. 6.39. Вскрытие концентрационными горизонтами значительно снижает затраты на горнокапитальные работы и позволяет интенсифицировать разработку месторождения. Наличие запаса руды в перепускных восстающих положительно сказывается на работа транспорта и подъеме.
Рис. 6.39. Схема вскрытия и подготовки запасов наклонного рудного тела, залегающего на глубине более 600 м, концентрационным горизонтом: 1 — наклонный конвейерный рудовыдачной ствол; 2 — вентиляционный ствол; 3 — грузовой ствол; 4 — наклонный съезд; 5 — дробильно-перегрузочный комплекс; 6 — капитальный рудоспуск
К числу недостатков относятся: необходимость проходки и оборудования дополнительных выработок (восстающих, рудоспусков и др.) для связи этажных откаточных выработок с капитальным штреком или квершлагом, значительные затраты на поддержание рудоспусков, дополнительные расходы на перегрузку и (иногда) на откатку руды, доставку материалов и оборудования, усложнение спуска и подъема рабочих, затруднение подготовки, усложнение вентиляции.
Выбор места заложения ствола
Выбор места заложения ствола производится с учетом следующих главных факторов: безопасности; удобства расположения устья ствола и поверхностных сооружений; расходов на подземный и поверхностный транспорт руды и породы, доставку материалов к месту работ, вентиляцию подземных выработок; затрат времени на передвижение людей под землей к месту работ; а также местных факторов: местоположения обогатительной фабрики или завода, наличия на поверхности различных сооружений, дорог и пр.
Безопасность сооружения ствола определяется двумя основными элементами:
Горные выработки и пустоты, образовавшиеся после выемки полезного ископаемого, заполняются со временем или сразу обрушающимися породами, в результате чего массив пород над месторождением деформируется и оседает. Этот процесс называется сдвижением пород. Сдвижение обычно вызывает плавное оседание земной поверхности, без разрыва ее сплошности, или резкое, со значительными смещениями и провалами.
Рис. 6.40. Сдвижение горных пород при разработке: 1 — зона техногенного разрушения; 2 — геофизический экотон; 3 — область разгрузки; 4 — область повышенного горного давления; 5 — зона предельного равновесия; зоны: 6 — разломов; 7 — активных трещин; 8 — локальных трещин; 9 — плавной деформации
В области сдвижения горных пород выделяют несколько зон, которые показаны на рис. 6.40. Часть земной поверхности, подвергшуюся сдвижению, называют мульдой сдвижения. В пределы мульды сдвижения включают участки земной поверхности с величиной оседания 10 мм и более.
Сдвижение пород происходит по криволинейным поверхностям, но для графических построений их принимают за плоскости, образующие с горизонтальной плоскостью углы: граничный γ0, сдвижения γ’ и разрывов γ” (обрушения). Граничным углом ограничивается вся область сдвижения пород; плоскость разрывов проходит через крайние внешние трещины на земной поверхности; углом сдвижения определяется зона опасных сдвижений для поверхностных и подземных горнотехнических сооружений.
Если мощность отрабатываемого месторождения незначительна или разработка ведется на большой глубине, то сдвижение пород поверхности не достигает. Глубину разработки, при которой отработка полезного ископаемого не вызывает сдвижений земной поверхности, называется безопасной. Отношение минимальной безопасной глубины к мощности месторождения называют коэффициентом безопасности.
Коэффициент безопасности зависит от физико-механических свойстве пород и примерно равен: при разработке месторождений без закладки 200, с полной сухой закладкой 80, с мокрой закладкой 30.
Величина углов сдвижения зависит от физико-механических свойств пород, слоистости, водоносности угла падения месторождения, глубины разработки и изменяется в широких пределах. При неслоистом строении пород эти углы принимают в пределах 45–70°, при слоистом 30–65°.
Рис. 6.41. Построение зоны сдвижения горных пород: α — угол падения рудного тела; ϕ — угол сдвижения в наносах; β; β1; δ — углы сдвижения в коренных породах по висячему, лежачему бокам и простиранию (соответственно)
Предохранить поверхностные сооружения и выработки вскрытия от сдвижения пород можно путем расположения их за пределами сдвижения или путем оставления под ними охранных целиков из руды (рис. 6.41 и 6.42). Так как фактические углы сдвижения могут оказаться меньше запроектированных, то в целях безопасности поверхностные сооружения и выработки вскрытия принято располагать на расстоянии 30–60 м, иногда до 120 м от границы зоны сдвижения на поверхности.
Рис. 6.42. Построение охранного целика для ствола
С изменением места заложения ствола время, затрачиваемое на передвижение людей по откаточным выработкам до места работы, будет изменяться. Среднее расстояние передвижения всех работающих с изменением места заложения шахтного ствола будет изменяться примерно так же, как и работа подземного транспорта. Поэтому место заложения ствола, оптимальное по условиям транспорта, одновременно отвечает и оптимальным условиям по передвижению рабочих по выработкам основного горизонта. То же относится и к расходам по доставке материалов по откаточным выработкам.
Зависимость между положением ствола и расходами по вентиляции непостоянна, но подсчеты показывают, что место заложения ствола, отвечающее наименьшим расходам по вентиляции, примерно совпадает с решением, найденным из условия оптимальной работы подземного транспорта.
Существенное, иногда решающее значение при выборе места заложения устья ствола имеют местные факторы: физико-механические свойства пород, пересекаемых стволом, рельеф поверхности, местоположение обогатительной фабрики и др.
Следует избегать пересечения стволом плывунов, водоносных или нарушенных пород, проходка по которым сопровождается большими трудностями и требует усиленной крепи.
Рельеф поверхности должен обеспечивать удобное расположение поверхностных сооружений и вспомогательных цехов и отвалов. Расположение ствола должно быть удобным для подвода железной дороги. Путь к месту обработки руды должен быть наиболее коротким, легко сооружаемым и дешевым в эксплуатации. Иногда оказывается целесообразно изменить намеченное место заложения ствола только потому, что стоимость сооружения пути для поверхностного транспортирования руды и его последующей эксплуатации оказывается высокой.
Выбор варианта вскрытия и места заложения вскрывающих выработок выполняется на основе технико-экономического сравнения возможных вариантов в следующем порядке.
1. Устанавливаются технически возможные и подлежащие сравнению варианты вскрытия месторождения.
Для месторождений, состоящих из одного рудного тела, число этих вариантов обычно невелико. При выборе способа вскрытия для нескольких рудных тел число технически приемлемых вариантов возрастает. В этом случае возможны независимое вскрытие каждого рудного тела (рис. 6.43, а, б) и совместное вскрытие общей вскрывающей выработкой (рис. 6.43, в).
Рис. 6.43. Независимое (а, б) и совместное (в) вскрытие рудных тел
2. Для технико-экономического сравнения вариантов выявляются капитальные затраты и эксплуатационные расходы, зависящие от вскрытия по отдельным статьям. При этом затраты и расходы одинаковые или очень близкие по величине для сравниваемых вариантов, а также все второстепенные затраты не подсчитывают и не включают в итоговую сумму. Все учитываемые затраты и расходы определяют для одного и того же периода времени; наиболее удобным является полный срок существования шахты.
3. Иногда для отдельных вариантов предварительно выявляют подварианты, сравнивают их между собой и лучший вводят в общее сравнение вариантов.
4. Подсчитанные для каждого варианта затраты и расходы по отдельным статьям сводят в общую таблицу.
5. Принято считать, что возможная неточность экономических подсчетов по вариантам составляет от 5 до 10 %. Поэтому если учитываемые суммарные затраты и расходы по какому-либо варианту превышают таковые по другому варианту не более чем на 5–10 %, но вместе с тем этот (первый) вариант имеет существенные преимущества в техническом отношении, то ему отдается предпочтение.
Технологическая схема рудника
Подземный рудник — сложная и разветвленная производственная система. Технология разработки месторождения требует выполнения большого числа производственных процессов, жестко взаимосвязанных между собой. Эти процессы можно разделить на основные и вспомогательные.
Основные производственные процессы включают в себя:
Отбойка, доставка руды, вторичное дробление негабарита, поддержание очистного пространства — процессы, обеспечивающие в совокупности выемку руды, их называют добычными (или очистными) работами.
Вспомогательные производственные процессы призваны обеспечить эффективное и безопасное выполнение основных. К ним относятся:
Добытые руды черных и цветных металлов представляют собой сырье, которое за редким исключением (например, самородки) не может быть непосредственно использовано в промышленности. Поэтому рудное сырье подвергается последующей переработке, т. е. обогащению и металлургическому переделу.
Обогащение — выделение из руды полезных компонентов и их отделение от ненужных и вредных примесей. В результате обогащения получают концентраты, содержание металлов в которых гораздо выше, чем в исходной руде (для цветных металлов иногда в сотни раз).
Концентраты направляют на металлургический передел, из них получают металлы. Из богатых, например железных, руд при содержании железа более 50– 55 % металл можно получить непосредственно при металлургическом переделе сырой руды, минуя стадию обогащения.
Рис. 6.44. Технологическая схема подземного рудника
Обобщая сказанное, можно представить совокупность основных производственных процессов подземной добычи и переработки металлических руд в виде технологической схемы, которая отражает последовательность выполнения и взаимосвязь этих процессов, т. е. технологию работ, в которой отражено также отношение тех или иных производственных процессов к определенной стадии разработки месторождения (рис. 6.44).
Подготовка рудных месторождений
Подготовка — это проведение горных выработок для разделения вскрытых участков месторождения на очистные блоки и панели и обеспечения очистной выемки.
Подготовительные выработки — откаточные (транспортные) и вентиляционные штреки и квершлаги, орты, блоковые восстающие различного назначения, блоковые или панельные рудоспуски, наклонные съезды для перемещения самоходного оборудования между горизонтами.
Назначение подготовительных выработок заключается в следующем:
По местоположению подготовительных выработок можно выделить три способа подготовки:
Рудную подготовку применяют при разработке крутых маломощных залежей, мощных залежей любого падения, пологих и горизонтальных залежей выдержанного залегания с транспортированием руды по почве.
Рудная подготовка обладает следующими достоинствами: доразведка запасов руды, меньшие затраты на проведение выработок за счет реализации попутно добываемой руды, меньший общий объем подготовительных выработок, т. к. они всегда производятся достаточно близко к очистным блокам.
К недостаткам рудной подготовки можно отнести проведение подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ (например, вблизи них осуществляют взрывную отбойку), что требует увеличения затрат на их сохранение; оставление вокруг рудных подготовительных выработок ограждающих целиков, которые вообще не отрабатывают или извлекают с большими потерями руды.
Полевую подготовку используют в основном при выемке руды с обрушением налегающих пород, и иногда — при разработке жильных месторождений.
Достоинствами этой подготовки являются размещение подготовительных выработок на удалении от очистных работ и вследствие этого лучшая их сохранность; меньшие потери руды в целиках; более прямолинейная трассировка выработок, обеспечивающая сравнительно быстрое движение транспорта.
К недостаткам полевой подготовки можно отнести больший общий объем подготовки из-за наличия подходных выработок к рудному телу; увеличение затрат на проведение выработок из-за отсутствия в них попутной добычи руды, обострение экологических проблем.
Рис. 6.45. Схема комбинированной подготовки рудной залежи 1 — рудное тело; 2 — породы лежачего бока; 3 — штрек лежачего бока; 4 — погрузочный орт; 5 — этажный вскрывающий квершлаг; 6 — буровые подэтажи; 7 — выработка вентиляционного горизонта; 8 — блоковый восстающий; 9 — сбойки восстающего с подэтажами; 10 — пункты погрузки; 11 — штрек висячего бока
Комбинированная подготовка наиболее распространена при разработке месторождений вследствие своей гибкости по сравнению с рудной и полевой. Она сочетает в себе их достоинства и недостатки (рис. 6.45).