21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Вскрытие месторождений полезных ископаемых

27.12.2016

Исходные положения. После того как разведочные работы дали возможность определить запасы полезного ископаемого и установить целесообразность его разработки, приступают к проектированию горного предприятия. Выбор между подземным и открытым способами разработки разведанного месторождения является одним из первых решений проектантов. На этом вопросе остановимся ниже при описании открытых работ. При подземной разработке проектирование шахты начинается с решения комплекса вопросов, к основным из которых относятся: определение годовой производственной мощности шахты, целесообразных размеров шахтного поля, высоты этажа (при так называемой «этажной» разработке) и выбор рациональной схемы вскрытия.
Выбор годовой производственной мощности шахты является весьма важным вопросом проектирования, так как от ее величины зависят объем и сложность поверхностных и подземных сооружений, размеры и оборудование выработок вскрытия и подготовки, выбор комплекса горных машин, электроснабжение и т. д. Чем выше производственная мощность шахты, тем больше капиталовложения на ее строительство. При ограниченных запасах месторождения завышение производственной мощности приводит к резкому увеличению себестоимости добычи полезного ископаемого за счет погашения капитальных затрат.
Как правило, шахты небольшой производственной мощности имеют меньшие по сравнению с крупными шахтами сроки существования. При разработке месторождений с «ограниченными» и «неограниченными» запасами сроки службы шахт изменяются в широких пределах — от 3—5 до многих десятков лет. Срок существования крупных современных рудников, производственная мощность которых исчисляется миллионами тонн, превышает 50—60 лет.
Формы шахтных полей зависят от форм залегания месторождения; для пластовых месторождений шахтным полям по возможности придают форму прямоугольников, вытянутых по простиранию. Размер шахтных полей устанавливают исходя из технико-экономической целесообразности с учетом геологических и топографических условий. При разработке рудных месторождений размеры шахтных полей часто ограничиваются размерами месторождения. Когда естественные ограничения размеров шахтных полей отсутствуют, длину их по простиранию для рудных месторождений принимают до 1—2 км, а для угольных месторождений — до 5—7 км и более; вкрест простирания ширина шахтных полей у первых составляет 0,5—1 км, а у вторых — 1,5—3 км. При крутопадающих рудных залежах разделение их на шахтные поля по падению обычно не производится; рудные залежи с небольшими углами залегания и угольные месторождения разделяют на шахтные поля и по падению, причем ширину последних принимают в пределах 1—3 км.
Россыпные месторождения разрабатывают с разделением на шахтные поля по простиранию (вдоль по тальвегу долины) длиной 0,4—1 км, шириной, равной ширине россыпи. Разработку с целью дренажа воды начинают с шахтного поля, расположенного в нижней части долины.
Вскрытие месторождений полезных ископаемых

Для удобства, эффективности и установления последовательности выемки полезного ископаемого шахтные поля, в свою очередь, делят на части — этажи и панели (рис. 171). На этажи разделяют шахтные поля при крутом или наклонном падении пластов угля или рудных залежей. Этажом называют часть шахтного поля, ограниченную по падению откаточными штреками, а по простиранию — границами шахтного поля. В процессе разработки запасов этажа верхний штрек используется в качестве вентиляционной выработки. Расстояние между нижним и верхним штреками, измеряемое по вертикали или по падению разрабатываемого месторождения, называют соответственно высотой или «наклонной высотой» этажа. Отметив некоторую условность термина «наклонная высота», укажем, что этим понятием удобно пользоваться применительно к угольным месторождениям.
Для рудных месторождений высоту этажа принимают от 30—40 до 80 м и более, иногда она достигает 200—300 м.
При разработке угольных месторождений наклонную высоту этажа принимают чаще всего в пределах от 80 до 200 м.
При панельной подготовке шахтное поле пологопадающего или горизонтального месторождения делят на части главными откаточными и вентиляционными штреками, пройденными по простиранию, каждая из которых делится на панели панельными штреками.
Основные способы вскрытия месторождений. Огромное разнообразие геологических, топографических и горнотехнических особенностей, встречаемых при разработке месторождений, приводит к тому, что в практике находят применение различные способы вскрытия. Однако в каждой из схем вскрытия имеется шахтный (вертикальный или наклонный) ствол или штольня, так как эти выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность, предназначены для обслуживания подземных горных работ. Помимо этих выработок, при вскрытии используют слепые стволы, квершлаги, гезенки, бремсберги, уклоны.
В соответствии с правилами безопасности при разработке месторождений из подземных выработок должно быть не менее двух независимых выходов на земную поверхность. Поэтому кроме главных вскрывающих выработок (стволов, штолен), предназначенных для выдачи на поверхность полезного ископаемого, устраивают вспомогательные — для прочих транспортных операций или для вентиляции (в последнем случае эти выработки называют вентиляционными).
Рассмотрим наиболее типичные способы вскрытия, пользуясь схемами, на которых показано расположение главных вскрывающих выработок преимущественно вкрест простирания месторождений.
Вскрытие вертикальными стволами. На рис. 172, а представлена схема вскрытия вертикальным стволом пласта (залежи), угол падения которого не превышает 2—3°.
Сохранность ствола шахты и поверхностного комплекса обеспечивается при разработке месторождения оставлением части полезного ископаемого в охранном целике, тем более значительной чем глубже находится пласт (залежь) и чем больше его мощность. В связи с изложенным рассматриваемую схему вскрытия стараются не применять для месторождений с ограниченными запасами (особенно при небольших размерах по простиранию и вкрест простирания) и ценным полезным ископаемым. Схема применяется для вскрытия угольных и других пластовых месторождений, рассыпей и в некоторых случаях для пластообразных рудных залежей.
Вскрытие месторождений полезных ископаемых

На рис. 172, б изображена схема вскрытия вертикальным стволом с бремсбергом и уклоном. Часть шахтного поля, расположенная выше пересечения месторождения стволом (горизонта околоствольного двора), вскрывается капитальным бремсбергом, а ниже eгo — капитальным уклоном. Этот вариант вскрытия пригоден для пологопадающих месторождений; необходимость оставления более или менее значительного количества полезного ископаемого в охранных целиках ограничивает область его применения, главным образом, пластовыми угольными месторождениями.
Для наклоннопадающих месторождений может быть применена схема вскрытия (рис. 172, в), состоящая из ствола шахты, пересекающего иоле, и квершлагов. Квершлаги проводят для вскрытия каждого или группы этажей (групповые квершлаги). Необходимость оставления охранных целиков приводит к тому, что, имея довольно широкое распространение в угольной промышленности, этот вариант вскрытия сравнительно редко применяют при разработкe рудных месторождений небольшой мощности, залегающих под небольшим углом.
Расположение ствола вне зоны сдвижения пород, образующейся в результате выемки полезного ископаемого, позволяет вести разработку месторождения без оставления охранного целика. При таком расположении ствола необходимыми дополнительными выработками являются квершлаги.
Наиболее распространенным вариантом вскрытия крутопадающих рудных и мощных угольных месторождений является вскрытие вертикальным стволом с квершлагами, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения пород (рис. 172, г).
Вскрытие месторождений полезных ископаемых

Вскрытие наклонными стволами. Представленную на рис. 173, а схему применяют для вскрытия пологопадающих угольных и реже рудных месторождений. Условиями, благоприятствующими для этого варианта, являются небольшая мощность месторождения, выход его на земную поверхность или малая толща перекрывающих наносов. Ствол шахты проходят по полезному ископаемому, по обе стороны от ствола оставляют охранные целики. При вскрытии горизонтальных или пологих угольных пластов, залегающих на небольших глубинах, находит применение схема, изображенная на рис. 173, б. Ствол шахты проходят в толще пород, перекрывающих месторождение под углом 15—18°, и оборудуют конвейерным подъемом. Если ствол шахты располагают в зоне сдвижения пород, под ним оставляют охранный целик. Такую схему вскрытия применяют и при вскрытии россыпных месторождений. Представленную на рис. 173, в схему вскрытия наклонным стволом, пройденным в лежачем боку месторождения зa зоной сдвижения пород, применяют для наклонных и пологопадающих рудных залежей и мощных угольных пластов.
В связи с эффективностью транспортировки (подъема) полезного ископаемого конвейерами и автомашинами применение наклонных стволов и уклонов стало целесообразным и для крутопадающих месторождений. Одна из схем вскрытия месторождения уклонами при использовании автотранспорта для выдачи полезного ископаемого представлена на рис. 174. Наклон горных выработок принимается равным от 1:10 до 1:8.
Вскрытие месторождений полезных ископаемых

Вскрытие штольням и. При гористом рельефе земной поверхности весьма целесообразным может оказаться вскрытие штольнями (рис. 175). К преимуществам штольневых вариантов вскрытия относятся: меньшие затраты на проведение 1 м вскрывающей выработки, значительно большие скорости ее проведения, отсутствие расходов по подъему и водоотливу, упрощенный комплекс поверхностных сооружений и др. Необходимость оставления охранных целиков определяется в зависимости от места расположения штольни по отношению к месторождению и угла падения последнего. Непосредственно штольней могут быть вскрыты запасы, расположенные выше уровня этой выработки.
Схемы совместного и комбинированного вскрытия. Если месторождение представлено свитой угольных пластов или группой совместно залегающих рудных тел, то пласты или жилы можно вскрыть отдельно друг от друга (независимое вскрытие) или совместно с помощью общих горных выработок, составляющих одну схему (совместное или групповое вскрытие). Совместное вскрытие становится целесообразным при относительно небольших расстояниях между пластами (рудными телами) (рис. 176).
Вскрытие месторождений полезных ископаемых

В ряде случаев в связи с особенностями залегания месторождения или топографии рельефа земной поверхности пользуются комбинированными вариантами вскрытия, характеризующимися одновременным применением, например, вертикальных и наклонных стволов, штолен и слепых стволов. Комбинированные варианты применяют для вскрытия отдельных пластов (рудных тел) и их групп; при вскрытии первых комбинированные варианты применяют обычно для месторождений, распространяющихся на значительную глубину или, например, меняющих с глубиной угол падения.
Выбор способа вскрытия. Правильный выбор способа вскрытия имеет исключительно важное значение. Ошибки, допущенные при решении этого вопроса, снижают эффективность работы горного предприятия и трудно исправимы в (процессе эксплуатации месторождения. Следует сказать, что рассмотренные выше схемы вскрытия не исчерпывают всего их разнообразия, а являются лишь наиболее распространенными. Выбор наиболее целесообразного варианта вскрытия производится одновременно с решением вопроса о месте заложения на земной поверхности главных вскрывающих выработок.
Местоположение главной вскрывающей выработки определяют исходя из минимальной работы подземного транспорта в течение всего срока отработки вскрытых запасов и с учетом ряда факторов: топографии земной поверхности, удобства размещения поверхностных сооружений и подъездных путей, геологических и гидрогеологических условий проходки и эксплуатации выработок вскрытия. Расположение главных вскрывающих выработок увязывается с расположением вентиляционных выработок.
Топография местности и условия залегания месторождений допускают иногда возможность применения различных схем вскрытия; при тщательном сравнении разных вариантов принимается тот, при котором обеспечивается наибольшая безопасность работ и достигаются наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты, приходящиеся на 1 т добываемого полезного ископаемого.