Влияние на экономику предприятия оставления охранных рудных целиков

Предохранение основной вскрывающей выработки и поверхностных сооружений от нарушения. Оставление охранных рудных целиков влечет за собой удорожание стоимости добычи из целиков, что приводит к удорожанию общей ее стоимости, уменьшению рабочей площади залежи, вследствие чего снижается годовая производительность шахты, и снижение срока существования рудника за счет уменьшения извлекаемых из залежи запасов руды, что ведет к повышению стоимости амортизации на 1 т руды и увеличению стоимости добычи. В охранных целиках теряется безвозвратно часть запасов руды, а иногда они теряются полностью, что может составлять значительный процент от запасов месторождения. Поэтому рациональность применения варианта вскрытия залежи с оставлением охранных рудных целиков должна решаться экономическим расчетом.

Зная коэффициент извлечения руды и стоимость 1 т добычи при отработке основных запасов залежи, коэффициент извлечения и стоимость 1 т добычи при погашении охранного целика, можно подсчитать ущерб от его оставления.

Абсолютная сумма перерасхода при выемке руды из целика составит

где С — себестоимость 1 т при нормальной добыче;

Cц — себестоимость при отработке целика;

Qц — запас руды в охранном целике;

qц — коэффициент извлечения при погашении целика; или на 1 т извлекаемого запаса из месторождения

где q — коэффициент извлечения руды при отработке основных запасов месторождения;

Q — общий запас руды в месторождении.

Удорожание добычи из-за повышения величины амортизации можно определить из следующего выражения:

здесь А1 — повышение величины амортизации на 1 т добычи вследствие меньшего извлекаемого запаса;

К — капитальные затраты, погашаемые за срок существования предприятия.

Общин перерасход по добыче всей руды из месторождения из-за увеличения нормы погашения капитальных затрат при оставлении охранного целика будет:

после преобразования

Подставляя в приведенные выражения практические стоимостные величины, можно определить перерасход по добыче всей руды из месторождения и увеличение стоимости 1 т добычи.

Зоны обрушения и сдвижения пород и построение охранных целиков. В процессе производства очистной выемки образуется выработанное пространство. Над отработанной залежью нарушается равновесие пород, и они приходят в движение — начинают отслаиваться и обрушаться. Подобное явление может носить местный характер, т. е. нарушения не доходят до поверхности после заполнения обрушенными породами образованной пустоты. Ho возможно и массовое их сдвижение, когда обрушение доходит до поверхности и технические сооружения, оказавшиеся в зоне сдвижения, будут разрушены или деформированы.

Участок земной поверхности, подвергшийся нарушению под влиянием горных работ, называется мульдой сдвижения, - центральная часть которой называется зоной обрушения, а периферийные участки — зонами сдвижения. Границы зоны обрушения со стороны висячего и лежачего бока определяются по крайним заколам и трещинам, образовавшимся на поверхности. Зоны сдвижения простираются от границы зоны обрушения в сторону ненарушенного массива пород и характеризуются более равномерным сдвижением пород без разрыва их сплошности на поверхности (рис. 47).

Под углами сдвижения принимают углы наклона к горизонту линий, соединяющих границу мульды сдвижения с границей выработанного пространства вкрест простирания и по простиранию залежи. Они обозначаются: в — угол, ограничивающий мульду со стороны падения залежи, угол у — со стороны висячего бока и b — по простиранию залежи. Углы наклона линий, соединяющих крайние трещины с соответствующими границами выработанного пространства, называются углами обрушения и обозначаются -в', -у' и -b'. В наносных породах углы сдвижения обозначаются в0 и b0.

На величину угла обрушения влияют следующие основные факторы.

Мощность месторождения и его горизонтальные размеры — чем они больше, тем угол обрушения меньше.

2. Глубина залегания — с увеличением глубины разработки возможность распространения обрушения пород до поверхности снижается. Иногда эту зависимость эмпирически выражают коэффициентом безопасной глубины разработки Нбез в зависимости от мощности т месторождения и применения закладки выработанного пространства:

Естественно, что приведенные значения следует считать весьма условными, так как здесь не учтен, например, угол падения месторождения. При крутом падении коэффициент будет больше, потому что начавшееся движение пород после отработки верхних этажей месторождения будет продолжаться и во время выемки нижней его части. В горизонтальных и пологопадающих месторождениях явление будет проявляться в меньшей степени.

3. Применяемые системы разработки. При системах с обрушением сдвижение пород больше, чем при системах с закладкой. При этажном обрушении оно развивается иногда бурно, с неожиданными большими провалами поверхности, что необходимо иметь в виду при применении этой системы.

4. Физико-механические свойства пород — нарушенность их сбросами, сдвигами, водоносность и т. п. В крепких, однородных, не трещиноватых породах угол обрушения повышается. Наличие сдвигов, сбросов приводит иногда к массовому обрушению. Особенно вредно влияние водоносности: скопление воды в прослойках является причиной понижения угла обрушения до 30° даже в сравнительно устойчивых породах.

Проходить стволы и строить сооружения в зоне обрушения и сдвижения поверхности нельзя. Сохранность тех и других во время эксплуатации достигается расположением стволов и поверхностных сооружений за пределами контура сдвижения породна поверхности и оставлением вокруг стволов и под поверхностными сооружениями охранных рудных целиков.

В зависимости от вышеприведенных факторов углы обрушения и сдвижения пород изменяются в очень широких пределах. В крепких и однородных породах, не нарушенных сбросами и сдвигами, угол обрушения принимается порядка 70—75°. С увеличением глубины понижается до 60—65° вследствие ослабления пород сильным давлением. Для однородных пород средней крепости этот угол равен 50—60°.

Иногда благодаря специфическим условиям имеются значительные отклонения от указанных цифр. Так, на шахте «Гигант» (Кривой Рог) при глубине разработки около 300 м коренные породы лежачего бока сдвигаются под углом 33°, породы висячего бока ствола «Коминтерна» (в том районе) — под углом 45°.

Угол сдвижения в плотных наносных породах принимается 45° снижаясь при наличии водоносности до 15—12°. Углы обрушения и сдвижения на флангах месторождения обычно больше углов обрушения пород лежачего бока примерно на 5—10° за счет снижения мощности рудных тел на флангах.

Построение предохранительного рудного целика для стволов и сооружений, расположенных в висячем боку залежи, состоит в следующем. На плане поверхности наносят контур сечения ствола или другого охраняемого сооружения. От контура во все стороны откладывают размер предохранительной площадки (бермы), ширина которой изменяется от 20 до 50 м в зависимости от значения сооружения. Затем от внешних границ бермы по простиранию и вкрест простирания залежи проводят в наносах и коренных породах под соответствующими углами линии обрушения (сдвижения). Проекции точек пересечения этих линий с рудной залежью переносят пунктирными линиями с разрезов на план и находят контур предохранительного целика (рис. 48).

Для построения границ зон обрушения и сдвижения, за пределами которых должны располагаться шахтные стволы и сооружения, от нижней границы залегания рудного тела под определенными углами проводят по простиранию и вкрест простирания по коренным породам и наносам линии обрушения и сдвижения до пересечения их в поверхностью. Затем прибавляют соответствующие бермы ц получают необходимые контуры (см. рис. 47 и 48).

Более подробно явления обрушения пород над вырабатываемыми месторождениями и методика построения охранных целиков с практическими примерами приводятся в курсах маркшейдерского дела.

Разработка маломощных крутопадающих месторождении, залегающих в крепких породах, обычно не сопровождается массовым сдвижением последних. При вскрытии залежей вертикальными стволами, пересекающими рудное тело, или наклонными, пройденными по руде, охранные целики ограничиваются по простиранию вертикальными плоскостями. Целики имеют прямоугольную форму шириной 10—20 м и более в зависимости от мощности рудного тела.