Способы вскрытия при подземной разработке россыпей

16.06.2018
Способы вскрытия россыпи различают по двум признакам: по типу основной выработки вскрытия и по ее расположению на россыпи. По первому главному признаку необходимо различать следующие основные способы вскрытия: вертикальным стволом, наклонным стволом, штольней. По второму подчиненному признаку — расположению выработок вскрытия на шахтном поле — следует различать следующие разновидности способов вскрытия: в центре шахтного поля, у границы шахтного поля, на линии наинизших отметок плотика.

Вскрытие вертикальным стволом (рис. 201). Подъем песков по вертикальным стволам производят в скипах. К главным особенностям вскрытия вертикальными стволами необходимо отнести следующие: наименьшая длина ствола и наименьшие объемы проходческих работ; проходка вертикального ствола в слабых водоносных породах и плывунах несколько проще, чем наклонного ствола; размеры целиков, оставляемых при заложении ствола, небольшие. С другой стороны, увеличиваются затраты на оборудование и обслуживание поверхности, сооружение копра и на работы по размещению песков в отвалы, если зимняя промывка не производится; скорости проходки выработок небольшие, так как вследствие малых сечений ствола механизация погрузки породы затруднена, поэтому стоимость проходки 1 м3 вертикального ствола в устойчивых породах в 2—3 раза больше, чем наклонного. На мерзлых россыпях вертикальные стволы летом подвержены искривлению крепи и проводников, кроме того, более утомительно передвижение рабочих по лестницам вертикальных выработок.

Вскрытие вертикальными стволами чаще становится выгодным для разработки талых россыпей глубиной более 40—60 м.

Вскрытие наклонным стволом (рис. 202). Подъем песков по наклонным стволам производят скипами, ленточными конвейерами и реже канатными скреперами.

Наклонные стволы со скреперным подъемом проходят с углом наклона 16—28° при малой глубине и производительности. Запасы песков шахтного поля составляют 6—30, в среднем 13 тыс. м3.

При скиповом подъеме угол наклона ствола составляет 28—30°, его применяют при средней глубине и производительности шахт. Запасы шахтных полей составляют 10—50, в среднем 25 тыс. м3. Подъем ленточными конвейерами производят по стволам с углом наклона 15—17° при большой производительности шахт, что ускоряет подготовку поля в два раза. Запасы шахтных полей составляют от 10 до 300, в среднем 55 тыс. м3. Вскрытие наклонным стволом получило наибольшее распространение по следующим причинам: не требуется сооружение копра; пески выдают непосредственно в конусные отвалы, упрощаются поверхностные сооружения и сокращается расстояние перемещения песков на поверхности; скорость проходки по сравнению с вертикальными стволами в устойчивых народах больше в 3—5 раз, а стоимость проходки значительно ниже; упрощается оборудование ствола; представляется возможным проще сосредоточить отвалы песков зимней добычи нескольких шахт для промывки на одном приборе и располагать их в большей мере за границей шахтного поля. Наклонный ствол можно расположить в сторону падения россыпи (рис. 202, б) и этим уменьшить высоту подъема, что имеет значение на глубоких россыпях. Кроме того, возможно объединять отвалы песков двух шахт (рис. 202, а) соответствующим направлением стволов, отчего сократятся затраты на передвижку промывных установок.

Проходка наклонных стволов в водоносных породах и плывунах, сушенцах и в других неустойчивых породах затруднительна, поэтому наклонные стволы проходят на россыпях в устойчивых и маловодных породах. Размеры целика, оставляемого при заложении наклонного ствола, возрастают.

На мерзлых россыпях вскрытие наклонным стволом наиболее распространено и его применяют для разработки россыпей глубиной до 120 м, а при разработке талых погребенных россыпей — до 50 м.
Способы вскрытия при подземной разработке россыпей

Вскрытие штольней (рис. 203). Этот способ применяют на террасовых и увальных россыпях, расположенных на возвышенностях (рис. 203, а), а также для разработки отдельных площадей долинных россыпей, оставленных в бортах экскаваторных и гидравлических разрезов (рис. 203, б). Штольни проходят с подъемом от устья 0,001—0,004. Особенности этого способа: отсутствует подъем песков и водоотлив; большая скорость и меньшая стоимость проходки 1 м выработки; хорошие условия для осушения россыпи; существенное упрощение поверхностных сооружений. Вскрытие штольней может быть целесообразным и при значительной ее длине. Расстояние между штольнями обычно составляет 200—300 м; при отработке песков в бортах старых разрезов его уменьшают до 15—30 м.

Вскрытие центрально расположенным стволом. Основные выработки вскрытия при выдержанной мощности пласта и ширине россыпи располагают посередине шахтного поля (см. рис. 201, а, 202, а). При переменных мощности и ширине россыпи ствол целесообразно располагать вблизи центра тяжести запасов песков шахтного поля. В отдельных случаях целесообразно смещать место расположения ствола от центра тяжести расположения запасов, с тем чтобы нижнее крыло было короче. Так, на мерзлых россыпях при размещении по длине поля четырех лав ствол располагают от нижней границы на расстоянии одной лавы, что позволяет сократить число скреперов или конвейеров, устанавливаемых на продольном штреке. При продольном уклоне плотика более 0,02 длину нижнего крыла также уменьшают за счет увеличения длины верхнего крыла для того, чтобы добиться равенства грузопотоков с верхнего и нижнего крыльев. При равномерном распределении запасов по длине шахтного поля длину нижнего крыла lк определяют по уравнению

где L — длина шахтного поля, м;

I1 — продольный уклон плотика.

При вскрытии с центральным расположением основного ствола уменьшается объем подготовительных работ, сокращаются расходы на подземное транспортирование песков, представляется возможность иметь большее число очистных забоев (не менее четырех лав), увеличивается производительность шахты, а также несколько возрастает производительность труда рабочего и снижается себестоимость добычи 1 м3 песков по сравнению с боковым вскрытием. При таком вскрытии необходимо оставлять околоствольный целик, например, площадью 350 м2, на мерзлых россыпях глубиной 20 м, при устойчивой кровле и вскрытии наклонным стволом, половина которого отрабатывается при погашении ствола. Дополнительные потери песков при этом способе вскрытия увеличиваются на 1—1,5%. Эксплуатационные расходы на транспортирование и подготовку обычно сокращаются на сумму, значительно большую ценности металла, оставляемого в целике. Когда для безопасной работы необходимо оставлять целики больших размеров, например на россыпях с неустойчивой кровлей, центральное вскрытие может быть экономически невыгодным.

При центральном вскрытии широких россыпей, имеющих по ширине односторонний уклон, может оказаться целесообразным углублять ствол в плотик, чтобы облегчить транспортирование песков к стволу с нижних площадей россыпи.

Центральное вскрытие применяют для разработки россыпей шириной более 50—60 м в основном на мерзлых безводных россыпях.

Вскрытие с боковым (фланговым) расположением ствола. Основные выработки вскрытия располагают в боку шахтного поля около границы россыпи (см. рис. 201, б, 202, б). В этом случае отсутствуют потери песков в околоствольных целиках, сокращаются затраты на поддержание ствола, отвалы песков располагаются за границей россыпи, но увеличиваются затраты на подземный транспорт и на проведение поперечных сборных штреков 1; 2 (см. рис. 201, б). Боковое расположение стволов на мерзлых россыпях применяют: при ширине россыпи менее 50 м с расположением ствола по длинной стороне шахтного поля; на более широких россыпях — при неустойчивой кровле, чтобы уменьшить потери в околоствольных целиках; на россыпях шириной более 100 м при расположении выработок вскрытия по ширине россыпи. На талых россыпях этот способ вскрытия применяют в том случае, когда проходка стволов по тальвегу россыпи сильно затруднена из-за плывунов, большого притока воды и пр.

Если границы россыпи разведаны недостаточно точно или проходка ствола затруднена, его располагают на некотором расстоянии от границы.

Расположение ствола по падению шахтного поля выбирают из тех же соображений, что и в предыдущем способе.

Вскрытие с расположением ствола на линии низших отметок плотика. Основные выработки вскрытия располагают около продольной линии низших отметок плотика (рис. 204).

В этом случае обеспечивается самотечный сток подземных вод к стволу, лучшее осушение пласта и перемещение под уклон песков к главной откаточной выработке.

В остальном этот способ вскрытия тождествен вскрытию с центральным расположением ствола. В зависимости от расположения линии низших отметок плотика относительно россыпи правое и левое крылья шахтного поля могут быть неодинаковыми и изменяться при отклонении этой линии от оси шахтного поля. По падению долины ствол шахты располагают в месте, в котором работы по перемещению песков с верхнего и нижнего крыльев поля были бы равны.

Вскрытие с расположением ствола на линии низших отметок плотика обычно применяют на талых россыпях при значительном притоке подземных вод.