Основные положения и способы подготовки при подземной разработке россыпей

Подготовительные работы заключаются в проведении откаточных и вентиляционных продольных и поперечных выработок, вентиляционных шурфов и скважин. При разработке россыпей к подготовительным работам удобнее относить также проходку вентиляционных стволов.

От околоствольного двора по восстанию и падению россыпи проходят продольные выработки для откатки песков и вентиляции. Верхние и нижние откаточные продольные выработки [штреки (см. рис. 208 и 210, выработки 2)1 обычно проходят по пласту и редко в плотике 1 (см. рис. 209, б). Вентиляционные продольные выработки (штреки) 5 (см. рис. 210, б) проходят только по пласту.

На талых россыпях для выработок, пройденных по простиранию, наиболее распространены термины «сама нижняя» и «сама верхняя», а на мерзлых россыпях «штрек». Для обозначения откаточных выработок, пройденных по падению или по восстанию месторождения, эти термины неудобны, поскольку под штреком принято понимать выработку, пройденную по простиранию, а не по падению месторождения. Кроме того, на мерзлых россыпях часто штреком называют любую откаточную или вентиляционную выработку, пройденную независимо от направления ее по восстанию, падению или простиранию. Однако при разработке россыпей необходимо различать продольные выработки, пройденные по восстанию или падению, и поперечные выработки, пройденные по простиранию, поскольку этим упрощается организация работ, особенно на шахтах с большим числом продольных и поперечных выработок, в которых одновременно проводятся подготовительные, нарезные и очистные работы. Наиболее четким и правильным термином для наименования продольных выработок является термин «продольная». Целесообразно внедрить термин «продольная» на приисках.

Перпендикулярно продольным выработкам проходят просечки (поперечные штреки) — правые и левые (рис. 208) и выработки 6, 7 (см. рис. 217, г).

Вентиляционные шурфы 4 или скважины показаны на рис. 210, а, вспомогательные вентиляционные стволы 4 — на рис. 210, б и рис. 208.

Выработки, пройденные по простиранию, называют «просечкой», «сама правая», «сама левая» или «штреком», может быть предложен также термин «поперечная». Термин «просечка» по произношению близок к терминам «рассечка» и «высечка», поэтому относится к нечетким. По этим причинам на россыпях целесообразнее применять следующие наименования: «верхняя продольная», «нижняя продольная», «правая поперечная», «левая поперечная» и «рассечка».

Подготовительные выработки проходят сечением, необходимым для транспортирования песков и материалов и перемещения людей. Вентиляционные стволы являются запасным выходом на поверхность. Эти подготовительные выработки обычно существуют столько же, сколько шахта, поэтому должны быть закреплены.

Для образования очистного забоя по пласту проходят нарезные выработки. К ним относят рассечки 3 (см. рис. 210), промежуточные продольные и поперечные штреки (рис. 208), которыми шахтное поле нарезают на отдельные столбы. Высота рассечек принимается равной высоте очистного пространства, поскольку срок их существования очень мал. Промежуточные продольные, используемые для доставки леса, проходят большей высоты. При подземной разработке россыпей нарезные работы занимают промежуточное положение между очистными и подготовительными. Техника проведения нарезных выработок. такая же, как и подготовительных, поэтому проходка их описана в данной главе. Однако в отличие от подготовительных расположение нарезных выработок предопределяется принятой системой разработки. Кроме того, на талых россыпях из нарезных выработок выдают более 1/3 всех объемов песков.

Подготовительные и нарезные выработки используют для разведки и посредством опробования выявляют изменение содержания металла в песках россыпи между разведочными линиями, уточняют границы россыпи и выявляют отдельные непромышленные площади в пределах шахтного поля.

Способы подготовки. Различают следующие основные способы подготовки: 1) по пласту с двумя боковыми вентиляционными стволами (см. рис. 208); 2) по плотику (рис. 209); 3) по пласту с временными пограничными вентиляционными шурфами (рис. 210, а); 4) по пласту (рис. 210, б) с пограничными вентиляционными продольными штреками; 5) по пласту (рис. 210, в) с пограничными вентиляционными выработками и сближенным вентиляционным стволом. Большое влияние на расположение подготовительных выработок оказывает система разработки. Поэтому способ подготовки необходимо выбирать для заранее принятой системы разработки.

При разработке россыпей из подготовительных и нарезных выработок добывают от 5 до 35% общего запаса песков шахтного поля. Стоимость добычи песков из этих выработок на 30—70% выше, чем из очистных работ. Поэтому следует стремиться сокращать удельный объем подготовительных и нарезных работ.

Способ подготовки выбирают исходя из того, чтобы: транспортирование песков и материалов, проветривание и перемещение людей в пределах шахтного поля осуществлялись с наименьшей затратой труда и средств; объем работ по проходке и поддержанию подготовительных выработок и потери песков в целиках, предохраняющих подготовительные выработки, были наименьшими; затраты по очистным работам, которые зависят от способа подготовки, должны быть наименьшими.

При подготовке по пласту с двумя боковыми вентиляционными стволами одновременно с главным (добычным) стволом у нижней и верхней границы шахтного поля проходят два вентиляционных ствола (см. рис. 208). Затем по линии наинизших отметок плотика проходят нижний и верхний главный (откаточный) продольный штрек. При незначительном притоке воды их проходят одновременно четырьмя забоями от трех стволов. При значительном притоке воды продольные штреки проходят только по восстанию. Дальнейшее развитие подготовки во многом зависит от системы разработки. Так, при столбовых системах от ствола проходят поперек россыпи правые и левые поперечные штреки (просечки), являющиеся одновременно и разведочными выработками, которыми уточняют границу россыпи. Для этого правую и левую поперечные выработки (см. рис. 208) проходят значительно дальше границы россыпи, пока они не войдут в пески с содержанием ниже бортового на расстояние не менее 10 м, а последующие верхние и нижние углубляют только на 2—3 м. Далее из передовой продольной проходят поперечные штреки через 9,75—20 м в зависимости от применяемой системы разработки.

Из поперечных штреков проводят вспомогательные продольные. Эти выработки используют для доставки крепежного леса, передвижения людей и проветривания очистных выработок. Число вспомогательных продольных штреков зависит от ширины левого и правого крыльев шахтного поля и системы разработки. В зависимости от этого расстояние между продольными изменяется от 8,5 до 60 м. Перемещение материалов и людей сосредоточивают на одной вспомогательной продольной — ходовой, которую проводят на расстоянии 8,5—13 м от главной. Продольными и поперечными выработками шахтное поле нарезают на столбы. Для улучшения организации работ выработки и столбы нумеруют в порядке, изображенном на рис. 208.

Продольные и поперечные выработки, расположенные на правом но падению долины крыле, имеют четные номера, а левые нечетные. Выработки, расположенные выше главного ствола, называют верхними, расположенные ниже — нижними. Так, различают (см. рис. 208): верхняя 1 продольная, нижняя 3 продольная, верхняя 2 просечка, нижняя 10 просечка, столб 10/4 H и т. д.

Главный продольный штрек обычно сохраняют в течение всего времени отработки шахтного поля. На валунистых россыпях по бокам продольных проходят заходки (ленточки), на месте которых возводят каменную лицевую укладку из валунов. Заходки проводят тогда, когда уже налажена промывка песков. Каменную кладку возводят с промежутками в зависимости от количества извлекаемого из песков камня.

На россыпях с коэффициентом водообильности 20—30 для лучшего осушения россыпи главный продольный штрек проходят с большим опережением. Скорость проведения при отсутствии осушающей выработки в плотике небольшая и составляет 10—15 м/месяц, а в тяжелых условиях еще меньше.

Подготовка по пласту с боковыми вентиляционными стволами наиболее распространена на талых россыпях.

При подготовке по плотику от околоствольного двора, расположенного в устойчивых породах плотика на глубине 6—12 м вдоль продольной оси россыпи проходят главную откаточную выработку — продольный штрек 1 (см. рис. 209, б), причем его проходят немного выше осушающей продольной выработки 5. Для перепуска песков через 100—130 м проходят восстающие с ходком 2, а от них по пласту просечки 3. Восстающая образует бункер емкостью 40—100 м3 (рис. 209, а). От просечки по линии наинизших отметок плотика проходят по пласту вспомогательный откаточный продольный штрек 4. В дальнейшем все поле нарезают на столбы. Для ускорения подготовки все продольные штреки по пласту проходят встречными забоями.

Расположение главного продольного штрека в устойчивых породах плотика позволяет пройти его с большой скоростью. Откатка песков при этом будет производиться в благоприятных условиях и стоит недорого, что способствует увеличению размеров шахтных полей. Объем работ по проведению выработок и их общая стоимость при этом способе подготовки выше, чем в предыдущем, а высота подъема песков увеличивается на 20—25%. Подготовка по плотику применена на шахте № 46 Ленских приисков, где длина шахтного поля достигает 1,9 км, а россыпь очень водоносна.

Способ подготовки шахтного поля по пласту с пограничными вентиляционными шурфами применяют на мерзлых россыпях (см. рис. 210, а). При этом способе от околоствольного двора 1 вдоль россыпи через все шахтное поле проходят откаточный (сборный) продольный штрек или поперек россыпи откаточный поперечный штрек, а из него рассечки 3. Эти выработки используют для разведки и уточнения границы россыпи, поэтому когда выработки проходят к границе россыпи, делают опробование после каждого взрыва. Проходку их приостанавливают тогда, когда опробование-после трех взрывов забоя покажет содержание ниже бортового. Вентиляционный шурф 4 проходят заранее в конце рассечки. Расположение откаточных выработок зависит от размеров и от внешних очертаний шахтного поля, при этом стремятся, чтобы верхний и нижний продольные штреки около околоствольного двора не находились на одной прямой и были несколько сдвинуты (см. рис. 216, б).

Расположение рассечек зависит от системы разработки, например, расположение рассечки в конце откаточного продольного штрека предопределяет перемещение очистного забоя от границы шахтного поля к стволу (отступающим забоем). При таком порядке сокращаются затраты на крепление и поддержание подготовительных выработок.

Вентиляционные шурфы оборудуют лестницами и используют для спуска лесоматериалов и как запасный выход. По границе россыпи вентиляционные шурфы проходят через каждые 15—35 м.. С уменьшением расстояния проветривание очистных выработок улучшается. При определении расстояния учитывают затраты на проведение шурфов, что зависит от глубины россыпи и способа проходки шурфов. Летом эти шурфы трудно поддерживать в рабочем состоянии. Внизу они заплывают льдом, а вверху вследствие от-тайки льда образуются пустоты.

При подготовке шахтного поля по пласту с пограничными вентиляционными шурфами объем подготовительных работ, проводимых по пескам, уменьшается, но увеличивается объем работ по проходке вентиляционных шурфов. К прочим особенностям этого способа относятся малые расстояния подземной доставки материалов в очистные выработки, небольшая длина воздухопровода, кабельных сетей, возможность проведения подготовительных выработок в течение почти всего времени отработки шахтного поля, простота технологии горных работ и наименьшая потребность в подъемном и проходческом оборудовании. Целесообразность применения этого способа подготовки определяется главным образом стоимостью проходки 1 м вентиляционного шурфа, глубиной россыпи, длиной шахтного поля и количеством потребляемого леса на очистных работах. С увеличением стоимости проходки шурфа и длины шахтного поля и сокращением потребности в лесе предельная глубина россыпи, при которой целесообразен этот способ подготовки, уменьшается. Способ подготовки по пласту с пограничными вентиляционными шурфами применяют при глубине россыпи менее 18—20 м, при Длине шахтного поля 150—200 м; с увеличением длины шахтного поля эта глубина уменьшается. Данный способ подготовки наиболее распространен на небольших шахтных полях, которые отрабатывают в течение одной зимы.

Во время проходки откаточного продольного штрека для его проветривания, спуска материалов, прокладки электрокабеля и воздушных труб проходят шурфы через 25—35 м. Для проветривания около шурфа устанавливают передвижной вентилятор; в зависимости от расстояния между забоем и шурфом на проветривание затрачивается 20—40 мин. Стоимость проходки шурфов высокая, для уменьшения затрат на подготовку на некоторых приисках вместо вентиляционных шурфов бурят вентиляционные скважины диаметром 200 мм, которые после расширяют до диаметра 600 мм. Стоимость бурения ударно-канатным станком 1 м скважины от 40 до 20 руб. Проветривание производят вентилятором типа «Проходка»; его устанавливают в 10—15 м от устья ствола, и воздух подают по прорезиненным трубам диаметром 0,3—0,5 м, которые подводят на расстояние 8—12 м от забоя. Проветривание забоя в этом случае производится за 20—30 мин. К недостаткам этого способа относится увеличение расстояния доставки материалов и быстрый износ вентиляционных труб, которые обычно служат меньше года.

Подготовку шахтного поля по пласту с пограничными вентиляционными продольными штреками применяют на мерзлых россыпях (см. рис. 210, б). При этом способе одновременно с подъемным стволом 1 проходят один или два вентиляционных ствола или шурфа 4, а в отдельных случаях и откаточный поперечный штрек 6. Затем проходят откаточные продольные 2 и вентиляционные продольные штреки 5 и рассечки 3. При таком порядке подготовки к началу очистных работ по всей границе шахтного поля должны быть пройдены все подготовительные выработки. Проветривание и доставку материалов производят через вентиляционный шурф, который служит на протяжении всего срока отработки шахтного поля или части его. По мере подвигания очистных работ откаточные и вентиляционные выработки погашаются.

Способ подготовки по пласту с пограничными вентиляционными продольными штреками со сближенным вентиляционным стволом был применен на шахте № 24 прииска им. 45-летия ВЛКСМ (см. рис. 210, в). Вскрытие осуществлено наклонным стволом с углом заложения 16°30" при вертикальной глубине 103 м и выдаче песков ленточным конвейером. Все три крыла россыпи были подготовлены сборными и пограничными вентиляционными штреками, дополнительным вентиляционным наклонным стволом с углом заложения 27°30" и 4—5 вентиляционными скважинами на каждом крыле, диаметр которых был расширен до 500 мм. Все поле было нарезано продольными и поперечными выработками на столбы с длиной лав 40—55 м при длине столбов 30—80 м.

Схема подготовки обеспечивала нахождение в работе 8—10 лав. Недалеко от околоствольного двора расположен склад BM, а в стволах на расстоянии 30 м от устья размещена насосная камера. Работы по вскрытию, подготовке и нарезке столбов были проведены за 12 месяцев. Летом воздух подавался по шахте смежного шахтного поля, расположенного за южным крылом, а отсасывался по скважинам и вентиляционному стволу. На каждом крыле лавы проветривались отдельной струей по двум скважинам, воздух подавали по ближайшей к стволу, а отсасывали по крайней скважине. Для лучшего сохранения летом главный ствол не использовали для подачи воздуха. К недостаткам схемы следует отнести то, что западный откаточный продольный штрек расположен на наиболее богатой струе россыпи, и вследствие недостаточной устойчивости кровли приходилось оставлять околоштрековые целики с высоким содержанием.

При подготовке по пласту с пограничными вентиляционными продольными штреками увеличивается объем подготовительных работ по пескам, но резко сокращается объем работ по проходке вентиляционных шурфов. Общий объем подготовительных работ будет относительно меньше на глубоких россыпях. При этом способе подготовки лучше проветриваются очистные забои и имеется более безопасный проход людей к запасному выходу, а также облегчается ведение очистных работ в лаве (буровзрывные работы, уборка песков и крепление). Однако этот способ имеет недостатки: необходимо пройти дополнительный откаточный поперечный штрек 6 (см. рис. 210, б), соединяющий подъемный и вентиляционный стволы для выдачи пород к подъемному стволу, или следует иметь дополнительные подъемные установки у вентиляционных шурфов на время проходки вентиляционных продольных; сроки подготовки до начала очистных работ значительно большие, чем при предыдущем; увеличивается расстояние доставки материалов в очистные выработки; на поверхности необходимо транспортировать пески от вентиляционных шурфов к основному отвалу. Способ подготовки с пограничными вентиляционными штреками для разработки глубоких и широких россыпей является прогрессивным и в последнее время все больше распространяется особенно в шахтах, на которых добычу производят на протяжении всего года.

При выборе способа подготовки необходимо учитывать схему проветривания и влияние ее на устойчивость выработок. Проветривание на мерзлых россыпях осложняется в летнее время, поскольку поступающий теплый воздух вызывает капеж и обледенение выработок. В это время стремятся подавать воздух преимущественно по вентиляционному стволу и скважинам. Когда вентиляционный ствол начнет-оттаивать, изменяют направление струи на обратное до тех пор, пока стенки ствола не укрепятся, или ствол закрепляют сплошной венцовой крепью. Наиболее удобно воздух подавать по стволу ближайшего отработанного поля, что, однако, следует согласовывать с горным надзором. В таких условиях летом по подъемному и вентиляционному стволам выдается только охлажденный воздух, и стволы поддерживаются в хорошем состоянии. Для улучшения проветривания очистных забоев и мест перегрузки песков с поверхности проходят вентиляционные скважины (см. рис. 210, в). Направляют струю с помощью установки деревянных перемычек и брезентовых прорезиненных фартуков.

На мерзлых россыпях пески по сборным штрекам перемещают на расстояние до 150 м скреперными лебедками повышенной мощности. Если расстояние транспортирования превышает 70 м, к тяговому канату прикрепляют два ковша (см. рис. 216), увеличивая этим производительность скреперной установки. При больших расстояниях через каждые 70—100 м устраивают перегрузочные дворы, в которых устанавливают скреперные лебедки. Ленточные конвейеры с морозоустойчивыми лентами на мерзлых россыпях применяют на сборных продольных или поперечных штреках, когда они служат продолжительное время без изменения длины, например на сборной продольной (см. рис. 210, в) или на продольных 2 (см. рис. 217, в), или пограничном продольном штреке 2 (см. рис. 221) и для перемещения песков с левого поперечного штрека 5.

При транспортировании песков конвейерами стремятся пески -загружать на ленту через бункер, углубленный в плотик, бункер используют в течение 1—2 месяцев. Значительно реже продольные штреки на всем протяжении углубляют в плотик, и бункера не строят.

На талых россыпях перемещение песков по промежуточным поперечным штрекам на расстояние 30—80 м и по откаточным продольным на 80—700 м производят в основном ленточными конвейерами.