книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

УДК [69.05 : 622.34] : 622.2 + 622.673.2

В книге обобщен опыт проектирования и строитель­ ства железорудных шахт Урала. Рассмотрены вопросы вскрытия месторождений и проведения капитальных гор­ ных выработок. Особое внимание уделено возведению надшахтных сооружений, приведен обзор и схемы ком­ поновки надшахтных и башенных копров, надшахтных зданий, приемных бункеров, резервных рудных складов. Рассмотрены случаи реконструкции надшахтных копров с направляющими шкивами, а также башенные копры, часть которых имеет оригинальные планировочно-конст­ руктивные решения.

Приведена технике-экономическая характеристика построенных и строящихся на Урале железорудных шахт. Показаны перспективы развития подземной до­ бычи руд на предприятиях сырьевой базы черной метал­ лургии Урала.

Книга предназначена для широкого круга инженер­ но-технических работников горнорудной промышленно­ сти, занимающихся проектированием и строительством шахт.

Таблиц 30, иллюстраций 62, список литературы — 16 назв.

Владимир Лаврентьевич Колибаба, Георгий Иванович Костюк,

Лев Николаевич Цимбаленко, Ефим Михайлович Козаков, Семен Григорьевич Матвеев, Александр Михайлович Серман

Строительство железорудных шахт

Редактор Э. Е. Ненаглядова

Переплет художника С. Я. Голубева Технический редактор А. Е. Матвеева

Корректор Т. М. Столярова

Сдано в набор 13/ХІ 1973 г. Подписано в печать 9/1V 1974 г. Т-06889. Формат 60X90Ѵн. Бумага № 2. Печ. л. 14,5. Уч.-изд. л. 16,24. Тираж 1200 экз. Заказ Ns 723/4044-9. Цена 97 коп.

Издательство «Недра», 103633, Москва, К-12, Третьяковский проезд, 1/19 Ленинградская типография Ns 8 «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 190000, Ленинград, Прачечный пер., д. Ns 6.

ПРЕДИСЛОВИЕ

На Урале расположена одна из основных сырьевых баз черной металлургии СССР. В 1970 г. в Уральском экономическом районе выплавлено 22,4 млн. т чугуна, или 26% общесоюзного производ­ ства. По выплавке чугуна Урал опережает крупные капиталистиче­ ские страны — Англию, Францию, Канаду, Италию. Черная метал­ лургия Урала будет и впредь интенсивно развиваться за счет реконструкции и увеличения мощности действующих заводов, по­ тому что с развитием промышленности в Восточной части страны возрастает потребность в уральских черных металлах.

Увеличение объемов производства металлургической продукции требует соответствующего развития железорудной базы. Балансо­ вые запасы железных руд Урала на 1 января 1971 г. составляют 8,35 млрд. т. По количеству разведанных запасов железных руд Урал занимает третье место в Советском Союзе, по добыче — второе после Украины. За годы Советской власти добыча железной руды на Урале возросла более чем в 30 раз и в 1970 г. достигла 61,04 млн. т, что соответствует 17,7% общей добычи в СССР.

Строительство железорудных шахт на Урале началось в период Великой Отечественной войны. В 1970 г. подземным способом было добыто 9,3 млн. т железной руды. На способы и организацию строительства железорудных шахт на Урале оказывает влияние

в связи с чем здесь имеет место дефицит железорудного сырья. По этой причине месторождения железных руд интенсивно эксплуа­ тируются,-проектная мощность большинства шахт близка к макси­ мально возможной по горнотехническим условиям и относитель­ ный рост мощностей рудников с подземным способом разработки выше, чем в других железорудных районах.

2. Ряд месторождений (Высокогорское, Гороблагодатское, Бакальское и др.) разрабатываются комбинированным способом — открытым в сочетании с подземным; при затухании добычи откры­ тым способом поддержание достигнутых объемов производства

Г л а в а I

ОСНОВНЫЕ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ

§ 1. Общие сведения о вскрытии месторождений

При решении вопросов вскрытия железорудных месторождений Урала учитывались геологические условия и условия, создавшиеся в результате длительной разработки их открытым способом.

Геологоразведочными работами было подтверждено наличие больших запасов руды на Высокогорском и Гороблагодатском месторождениях до глубины 600—900 м, были выявлены про­ мышленные запасы руд на горизонтах ниже дна отработанных карьеров Лебяжинского, Естюнинского и Валуевского месторожде­ ний и запасы сидеритов Бакальского рудного поля, открыты за­ пасы Северо-Песчанского месторождения.

Вопрос о переходе на подземную добычу руды на основных крупных рудниках Тагило-Кушвинского района практически был неизбежен и вызван отработкой запасов руды основных карьеров. В середине 40-х годов началось строительство шахт «Магнетитовая», «Эксплуатационная» (Высокогорское рудоуправление) и «Южная» (Гороблагодатское рудоуправление).

Сложная тектоника рудных залежей, колебания в широком диапазоне их мощности и углов падения, разнообразие форм от­ дельных залежей (штокообразные, пластовая), разбросанных на больших пространствах рудоносной толщи, — все это, наряду с на­ личием крупных карьеров, обогатительных фабрик, подземных путей и других сооружений, существенно повлияло на выбор места заложения подъемных вентиляционных и вспомогательных стволов и схем вентиляции.

На железорудных месторождениях Урала нашли применение две основные схемы вскрытия:

1. Центральная схема — главные рудоподъемные стволы распо­ лагаются в лежачем боку в центре месторождения, а вентиляцион­ ные на флангах. Эта схема принята на шахтах Высокогорского, Северо-Песчанского и Бакальского месторождений.

2. Фланговая схема — главные рудоподъемные стволы и вен­ тиляционные стволы располагаются на флангах месторождения. По этой схеме вскрыты месторождения Гороблагодатское, Валуев­ ское и Естюнинская.

5

7

6

Фланговая схема принята как вынужденное решение в связи с наличием открытых работ или неблагоприятного рельефа мест­ ности в лежачем боку месторождения.

На всех месторождениях, верхняя часть которых отрабатыва­ лась открытым способом, применяют нагнетательно-всасывающий способ проветривания. Сводные данные по вскрытию действующих рудников приведены в табл. 1.

При переходе от открытых работ на подземные возникли труд­ ности по определению возможной производственной мощности шахт.

В конце 40-х годов по основным объектам шахтного строитель­ ства были приняты первые проектные решения, которые к началу 70-х годов подверглись значительному изменению и дополнению. В табл. 2 приведены данные об изменении производственных мощ­ ностей на шахтах Тагило-Кушвинского района.

Изменение способов вскрытия месторождения по отдельным крупным месторождениям особенно наглядно можно проследить на примере рудников Высокогорского, Гороблагодатского, Бакальского и шахты «Северо-Песчанская» Богословского рудоуправ­ ления.

§2. Основные решения на шахтах Высокогорского рудоуправления

вершенствовании техники открытых работ, так и в осуществлении перехода от открытых к подземным работам.

Шахтами Высокогорского рудоуправления, кроме основного месторождения (месторождение горы Высокая), разрабатываются месторождения Лебяжинское и Естюнинское.

Месторождение горы Высокая состоит из двух рудных комп­ лексов: восточного и западного. Восточный комплекс представлен рядом обособленных разбитых тектоническими нарушениями круто­

8

падающих пластообразных рудных тел мощностью от 5 до 20 м. Западный пояс представлен несколькими штокообразными залежами мощностью от 20 до 150 м. Вмещающими породами являются скарны, сиениты, известняки.

Размещение подземных стволов было принято вблизи линии, делящей запасы на равные части наиболее мощных рудных тел западного пояса в непосредственной близости от обогатительных фабрик № 1 и 2, принимающих руду из карьеров Высокогорского месторождения, Естюнинского карьера и других, более мелких карьеров.

Высокогорское месторождение разрабатывается шахтой «Магнетитовая». Центральная группа подъемных стволов состоит из двух скипо-клетевых стволов и одного клетевого. Подъемные ма­ шины обеспечивают подъем руды с глубины до 800 м. Шахта «Магнетитовая» с первоначальной мощностью 1,8 млн. т в год введена в

эксплуатацию в 1952 г. В связи с доработкой Главного карьера на Высокогорском руднике, в 1957 г. был составлен проект на рекон­ струкцию шахты, предусматривающий увеличение мощности под­ земных работ до 4,2 млн. т в год за счет проходки стволов шахт «Магнетитовая-бис» и «Клетевая».

В связи с опусканием подземных работ в 1969 г. произведена реконструкция скипового подъема шахты «Магнетитовая» с заме- 'ной скипов емкостью 3 м3 на скипы емкостью 6 м3. Это решение позволит сохранить объем подземной добычи на уровне 4,0— 4,2 млн. т в год продолжительное время.

Месторождение вскрыто центральной группой вертикальных стволов шахт, заложенных в лежачем боку, из которых рудо­ подъемными являются стволы шахт «Магнетитовая» и «Магнетито­ вая-бис», вспомогательными — стволы шахты «Клетевая», вентиля­ ционными— стволы № 15, 13, 11. Высота этажа на первых трех горизонтах ( + 150, +90, +30 м). была принята 60 м, на следующих увеличена до 80 м. Околоствольные дворы двусторонние — груз принимается с обоих флангов месторождения. В плане рудоподъ­ емные стволы расположены последовательно, что значительно упро­ стило строительство надшахтных сооружений на поверхности, однако осложнило трассировку околоствольных дворов. Месторож­ дение подготовлено двухпутными откаточными квершлагами и однопутными штреками и ортами. Откатка производится по коль­ цевой схеме. Расстояние между погрузочными ортами 50 м.

Высокогорское месторождение характеризуется большой обвод­ ненностью подстилающих рудную толщу известняков. Суммарный расчетный приток в группе подъемных стволов составляет 650 м3/ч. Кроме этого, вода системой выработок и скважин для осушения известняков на южном фланге месторождения перехватывается и сооруженными при них насосными установками откачивается на поверхность из зоны известняков до 900 м3/ч.

Главные водоотливные комплексы заглубленного типа располо­ жены на основных горизонтах, т. е. через горизонт. Так, в настоящее

9

время главный водоотлив расположен на гор. —130 м. В по­ следующем главный водоотлив будет перенесен на гор. —290 м.

Вследствие значительной водообильности пород, новые гори­ зонты шахты вскрывают с предварительным водопонижением путем бурения и откачки воды из скважин, пробуренных с поверхно­ сти и из подземных выработок. Все основные горизонты оборудо­ ваны подземными дробильными комплексами. Отработанные гори­ зонты + 90 и +30 м имели установки со щековыми дробилками 900X1200 мм, на гор. —50 м установлена конусная дробилка 1200/150 мм. В конце 1969 г. сдана в эксплуатацию дробильная установка со щековой дробилкой 900x1200 мм на гор. —130 м. Для отработки гор. —210 и 290 м предусматривается строитель­ ство дробильного комплекса на гор. —290 м со щековой дробилкой

1200Х1500 мм.

На Высокогорском руднике схема вентиляции отличается боль­ шой сложностью вследствие разбросанности отдельных рудных тел и рассредоточением очистных и подготовительных работ на не­ скольких горизонтах.

В последнем проекте отработки гор. —290 м предусматрива­ ется подача 350 м3/с свежего воздуха через три подающих ствола. Выход загрязненного воздуха осуществляется через два специаль­ ных ствола, оборудованных вытяжными вентиляторными установ­ ками. Распределение воздуха по участкам осуществляется системой слепых стволов и сборочных выработок.

Проветривание подземных работ первоначально осуществляли по всасывающему способу. В настоящее время применяют нагнета- телыю-всасывающий способ проветривания с расположением точки нулевой депрессии за пределами очистных работ, что обеспечивает минимальные подсосы через зону обрушения.

Очистные работы ведут на гор. —50 и —130 м. Гор. +30 м на­ ходится в стадии доработки. На гор. —210 м ведут горно-капиталь­ ные работы.

Для отработки рудных тел применяют различные варианты двух систем разработки — этажного принудительного обрушения и ка­ мерной. Транспортирование руды осуществляют электровозами 14-КР в вагонетках УВБ-4 с откидным бортом емкостью 4 м3.

Сгор. —210 м намечается переход на глухие вагонетки УВГ-4. Лебяжинское месторождение представлено магнетитовыми и

скарновыми рудами с коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова 6—10. Мощность рудных тел 20—40 м. Угол падения 55—75°. Глубина промышленного оруденения 800 м.

До 1950 г. месторождение отрабатывалось только открытым способом, в течение 1950-1961 гг. — открытым и подземным спо­ собами, а с 1961 г. — подземным способом шахтой «Эксплуатацион­

сматривающий увеличение производственной мощности до 1,6 млн. т в год. В связи с этим был реконструирован подъем с заменой

10