1.3.3. Месторождения полезных ископаемых. Промышленные запасы руды

Полезными ископаемыми называют природные минеральные и органические соединения, используемые в народном хозяйстве. Месторождения полезных ископаемых  это их естественные скопления в земной коре.

Для рациональной разработки месторождений необходимо пространственное представление их залегании. Для чего в масштабе на миллиметровой бумаге осуществляется конструирование месторождения из отдельных элементов, отвечающим горно-геологическим условиям по исходным данным на курсовое проектирование.

При подсчета запасов полезного ископаемого следует учитывать форму шахтного поля, элементы залегания и степень разведанности месторождения. При этом по размерам шахтного поля подсчитываются балансовые запасы месторождения:

, т, (1.1)

где L_пр – длина месторождения по простиранию, м;

m_н – нормальная мощность рудного тела, м;

Н_к , Н_н – начальная и конечная глубина залегания рудного тела, м;

α – угол падения рудных тел, град.

γ – объемная плотность руды т/м³.

Промышленные запасы определяются путем исключения из балансовых запасов категорий А+В+С₁ общешахтных потерь, потерь из-за геологических нарушений и гидрогеологических условий.

Для сохранения главных и вспомогательных вскрывающих выработок, зданий и сооружений технологического комплекса поверхности шхты их располагают вне зоны сдвижения пород с учетом бермы безопасности. Зона сдвижения строится с учетом углов сдвижения по коренным породам: у нижней границы выработки в висячем боку – β; нижней границы выработки в лежачем боку – β₁; по простиранию рудного тела (на флангах) – δ; у верхней границы выработки – γ (при пологом и наклонном залегании рудного тела); по наносам (по всем направлениям принимаются одинаковыми) – φ.

Нижней границей выработки считается предельно разведанная глубина месторождения. Линии сдвижения пород вычерчиваются на продольных и поперечных разрезах. На погоризонтальных планах наносится граница зоны сдвижения по поверхности (красным цветом).

1.4. Проектные решения системе разработки и по высоте этажа

Разработка месторождений охватывает три основные технологические стадии: вскрытие, подготовку и очистную выемку, которые взаимосвязаны и направлены на рациональную разработку месторождений. Поэтому без проектного решения по очистной выемки (системе разработки) и высоте этажа невозможно выбрать целесообразную схему вскрытия.

На выбор системы разработки влияют постоянные, учитывающие в любых случаях, и переменные факторы, которые выдвигаются как ограничения в неблагоприятных случаях.

Системы разработки, применяемые по постоянным факторам:

по устойчивости руды и вмещающих пород:

– устойчивые руды и устойчивые вмещающие породы, при этом технически приемлемы все системы разработки, кроме этажного самообрушения и столбовой системы с обрушением (при системах с обрушением руды и вмещающих пород или только вмещающих пород должна искусственно создаваться предохранительная породная подушка).

– устойчивая руда и неустойчивые вмещающие породы, системы с естественным поддержанием очистного пространства применимы лишь в мощных и средней мощности залежах при условии оставления предохранительной рудной корки около слабых боковых пород.

Независимо от мощности залежи при средней устойчивости вмещающих пород, некоторые могут поддерживаться замагазинированной рудой, применима система с отбойкой из магазинов, а также этажно-камерная и система с подэтажной отбойкой при условии магазинирования руды.

Все остальные системы, кроме этажного самообрушения, применимы без ограничений.

– неустойчивая руда при любой устойчивости вмещающих пород, могут применяться системы с обрушением руды и вмещающих пород в вариантах, предназначенных для неустойчивых руд; системы с креплением и последующим обрушением вмещающих пород; нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой системы с креплением.

по мощности и углу падения залежи:

– при крутом падении приемлемы системы: этажно-камерная – при большой и средней мощности; с подэтажной отбойкой – при любой мощности; с отбойкой из магазинов – при выемочной мощности не менее 1…1,3 м во избежание заклинивания руды; с простой распорной крепью – при мощности 0,6…6 м; системы этажного самообрушения и этажного принудительного обрушения – в мощных залежах; подэтажное обрушение – при мощности не менее 3…2 м; системы разработки горизонтальными и наклонными стволами с закладкой, нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой – при любой мощности; система разработки тонких жил с раздельной выемкой – при мощности не более 0,3…0,4 м (по экономическим соображениям); системы с креплением – при любой мощности; слоевое обрушение – при мощности не менее 2…1,5 м.

– при пологом и наклонном падении приемлемы системы: сплошная и камерно-столбовая – в основном при средней и малой мощности; этажно-камерная, с подэтажной отбойкой, с отбойкой из магазинов, этажное принудительное обрушение – в мощных залежах; система разработки горизонтальными слоями с закладкой, нисходящая слоевая выемка с твердеющей закладкой, система со станковой крепью и крепежными рамами, слоевое обрушение – при большой и средней мощности; все системы с однослойной выемкой – в маломощных залежах; этажное самообрушение – в мощных залежах.

Переменные факторы, влияющие на выбор системы разработки – склонность руды к возгоранию, слеживанию; необходимость сохранения земной поверхности; наличие в рудном теле включений пустых пород или забалансовых руд; характер контактов залежи; большая глубина разработки; отсутствие дешевых местных материалов для твердеющей закладки, исключающее целесообразность применения систем с закладкой в ряде случаев; обособленное залегание небольших рудных тел. Сюда же можно отнести и ценность руды, учитываемую в экономическом сравнении систем.

Выбор систем разработки по постоянным и переменным факторам удобнее осуществлять в табличной форме. Из числа систем, приемлемых по горно-техническим факторам, предпочтение отдается системе, при которой проще обеспечить безопасность. Кроме требований безопасности система разработки должна по возможности обеспечить: низкую себестоимость добычи руды и высокую производительность труда; небольшие потери и разубоживание полезного ископаемого; благоприятные санитарно-гигиенические условия труда (хорошее проветривание очистных забоев, малое пылеобразование и т.д.); надежность безаварийной работы предприятия (предупреждение пожаров, прорыва плывунов и т.п.); благоприятные условия для дальнейшего совершенствования механизации работ и автоматизации управления.

При этом высота этажа для различных систем разработки может приминаться по практическим данным (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Рекомендуемая высота этажа для различных систем разработки (м) по М.И. Агошкову и Г.И. Малахову

Система разработки	Без промежуточного горизонта		С промежуточным горизонтом
	от	до	от	до
Потолкоуступная и сплошная с распорной крепью	30	60	60	80
Подэтажные штреки	50	100	–	–
С магазинированием руды	40	75	60	100
Горизонтальные и наклонные слои с закладкой	30	50	60	80
С креплением без закладки	20	40	40	60
Со станковой крепью и закладкой	30	50	50	80
Слоевое обрушение: крутое падение пологое падение	30 20	60 40	– –	– –
Подэтажное обрушение	40	75	–	–
Этажное обрушение	60	100	–	–
Комбинированные системы: с закладкой с открытыми и замагазинированными камерами	40 50	60 100	– –	– –