Раздел II разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом

Глава XIII

Понятия и термины

Изучение курса «Горное дело» требует усвоения основных гор­нотехнических понятий и терминов.

Рудник – горнорудное предприятие, производящее подземную разработку рудного месторождения, и состоящее из одной или нескольких производственных единиц – шахт (штолен), карьеров и поверхностных цехов. Рудник имеет единое административно-техническое управление.

Ш а х т а (рудная шахта) – самостоятельная производственная единица, входящая в состав горнорудного предприятия (рудника, комбината, объединения), которая производит подземную добычу руд в пределах отведенной для нее части месторождения.

Ш а х т н о е (рудничное) поле—месторождение или его часть, разрабатываемое одной шахтой (рудником). В зависимости от условий залегания, конфигурации месторождения, его протяженности в состав рудничного (шахтного) поля может входить одна или несколько залежей (рис. XIII.)).

Вскрытие—проведение горных выработок с земной поверхности, открывающих доступ к полезному ископаемому. К главным вскрывающим выработкам относят стволы (штольни), квершлаги и главные транспортные штреки, которые предназначены для установления грузотранспортной связи под­земных работ с земной поверхностью.

П о д г о т о в к а – проведение горных выработок, при помощи которых вскрытая часть шахтного поля разделяется на отдель­ные выемочные участки – блоки, этажи, панели, столбы. Из подготовительных выработок проходят нарезные выработки внутри выемочных участков для подготовки их к очистной выемке.

О ч и с т н а я в ы е м к а – комплекс производственных процессов в подготовленных блоках по выемке полезного ископаемого. Она состоит из следующих процессов: отбойки руды, доставки ее до откаточного горизонта, вторичного дробления и поддержания выработанного пространства.

С и т е м а р а з р а б о т к и –совокупность взаимно расположенных подготовительных, нарезных и очистительных выработок, связанных в единую пространственную конструкцию и выполняемых в определенном порядке в пространстве и времени.

В зависимости от расположения в пространстве выработки делят на вертикальные, горизонтальные и наклонные (рис. ХШ.2).

Рис. XIII.1.Технологическая схема рудной шахты.

Рис. XIII.1. Шахтные поля, в состав которых входит:

а – одна рудная залежь большой длины;

б – несколько рудных залежей малой длины;

1 – рудоподъемный ствол; 2– вентиляционный ствол; 3 – квершлаг; 4 – главный транспортный штрек

Рис. ХШ.2. Взаимное расположение подземных горных выработок

Ствол 1– вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и служащая для подъема полезного ископаемого и пустой породы, грузов, спуска и подъема людей, проветривания, водоотлива. В тех случаях, когда ствол не имеет выхода на земную поверхность, его называют слепым 2.

Штольня3– горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для тех же целей, что и шахтный ствол. Штольни проходят в гористой местности.

Квершлаг 4,штрек 7 и орты5, 6 – горизонтальные горные выработки, не имеющие выхода на поверхность и предназначенные для откатки полезных ископаемых, передвижения людей, проветривания, водоотлива. Их различают по положению относительного рудного тела. Штреки проходят по простиранию рудного тела, а орты и квершлаги – вкрест простиранию. Квершлаги проходят только по пустым породам. Штреки, пройденные по руде, называют рудными 8, а по пустым породам – полевыми 7.

Восстающий9, 10– вертикальная или наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность. Восстающий служит для перепуска полезного ископаемого, спуска и подъема материалов, передвижения людей и проветривания.

Шурф11– вертикальная горная выработка малого сечения и небольшой глубины, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для разведки месторождения или эксплуатации, спуска материалов и прогветривания. Шурф может служить запасным выходом.

При разработке месторождений шахтное поле разбивают на этажи, а этажи, в свою очередь, на подэтажи.

Этаж – это часть месторождения, ограниченная по падению откаточными выработками, а на флангах – границами шахтного поля. В практике высота этажа изменяется от 30 до 80 ÷ 120м.

Подэтажом называют участок месторождения, ограничен­ный по падению двумя подэтажными штреками (ортами) и отра­батываемый самостоятельным комплексом подготовительных, на­резных и очистных выработок. Этаж отрабатывают двумя или не­сколькими подэтажами.

Для очистной выемки этаж по простиранию залежи делят на отдельные блоки откаточными выработками (ортами) и вос­стающими, а при отработке горизонтальных или пологих место­рождений – выемочными штреками на столбы. В зависимости от горно-геологических условий, расположения главного и вспомо­гательного стволов, применяемых систем разработки, а также сроков начала отработки этажа различают четыре основных порядка отработки блоков.

Наступающая отработка блоков (рис. ХIII.4,а) ведется от центра шахтного поля к его границам. Ее целесообраз­но применять в устойчивых вмещающих породах и рудах, когда необходимо после вскрытия в короткий срок начать очистную выемку.

Отступающая отработка блоков ведется от границ шахтного поля к центру (рис. XIII.4,б) и применяется для шахтных полей небольшой протяженности в условиях неустойчивых пород висячего бока. После отработки блоков на флангах отпадает необходимость сохранять откаточные орты-заезды.

Комбинированная отработка блоков (рис. XIII.4, в) представляет собой сочетание наступающего и отступающего порядков. Ее применяют при переменных горно-геологических условиях залегания, когда хотят использовать преимущества того и другого порядка.

При разработке системами слоевого обрушения с низкой интенсивностью отработки применяют отработку блоков повсему простиранию с некоторым ограничением отработки центральной части.

В пределах этажа блоки можно вынимать снизу вверх, сверху вниз и комбинированно.

Запасы полезных ископаемых по степени их готовности к очистной выемке делят на вскрытые, подготовленные и готовые к выемке (рис. XIII.4).

Рис. ХШ.4. Порядок очистной выемки на этаже

1 – основной ствол;2 – вспомогательный ствол; 3 – вентиляционный ствол

Вскрытые - это запасы месторождения иди его ча­сти, к которым пройдены вое основные вскрывающие выработки (ство­лы, околоствольные дворы, выработки шахтного водоотлива, квер­шлаг, главный откаточный штрек в объеме, достаточном для подсечения из него рудных залежей, а также выработок, обеспечивающих вентиляцию этажа), позволяющие начать проведение подготовитель­ных выработок. Все вскрывающие выработки должны быть оснащены соответствующим оборудованием.

Подготовленные - это запасы, к которым пройдены и оборудованы все подготовительные выработки (откаточ­ные игреки, орты, кольцевые откаточные штреки, блоковые восстаю­щие, погрузочно-транспортные выработки и др.), предусмотренные проектом системы разработки и дающие возможность начать проведе­ние нарезных выработок в блоках.

Готовые к выемке запасы - это запасы руды в блоке иди части блока, в которая пройдены все на­резные выработки (хозяйственные, вентиляционные выработки, выработки доставки, подсечные и буровые выработки, рудоспуски и др.), необходимые для ведения очистных работ и позволяющие начать в нужное время очистную выемку руды.

Обеспеченность рудника вскрытыми, подготовленными и готовыми к выемке запасами определяется как частное от деления коли­чества этих запасов на среднемесячную (годовую) производитель­ность рудника в данный период времени. Обычно вскрытые запасы выражают в годах подготовленные и готовые к выемке - в меся­цах.

Во многих случаях при разработке наклонных и крутопадающих месторождений вскрытыми запасами являются запасы этажа, на­ходящиеся выше горизонта подсечки вскрывающими выработками. В других случаях количество вскрытых запасов определяется проектом. Обеспеченность вскрытыми запасами рекомендуется принимать не менее чем на три года работы рудника с проектной производительностью.

Нормы подготовленных запасов составляют для железных рудни­ков в зависимости от горно-геологических условий и применяемых систем разработки от 5-6 до 54 мес., для рудников цветной метал­лургии - от 6 до 36 мес. Нормы готовых к выемке запасов изменя­ются от 4 до 12 мес.

В каждом конкретном случае следует определять оптимальную величину подготовленных и готовых к выемке запасов, которые долж­ны характеризоваться экономичным опережением подготовительных выработок над нарезными, а нарезных выработок - над очистными ра­ботами. При этом следует исходить из того, что, с одной стороны, малое опережение подготовки может привести к экономическому ущербу из-за возможной неритмичности добычи руды, а с другой стороны, большое опережение в проведении выработок приведет к временному замораживанию больших средств в виде пройденных выработок, а так же к дополнительным затратам на поддержание этих выработок.

Рис. XIII.5. Вскрытые (I), подготовленные (II) и готовые к очист­ной выемке(III) запасы

Правилами безопасности разрешается начинать очистные ра­боты в блоке только после проведения предусмотренных проектом подготовительных и нарезных выработок, обеспечивающих начало очистных работ, их безопасность и проветривание.

Для ритмичной работы шахты необходимо иметь резерв вскры­тых, подготовленных и готовых к выемке запасов. При этом рабо­ты планируются таким образом, чтобы вскрытие опережало под­готовку, а подготовка, в свою очередь, – очистную выемку.

Обеспечение шахты указанными категориями запасов необхо­димо для:

- равномерной и ритмичной работы шахты, так как при эксплуа­тации месторождения одни участки отрабатываются, а другие необходимо вводить, не нарушая установленного размера добычи;

- создания резервных участков на случай выхода из строя основ­ных участков добычи;

- создания резерва времени на вскрытие, разведку и подготовкуновых горизонтов и блоков;

- регулировки постоянного содержания полезного компонента вдобытой руде.