Глава 6 подготовка запасов шахтного поля

Подготовительные выработки периодически или непрерывно воспроизво­дятся по мере движения фронта очистных работ. К ним относятся:

откаточные штреки и орты на основных горизонтах; штреки и орты горизонта доставки (скреперования, грохочения); вентиляционные штреки, обслужива­ющие только одну очистную камеру или панель; рудоспуски между откаточным горизонтом и горизонтом доставки (скреперования, грохочения); все блоковые восстающие (за исключением разрезных, отрезных и т. д.), уклоны (материальные восстающие для доставки оборудования в пределах блока, камеры или панели).

Горизонт — совокупность выработок, расположенных на одном уровне и предназначенных для осуществления в процессе выемки полезного ископае­мого определенных операций, необходимых для ведения горных работ.

Этажные горизонты разделяются по своему назначению: на основные, кон­центрационные, промежуточные, рудоподъемные и вспомогательные.

Основной горизонт — транспортный горизонт, по которому руда транспор­тируется к шахтному стволу.

Основной горизонт, на который перепускают руду с 3—4 этажей, принято называть концентрационным горизонтом, чем подчеркивается возможность наи­более эффективной механизации транспорта в связи с высокой его концентрацией и длительным сроком службы горизонта — 8—10 лет и более. Но не только этим определением характеризуется концентрационный горизонт.

Вскрытие и подготовка концентрационными горизонтами, когда отработка ведется одновременно на 3—4 и более этажах с перепуском руды по специальным восстающим выработкам (рудоспускам) на концентрационные горизонты, позво­ляет сосредоточить на них все вспомогательные службы и их соответствующие устройства, оборудование и механизмы. Промежуточные горизонты имеют весьма простую схему подготовки и незначительное число и объем камер, небольшую протяженность подготовительных выработок. Наличие концентрационного го­ризонта резко сокращает число эксплуатируемого оборудования и механизмов подземного транспорта, пунктов механического дробления и перегрузки руды и ряда вспомогательных служб (водоотлива, подземного ремонтного и складского хозяйства, диспетчерской, медицинской, противопожарной и механической служб), обслуживающего их персонала.

Промежуточный горизонт — горизонт, предназначенный для подготовки этажа, проветривания блоков, транспортировки по нему материалов, оборудо­вания, передвижения людей, по которому доставляют руду до рудоспусков, расположенных в районе рудного тела, и перепускают ее на основной или кон­центрационный горизонт.

Рудоподъемный горизонт — это горизонт стыковки ступеней подъема.

Вспомогательный горизонт это горизонт вторичного дробления, грохочения, скреперования, выпуска, подсечки и т. п.

Подготовкой шахтного поля называют разделение его на этажи проведением откаточных штреков и ортов, а также разделение этажа на блоки проведением восстающих.

Блоком называется выемочный участок в пределах этажа, для отработки которого применена в полном комплекте та или иная система разработки. Блок характеризуется параметрами: длиной (по простиранию или вкрест простира­ния), м; высотой, м; запасами, тыс. т, и объемом добычи, т/сут или тыс. т/мес; при разработке мощных месторождений — шириной, м, и направлением длинной стороны (по простиранию или вкрест простирания).

Пологие и крутопадающие месторождения большой горизонтальной мощности делятся на панели.

При разработке крутопадающих месторождений большой горизонтальной мощности (200—600 м) панелью называется часть шахтного поля шириной, рав­ной размеру блока по простиранию, и длиной, равной горизонтальной мощности залежи.

Высота этажа связана с его вскрытием и подготовкой, которой может быть выполнена простым и комбинированными способами — транспортными съездами и ярусным способом.

При простом способе подготовка блока начинается с откаточного горизонта.

Такая схема подготовки более длительна по времени, так как до начала раз­работки этажа необходимо вскрыть, сдренировать и подготовить на 70—80 % -откаточный горизонт; пройти в трех-пяти блоках несколько этажных восстающих; разрезать из восстающих блоковые орты или штреки, пройти приемные выра­ботки и вентиляционные сбойки.

Способ вскрытия и подготовки этажей должен отвечать требованиям: созда­вать условия для производительного труда рабочих, эффективного использований горной техники, ее ремонта и замены; быть универсальным, т. е. пригодным для отработки рудных тел с разными горно-геологическими условиями; обеспечивать минимальные удельные капитальные затраты и себестоимость, а также возмож­ность прогрессивного их снижения. Этим требованиям наиболее полно отвечают два способа: транспортными галереями и ярусный [98].

Подготовка транспортными галереями (см. рис. IV.12) — разделение этажа на подэтажи выемочными горизонтами, пройденными от наклонных и вспомога­тельных галерей (съездов) для движения самоходного горнотранспортного обо­рудования и подачи свежего воздуха.

Высота этажа определяется конструктивно и может составлять 200 м и более.

При полном обеспечении самоходными горными и транспортными машинами, а также техникой для проведения высоких восстающих бурением подготовка месторождения включает проведение двух полевых откаточных штреков в лежа­чем боку залежи с высотой этажа 235 м, подэтажа 45 м, главной наклонной выра­боткой (галереей) с наклонными ответвлениями (съездами) на каждый подэтаж и рудоспусками. Для подготовки новых горизонтов проводится вспомогательный ствол (см. рис. IV. 11).

Подготовка ярусным способом (см. рис. IV. 12) — разделение этажа на ярусы (полосы из нескольких подэтажей) промежуточными горизонтами, пройденными от квершлагов шахтных стволов (слепых междуэтажных или с поверхности). Высота этажа — 150—160 м, яруса — 40—50 м.

Ярусный способ применим при любом типе горного оборудования.

При ярусном способе высота этажа должна быть не менее 120—150 м, а удельный расход откаточных выработок и сроки нахождения их в зоне влияния очист­ных работ предельно сокращены. Каждый этаж по простиранию делится рудоспусками на блоки длиной 50—60 м и по падению — вспомогательными горизонтами на полосы или ярусы высотой 40—50 м. Каждый ярус отрабатывается одним или несколькими подэтажами в зависимости от угла падения залежей и принятой системы разработки. Основной горизонт подготавливается по полевой штрековой схеме — с размещением рудоспусков в штреках и по комбинированной схеме — с приемом руды из верхнего яруса в рудоспуски, пройденные из полевого штрека, а из остальных ярусов — в рудоспуски или погрузочные выработки, располо­женные в ортах. Возможность подготовки яруса от слепой шахты позволяет совмещать во времени отработку этого яруса с дальнейшими работами по вскры­тию и подготовке нижней части этажа.

На рис. IV. 12 показана принципиальная схема вскрытия и подготовки этажа высотой h_э и яруса h_я ярусным способом. Месторождение вскрыто двумя верти­кальными скипоклетевымй стволами с общим околоствольным двором, расположенными в центре шахтного поля в лежачем боку. Один из стволов вспомога­тельный, он имеет скиповую подъемную установку для выдачи пустых пород при вскрытии новых горизонтов. На откаточном горизонте один или два квер­шлага. Вблизи месторождения за зоной скалывания проходят слепой вспомога­тельный ствол с клетевым подъемом глубиной на 2—3 этажа, предназначенный для проведения на горизонте ярусов квершлагов и полевых штреков, для обслуживания этих горизонтов и подачи в них свежей струи воздуха. Проходится также штрек-коллектор посередине этажа в глубоком лежачем боку, соединяемый на флангах поля квершлагами с наклонными слепыми вентиляционными стволами или с вертикальными стволами.

Слепой ствол диаметром 5—7 м обеспечивает поступление значительного количества свежего воздуха на промежуточные горизонты, а также спуск и подъем крупногабаритного оборудования.

Ярусная схема дает возможность проводить выработки независимо от со­стояния работ на основном горизонте. Вертикальные или наклонные рудоспуски проходят под горизонтальные выработки по мере готовности откаточных штреков или ортов.

Другая особенность схемы — возможность организации интенсивного про­ветривания очистных забоев. Свежая струя воздуха поступает в блоки по гори­зонтальным выработкам на ярусных горизонтах от слепой шахты в центре и через лифтовые и другие восстающие с откаточных штреков — на крыльях поля. Исходящая струя воздуха удаляется из каждого блока по восстающим на его флангах к штреку-коллектору.

Переход на ярусный способ вскрытия и подготовки этажей особенно целе­сообразен на шахтах типа Криворожского бассейна, где наличие некрепких руд и вмещающих пород, разбитых трещинами в приконтактной зоне, способствует проявлению высокого горного давления в подготовительных, нарезных и очистных выработках.

Оба способа имеют следующие общие положительные свойства:

возможность осушения рудных тел и подготовки блоков в этаже не только с откаточного, но иг с промежуточного горизонта;

экономичность применения штрековой и комбинированной (штреки и орты) схем подготовки основных горизонтов. Первая — может быть полевая и рудная, вторая — применима для сложных месторождений и слабонаклонных;

подачу свежего воздуха в блоки по выработкам большого сечения промежу­точных горизонтов;

транспортировку людей, оборудования и материалов по вспомогательным горизонтам до рабочих забоев.

- Схема подготовки должна охватывать всю сеть выработок в плане (по прости­ранию и вкрест простирания рудного тела) и по вертикали и учитывать эффектив­ность работы рудничного транспорта (тупиковая, кольцевая схема подготовки). Схема подготовки должна отражать схемы осушения и гравитационные потоки руды (в пределах рудного тела, в лежачем или висячем боках).

Подготовка должна обеспечивать на весь срок отработки нормальную экс­плуатацию выемочных участков.

Классификация способов и схем подготовки

I. Традиционная технология разработки

А. Крутопадающие и наклонные месторождения

1. Подготовка этажными штреками и ортами:

а) по тупиковой схеме;

б)по кольцевой схеме.

2. Подготовка этажными ортами и штреками:

а) по тупиковой схеме;

б)по кольцевой схеме.

3. Безортовая подготовка.

4. Подготовка с заглубленным расположением откаточного горизонта (ниже этажа).

Б. Пологие и горизонтальные месторождения

1. Панельная подготовка — главными и панельными штреками.

2. Беспанельная подготовка — главными откаточными и выемочными штреками.

II. Разработка месторождений в сложных гидро­геологических условиях

1. Подготовка одним горизонтом/

2. Подготовка двумя горизонтами:

верхний дренажный горизонт с дренажными выработками и сквозными фильтрами;

рабочий горизонт с веером водопонижающих скважин в верхнюю часть месторождения.

Рис. IV.21. Схемы подготовки с заглубленным откаточным горизонтом и перепуском руды с рабочего этажа на заглубленный откаточный горизонт:

1 — поток руды на откаточный горизонт 775 м; 2 — поток руды на откаточный гориз0НТ 850 м; А и В — зоны соответственно интенсивной и умеренной деформации в толще пород лежачего бока

3. Подготовка тремя горизонтами:

верхний дренажный горизонт с дренажными выработками и сквозными фильтрами;

рабочий горизонт с веером водопонижающих скважин в верхнюю часть место­рождения;

нижний дренажный (2-й рабочий) горизонт с дренажными выработками (подготовительными).

III. Разработка месторождений методом выще­лачивания

1. Подготовка вертикальными и наклонными нагнетательными и разгрузочными скважинами, заложенными с поверхности:

а) по линейной схеме;

б) по кольцевой (ячеистой) схеме.

2. Подготовка горными выработками с предварительным рыхлением рудных блоков взрывами и орошение отбитой руды из подземных выработок.

3. Подготовка горными выработками без предварительного рыхления руд­ных блоков с нагнетанием выщелачиваемых растворов в трещиноватый массив под давлением.

4. Комбинированная подготовка дренажными горными выработками и нагне­тательными скважинами, заложенными с поверхности.

В приведенной классификации выделена безортовая подготовка с заглублен­ным расположением откаточного горизонта (ниже этажа).

При безортовой схеме подготовки ниже горизонта доставки на 10 м проходят доставочно - откаточные орты. Руда с горизонта доставки по коротким рудо­спускам поступает на почву доставочно - погрузочного орта, грузится в транспорт­ные сосуды и доставляется к рудоспуску в конце орта. По рудоспуску руда по­ступает на почву погрузочной камеры и малогабаритным экскаватором грузится в вагоны, располагаемые на откаточном штреке.

Для сохранения выработок основного откаточного горизонта предложено (рис. IV.21) заглублять его на 170—120 м ниже отрабатываемого этажа. При этом руду, добытую в очистных блоках рабочего этажа, после аккумуляции ее на подэтажах, необходимо перепускать на этот откаточный горизонт по* системе рудоспусков. Необрушенный массив руды нижележащего этажа в этом случае, приняв для себя давление налегающих разрушенных пород, предохранит от деформации более глубокие слои пород с расположенными в нем откаточными выработками.

Кроме рассмотренной возможна и иная классификация способов подготовки (табл. IV. 17).

Таблица IV.17

Классификация способов подготовки применительно к обычным системам разработки

Месторождение	Особенности способов
	Основные подгото­вительные выработки	Число выра­боток	Расположение отка­точных штреков
А. Простые способы
I. Пологие, наклонные и крутопадаю­щие	Этажные штреки	Одна Несколько	1.По месторождению 2.Во вмещающих породах 1.По месторождению 2.По месторождению и во вмещающих породах 3.Во вмещающих по- родах
II. Горизон­тальные	Главные штреки	Одна Несколько	1.По месторождению 2.В породах почвы месторождения 1.По месторождению 2.В породах почвы месторождения
Б. Комбинированные
III. Пологие, наклонные и крутопадаю­щие	Этажные штреки и орты	Один этажный штрек и орты Несколько этажных штреков и ортов	1.По месторождению 2.Во вмещающих по­родах 1.По месторождению 2.По месторождению и во вмещающих породах 3.Во вмещающих по­родах
IV. То же	Этажные и проме­жуточные штреки (ярусы) и орты	Несколько	Во вмещающих поро­дах и по месторожде­нию
«	Этажные и проме­жуточные штреки (подэтажи) с ответвлениями на каждом подэтаже к главной транспортной на­клонной галерее (съезду)	«	То же
VI. »	Выработки безортовой подготовки	«	«
VII. «	Выработки подготов­ки с заглубленным расположением от­каточного горизонта (ниже этажа)	«	«
VIII. Горизонтальные	Главные и панельные штреки	Один и главный штрек и панельные Несколько главных и панельные штреки	1.По месторождению 2.В породах почвы месторождения 1.По месторождению 2.В породах почвы месторождения