Глава 3

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ

К основным параметрам вскрытия относятся: размеры шахтного поля; высота этажа; число этапов (ступеней) вскрытия; величина шага вскрытия и число этажей в шаге вскрытия.

Параметры вскрытия учитывают природные факторы (площадь шахтного поля, образованную внешними контурами рудных тел и границами разработки по простиранию на основном горизонте шахты и глубину залегания залежи), состояние и возможности горной техники (высота этажа, число этапов (ступеней) вскрытия) и экономические факторы (величина шага вскрытия и число этажей в шаге вскрытия).

§ 78. Размеры шахтного поля

Шахтное поле характеризуется длиной (L_ш.п ) по простиранию, шириной (В_{ш, п}) вкрест простирания, глубиной (Н_ш.п) по падению оруденения (средней и по горизонтам), объемом (V), запасами (Q) и коэффициентом оруденения ( , 𝜸 — плотность руды в массиве), а рудные тела в шахтном поле —

длиной (L), мощностью (m), глубиной (H), углами падения (α) и склонения (σ), рудной площадью (S) и содержанием полезных компонентов. Все эти параметры шахтного поля имеют определяющее значение для вскрытия и подготовки месторождения. При этом размер по падению, т. е. глубина залегания (распространения) месторождения, диктует число этапов (ступеней) вскрытия и поэтапное проектирование.

На геолого-маркшейдерских планах изображаются проекции шахтного поля на земную поверхность, контуры которого являются его границами в плане. Конфигурация шахтного поля в основном зависит от характера залегания ме­сторождения.

На размер шахтного поля влияет много факторов. Главными из них являются: производственная мощность рудника (шахты), природные условия, высота этажа, требуемые капитальные вложения, эксплуатационные затраты.

При установлении размеров шахтного поля возможны два случая: а) размеры шахтного поля определяются величиной месторождения, достаточной для раз­работки его только одной шахтой; б) для месторождений со значительными запа­сами размеры шахтного поля определяются комбинированно: по принципу обес­печения минимальных капитальных и эксплуатационных затрат на 1 т добычи за весь срок существования рудника.

По намечаемому в предварительном порядке способу вскрытия, определён­ной проектной мощности рудника, при известной высоте этажа или ширине панели устанавливается сумма капитальных затрат и эксплуатационных расходов на 1 т добычи ∑Q как функция от длины шахтного поля L, числа этажей или па­нелей п:

∑Q=f(L,n). (IV.34)

Для определения значений L и п достаточно совместно решить равнения

(IV.35)

(IV.36)

Решение системы уравнений с двумя неизвестными L и п наиболее удобно про­изводить графически (рис. IV.8, а). Для наклонных и крутопадающих месторо­ждений L обычно принимают при п, соответствующем глубине разработки ме­сторождения.

Размеры шахтного поля можно установить технико-экономическим расче­том. Для этого последовательно задаются различным числом этажей: 1, 2, 3, 4 и т. д. и каждый раз вычисляют все учитываемые затраты и расходы ∑Q для ряда значений длины шахтного поля L. По результатам расчетов строят графики 1, 2, 3, 4, 5 и т., д. (см. рис. IV.8, б) и определяют в предварительном порядке размеры шахтного поля.

Определенные размеры шахтного поля в предварительном порядке уточ­няются по природным, техническим и организационным факторам.

При различных определениях размеров шахтного поля запасы руды в нем должны обеспечивать работу горнодобывающего предприятия в течение норма­тивного срока.

В связи с ростом масштабов добычи и совершенствования техники и техноло­гии разработки увеличивают размеры шахтных полей и рудных площадей.

Для Никопольского марганцевого бассейна, как характерного в отношении разработки пластовых месторождений осадочного типа, институт «Южгипроруда» рекомендует размеры шахтных полей в зависимости от производственных мощно­стей: 350 тыс. т руды в год — 1400X2000 м, 500 тыс. т в год — 1250X2670 м и 1 млн. т в год — 2500Х 2700 м.

Крупнейшие зарубежные железные рудники (с производственной мощностью 2,5—12 млн. т в год) имеют шахтные поля длиной 1400—5000 м, крупнейшие руд­ники цветных металлов — 400—3600 м.

Рудные площади наиболее крупных отечественных действующих рудников находятся в пределах от 33 000 до 270 000 м², зарубежных — от 30 000 до 385 000 м².

При окончательном установлении размеров шахтного поля необходимо учитывать ограничивающие факторы: проветривание глубоких шахт и управление крупным рудником. Для глубоких шахт, главной особенностью которых является резкое осложнение проветривания по температурным условиям, когда на глуби­нах около 1,5 км необходимо иметь вентиляционные участки длиной не более 400—500 м, чтобы наряду с интенсивным проветриванием горных выработок не допустить величину депрессии у главной вентиляционной установки свыше (7 — 7,5) 10⁸ Па. Эти условия будут влиять на уменьшение размеров шахтного поля, особенно по простиранию.

Максимальная рудная площадь шахты ограничивается пределами рацио­нального управления производством крупного масштаба. Специфика горного дела такова, что руководящий состав, и прежде всего начальник и главный инже­нер шахты, несут ответственность не только за ритмичную работу предприятия, организации труда коллектива в непрерывно изменяющихся природных условиях, своевременное устранение вредного влияния случайных факторов на производственные процессы, но и за здоровье каждого рабочего. Это требует знаний реальной обстановки не только на горизонтах, в блоках, но и в отдельных наиболее опасных забоях, участия в ежемесячном и декадном планировании производства, что ограничивает масштабы производства.

Шахтное поле с установленными размерами разделяется подготовительными выработками на этажи и блоки (рис. IV.9) при наклонных и крутопадающих месторождениях и на прямоугольные, квадратные (рис. IV.10) или шестиугольные панели при горизонтальных и пологопадающих месторождениях.

Рис. IV.9. Схема подготовки крутопадающих месторождений:

а – одним рудным откаточным штреком и восстающим (1 – откаточный штрек; 2 – вентиляционный штрек; 3 – восстающие; 4 – блоки); б – двумя штреками (1 – полевой штрек в лежачем боку; 2 – рудный штрек; 3, 4 – соответственно полевой и рудный штреки вентиляционные; 5 – восстающие; 6 – блоки; h_э – высота этажа)

Рис. IV. 10. Схема разбивки пологой или горизонтальной зале­жи на панели и блоки:

А — схема панели (а — откаточный штрек висячего бока; б — откаточный штрек лежачего бока; в — откаточный орт; г — граница панелей; I, II, III... — номера панелей, 1, 2, 3.., — номера блоков в па­нелях); Б — деление пологой залежи на панели 1 и блоки 2 (3 - рудоподъемный ствол; 4 — вспомога­тельный ствол; 5 — главные штреки; 6 — панельные откаточ­ные штреки; 7 — бло­ковые восстающие; 8 — вентиляционный ствол; b_п — ширина панели)