2.1, Классификация схем и способов вскрытия рудных месторождений

При решении вопросов, связанных с обоснованием и выбором схемы и способа вскрытия учитывают множество факторов. На первом этапе разработки схемы вскрытия в общем случае выбира­ют и определяют:

• тип главных вскрывающих выработок (ствол или штоль­ня, вертикальный или наклонный ствол, способ подъема полезного ископаемого, число рудоподъемных стволов);

• число и функции вспомогательных вскрывающих выра­боток;

• принципы проветривания рудника — воздухоподающие и воздухоотводящие (вентиляционные) стволы, нагнета­тельная, всасывающая или приточно-вытяжная вентиляция;

• расположение стволов или штолен по отношению к руд­ному телу (вкрест простирания — в лежачем боку, вися­чем боку или по рудному телу и по простиранию — в цен­тре или на флангах и т.п.);

• одноступенчатое или многоступенчатое вскрытие;

• глубину первой очереди вскрытия;

• шаг вскрытия;

• расположение основных и промежуточных горизонтов;

• дополнительные вопросы, возникающие в связи с особен­ностью рассматриваемых условий.

Как было отмечено ранее, способы вскрытия бывают односту­пенчатые (простые) и многоступенчатые (комбинированные). К простым относятся способы, при которых вскрытие рудного поля производится на всю глубину разработки месторождения. При комбинированном способе вскрытие осуществляется в сочетании с дополнительными вскрывающими выработками.

Главные вскрывающие выработки различают по их местопо­ложению: в лежачем или висячем боку, на пересечении рудных тел, нахождению в центре или на флангах месторождения. Вскрытие с размещением стволов в рудном теле в связи с необходимостью ос­тавления достаточно большого рудного целика, что приводит к безвозвратным потерям, применяют редко: при разработке мало­ценных руд, например, калийных.

Расположение вскрывающих выработок в лежачем боку — наиболее надежный вариант. В этом случае отсутствует необходи­мость оставления охранных целиков. К недостаткам при вскрытии вертикальными стволами можно отнести необходимость проведе­ния квершлагов, длина которых увеличивается с возрастанием глу­бины разработки.

Известно несколько классификаций, которые разработаны М.И. Агошковым, В.Р. Именитовым и другими авторами. В одном варианте классификация основывалась на типе вскрывающих вы­работок, например, 1-й класс — вскрытие стволами, 2-й класс — вскрытие штольнями. В другом варианте в качестве критерия при­нято количество шагов (ступеней) вскрытия. Так, к 1-му классу отнесены одноступенчатые способы вскрытия, которые характери­зуются тем, что вскрытие месторождений осуществляют за один прием на всю глубину разработки и подъем рудной массы произво­дится через одни и те же вскрывающие выработки. Ко 2-му классу . в этом варианте отнесены многоступенчатые способы вскрытия, которые характеризуются тем, что при разработке месторождения применяют многоступенчатый подъем (т.е. осуществляют пере­грузку из одних средств подъема в другие и вскрытие нижних го­ризонтов ведут слепыми стволами). Может быть двух-, трехсту­пенчатый подъем и т.д.

Факторы, определяющие условия применения многоступенча­тых способов вскрытия, разделяют на технические, горно­геологические и экономические. К техническим факторам относят производственную возможность подъемных машин (максимальная глубина ствола — 2000—2500 м) и прочность материалов. К горно­геологическим факторам — глубину разработки, угол падения и его изменение с глубиной, к экономическим — приведенные затра­ты по вариантам подъема.

Приведем классификацию деления на классы с последующим делением на подклассы по типу основных вскрывающих выработок и месту их расположения (вкрест и по простиранию рудного тела) с учетом этих признаков:

1-й класс— одноступенчатые (простые) способы вскрытия.

1. Вскрытие вертикальными стволами, расположенными в лежачем боку рудного тела.

2. Вскрытие вертикальными стволами, расположеннными в висячем боку рудного тела.

3. Вскрытие наклонными стволами, расположенными в ле­жачем боку рудного тела.

ос < 18° — применение конвейерного подъема, а = 5—10° — автоподъем.

а = 20—45° (реже 65°) — клетевой или скиповой подъем.

1.4. Вскрытие штольнями:

а) этажными;

б) капитальными.

2-й класс — многоступенчатые (комбинированные) способы вскрытия.

1. Вскрытие вертикальными стволами с поверхности и «сле­пыми» стволами.

2. Вскрытие вертикальными стволом с поверхности и «сле­пым» наклонными стволами.

2.3. Вскрытие штольнями и «слепыми» вертикальными стволами.

Таким образом, классифицировать способы и схемы вскры­тия можно, применяя различные критерии, например, способы подъема, назначение вскрывающей выработки или ее положение в пространстве. Чаще всего использовали классификацию, включающую в себя два крупных класса:

I. Способы вскрытия рудоподъемными стволами.

II. Способы вскрытия штольнями.

В настоящее время в связи с появлением мобильной техники все чаще стали применять для выдачи руды съезды (спиральные или зигзагообразные), которые позволяют существенно упростить схему вскрытия и сократить сроки ввода подземного рудника в эксплуатацию. Тенденции, существующие в развитии способов и схем вскрытия, позволяют выделить эти вскрывающие выработки в отдельный класс.

Классификация способов и схем вскрытия приведена в табл. 5.1. Принятая классификация дается по пространственному положе­нию вскрывающих выработок, а не по виду механизмов, исполь­зуемых для выдачи руды на поверхность.

Способ вскрытия по классификационным признакам					Схема вскрытия по местоположению вскрывающих выработок
Число шагов (ступеней) вскрытия	Тип главных вскрывающих выработок (класс)	Назначение вскрывающих выработок (группа)	Расположение вскрывающих выработок относительно горизонтальной плоскости	Способ выдачи рудной массы на поверхность	По простиранию	Вкрест простирания
Одноступенчатый (простой); многоступенчатый (комбинированный)	Стволы	Главные; вспомогательные; вентиляционные	Вертикальные; уклоны	Скиповой; клетевой; конвейерный	Центральное; центрально-отнесенное; фланговое	в лежачем боку;в висячем боку; в рудном теле
Одноступенчатый (простой); многоступенчатый (комбинированный)	Штольни	Главные; вспомогательные; вентиляционные	Горизонтальные; уклоны	Вагонеточный; конвейерный; автомобильный	Центральное; фланговое	в лежачем боку;в висячем боку; в рудном теле
Одноступенчатый (простой); многоступенчатый (комбинированный)	Съезды	Главные; вспомогательные;	Спиральные; зигзагообразные	Автомобильный	Центральное; фланговое	в лежачем боку;в висячем боку; в рудном теле

Согласно этой классификации вскрытия, например, первый способ может быть назван следующим образом: одноступенча­тое вскрытие главным вертикальным скиповым стволом, цен­трально расположенным в лежачем боку. Другой пример: одно­ступенчатое вскрытие вспомогательным наклонным конвейер­ным стволом, расположенным в лежачем боку на фланге.

Следует отметить, что по назначению стволы, кроме основных функций, связанных с выдачей на поверхность рудной массы и по­роды, спуском-подъемом людей, обеспечивают еще и вентиляцию рудника, спуск-подъем материалов и оборудования, водоотлив и др. В связи с этим по клетевому стволу может подаваться свежая струя для вентиляции рудника, а скиповой ствол используется для выда­чи исходящей струи. Таким образом, оба ствола, если вскрытие осуществлено, например, двумя центрально расположенными стволами, являются еще и вентиляционными.

При одноступенчатом вскрытии главные вскрывающие вы­работки проходят с поверхности на всю глубину разработки место­рождения или, если вскрывают штольнями, до пересечения с руд­ным телом. Схематично разрезы, характеризующие различные ва­рианты вскрытия приведены на рис. 5.1. Сюда можно отнести спо

соб вскрытия основным вертикальным стволом и вспомогательным спиральным съездом для самоходного оборудования

В многоступенчатых (комбинированных) способах, схематичные разрезы которых приведены на рис. 5.2, наряду с главными вскрывающими выработками с поверхности, проходят дополнительные вскрывающие выработки на глубине (например, вертикальный ствол с поверхности и слепой наклонный ствол, штольня и слепой вертикальный ствол к др.).

Основные достоинства многоступенчатых (комбинированных) способов вскрытия:

• Увеличивается пропускная способность ствола;

• При большой глубине разработки можно применить простые подъемные устройства;

• Уменьшается длина квершлагов;

Основные недостатки комбинированных способов вскрытия:

• Содержание дополнительного подъема;

• Лишняя перегрузка руды и откатка ее от слепого ствола до основного;

• Усложнение схемы проветривания шахт;

• Существенное удорожание (в 3-4 раза) при необходимости углубки действующего или проходки слепого ствола;

В мировой практике одноступенчатый подъем применяют до глубины 2000-2500 м. В последнее время область применения простых способов вскрытия расширяется за счет использования многоканатных подъемных машин.