2.2 Выбор места расположения стволов
Местоположение стволов выбирают в двух направлениях: вкрест простирания и по простиранию месторождения с учетом многих факторов:
В направлении вкрест простирания стволы стремятся располагать за пределами зоны сдвижения пород, чтобы обеспечить их сохранность в течение всего срока отработки месторождения;
Рис. 5.2. Многоступенчатые (комбинированные) способы вскрытия:
а главный вертикальный ствол, дополнительный «слепой» вертикальный ствол; б — главный вертикальный ствол, дополнительный «слепой» наклонный ствол; в — главный наклонный ствол, дополнительный «слепой» вертикальный ствол; г — главный наклонный ствол, дополнительный «слепой» наклонный ствол
стволы размещают, как правило, в лежачем боку месторождения. При таком расположении стволов горизонтальные вскрывающие квершлаги имеют наименьшую длину на верхних горизонтах, что позволяет вскрывать их в более короткие сроки;
так как затраты на подземное транспортирование тем больше, чем длиннее трасса транспортирования, главные вскрывающие выработки стремятся расположить ближе к середине шахтного поля. При этом, однако, необходимо на каждом фланге месторождения проходить ствол для отвода на поверхность загрязненного воздуха. Поэтому при небольшой длине шахтного поля (до 700—1000 м) главные вскрывающие выработки размещают на одном из флангов месторождения, а вентиляционный ствол — на другом фланге.
Определив место расположения ствола, необходимо произвести оценку выбранного места, учитывая соображения общего порядка, которые иногда существенно изменяют первоначально принятое решение:
рельеф поверхности в месте заложения ствола; например, крутой склон горы может потребовать переноса ствола в другое место, так как оно должно выбираться с учетом наличия или возможности оборудования с приемлемыми затратами удобной промышленной площадки рудника, имеющей надежную транспортную связь;
условия транспортирования руды на поверхности и расположение уже имеющихся подъездных путей. Может оказаться целесообразным расположить стволы возле уже имеющихся подъездных путей;
расположение обогатительной фабрики. Ствол целесообразно располагать возле обогатительной фабрики, чтобы непосредственно из скипов разгружать руду в бункер фабрики (без дополнительного транспортирования и перегрузок на поверхности);
наличие рек или водоемов в месте расположения ствола;
характер пород, пересекаемых стволом. До проходки ствола по его оси бурят скважину; если в этом месте окажутся породы, затрудняющие проходку, например, плывуны, то ствол лучше перенести в место с более благоприятными породами;
• наличие построек на поверхности. Иногда экономически целесообразнее не сносить сооружения, а перенести в другое место ствол шахты.
2.3. Типы и назначение стволов
На рудниках наиболее распространены скиповой и клетевой подъемы в вертикальных стволах. На наклонных стволах иногда используют ленточные конвейеры или вагонетки, а при наклонных съездах рудную массу поднимают в автосамосвалах. Имеются примеры подъема по стволам с помощью подвесной канатной дороги и гидравлическим способом.
Скиповой и клетевой подъем. Стволы могут быть вертикальными или наклонными — под углом 20—45°, в отдельных случаях до 60°. Наиболее распространены вертикальные стволы.
Достоинства скипового подъема по сравнению с клетевым:
более высокая (до 10 раз) производительность при той же площади поперечного сечения ствола. Объясняется это тем, что скип имеет небольшие размеры в поперечном сечении и поэтому в стволе вместо двух клетей можно разместить четыре скипа, вместимость каждого из которых в 5 раз и более превышает возможности клетевого подъема. Кроме того, при скиповом подъеме значительно меньше пауза на погрузку и разгрузку скипов, особенно в случае донной разгрузки;
скорость подъема скипа может достигать 20—22 м/с, тогда как скорость движения клети не может превышать 12 м/с, что обеспечивает возможность более высокой производительности ствола;
более благоприятные условия для полной механизации и автоматизации работы подъема.
Недостатки скипового подъема:
• необходимо иметь отдельный (клетевой) подъем для вспомогательных целей. Недостаток этот имеет значение только для небольших рудников, так как на крупных рудниках нельзя ограничиться одним подъемом;
большой объем околоствольных выработок. Добавляются скиповая ветвь для разгрузки вагонеток, камера опрокида, бункера, дозаторная камера, рудоспуски для спуска рудной массы с вышележащих горизонтов в бункер скипового подъема. Если рудная масса в кусках крупнее 400—500 мм, то необходима подземная дробильная установка, требующая камер большого объема (несколько тысяч кубических метров). Объем выработок увеличивается, если выдают два сорта рудной массы и пустую породу, так как при этом требуются трехрукавные бункера;
увеличение высоты копра и глубины ствола в связи с наличием бункеров на поверхности и под землей;
запыление воздуха в стволе при погрузке и разгрузке скипов. По Правилам безопасности нельзя подавать в рудник воздух через скиповой ствол, если руда содержит более 10 % кремнезема. В этом случае необходим отдельный ствол для подачи в рудник свежего воздуха.
Для крупных рудников указанные достоинства скипового подъема особенно существенны, а недостатки практически не имеют значения, поэтому, как правило, на рудниках производительностью более 300 тыс. т рудной массы в год применяют скиповой подъем рудной массы, а при меньшей производительности выдают рудную массу клетями.
Обычно используются следующие типы подъема: 1) при производительности до 200—300 тыс. т рудной массы — клетевой подъем; 2) при производительности от 200—300 до 5—7 тыс. т рудной массы в год для рудной массы — скиповой подъем, для спуска-подъема рабочей смены — клетевой подъем, для вспомогательных целей — скипо-клетевой (скип выдает пустую породу, клеть служит для вспомогательных целей). Ствол со скипо-клетевым подъемом на руднике используют специально для вскрытия новых горизонтов.
Вертикальные стволы со скиповым и клетевым подъемом (рис. 5.3) обычно имеют прямоугольное или круглое сечение. Прямоугольные стволы закрепляют железобетоном или металлом, а при небольшом сроке службы (до 10—15 лет) — деревом. Иногда, при крепких устойчивых породах, прямоугольные стволы проходят без крепления, а крепежные элементы устанавливают лишь для ар-
мировки ствола. Круглые стволы чаще закрепляют бетоном, а в сильно обводненных породах применяют тюбинговую крепь.
Клетевой подъем обслуживает одновременно любое число горизонтов, но если подъем имеет две клети, то обеими клетями можно обслуживать лишь один горизонт, основной. С остальных же горизонтов работают одной клетью, другая в это время служит противовесом. Если клетями выдают значительные объемы рудной массы или пустой породы, то перепускают руду (породу) по рудоспускам (породоспускам) на концентрационный горизонт, где погружают руду в составы и подвозят к стволу для выдачи обеими клетями.
На крупных рудниках, ведущих большие объемы работ одновременно на двух или нескольких горизонтах, ствол оборудуют двумя одноклетевыми подъемами с противовесами, чтобы можно было работать двумя клетями со всех горизонтов, хотя это и требует дополнительной подъемной машины.
Скиповой подъем, как правило, работает двумя скипами только с одного горизонта, в бункер которого перепускают всю руду с вышележащих этажей по рудоспускам. Лишь на отдельных рудниках работают двумя скипами с нескольких горизонтов. Для этого используют специальные подъемные машины, позволяющие осуществлять перепряжку каната за 10—12 минут.
Скипами можно выдавать несколько сортов рудной массы. Для этого бункер делают двух- и трехрукавным с заслонкой, позволяющей загружать дозатор из любого рукава.
Наклонные стволы представляют собой сводчатые выработки с бетонным креплением. Наклонные стволы со скиповым и клетевым подъемами применяют сравнительно редко, поэтому картина типичного их использования еще не сложилась. При двухскиповом подъеме по наклонным стволам загружают рудной массой скипы обычно на одном, нижнем горизонте, в бункер которого перепускают рудную массу по рудоспуску со всех вышележащих этажей. Клети же могут обслуживать все горизонты.