Классификация способов подготовки

Главнейшими особенностями применяемых способов подго­товки основных (откаточных) горизонтов являются: тип подгото­вительных выработок, число и расположение штреков.

Все способы подготовки разделяются на простые способы, состоящие из однотипных подготовительных выработок и комби­нированные, сочетающие разнотипные выработки (этажные штре­ки и орты или главные и панельные штреки при горизонтальных месторождениях).

В каждой из этих групп способы подготовки разделяют по числу штреков (один или несколько) и расположению их. Распо­ложение штреков при этом может быть:

1. по месторождению;

2. во вмещающих породах (в породах почвы горизонтального месторождения);

3. по месторождению и во вмещающих по­родах.

1. Простые способы подготовки:

   1. Подготовка этажными штрека­ми пологих, на­клонных и крутопа­дающих месторожде­ний (этажные штреки):

      1. Один этаж­ный штрек:

         1. по месторождению;

         2. во вмещающих по­родах.

      2. Несколько этажных штреков:

         1. по месторождению;

         2. по месторождению и во вмещающих породах;

         3. во вмещающих породах.

   2. Подготовка главными штреками горизонтальных месторождений (главные штреки):

      1. Один глав­ный штрек:

         1. по месторождению;

         2. в породах почвы месторождения.

      2. Несколько главных штреков:

         1. по месторождению;

         2. в породах почвы месторождения.

2. Комбинированные способы подготовки:

   1. Подготовка этажными штреками и ортами пологих, наклонных и крутопадающих месторождений (этажные штреки и орты):

      1. Один этажный штрек и орт:

         1. по месторождению;

         2. во вмещающих породах.

      2. Несколько этажных штреков и орты:

         1. по месторождению;

         2. по месторождению и во вмещающих породах;

         3. во вмещающих по­родах.

   2. Подготовка главными и панель­ными штреками го­ризонтальных ме­сторождений (главные и панельные штреки):

      1. Один главный штрек и панель­ные штреки:

         1. по месторождению;

         2. в породах почвы месторождения.

      2. Несколько главных штреков и панельные штреки:

         1. по месторождению;

         2. в породах почвы месторождения.

Подготовка этажными штреками пологих, наклонных и крутопадающих месторождений.

В зависимости от мощности место­рождения один (рис. 58, а и б) или несколько (рис. 58, в, г, д) этажных штреков проводят в рудном теле (у контактов с вме­щающими породами и между ними) или один из них, полевой (более редко два), - во вмещающих породах (чаще лежачего бока), а остальные - по полезному ископаемому.

В некоторых случаях, при весьма неустойчивой руде, этажные штреки (один или два) располагают только во вмещающих породах (рис. 58, 6, д). При большой производительности шахты для более интенсивной откатки этажные штреки соединяют между собой в виде кольца (кольцевая схема подготовки. см. рис. 58, в, д).

Кольцевая схема удобна и в отношении вентиляции. Подготовка этажными штреками применяется при разработке месторождений различной мощности от тонких жил мощностью в несколько сантиметров до весьма мощных залежей в 100 - 150 м и более. Преимуществом этого способа подготовки является более легкое проветривание и несколько меньший объем подготовительных работ на основном горизонте по сравнению с подготовкой весьма мощных месторождений этажными штреками и ортами.

Некоторый недостаток этого способа — меньшая устойчивость штреков по сравнению с ортами, в особенности при слоистой руде.

Погрузка вагонеток в этажных однопутевых штреках при работе несколькими электровозами может вызывать простои, для устранения чего необходимо устраивать разъезды или проходить штреки двухпутевыми.

Подготовка главными штреками горизонтальных месторождений (рис. 59).

Подготовка месторождения в зависимости от его размеров ведется одним (рис. 59, а, б) или несколькими (рис. 59, в, г) главными штреками, располагаемыми по руде или в породах почвы.

Выбор того или иного расположения главных штреков зависит:

1) от устойчивости руды;

2) гипсометрии почвы рудного тела и условий откатки;

3) требований дополнительной разведки;

4) необходимости минимального оставления руды в целиках.

Преимуществами этого способа подготовки, применяемого на ряде шахт Тульского и Липецкого железорудных районов в других, является несколько меньший объем подготовительных работ и более благоприятные условия для проветривания во сравнению с подготовкой месторождения главными и панельными штреками. К подготовке одним главным штреком прибегают при соответствующей конфигурации в небольшом поперечном размере месторождения, когда длина столбов, нарезаемых от главного штрека, не велика.

При подготовке несколькими главным штреками применение кольцевой схемы значительно повышает производительность рудничного транспорта.

Подготовка этажными штреками и ортами пологих, наклонных в крутопадающих месторождений.

Этот способ подготовки применяется при разработке весьма мощных месторождений с одним (рис. 60, а, б) или несколькими (рис. 60, в, г, д) штреками, расположенными в рудном теле или во вмещающих породах, или по руде и породе в одном из боков месторождения.

Подготовка одним штреком с ортами неудобна при эксплуатации из-за встречного движения поездов. Поэтому при очень большой добыче иногда проводят двухпутевые штреки. Проведение двух и более этажных штреков дает возможность осуществить кольцевую схему подготовки (рис. 60, в, г, д).

Рассматриваемый комбинированный способ по сравнению с подготовкой этажными штрекам имеет больший объем подготовительных работ на основном горизонте. Преимуществом его является меньший срок поддержания ортов и большая их устойчивость по сравнению со штреками, а также и то, что погрузка вагонеток не ведется в этажных штреках.

Комбинированный способ подготовки этажными штреками и ортами широко применяется на рудниках Криворожского бассейна, Урала, Алтая и других, разрабатывающих весьма мощные месторождения.

Подготовка главными и панельными штреками горизонтальных месторождений.

К этому способу подготовки прибегают при разработке больших горизонтально залегающих месторождений. Откаточные штреки главные и панельные располагают по руде или в породах почвы. Число главных штреков — один (рис. 61, а, б) или несколько (рис. 61, в, л) - зависит от конфигурации и размеров месторождения м параметров панелей. Возможно применение кольцевой схемы (рис. 61, в) при проведении нескольких главных штреков. Некоторым преимуществом этого способа перед подготовкой только главными штреками является сравнительно меньшая длина выемочных штреков и более короткий срок отработки столбов.

Объем подготовительных работ на основном горизонте более значителен. Комбинированный способ подготовки главными и панельными штреками применяется при разработке ряда месторождений - железорудных Липецкого и Тульского районов, Чиатурского марганцевого, Соликамского калийного района и др.

Выбор способа подготовки.

На выбор способа подготовки основного горизонта влияют горногеологические условия месторождения (мощность, угол падения и др.), система разработки, условия подземного транспорта и вентиляции.

Тип подготовительных выработок выбирают, исходя из размеров месторождения, принятой системы разработки, способа транспортировки.

Схемы и способы подготовки.

Способы подготовки основного горизонта зависят от:

• мощности и угла падения рудного тела;

• от физико-механических свойств руды и вмещающих пород;

• порядка очистной выемки в этаже;

• способа транспортирования полезного ископаемого;

• доставки и погрузки руды (изменение того или иного элемента технологической операции вызывает изменение схемы расположения откаточных штреков и ортов; например, переход от скреперной доставки к вибровыпуску меняет как схему, так и параметры выработок основного горизонта);

• величины горного давления (расположение выработок основного горизонта).

Влияние этих факторов на подго­товку подробно рассматривается при изучении систем разра­ботки. Остановимся только на наиболее распространенных ва­риантах расположения откаточных выработок.

Выбор между полевой и рудной подготовкой зависит от следующих факторов:

• мощности рудного тела;

• направления очистной выемки;

• способа проветривания (центральное или фланговое) и др.

Подготовительные выработки (штреки я восстающие) проводят в рудном теле или же по вмещающим породам и называют в этом случае полевыми выработками. В ряде случаев подготовка месторождения ведется с размещением части выработок в рудном теле и другой их части во вмещающих породах.

Полевая подготовка имеет ряд достоинств:

• небольшая стоимость поддержания выработок при достаточной устойчивости вмещающих пород;

• незначительные расходы на ремонт крепи;

• значительно меньшие потери руды в междуэтажных целиках или возможность отработки их, не нарушая схемы вентиляции, вслед за окончанием выемки блоков;

• отработку целиков можно начинать после окончания выемки блока без нарушения схемы вентиляции;

• удобнее и проще общая схема вентиляции (в отдельных слу­чаях, например при фланговом проветривании и отступающей выемке, штрек вышележащего этажа может быть сохранен для вентиляции, если он проведен на значительном расстоянии от рудного тела);

• при разработке колчеданных руд, склонных к самовозгоранию, возможность изоляции пожарных участков и продолжения работ в этаже, пораженном пожаром;

• возможность применения этажей большей высоты;

• более благоприятные условия откатки при кольцевой схеме выработок и независимость от неполадок в отдельных блоках и столбах;

• более благоприятные условия отработки шахтного поля (в сравнении с рудной подготовкой) как прямым, так и обратным ходом.

• в рудных телах небольшой мощности, имеющих извилистые контуры, рудный штрек неприемлем для электро­возной откатки.

Основной недостаток полевой подготовки:

• большие перво­начальные затраты на подготовительные работы вследствие не­обходимости проводить квершлаги до рудного тела;

• в отличие от рудного штрека проведение полевого частично не окупается попутно добытой рудой;

• необходимость проведения квершлагов от полевых выработок к рудному телу;

• в отдельных случаях ухудшается дре­наж;

• усложняется попутная разведка месторождения.

Выбор между полевой и рудной подготовкой часто связан с выбором схемы проветривания и направления выемки.

В мощных и весьма мощных рудных телах чаще применяют полевую подготовку.

На мощных и весьма мощных месторождениях применяют:

1. Штрековую схему подготовки - выработки от­каточного горизонта состоят из од­ного или нескольких рудных или полевых штреков. Подго­товка одним рудным или полевым штреком применяется при мощности рудного тела до 10—20 м. В более мощных залежах проводят несколько рудных штреков или один полевой со специальными доставочными выработками—ортами скрепирования. Одного откаточного штрека бывает достаточно и для весьма мощного рудного тела, если руда к нему поступает с подэтажей по рудо­спускам. В последнем случае на подэтажах должна быть орга­низована механизированная доставка руды к рудоспускам.

2. Ортовую схему подготовки - погрузка руды осуществляется в ортах, соединенных рудными или полевыми штреками. Ортовая подготовка бывает тупиковой или кольцевой. В первом случае из двухпутного (руд­ного или полевого) откаточного штрека проводят орты-за­езды. При кольцевой схеме орты проводят между однопут­ным рудным пли полевым штреком и двухпутным полевым штреком. Наличие двух штреков обеспечивает хорошие усло­вия для транспорта и проветривания основного горизонта.

В неустойчивых породах длительное сохранение двухпутных откаточных штреков, имеющих площадь поперечного сечения до 20 м² и находящихся в зоне влияния горных работ, стано­вится затруднительным. Поэтому двухпутные штреки проводят на значительном расстоянии от рудного тела, а с целью сокра­щения длины ортов-заездов вблизи рудного тела проводят одно­путный вспомогательный штрек. В породах ви­сячего бока проводят однопутный откаточный штрек. Штреки лежачего бока сбиваются между собой квершлагами. Такой вариант подготовки применяют на рудниках Криворожского железорудного бассейна.

При большом горном давлении производят заглубление от­каточного горизонта по вертикали на 60—120 м ниже отраба­тываемого этажа. При этом руда из очистных блоков на отка­точный горизонт доставляется по системе рудоспусков. Такое расположение выработок основного горизонта позволяет:

• со­кратить затраты на их крепление;

• уменьшить их протяженность;

• увеличить площадь поперечного сечения при использовании мощных электровозов;

• аккумулирование руды в рудоспусках обеспечивает ритмичную работу шахтного транспорта и подъема.