книги из ГПНТБ / Вскрытие и разработка рудных месторождений на больших глубинах докт. техн. наук, проф. Г. М. Малахов, инж. А. П. Черноус. 1960- 19 Мб
.pdfДокт. техн. navK, нроф. Г. М. МАЛАХОВ, инж. А. П. ЧЕРНОУС
ВСКРЫТИЕ И РАЗРАБОТКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ
&7-7К
ГОСУДАРСТВЕННОЕ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ
Москва 1960
АННОТАЦИЯ
В книге обобщен отечественный и зарубежный опыт разработки месторождений руд черных, цвет ных металлов и золота на глубинах до 3350 м.
Особое внимание уделено мероприятиям по борьбе с горным давлением, устранению опасности горных ударов, проветриванию в условиях повышен ной температуры горных пород и кондиционирова нию шахтного воздуха.
Книга содержит рекомендации по основным во просам вскрытия и разработки рудных месторожде ний на больших глубинах.
Книга предназначена в качестве практического пособия для горных инженеров и техников производ ственников, работников научно-исследовательских и проектных институтов, а также может быть исполь зована студентами горных вузов при изучении во проса о методах разработки рудных месторождений на больших глубинах.
1 |
гпС ПУБЛИЧНАЯ |
1. |
ГОГ•-ТЕХНИЧЕСК |
Отв. редактор О. О, Соеедов Редактор издательства А. Е. Смолдырев Переплет художника В. П. Заикина
Техн, редакторы Л. Н. Ломилина и Л. Ш. Береславская |
|
Корректор П. Волыитейн |
||||
Сдано в набор 4/XII 1959 г. |
Подписано в печать 15/11 |
I960 г. |
Формат бумаги 60x921/ie* |
|||
Печ. л. 18,75. |
Уч.-изд. л. 18,12. |
Тираж 3.000 |
экз. |
Т-019С0. |
||
Изд. № 617. |
Инд. 5/5. |
Цена 9 р. |
30 к. -|- 1 р. |
50 к. переплет. |
Заказ № 1/1165. |
Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу
ГОСГОРТЕХИЗДАТ
Москва, Грузинский вал, д. 35
Ленинградская типография Госгортехиздата, Ленинград, ул. Салтыкова-Щедрина, 54
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
Оглавление............................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
3 |
||
Предисловие..................................................................... |
|
|
|
.... |
|
5 |
|||
Глава I. Глубокие рудники и проблемы, возникающие с углублением |
|
|
|||||||
горных |
работ ............................................................................................................. |
|
|
|
|
|
7 |
||
§ |
1. |
Глубокие рудники мира.................................................... |
|
|
|
|
— |
||
§ 2. |
Проблемы, |
возникающие с |
углублением горных |
работ . . |
|
П |
|||
Глава II. |
Горное давление.................................................................. |
|
|
|
|
|
|||
§ |
Г. |
Напряженное состояние горных пород в массиве .... |
— |
||||||
§ 2. |
Напряженное состояние пород, окружающих горные выработки |
I91 |
|||||||
§ 3. |
Распределение напряжений в породах, окружающих очистные |
|
|||||||
|
|
забои....................................... |
•. |
......................................... |
25 |
|
|||
§ 4. |
Обрушение и сдвижение горных Пород над |
выработанным |
|
||||||
|
|
прострайством . . . . . . .................................. |
30 |
38 |
|||||
§ |
5. |
Проявление горного давления . ............................................... |
|
||||||
Глава III. |
Горные удары.................................. |
|
|
|
|
49 |
|||
§ |
1. |
Сущность явлений . ... . . . . . . . . |
|
— |
|||||
§ |
2. |
Влияние геологических условий на частоту и интенсивность |
|
||||||
|
|
горных ударов............................................ |
|
|
|
52 |
|
||
§ 3. |
Горные удары в подготовительных выработках и мероприя |
|
|||||||
|
|
тия |
по их предотвращению......................... |
|
|
56 |
|
||
§ 4. |
Горные удары в очистных выработках и мероприятия по их |
|
|||||||
|
|
предотвращению......................................................................... |
|
|
|
65 |
|
||
§ |
5. |
Образование зон трещиноватости в породах, окружающих |
|
||||||
|
|
выработки, с |
целью устранения горных ударов |
.... 78 |
|
||||
Глава |
IV. |
Температура воздуха в |
глубоких рудниках |
. . |
|
82 |
|||
§ |
1. |
Факторы, определяющие температуру рудничного воздуха |
. |
— |
|||||
§ 2. |
Нагревание воздуха в результате сжатия его при опускании |
|
|||||||
§ 3. |
по стволу................................................................................. |
|
|
|
|
94 |
|
||
Влияние тепла, выделяемого горными машинами и другими |
|
||||||||
|
|
источниками, |
на повышение температуры рудничного воздуха |
|
97 |
5
§ |
4. |
Влияние температуры и влажности |
воздуха глубоких шахт |
Стр. |
||
99 |
||||||
|
|
на условия труда |
горнорабочих ....................................... |
|
||
§ |
5. |
Кондиционирование воздуха . |
......................................... |
102 |
||
§ |
6. |
Газовыделение в глубоких металлических рудниках |
111 |
|||
Глава V. Практика разработки рудных месторождений на глубинах |
|
|||||
2000—3300 м............................................................................................................... |
|
|
116 |
|||
§ |
1. |
Рудники Колар (Индия)........................................................... |
|
— |
||
§ |
2. |
Рудники Витватерсранда(ЮжнаяАфрика)........................................ |
139 |
|||
§ |
3. |
Рудник Лейк Шор |
(Онтарио,Канада)............................................... |
169 |
||
§ 4. |
Рудник Морро-Вельхо (Бразилия)...................................................... |
|
185 |
|||
Глава VI. Практика разработки рудных месторождений на глубинах |
193 |
|||||
до 2000 |
м............................................................................................................ |
|
|
|||
§ |
1. |
Рудник Муфулира |
(Северная Родезия)...................................... |
— |
||
§ |
2. |
Рудник Нкана (Северная Родезия)................................................ |
203 |
|||
§ 3. |
Рудник Миндола (Северная Родезия)................................................ |
209 |
||||
§ 4. |
Рудник Роан Антилоп (Северная Родезия)........................................ |
212 |
||||
§ |
5 |
Медно-никелевые рудники района Садбери (Канада) . |
218 |
|||
§ 6. |
Рудник Норанда (Канада)..................................................................... |
|
252 |
|||
§ 7. |
Рудник Квемонт (Канада)..................................................................... |
|
263 |
|||
§ 8. |
Рудник Мак Интайр (Канада)............................................................. |
|
268 |
|||
§ |
9. |
Рудник Маунт Хоуп (США)................................................................... |
|
273 |
||
§ 10. |
Рудник Вобана (Канада).................................................................... |
|
276 |
|||
■§ |
11 |
Рудник Флин-Флон (Канада)................................................................ |
|
279 |
||
Глава VII. Характерные особенности методов |
вскрытия и очистной |
|
||||
,выемки при разработке рудных месторождений на больших глубинах |
287 |
|||||
§ |
1. |
Вскрытие месторождений............................................................. |
|
— |
||
§ 2. |
Форма поперечного сечения и крепление стволов шахт |
292 |
||||
§ 3. |
Охранные целики стволов шахт............................................. |
|
294 |
|||
§ 4. |
Копры........................................................................................................... |
|
|
296 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Углубление горных работ в ряде горнорудных районов
СССР, где добыча руды ведется подземным способом, ослож няет условия разработки и создает дополнительные трудности. Для улучшения технологии горного производства при добыче руд на больших глубинах необходимо тщательно изучить усло вия и практику работы глубоких рудников как в СССР, так и за рубежом, заимствуя из этого опыта все то, что может быть
суспехом использовано в нашей горнорудной промышленности.
Вэтом отношении представляет интерес не только опыт экс
плуатации сверхглубоких рудников Индии и Южной Африки с глубиной разработки до 3350 м от поверхности, но и опыт
работы на так называемых средних глубинах порядка до
1000 .и, которых в течение ближайшего десятилетия достигнут
горные работы во многих горнопромышленных районах нашей страны.
Изменение горнотехнических условий разработки с углуб
лением горных работ выдвигает ряд серьезных проблем в раз решении вопросов вскрытия месторождений, подъема руды на поверхность, методов разработки, крепления горных выработок и проветривания рудников. Разрешение этой комплексной за
дачи необходимо уже сейчас, поскольку в ряде горнорудных районов проводится реконструкция или новое строительство,
проектируются и закладываются шахты глубиной до 1000—
1200 м.
В связи с этим к разрешению основных вопросов разработки
рудных месторождений на больших глубинах должно быть при влечено внимание широких кругов специалистов горного дела.
На протяжении ряда лет (особенно с 1954 по 1959 г.) науч
ные работники Криворожского горнорудного института в тес
ном |
содружестве с работниками института Кривбасспроект |
вели |
совместную работу по выбору рациональных типов шахт, |
оборудования, способов вскрытия и методов разработки желе зорудных месторождений Криворожского бассейна. Результаты этих исследований неоднократно обсуждались на научно-тех
5
нических конференциях и совещаниях, получили одобрение и включены в проекты новых шахт глубиной 1000—1200 м, зало женных в связи с реконструкцией рудников Криворожского бассейна.
Одним из этапов этой большой работы было выполненное авторами этой книги обобщение опыта работы зарубежных руд ников и выявление рациональных методов ведения горных ра бот, которые могут найти применение в СССР.
Авторами было использовано около 400 источников техни ческой литературы на английском, немецком и чешском языках
и результаты научных командировок проф. Г. М. Малахова на глубокие рудники Индии (Колар) и ГДР.
Помощь в подготовке рукописи к печати авторам оказали горные инженеры А. И. Прояненко, В. Ф. Лавриненко, И. А. Ку
черявенко, лаборанты |
Криворожского горнорудного института |
Г. П. Фолкуянов, Г. |
М. Петрикевич, Н. Н. Ацеховский, |
Н. И. Кочубей, Р. А. Старкова и В. Ф. Богун. |
|
Помощь в переводе |
некоторых статей из иностранных жур |
налов при проведении научно-исследовательских работ была
оказана преподавателями кафедры |
иностранных |
языков |
И. А. Дитман, Е. И. Ковалевой, Т. А. |
Неверовской, Л. |
Д. Мед- |
ведер и А. М. Столетней.
Всем этим лицам, а также работникам институтов, трестов, рудников и шахт, оказавшим помощь в сборе необходимых ма териалов, авторы выражают глубокую благодарность.
Глава I
ГЛУБОКИЕ РУДНИКИ И ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ С УГЛУБЛЕНИЕМ ГОРНЫХ РАБОТ
§ 1. ГЛУБОКИЕ РУДНИКИ МИРА
Понятие «глубокие рудники», встречающееся в отечествен ной и зарубежной горнотехнической литературе, относится к рудникам, в которых горные работы ведутся на глубинах от
700 до 3350 м.
В иностранной литературе в последнее время появился но вый термин «сверхглубокие рудники». К ним относятся рудники, ведущие горные работы на глубине более 2500 м от земной поверхности [20], [21], [22].
Отсутствие строгого и четкого определения понятия «глу
бокий рудник» объясняется тем, что ухудшение условий разра ботки (усиление горного давления, горные удары, повышение температуры горных пород и др.) проявляется на различных глубинах в зависимости от конкретных горногеологических и
географических условий района.
Если на Криворожских рудниках [3], разрабатывающих, мощные месторождения трещиноватых руд, трудности, связан ные с горным давлением, проявляются на глубине 250—300 м от поверхности, то на Канадском руднике Норанда, месторо ждение которого представлено крепкими монолитными рудами и породами, очистная выемка на глубине 1840 м ведется си стемой подэтажных штреков без каких-либо осложнений и за труднений. В ряде горнорудных районов мира горные удары имеют место на глубине 100 м от поверхности (рудники Колар
в Южной Индии [121, [181, и район Восточных Альп). В других
горнорудных районах они появляются только на глубине около
1000 м [13].
На одних рудниках высокая температура горных пород имеет место на очень большой глубине, в то время как на дру гих рудниках такая же температура встречается на относи тельно неглубоких горизонтах. Например, на рудниках района
7
Киркланд |
Лейк в |
Канаде |
температура пород 30° С |
имеет |
место на |
глубине |
2000—2500 |
м, а на руднике Морро |
Вельхо |
в Бразилии такая же температура горных пород зафиксиро вана на глубине 700—1000 м [19], [16], [17], [23].
При обобщении опыта разработки рудных месторождений на больших глубинах авторы разделили описанные рудники
на две группы, разрабатывающие месторождения на глубине более 2000 м и на глубине до 2000 м. Такое разделение при нято из тех соображений, что для горнорудной промышленно сти СССР наибольший интерес представляет вторая группа рудников в связи с достижением глубины разработки до 1200 м, а в отдельных случаях до 1500—2000 м в течение ближайших десятилетий.
В табл. 1 приведен перечень рудников мира, где горные ра боты ведутся на глубине 1500 м и более, считая от устья ствола шахты на поверхности.
Таблица I
Глубокие рудники мира (по данным на 1952 г.)
Наименование рудника |
Наименование горного |
|
района |
||
|
Отметка устья шахтного ство ла над уров нем моря, м |
Глубина шах ты по верти кали, считая от }стья ство ла, м |
Полезное ископае мое
Южная Африка |
|
|
|
|
|
Блайвурайзихт .................... |
|
Трансвааль |
— |
1550 |
Золото |
Сити Дип ....................... |
|
То же |
— |
2715 |
То же |
Консолидейтед Мейн Риф . |
|
— |
24 н0 |
■ |
|
Кроун Майнз....................... |
|
■ |
1754 |
2837 |
■ |
Дурбен Рудепорт Дип . . |
— |
2410 |
V |
||
Ист Ранд .... |
... |
* |
— |
25С0 |
« |
Рандфонтейн Истейтс . . |
1739 |
1818 |
■ |
||
Робинзон Дип .................... |
|
|
1745 |
2632 |
|
Симмер и Джек................ |
|
• |
_ |
2440 |
• |
Саус Эфрикен Лендз . . . |
— |
2100 |
|||
Флекфонтейн .................... |
|
• |
— |
2140 |
» |
Фогельструйсбульт .... |
в |
— |
2030 |
|
|
Ван Дик ............................... |
|
_ |
2483 |
|
|
Вест Спрингс ........................ |
|
• |
— |
17/0 |
• |
Вест Спарвотер................... |
|
— |
1535 |
||
Вест Флекфонтейн .... |
я |
_ |
1725 |
■ |
|
Вааль Риф ........................... |
|
V |
— |
1525 |
|
Индия |
|
|
|
|
|
Чемпион Риф ........................ |
|
Колар, Майсор |
915 |
2775 |
Золото |
Орегум................................... |
|
То же |
940 |
2940 |
То же |
Нандйдруг ........................... |
|
■ |
945 |
2470 |
■ |
Майсор................................... |
|
915 |
2480 |
||
Бразилия |
|
|
|
|
|
Морро Вельхо.................... |
|
Штат Майнз Герис |
845 |
2457 |
Золото |
США |
|
|
|
|
|
Магма................................... |
|
^Аризона |
— |
1505 |
Медь |
Аргонавт ............................ |
|
Калифорния, Джексон |
518 |
1705 |
Золото |
8