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

Примером такого типа может служить установка, сооружен­ ная на бельгийской угольной шахте в Цварберге, схема которой

показана на рис. 71 [18]. Воздухоохладитель установлен непосред­ ственно в лаве. Конденсатор холодильного агрегата охла­ ждается при помощи воды, ко­ торая подается с поверхности по системе из двух трубопрово­ дов. Охлаждение конденсатор­ ной воды осуществляется в гра­ дирне, размещенной на поверх­ ности шахты. На глубине

1010 м давление в конденсато­ ре было равно 100 атм. Боль­

шой вес и размеры узлов тре­

Основные показатели ее работы следующие:

Температура воздуха в забое без предварительного его ох­

Несмотря на то, что сооружение и эксплуатация первой такой

установки обошлись весьма дорого, затраты эти окупились после­ дующим увеличением производительности и увеличением добычи в лаве.

Коэффициент полезного действия описанной установки соста­

вил около 53%. Около 20% хладопроизводительности расхо­ дуется, кроме того, на отвод тепла, образующегося в результате работы холодильного агрегата, 10% хладопроизводительности теряется в сети от агрегата к воздухоохладителям и 17% в отка­

точном и вентиляционном штреках в результате нагревания по­ тока охлажденного воздуха горными породами этих выработок.

На той же шахте сооружена другая установка хладопроизво-

дительностью 2,4 млн. ккал/час, обслуживающая четыре очист­ ных участка. Она оборудована специальным холодильным устройством с центральным охлаждением воды на поверхности. Это дает возможность снизить расход воды до 120 мР/час.

109

Охлажденная до 1°С вода подается по теплоизолированному

трубопроводу на рабочие горизонты, где вблизи очистных забоев-

установлены воздухоохладители.

Вода, поступающая на горизонт 1010 м, имеет давление' в 100 атм, что может вызвать аварии в системе трубопроводов, идущих по штрекам к лавам. Поэтому воду перед тем, как на­ править на горизонт, пропускают через турбину, на валу которой смонтирован насос, служащий для обратной перекачки использо­

ванной воды на поверхность.

Введением в схему турбины достигается снижение давления до нормальной величины и повышается, кроме того, коэффициент

полезного действия установки в целом.

На одной из бельгийских угольных шахт работает установка по комбинированной схеме, в которой весь охлажденный объем

воздуха пропускается последовательно через два воздухоохлади­

теля, один из которых установлен у устья ствола шахты, а дру­ гой — на одном из рабочих горизонтов.

Такое сочетание дает возможность избежать влияния коле­ баний в температуре воздуха, имеющих место в зимний и лет­ ний периоды.

Поступающий в шахту воздух сначала охлаждается в пер­ вом воздухоохладителе до температуры 7° С. На рабочем гори­ зонте входящий поток воздуха охлаждается еще на 10° С в под­

земном воздухоохладителе, который питается охлажденной до

ГС водой при расходе 180 мР/час.

Холодильный агрегат этой установки расположен на поверх­ ности и срстоит из четырех аммиачных компрессоров, приводи­ мых в действие электродвигателями общей мощностью 710 квпг.

Охлаждение воздуха при помощи льда

Этот способ применяется в летний период на некоторых ме­ таллических рудниках, расположенных в северных широтах. Лед

накапливается в ранее отработанных подземных камерах верхних горизонтов во время максимальных зимних холодов. Этот ориги­ нальный, дешевый и высокоэффективный способ кондициониро­ вания рудничного воздуха уже свыше 10 лет успешно приме­ няется на руднике Норанда. Другим крупным металлическим рудником, применяющим этот способ кондиционирования, яв­

ляется Фруд-Стоби.

Сущность этого метода заключается в том, что зимой свежая струя воздуха, идущая на проветривание шахты, пропускается

через ранее отработанную камеру, где она нагревается за счет тепла, выделяемого при замерзании разбрызгиваемой воды, осе­ дающей при этом в виде льда на дне камеры.

ПО

Летом при пропуске свежей струи воздуха через эту же ка­

меру происходит обратный процесс. Воздух охлаждается, отда­ вая тепло льду, который постепенно тает.

На рис. 72 показана схема регу­

мет температуру воздуха до 0°С при увеличении количества за­ готовленного зимой льда до 140 тыс. т.

В летний период поток свежего воздуха будет охлаждаться

в камерах до температуры 3—6° С.

§ 6. ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ В ГЛУБОКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУДНИКАХ

Газовыделение является новой проблемой, с которой столкну­ лись горнорудные шахты во многих районах мира в послевоен­

ный период. С переходом металлических рудников на более

глубокие горизонты количество случаев выделения в рудничную атмосферу водорода, метана и других газов все более увеличи­ вается. В силу этого некоторые металлические рудники переве­ дены на газовый режим.

Обычно выделение газа связано с дренажем его из горных пород и пластов добываемого полезного ископаемого или мигра­ цией из соседних угольных пластов по трещинам.

Металлические рудники Советского Союза

Впослевоенное время участились случаи выделения метана

ина отечественных рудниках, в том числе на шахтах треста «Ни­

111

кополь-Марганец», на шахтах Норильского полиметаллического комбината, на апатитовом руднике им. Кирова и даже на Криво­ рожских железных рудниках.

Наличие метана на шахтах треста «Никополь-Марганец», ве­

дущих горные работы на глубинах до 100 м, связано в основном со скоплением газа в старых заброшенных выработках, где он образуется при гниении деревянной крепи. На этих шахтах отме­ чено несколько вспышек газа. Однако ввиду того, что хорошо известны источники образования газа, осуществлением сравни­ тельно несложных мероприятий можно полностью избежать опас­ ности вспышек. Газовыделение не является здесь серьезной про­ блемой.

Весьма интенсивное выделение метана в горные выработки

происходит на Норильском полиметаллическом месторождении. Горные породы, слагающие месторождение, отличаются большой трещиноватостью, способствующей проникновению метана в вы­ работки из пластов угля и углистого сланца, которые залегают

влежачем боку рудного тела.

ВКриворожском бассейне случаи газовыделения в подземных выработках были впервые отмечены на руднике им. Орджони­ кидзе в октябре 1957 г. Скопление метана имело место в глухом восстающем высотой 60 м, пройденном из тупика квершлага на горизонте 607 м шахты им. Орджоникидзе под ствол будущей шахты им. Ленина. Взрывом метана обожгло лицо и руки двум рабочим.

Спустя некоторое время скопление газа вновь достигло опас­ ной концентрации, вследствие чего горные работы на этом уча­ стке были прекращены.

Анализ геологического строения пород, вскрытых горными выработками, и опыт других рудников дают основание считать, что выделение метана происходит в основном из амфиболо-хло­ ритовых сланцев, в состав которых входит углистое вещество;

возможно выделение газа также из филлитов и проникновение его из других пластов по трещинам.

Вопрос о возможности выделения метана на рудниках Кривбасса подлежит дальнейшему изучению.

Золотые рудники Оранжевой Республики

Почти на всех шахтах этого района отмечено выделение не­

в 1945 г. до 1952 г. на этих рудниках в результате взрыва метана погибло 53 человека.

поднимается до 50%. Источником газовыделения являются угли-

112

стые пласты висячего бока, покрывающие золотоносные залежи месторождения.

Предполагают, что содержащиеся в углистых породах вися­ чего бока метан и водород растворяются проникающими с днев­ ной поверхности по местам геологических нарушений атмосфер­ ными водами, которые после насыщения попадают в пласты золотоносного кварцита и дренируются из них горными выра­ ботками. Это предположение подтверждается тем, что при про­ ведении. горизонтальных горных выработок и углубках шахт выделение метана обычно приурочено к местам с повышенной трещиноватостью и повышенной водообильностью горных пород.

На шахтах «Виргиния» и «Мсрриспруйт» происходит выделе­ ние газа под большим давлением из большинства разведочных ■скважин [9].

Рудники Онтарио (Канада)

В этом районе метан выделяется на 17 металлических рудни­ ках, что сопровождается иногда воспламенением и взрывами. Это вынудило прекратить горные работы на отдельных, наиболее га­ зоопасных участках.

Как указывает Т. Тайджет, только за период с 1949 по 1951 г. от воспламенения метана погибло 4 человека и получили тяжелые ожоги 8 человек. Газовыделение на рудниках Онтарио начало наблюдаться в основном с глубины 400 м от поверхности. Основные породы, слагающие район, состоят из диабазов, квар­ цевых порфиров, кварцитов, туфов, не содержащих в своем со­ ставе углистых или битумных частиц.

Происхождение метана точно не установлено, но есть предпо­ ложение, что он образовался в угленосных породах в результате большого давления и высокой температуры. Высказывается мне­ ние о возможности миграции газа из соседних участков. Под­ тверждением этого может служить факт скопления метана

в основном в отдельных «карманах», приуроченных к местам сильно развитых по всему месторождению тектонических нару­ шений. Насыщенность пород газом не зависит от их типа.

При вскрытии карманов буровыми скважинами или горными выработками газ весьма интенсивно дренируется.

Железорудный район Кливленд (Англия)

Железные рудники района Кливленд разрабатывают пласто­ образное, пологопадающее месторождение, мощность которого колеблется от 1,5 до 3,5 м.

Породы висячего бока представлены битуминозными слан­ цами мощностью 9—18 м. Иногда жидкий битум просачивается вниз, обильно пропитывая железорудные пласты. Лежачий бок сложен породами осадочного происхождения, насыщенными зна-

17.Hinsley F. В. Some Aspects of Deep Mine Ventilation. — Colliery Guardian. 1944, vol. 169, № 4361, pp. 95-100.

18.H о p p n e r. Kuhlung der Wetter fur einen Streb in 1010 m. Teufe.— Gliickauf, 1951. № 3—4, s. 75—77.

19.Houderechts A. Cooling Plants for Underground Workings in Belgium. — Journal of the Chemical, Metallurgical and Mining Society of South

Africa, 1953, vol. 54, № 1, pp. 1—10.

20.Houberechts A. Cooling Plants for Underground Workings.— Mining Congress Journal, 1953, № 68, pp. 51—54.

21.McGuinness M. Cooling for the Ultradeep Mine. — Mining Maga­ zine, 1946, vol. 75, № 5, pp. 292—<95.

2'. Health Problems in Deep Mines.— Mine and Quarry Engineering, Okt,

1948, pp. 301-306.

23. M i s e n e r A. D., Thompson L. G. D. Temperature Gradients in Ontario and Quebec. — Canadian Mining and Metallurgical Bulletin, 1950, vol, 43, № 463, pp. 542 - 545.

24. Misener A. D. Temperature Gradients in the Canadian Shield — Canadian Mining and Metallurgical Bulletin, 1949, vol, 42, № 446, pp. 280—287.

26.M о r r i s W. J. Measurement of Strata Temperature. — Mine and Quarry Engineering, 1953, vol. 19, № 5, pp. 163—168.

27.Morris W. J. Thermal and Hydrometrical Conditions, in Deep Mines.— Mine and Quarry Engineering, 1953, vol. 19, № 4, pp. 127—132.

28.Morris W. J. Temperature Problems in Mining — Hydrometry. Parts 1

and II. — Mine and Ouarry Engineering. — 1953, vol. 19, № 3, pp. 88—92.

29. N о b 1 e J. A. Evidence for a Steepening of Geothermal Gradients in

pp.261—85; № 12, pp. 24-42.

34.Temperature Measurements in a Mine on the Witwatersrand with an

Electrical Resistance Thermometer by Weise.—Journal of the Chemical Metal­ lurgical and Mining Society of S. A., 1946, vol. 47, № 4, pp. 165,

35.Temperatures in Rand Mines. — Mining Journal, 1945, vol. 224, № 5721,

pp. 229.

36.Unwin N. W„ Malcolm A., Pitt R. E. C. Air Cooling Plant. — Colliery Guardian, 1946, vol. 173, № 4487, p. 348.

8*

Глава V

ПРАКТИКА РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ГЛУБИНАХ 2000—3300 л

§ 1. РУДНИКИ КОЛАР (ИНДИЯ)

Общие сведения

Рудники Колар находятся в штате Майсор на расстоянии

около 96 км от главного города этого штата Бангалор.

Для характеристики климата района Колар в табл. 10 приво­

116

Из 790 мм выпадающих годовых осадков большая часть при­ ходится на период юго-восточного муссона, дующего с апреля по сентябрь месяцы.

Наиболее обильными по осадкам являются август и сентябрь.

Геология

Месторождение Колар разрабатывается четырьмя рудниками: Нандидруг, Урегум, Чемпион Риф, Майсор. На пятом руднике Белегет разработка жилы производилась до глубины 800—1500 м и была приостановлена ввиду резкого снижения содержания зо­ лота в руде. В настоящее время рудник Белегет закрыт.

одним из самых глубоких рудников мира является рудник Чем­ пион Риф, горноподготовительные работы которого достигли в декабре 1958 г. глубины 3072 м. Очистные работы в этот период велись между горизонтами 2200 и 2750 м.

Породы района сложены преимущественно кристаллическими слоистыми сланцами, гнейсами и гранитами, относящимися

к докембрию, как и большинство пород юга Индии.

Породы, слагающие район, могут быть разделены на два основных типа. Первый тип пород — роговообманковые кристал­ лические сланцы, возникшие на базе изверженных пород, сла­ гающих плато, а второй тип — кварциты и конгломераты (с рио­ литом и гранитами).

Разрабатываемые золотоносные кварцевые жилы приурочены к узкой полосе хлоритовых и роговообманковых пород, залегаю­ щих в меридиональном направлении и имеющих простирание около 64 км. Рудники Колар расположены в южной оконечности этой полосы, охватывая участок около 8 км по простиранию.

В районе рудников обнаружено около 26 кварцевых жил, из которых только две жилы — Чемпион и Восточная — имеют про­ мышленное содержание золота.

Рудные жилы залегают в виде обособленных тел, выклини­ вающихся по простиранию и обладающих большим постоянством

по падению. Горными работами вскрыты залежи с промышлен­ ным содержанием золота, которые прослежены на глубину более 3 км, считая от поверхности.

Золотоносные кварцевые жилы имеют мощность от несколь­ ких сантиметров до 6 м (в местах складок). Средняя мощность колеблется в пределах 0,9—1,7 м.

117

Угол падения жил изменяется от 45° у поверхности до почти вертикального на глубине 2000—3000 м.

Основным материалом, слагающим золотоносную жилу, яв­ ляется кварц различных оттенков: белого, серого, зеленого и чер­ ного цвета. Кроме золота, среднее содержание которого за пе­ риод с 1944 по 1955 г. составляет 10,5 г/т, в кварце встречаются

сульфиды, главным образом пирротит и пирит (до 4—5%). Рас­

пределение золота в руде и характер залегания не постоянны. Восточная жила находится на расстоянии около 550 м от

основной жилы Чемпион в северной части месторождения. Сред­ няя мощность этой жилы около 1,5 м (местами мощность увели­

чивается до 6 м).

Горные работы на рудниках Колар усложняются обилием складок, разделяемых на три категории:

1) складки с простиранием ССЗ—ЮЮВ, имеющие наиболее важное значение и обусловливающие северное склонение руд­ ных тел на руднике Чемпион Риф;

2)складки, параллельные простиранию жилы, играющие

большую роль для рудника Майсор;

3)складки с генеральным простиранием СВ—ЮЗ, обусловли­ вающие южное склонение ряда рудных тел.

Пегматитовые жилы, пересекая рудные жилы в различных

направлениях, также усложняют условия горных работ. Характерной особенностью руды и вмещающих пород района

Колар является их твердость и хрупкость. По своим физическим свойствам они (по мнению ряда иностранных специалистов) на­ поминают зеркальное стекло. Такие свойства пород создают благоприятные условия для породных взрывов.

Приток воды, в основном на верхних горизонтах, весьма не­ значителен и не превышает 80 м?1час. Периодически, в результате горных ударов и оседания вмещающих пород, вода просачивается

на нижележащие горизонты, что на рудниках Колар считается

весьма нежелательным явлением, имея в виду насыщение влагой

шахтного воздуха, имеющего высокую температуру [1, 3, 4, 23].

Вскрытие месторождений

Вскрытие месторождений на рудниках Колар осуществлено серией вертикальных и наклонных стволов, число которых, считая вспомогательные и вентиляционные, достигает пяти-восьми на

каждом из них.

Для примера рассмотрим схему вскрытия месторождения рудника Чемпион Риф по состоянию на 1 января 1958 г. (рис. 73, 74). С поверхности пройдены: основной рудоподъемный ствол

Жиффорд до глубины 2083 м, вентиляционный ствол Теннанте

(оборудованный механическим подъемом) до глубины 770 м и еще четыре вентиляционных ствола различной глубины, располо­ женных в висячем боку жилы Чемпион.

118