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

Проведение соответствующих усовершенствований в холо­

дильных установках даст возможность довести температуру охлажденного воздуха на выходе до 0,5° С. Оборудование же на поверхности еще двух мощных холодильных установок позво­

лит подавать в рабочие забои горизонта 3000 м всех описанных выше четырех рудников воздух с более низкой температурой.

§ 3. РУДНИК ЛЕЙК ШОР (ОНТАРИО, КАНАДА)

За период с 1918 по 1955 г. на руднике Лейк Шор добыто свыше 10 млн. т руды, из которых выплавлено около 115 т зо­

сдвигов, сбросов, обильной складчатости и т. п. Рудные тела на­

ряду с кварцем заполнены местами брекчиевидным материалом боковых пород.

Кроме золота, руда содержит сульфиды, теллур и небольшое количество карбонатов.

Руда и вмещающие породы отличаются значительной твердо­ стью, хрупкостью, трещиноватостью и наличием первичных на­

пряжений, возникших в результате тектонических нарушений.

Последние на некоторых участках являются причиной не­ устойчивости руды, что приводит к вывалам крупных

глыб [36].

Оруденение непостоянно, рудные жилы часто выклиниваются, разделяясь включениями пустых пород на отдельные рудные тела. Мощность жил сильно варьирует.

В табл. 22 приведены данные о средней мощности жил и добыче руды из отдельных участков месторождения.

При ведении горных работ на глубоких горизонтах на руд­ нике возник ряд затруднений, вызванных:

а) высоким горным давлением;

б) сложностью проветривания горных работ; в) более сложной и дорогой схемой подъема;

г) сокращением продолжительности рабочего времени непо­ средственно в забоях на глубоких горизонтах и увеличением

времени на вспомогательные операции по спуску-подъему; д) сложностью работ, связанных с дальнейшей разведкой ме­

сторождения; е) снижением интенсивности всех видов горных работ при

очистной выемке и при подготовке новых горизонтов [27, 28, 44].

16»

Таблица 22

Добыча руды по руднику Лейк Шор

(данные за 6 лет)

Примечание. Максимальная мощность южной жилы равна 10,5 м и минимальная 1,0 м, северной жилы — соответственно 21,0 и 1,1 м.

Вскрытие месторождения

Жилы рудника Лейк Шор вскрыты с поверхности тремя вер­ тикальными стволами № 1, 3 и 5 и наклонным стволом № 2. На­ чиная с поверхности и до гор. 671 м, высота этажа равна 60 м и ниже этого горизонта — 38 -м.

Рудоподъемный ствол № 1 состоит из двух ступеней. Первая ступень с поверхности до гор. 610 м и ниже гор. 610 м— вторая

ступень. На участке первой ступени ствол имеет три отделения, из которых два подъемных с размерами 1,22X1,42 м. Эти раз­ меры увеличиваются в слепом стволе второй ступени до 1,62 X X 1,42 м при размерах людского ходка 1,42 X 1,42 м. С поверх­ ности до гор. 610 м ствол закреплен деревянными брусьями сече­ нием 200 X 200 мм, а ниже — брусьями 250X250 мм.

Ствол № 2 — наклонный, пройден под углом 18° с поверх­

ности на горизонт 61 м. По подошве ствола уложены рельсовые пути, по которым осуществляется спуск в шахту лесоматериалов. Вблизи этого ствола на поверхности расположен лесной склад и лесопилка.

Ствол № 3 имеет пять отделений, закреплен деревом, прой­

горизонтами 366 и 785 м) он перекрыт и для подъема не исполь­

зуется. Верхняя его часть до горизонта 244 м служит для по­

дачи в шахту свежего воздуха, а нижняя часть с глубины 824 м до 1205 м — для выдачи из шахты загрязненного воздуха.

Ствол № 4 (слепой) пройден с горизонта 1243 м до горизонта 2500 м и предназначен для обслуживания горных работ ниже горизонта 1850 м. Площадь поперечного сечения его равна 7,9 м2.

170

Ствол № 5 пройден с поверхности на глубину 1243 м взамен ствола № 3 и предназначен для подъема руды, а также для

ствола 15,9 м2.

Слепой ствол №6 (однотипный

со стволом № 5) пройден с го­ ризонта 1090 м до горизонта 1853 м и предназначен для тех же целей, что и ствол № 5.

На разрезе вкрест простира­

ния через стволы № 1, 3 и 5 (см. рис. 102) видна система перепуск­

ных ломаных восстающих для руды и закладочного материала, которые пройдены с поверхности

до гор. 1357 м под углом наклона 50°.

На каждом горизонте восста­ ющие оборудованы контрольными

затворами цепного типа. Система перепуска позволяет подавать

руду к любой подземной дро­ бильной установке или под­ земным бункерам шахт. Сече­ ние перепускных восстающих 1,8X1,8 м.

Руда, поднятая с нижних го­ ризонтов по стволам второй сту­ пени, также направляется по пе­ репускным восстающим к бунке­ рам для погрузки в подъемные сосуды стволов первой ступени, что исключает необходимость

транспортировки ее по основным откаточным горизонтам.

Рис. 102. Вертикальный разрез по ство­ лам № 1 ,3, 5 рудника Лейк Шор:

дробилки

171

Закладочный материал (главным образом )*песок пере­ пускается с поверхности на все горизонты по породной пере­ пускной системе восстающих. Последние на основных горизонтах снабжены железобетонными люками специальной конструкции,

позволяющими загружать вагонетки закладочным материалом,

поступающим из породоспускных восстающих, разгружать их в общую систему или перепускать его с верхних горизонтов на нижние.

Принятая на руднике схема перепуска руды и закладочного материала позволяет достигнуть значительной экономии за счет снижения затрат на горнокапитальные работы, так как основ­ ные горизонты, оборудованные дробилками, устраиваются обычно через 300—500 м.

Значительным преимуществом капитальных рудоспусков является также возможность аккумуляции в них большого ко­ личества отбитой руды, что является весьма желательным на случай различных перебоев в работе шахты.

Необходимость ведения разработки на больших глубинах и одновременно на нескольких горизонтах требует тщательной организации работ по подъему и транспорту руды.

Сечение штреков и квершлагов принято 2,15X2,5 м.

При проходке горизонтальных подготовительных выработок крепление требуется только на участках с неблагоприятными

физическими свойствами пород или с перенапряженным состоя­ нием пород, создающим предпосылки для породных взрывов. Такие условия появляются при нарушениях нормального зале­ гания сиенита и появлении большого числа кальцитных жил, пересекающих порфиры почти под прямым углом к проходимой выработке.

Для придания большей устойчивости горизонтальным гор­

ным выработкам в верхней части их делается свод.

На западном крыле рудника Южная и Северная жилы сое­ динены выработками, позволяющими основную добычу руды из Южной жилы передать на откаточные выработки Северной жилы.

В связи с тем, что число забоев Северной жилы невелико, та­ кое решение вопроса улучшает откатку и ремонт откаточных выработок.

Восстающие, имеющие обычно два отделения (ходовое и ру­

досвалочное), проходятся по руде размерами 3X1,8 м, кре­ пятся деревом на бабках. Восстающие, которые проходятся по Южной жиле, имеют два или чаще три отделения в соответствии с мощностью жилы и устойчивостью руды; крепятся квадрат­

ными окладами [15, 27, 46].

• Через породно-перепускную систему было перепущено с поверхности >,2 млн. т песка.

172

Проветривание рудника

На температурный режим рудника благоприятное воздейст­ вие оказывает холодный климат района и высокая геотермиче­ ская ступень, которая для этого района, по данным Мизенера и Томпсона, равна 76,8 м°!С,. Температура горных пород поэтому на глубине 2450 м от поверхности равна 36° С. Проветрива­ ние осуществляется по комбинированной схеме при помощи се­

рии подземных вентиляторов, установленных на входящей и исхо­ дящей струе воздуха.

Главные подъемные стволы, по которым производят спуск и

подъем людей, используются только как воздухоподающие. Ввиду низкой температуры в зимний период подача холод­

ного свежего воздуха приводит к замораживанию водопровод­ ных труб и обмерзанию направляющих в стволах, поэтому пер­ вый в системе проветривания рудника нагнетательный ствол начинается с глубины 244 м, а свежая струя поступает к нему по специальному вентиляционному восстающему.

На гор. 244 м установлен первый в воздухоподающей системе

вентилятор — осевой, одноступенчатый, производительностью

До поступления в ствол '№ 5 струя свежего воздуха проходит через отработанную ранее камеру, в которой летом воздух охлаждается, а зимой нагревается, что несколько выравнивает резкие колебания температуры входящего в шахту воздушного потока. Средняя температура воздуха на входе этого вентиля­ тора колеблется от +0,5° С в зимние месяцы до +9,5° С в летние

месяцы.

В течение периода максимальных зимних холодов (от —29 до

—45° С) некоторое количество теплого воздуха из исходящей струи направляется снова в шахту, чем осуществляется регулиро­ вание температуры входящей струи, поддерживая ее всегда равной 0,5° С или выше.

На горизонте 1205 м у ствола № 5 установлен второй осевой

вентилятор главного проветривания с диаметром рабочего ко­ леса 1830 мм, направляющий 1940 м31мин воздуха на более глу­

бокие горизонты через слепой ствол № 6.

У ствола № 6 на горизонте 1859 м установлен третий осевой вентилятор с диаметром рабочего колеса 1220 мм, производи­

тельностью 1570 м31мин, который подает струю свежего воздуха через отработанные рудные участки и серию восстающих к ра­ бочим забоям на горизонте 2463 м.

Для проветривания вспомогательных работ (дробильные установки, рудоперепускная система, погрузочные пункты и др.) на гор. 2070 м установлен вспомогательный центробежный вен­ тилятор производительностью 850 м3!мин.

173

Ввиду того, что горные работы ведутся на многих горизонтах,, возникают некоторые трудности в распределении воздуха, осо­ бенно в местах, расположенных между горизонтами, где уста­ новлены подземные вентиляторы главного проветривания. По­ этому все участки рудника ниже горизонта 670 м, где произво­

671 м, где установлен самый верхний вытяжной вентилятор про­

изводительностью 3400 м?/мин (диаметр рабочего колеса 2130 мм, развиваемая депрессия 70 мм вод. ст.), выдающий ис­ ходящую струю воздуха на дневную поверхность по двум нера­ ботающим сейчас стволам № 1 и 3 [27, 46].

Горные удары

Твердые, хрупкие породы месторождения рудника Лейк Шор, а также наличие тектонических нарушений с развитой системой трещин, наличием сбросов, секущих даек и т. п. создают бла­

гоприятные условия для породных взрывов не только в очист­

ных, но и в подготовительных выработках.

Наличие ряда параллельных жил (рис. 103), местами соеди­ няющихся друг с другом, способствует возникновению горных ударов при увеличении глубины разработки и напряженного со­ стояния пород. Первый горный удар на руднике произошел в 1932 г. на горизонте 366 м в потолочине очистного забоя при разработке его системой с магазинированием. В последующие годы число их быстро росло.

Изменения, произведенные в системах разработки и порядке очистной выемки, снизили число горных ударов в очистных за­ боях.

В поле рудника Лейк Шор оказались наиболее опасными & отношении горных ударов следующие четыре зоны:

1)потолочины в западном крыле между горизонтами 670 и

785 м;

2)юго-восточный участок с системой рудных разветвляю­

щихся жил между горизонтами 824 и 1167 м\

3)участок между горизонтами 938 и 1320 м, где были оста­ влены целики;

4)участок между горизонтами 1445 и 1508 м с развитой си­

стемой трещин.

Горные удары имели место в главных квершлагах, соединяю­ щих стволы № 1 и 3 на горизонтах 785 и 1090 м и в околоствольном целике ствола № 3 в интервале между горизонтами 365 и 824 м.

174

При очистных работах горные удары, сопровождавшиеся об­ рушениями потолочин, имели место на горизонтах 671, 709 и

785 м, когда между забоями магазинов и отработанным про­ странством верхнего горизонта оставалась потолочина мощно­ стью 12 м.

В подготовительных забоях, в основном на участках с весьма

с кровли, так и со стен выработок. Даже мелкие куски породы отслаивались от массива обычно со значительным шумом.

Вблизи очистных забоев в зоне сильного давления с целью

защиты горнорабочих от горных ударов штреки закрепляли ме­ таллическими окладами круглой формы. Кольца от 1,8 до

2,1 м в диаметре, изготовленные из рельсов типа 29,5 кг!пог. и,

состояли из двух частей. Крепление выработок производилось вразбежку при расстоянии между кольцами 1,2 м. Затяжка осуществлялась стойками диаметром 100—150 мм. Простран­ ство между затяжкой и стенками выработки заполнялось

песком.

При ведении проходческих работ в стволах шахт на глубине 900 м от поверхности имели место вывалы, что было обуслов­ лено неблагоприятными геологическими условиями залегания —

наличием кальцитовых прожилков, пересекавших породы лежа­

чего бока жилы.

Горные удары при углубке стволов на руднике наблюдались

только в одном случае — в слепом стволе № 4 на глубине 1450—1500 м от поверхности, что также связано с перенапряжен­

ным состоянием горных пород в этом месте, вызванным тектони­ ческими нарушениями.

При дальнейшем углублении этого ствола вплоть до глубины 2329 м проявлений горного давления и горных ударов не наблю­ далось.

Опыт борьбы с горными ударами на руднике Лейк Шор под­ твердил возможность применения в этих целях болтовой крепи для крепления горизонтальных горных выработок, пройденных в зонах с повышенным горным давлением или в зонах ожидаемого горного давления, которое обычно усиливается с развитием очи­ стных работ в блоках.

На рабочих горизонтах, как правило, проходятся однопуте­

вые горные выработки, поэтому на них через 100—150 м по

длине устраиваются разминовки.

Ввиду высокого горного давления порода кровли в местах разминовок часто вываливалась, приобретая форму свода. Эф­ фективным видом крепления в этом случае оказалась болтовая крепь. Такая же крепь устанавливается в откаточных штреках и квершлагах для предотвращения горных ударов.

176

На большой глубине наблюдается отслаивание кусков гор­ ной породы с кровли откаточных штреков, так называемое «ше­ лушение» горных пород, которое приводит к засорению этих вы­ работок и откаточных путей.

Раньше такие участки крепили неполными дверными окла­

дами, установленными вразбежку с затяжкой болтов обапола­ ми, что не всегда давало необходимый результат. Отслаивав­ шиеся куски горной породы удерживались затяжкой, создавая

Рис. 104. Крепление кровли откаточного штрека штангами и дере­ вянными подхватами на руднике Лейк Шор:

1 — затяжка (диаметр 150 мм); 2 — подхваты 250 X 250 мм

таким образом породную подушку между крепью и стенками выработки. Установка такой крепи требовала увеличения попе­ речного сечения выработок, что нежелательно в условиях глубо­ ких горизонтов, ибо это ведет к снижению сопротивляемости этих выработок горному давлению и увеличивает объем горно­ капитальных работ.

Вэтих условиях болтовая крепь оказалась вполне надежным

иэффективным средством поддержания стенок и кровли штре­

ков, позволившим избежать трудностей, вызванных засорением откаточных путей, снизить расход крепежного материала, сокра­ тить объем горнопроходческих работ и повысить качество и на­ дежность крепи.

Иногда болтовая крепь применяется на руднике Лейк Шор с деревянными подхватами (рис. 104).

На участках с повышенным горным давлением, развившимся

в местах ведения очистных работ, применяется комбинирован­ ный тип болтовой крепи, усиленной протянутыми стальными тросами и затяжкой верхняков (рис. 105). Обычно вдоль штрека

на якорях укрепляются два стальных троса диаметром

38 мм.

Кроме того, каждый трос крепится отдельными штангами,

установленными в кровле через 5 м вдоль штрека. Поверх тро­ сов укладывается всплошную накат из стоек. В случае, когда на участке выработки, закрепленной такой крепью, происходит гор­ ный удар, эта крепь играет роль предохранительного ко-