Вскрытие шахтных полей стволами и капитальными квершлагами

Капитальным называется такой квершлаг, который обслуживает шахту в течение всего срока службы ее, при этом стволы не углубляются, и новые вскрывающие квершлаги не проходятся.

Эта схема вскрытия рекомендуется для шахт с пологими пластами (до 20º) и с размерами шахтного поля по падению не более 3000 м. (длина бремсбергов и уклонов должна быть не более 1500 м.)

Вскрытие шахтных полей стволами и этажными квершлагами

Такая схема вскрытия применяется при разработке пластов, с углами падения более 20º. Сначала главный и вспомогательный стволы проходят на глубину 100 м и проводят этажный квершлаг. Отработка одного этажа ведется в течение 15-20 лет. К моменту завершения отработки запасов первого этажа необходимо стволы углубить еще на 100 м, пройти новый этажный квершлаг, при этом первый этажный квершлаг будет использоваться для выдачи отработанной струи воздуха.

3 Сущность открытого способа добычи полезных ископаемых

Наиболее древние открытые разработки камня относятся к шестому тыс. до н.э. В дореволюционной России на Урале, в Кривом Роге, Сибири преобладали полумеханизированные открытые горные работы. Цель горных работ – выполнение плановых заданий по добыче полезных ископаемых и создание подготовленных к выемке их запасов.

Открытая разработка месторождений обеспечивает 60-65% мирового потребления рудного и нерудного сырья и 30-35% твердого топлива. Это объясняется экономической эффективностью открытой разработки: например, стоимость открытой добычи угля в 2,5-3, а руды в 1,5-2 раза ниже, чем при подземной разработке месторождений, а производительность труда в 2-3 раза выше. При использовании мощного горного и транспортного оборудования, средств автоматизации и вычислительной техники открытыми работами осваиваются крупные месторождения с низким содержанием металла в руде и тем самым увеличиваются запасы дефицитных сырьевых ресурсов. По сравнению с подземной разработкой потери полезного ископаемого снижаются в 4-5 раз. В связи с этим генеральное направление горнодобывающей промышленности – рост добычи открытым способом. Недостатки открытой разработки: необходимость отчуждения больших земельных угодий; понижение уровня грунтовых вод на больших площадях; зависимость от климатических условий, что наиболее сильно проявляется в условиях сурового климата. Недостатки открытых горных работ в большинстве случаев перекрываются их преимуществами.

Объем удаляемых в отвал вскрышных пород при открытой разработке обычно значительно превышает объем добываемого полезного ископаемого. Отношение этих объемов характеризуется коэффициентом вскрыши, который иногда достигает 25, т.е. на 1т полезного ископаемого приходится 25т вскрышных пород. От формы и глубины залегания месторождения полезных ископаемых, количества вскрышных (пустых) пород, их физико-механических свойств зависят способы вскрытия и системы открытой разработки.

Открытая разработка месторождений ведет к изменению форм земной поверхности, агротехнических свойств земли и гидрогеологических режимов районов. В зависимости от ценности нарушенной земли производится ее полная или частичная рекультивация.

Открытая разработка месторождений включает этапы: подготовку поверхности, осушение месторождений полезных ископаемых, горно-капитальные работы, вскрышные работы (удаление пустых пород, покрывающих или вмещающих полезное ископаемое) и добычные работы. Вскрышные и добычные работы включают процессы отбойки, выемки, транспортировки и разгрузки полезного ископаемого. Эти основные производственные процессы объединяются в единую технологию на базе комплексной механизации и автоматизации. Отбойка состоит в отделении горной массы от массива с одновременным ее дроблением с помощью буровзрывных работ. Выемка-погрузка производится, как правило, экскаваторами и погрузчиками. Горную массу перемещают из забоя средствами карьерного транспорта. Массив, сложенный некрепкими горными породами, не требует предварительного разрыхления; в этом случае отбойка и погрузка составляют единый процесс, осуществляемый экскаваторами, скреперами, погрузчиками, бульдозерами или другими механическими средствами либо с помощью гидромеханизации. При разработке россыпей успешно используются драги. Полезные ископаемые транспортируются на склады или места их переработки, пустая порода – в отвалы.

Отличительная особенность карьера – постоянное перемещение в нем рабочих мест. Карьером называют горное предприятие, осуществляющее открытую разработку месторождения и имеющее совокупность открытых горных выработок, служащих для вскрытия, подготовки и добычи полезного ископаемого. Часть месторождения, отводимая для разработки карьером, называется карьерным полем. Совокупность выемок карьера образуется при разработке горных пород уступами. Уступом называется часть толщи пород, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта. Выемка пород в пределах уступов производится последовательными полосами – заходками при подвигании в них забоев выемочно-погрузочных машин. Верхние уступы опережают нижние. При разработке горизонтальных залежей глубина карьера постоянна, а подвигание уступов ведет к увеличению в плане выработанного пространства карьера, в котором обычно размещаются вскрышные породы. Горные работы на наклонных и крутопадающих залежах обусловливают углубление карьера и создание (нарезку) новых уступов путем проходки разрезных траншей; при этом необходима опережающая отработка вышележащих уступов. Для обеспечения транспортной связи между поверхностью и забоями в карьере проводятся наклонные капитальные траншеи. Строительство карьера предусматривает вскрытие и нарезку уступов по залежи при опережающей отработке уступов в покрывающих вскрышных породах, сооружение подъездных транспортных коммуникаций, производственных и жилых зданий.

Порядок открытых горных работ, обеспечивающих экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения, называется системой разработки. Рассмотрим некоторые из них. Бестранспортные, при которых вскрышные породы перемещаются из забоя в выработанное пространство вскрышным экскаватором. Транспортно-отвальные, характеризуемые перемещением вскрышных пород в отвалы транспортно-отвальными мостами или отвалообразователями. Погрузка породы на ленточные конвейеры транспортно-отвальных мостов и консольных отвалообразователей осуществляется обычно многочерпаковыми, а иногда одноковшовыми экскаваторами. Транспортные системы, при которых перемещение пород во внутренние (расположенные в выработанном пространстве) или внешние (расположенные за границами карьера) отвалы производится железнодорожным, автомобильным, конвейерным, скиповым и комбинированным транспортом. Специальные системы, при которых вскрышные породы удаляются кабельными экскаваторами, бульдозерами, колесными скреперами или средствами гидромеханизации. Комбинированные системы, при которых вскрышные породы верхней зоны месторождения средствами транспорта вывозятся за внешний или внутренний отвалы; породы н6ижней зоны перемещаются во внутренние отвалы экскаваторами, транспортно-отвальными мостами или отвалообразователями.

Свойства горных пород определяют выбор оборудования для их разработки и переработки. Для краткой технологической характеристики можно выделить следующие группы горных пород: рыхлые и мягкие, плотные, полускальные и скальные в массиве, полускальные и скальные разрушенные.

Рыхлые и мягкие породы легко без предварительного разрыхления отделяются от целика всеми видами горных машин.

Плотные породы (твердые глины, мел, бурые и каменные угли) отделяются горными машинами без предварительного рыхления. Эти породы сохраняют в массиве угол откоса до 60-70º при высоте уступа 10-20м.

Полускальные породы при разработке требуют предварительного разрыхления взрывным способом. К ним относятся выветренные изверженные и метаморфические породы.

Скальные породы отделяются от массива только рыхлением взрыва.

Разрушенные горные породы различаются по степени связности, кусковатости и прочности в куске. Коэффициент разрыхления сыпучих разрушенных пород составляет 1,4-1,65 и более; связносыпучих разрушенных – 1,2-1,3; связноразрушенных – 1,03-1,05, сохраняют в насыпи крутой откос.

Открытым способом разрабатываются месторождения полезных ископаемых любой формы, залегающих в разнообразных природных условиях. Тип пород определяет в основном выбор технологической схемы и моделей основного выемочного и транспортного оборудования.