14

ГУЦМиЗ, Кафедра ПРМ

Профессор Иванцов В.М.

Раздел 2. Вскрытие и подготовка месторождения

2.1. СПОСОБЫ ВСКРЫТИЯ: -

КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ПРИЗНАКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Вскрытием называют проведение совокупности горных выработок для доступа к месторождению или его части с дневной поверхности и обеспечения функционирования рудника с заданной производительностью. Выработками вскрытия месторождение разделяется на определенные части - этажи, характерные для крутого падения, а также для наклонного и пологого, и панели, характерные для горизонтального залегания. Заметим, опять разделение (верней, отделение) и опять технологическое. Только объект в данном случае – месторождение, а часть отграничивается совокупностью выработок в пределах этажа и границ месторождения на флангах.

Все выработки вскрытия разделяют на две группы: главные и вспомогательные. Главными принято называть выработки, обеспечивающие доступ к месторождению и выдачу полезного ископаемого на поверхность (на–гора). Это будут штольни, шахты и стволы, а также полевые штреки и квершлаги. При этом штольней называют горизонтальную выработку, пройденную и имеющую вход с дневной поверхности (в отличие от тоннеля, имеющего вход и выход с дневной поверхности (9). Шахта – это вертикальная или наклонная выработка прямоугольного сечения, пройденная с дневной поверхности или какого либо горизонта. В первом случае это просто шахта, во втором – слепая шахта. Ствол – шахта круглого сечения.

Рис 2.1. Схема расположения подземных

выработок: 1 – шахтный ствол, 2 – квершлаг, 3, 4 – штреки, 5 – орт, 6, 7 – восстающие, 8 – слепой ствол, 9 – штольня, 10 – шурф, 11 – слепой ствол.

Стволы также могут быть: вертикальные(1), наклонные (11),пройденные с поверхности, и слепые, пройденные с какого-либо горизонта (8). Шахты (прямоугольного сечения) крепят деревянной крепью (рис.2.2.), стволы (круглого сечения) крепят бетоном или металлическими тюбингами (рис. 2.3.).

Рис. 2.2.Сечение и армировка шахты Рис. 2.3. Сечение и армировка клетевого ствола

с клетевым подъемом

Исторически стволы появились позднее и с их появлением стали шахты часто называть тоже стволами. Главные штреки и квершлаги - это горизонтальные выработки, пройденные от главного ствола в направлении соответственно по простиранию и вкрест простиранию до встречи с месторождением в заданной точке (2) . Их количество (по вертикали) определяется количеством вскрываемых этажей. Этаж – это часть месторождения, отграниченная горизонтальными плоскостями в створе двух смежных квершлагов или штреков. Кстати, оговоримся, часть месторождения, отграниченная горизонтальными плоскостями смежных квершлагов или штреков, но не имеющими в этих плоскостях связи с главными выработками вскрытия – называют подэтажами. Обычно всю совокупность выработок, формирующих этаж или подэтаж в определенной плоскости называют тоже этаж или подэтаж. Им присваивают соответствующие названия или номера (вентиляционный горизонт, буровой горизонт (подэтаж), откаточный горизонт, откаточный горизонт +250 м. и др.). Совокупность всех вспомогательных выработок предназначена для обеспечения функционирования рудника (шахты) с заданной производительностью. Их типаж полностью соответствует типажу главных вскрывающих выработок с указанием (добавлением) их функционального назначения. Так будем иметь, вентиляционная штольня, закладочный ствол, материальный штрек и т. д. Количество главных и вспомогательных выработок их типаж, положение в пространстве полностью определяется горно-геологическими условиями, рельефом дневной поверхности, масштабом производства, проектными техническими решениями.

Характеристика совокупности выработок вскрытия. При вскрытии создаются функциональные совокупности выработок. Например, околоствольный двор, склад ВВ, комплекс подземного дробления и загрузки скипов и др. Околоствольные дворы могут быть двух типов – кольцевые и тупиковые – в зависимости от характера организации транспортных операций (Рис.4.,5.)

Рис. 2.4. Кольцевой типовой околоствольный двор железорудной шахты: 1 – клетевая ветвь, 2 – обгонная ветвь, 3 – ветвь скипового ствола, 4 – камера медпункта, 5 – камера ожидания, 6 – электроподстанция, 7 – насосная, 8 – водосборник с отстойником, 9 – камера обеспыливающей установки, 10 – камера хранения проб руды, 11, 12 – обгонные выработки, 13 – опрокидыватель на две 10-тонные вагонетки, 14 – ствол шахты №1, 15 – ствол шахты №2.

Рис. 2.5. Тупиковый околоствольный двор шахт малой производственной мощности: 1 – ствол шахты, 2 – клеть, 3 - водосборник

На Рис. 2.6. показан дробильно-погрузочный комплекс с бункером (емкостью 320 м³), оборудованный щековой дробилкой в верхней приемной части. Емкость бункера состоит из трех отделений, позволяющих принимать руду двух сортов и пустые породы. Затвором регулируют подачу дробленой руды в какое-либо из отделений бункера.

Рис. 2.6. Подземный дробильно-погрузочный комплекс у главного ствола: 1 – приемозагрузочная воронка. 2 – е6мкостная часть бункера (320 м³ ), 3 – затвор, I, II, III – отделения бункера, 4 – подземная дробилка 1200x 900 мм, 5 – дозатор, 6 – рудоуловитель, 7 – ходок в камеру загрузочного устройства, 8 – рудоспускной гезенк.

Наличие и масштабы подземных горных комплексов определяются производственной мощностью рудника. Необходимость в них обосновывается на стадии проектирования строительства рудника или его реконструкции.

Совокупность выработок, осуществляющих вскрытие, будут характеризовать способ вскрытия, понятый как средство. При таком понимании способ вскрытия в горной технологии – единственный. Однако, тип и состав этих выработок, конструктивная и технологическая взаимосвязь между ними в каждом конкретном случае могут существенно отличаться.

Таблица 2.1. Структурная классификация способов вскрытия месторождений

СТРУКТУРНЫЙ ПРИЗНАК	ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ
1.Тип схемы (системы) вскрытия - по количеству типов главных вскрывающих выработок	а) простая схема (один тип гл. выработок), б) комбинированная схема (более одного)
2. Тип главной вскрывающей выработки	а) штольня, б) шахта (ствол): 1. вертикальная (-ный), 2. наклонная (-ный)
3. Положение главной вскрывающей выработки в плоскости простирания месторождения	а) центральное положение, б) фланговое
4. Положение главной вскрывающей выработки относительно месторождения	а) с пересечением месторождения, б) без пересечения: 1. в породах лежачего бока, 2. в породах висячего бока
5. Ступенчатость вскрытия (по количеству ступеней )	а) одноступенчатое вскрытие, б) многоступенчатое
6. Тип шага вскрытия	а) с поэтажным шагом вскрытия б) с групповым шагом вскрытия
6. Взаимное расположение главных и вспомогательных вскрывающих выработок	а) совместное (на одной промплощадке) б) не совместное (разнесенное)

Характеризовать способы исполнения вскрытия можно, используя набор отличительных признаков. Эти признаки проранжируем и представим в виде таблицы. Получим классификацию способов вскрытия. При этом будем иметь в виду, что желательно все схемы (системы, способы) целесообразно разделить на две группы по одному главному признаку. Придумать этот признак трудновато, предлагаем – по количеству типов главных вскрывающих выработок (именно – типов!!), а их название уже практикой закрепилось как класс (группа) простых и комбинированных схем вскрытия.

Количество признаков в наборе в случае необходимости можно продолжить. Однако полагаем, что отмеченная их совокупность необходимым и достаточным образом описывает многообразие основных вариантов и может служить поисковым полем при проектной деятельности, и в том числе студента.

2.2. ВАРИАНТЫ СХЕМ ВСКРЫТИЯ: - СИТУАЦИОННЫЙ ПОДХОД

На исполнение схем вскрытия на ряду со многими факторами определяющее влияния оказывают:

1. Рельеф дневной поверхности: а – гористый; б – равнинный. При этом имеется в виду, что при гористой местности выше уровня долины располагается все месторождение или лишь его часть.

2. Глубина распространения месторождения: а – малая, при нагорном расположении МПИ и 200 – 300 м при равнинном; б – средняя глубина распространения – до 500м., в – большая глубина распространения – более 500м., г – сверх большая глубина распространения – более 1000м.

Мощность рудных тел и всего месторождения определяют масштаб предприятия – мощность рудника и его срок существования и таким образом косвенно сказываются на количестве и типе (виде) вспомогательных выработок вскрытия.

Если условно выделить влияние только двух факторов: рельефа местности и глубины распространения, то получим четыре характерных сочетания, определяющих тот или иной тип схемы вскрытия (см. табл. 5.2. )

Таблица 2.2. Типы схем вскрытия при учете двух определяющих факторов

Рельеф местности	Равнинный	Простые стволовые схемы вскрытия	Комбинированные стволовые схемы вскрытия
	Гористый	Простые штольневые схемы вскрытия	Комбинированные схемы со штольнями и слепыми стволами на глубину
		Малая	Большая
		Глубина распространения МПИ

Таким образом, мы вправе сделать вывод, что тот или иной тип схемы вскрытия существенно определяется ситуацией. С увеличением числа факторов ситуация может оказаться весьма сложной и в ней можно разобраться только с накоплением опыта и профессионализма, а также благодаря применению ЭВМ и САПР.

Ниже приведем несколько схем вскрытия месторождений

Рис. 2.7. Вскрытие месторождения штольнями: 1 – главная штольня, 2 – капитальный рудоспуск, 3 – вентиляционная штольня.

кРис. 2.8. Комбинированный способ вскрытия при помощи штольни, слепого ствола шахты и капитальных рудоспусков (рудник Тырны-Ауз): 1 – ствол шахты «Пик», 2 – слепой ствол шахты №1, 3 – рудоспуск №3, 4 – вентиляционный ствол шахты, 5 – слепой ствол шахты «Капитальная», 6 – рудоспуск №1, 7 – Рудоспуск №2, 8 – штольня «Капитальная», 9 – штольня «Змейка» 10 – штольня «Главная».

Рис. 2.9. Комбинированный способ вскрытия на руднике им. Кирова (Кривбасс): 1 – ствол шахты, 2 – групповые квершлаги, 3 – слепые стволы шахт.