» » Вскрытие рудных месторождений
15.05.2015

Небольшие месторождения разрабатываются обычно одним шахтным полем (шахтным полем называется часть месторождения, разрабатываемая одной шахтой). Большие месторождения разделяются на отдельные шахтные поля, разрабатываемые самостоятельно.
Размеры шахтного поля в практике проектирования горнорудных предприятий устанавливают в результате технико-экономических расчетов. Эти размеры должны быть такими, чтобы капитальные и эксплуатационные затраты были минимальные, а условия эксплуатации наилучшие. Чем сложнее условия разработки, тем размеры шахтного поля меньше.
В условиях разработки большинства рудных месторождений размеры. шахтного поля по линии простирания не превышают одного километра. Однако отдельные железорудные и медные месторождения разрабатываются шахтными полями длиной до 2—2,5 км (Кривбасс, Дегтярское месторождение и др.). По линии падения шах гное поле разрабатывается до выклинки рудного тела.
В связи со значительными техническими достижениями в области скоростного проведения горных выработок и усовершенствованием подземного транспорта есть основание рассчитывать на увеличение целесообразных размеров шахтных полей. В последних проектах предусматриваются шахтные поля длиною свыше 3 км (ряд новых железорудных месторождений, меднорудные месторождения Джезказгана и др.).
Для вскрытия шахтного поля, т. е. для доступа к месторождению с дневной поверхности, проводят такие горные выработки: стволы шахт, штольни (при горном рельефе местности) и квершлаги.
В практике проектирования горнорудных предприятий России способ вскрытия выбирают обычно методом сравнения различных возможных способов, учитывая капитальные и эксплуатационные затраты, а также сроки ввода предприятия в эксплуатацию. При окончательном выборе учитывают минимальные потери руды в охранных целиках и удобство эксплуатации.
Применяются следующие основные способы вскрытия: вскрытие вертикальным стволом шахты в лежачем боку месторождения; вскрытие штольней и реже — другие способы вскрытия (рис. 21, в—ж).
Вскрытие рудных месторождений

Вскрытие вертикальным стволом в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения пород является одним из наиболее часто применяемых способов вскрытия рудных месторождений при угле падения более 40°.
Вскрытие штольней применяется при горном рельефе местности. Основные преимущества вскрытия штольней — отсутствие затрат на водоотлив и удобство эксплуатации. За счет экономии средств на водоотлив можно пройти штольню длиной в несколько тысяч метров (например, расходы при подъеме воды на высоту 100 м и притоке воды до 300 м3 в час окупают проходку штольни длиной до 6000 м).
Штольни часто применяют в условиях разработки многих рудных месторождений медных, свинцово-цинковых и др.).
Примером рационального вскрытия штольней может быть вскрытие Садонского свинцово-цинкового месторождения. Месторождение представлено богатой, сложной свинцово-цинковой жилой простиранием около 2 км. с углом падения 85°, мощностью от 0,08 до 4 ж (в среднем 0,8—1 м). Оно вскрыто рядом штолен, основная из них — капитальная двухпутевая длинoй 3940 м; сечeниe в участках, закупленных бетонной крепью, 8,7 м2 в проходке, 6,4 м2 в свету; в участках, закрепленных деревянной крепью, сечение в проходке 8,9 м2, в свету 6,74 Штольня подсекла основные запасы месторождения (шесть этажей), упростила транспорт руды до обогатительной фабрики (заменила подвесную канатную дорогу длиной 4,5 км со сложным обслуживанием), позволила увеличить производительность рудника и снизить себестоимость руды.
При пологом залегании рудных тел, когда для вскрытия вертикальным стволом требуется большая длина квершлагов, применяются наклонные стволы.
В связи с развитием конвейерного транспорта вскрытие месторождений наклонными стволами будет иметь еще более широкое применение (возможность осуществления сплошной конвейеризации от забоя до бункера на поверхности).
В практике разработки рудных месторождений применяются и комбинированные способы вскрытия; 1) вскрытие вертикальным стволом шахты верхней части месторождения и слепым стволом нижней части месторождения (при выполаживании рудного тела на нижних горизонтах) : 2) вскрытие верхней части месторождения штольней и нижней части слепым стволом шахты (если возможно подсечение штольней только верхней части месторождения); 3) вскрытие нижних этажей месторождения слепым стволом шахты при ограниченных запасах нижних этажей и значительной длине квершлагов (см. схему ж на рис. 21). Применяются и другие способы вскрытия.
Место для проходки главного ствола шахты выбирают с учетом минимальных затрат на транспортировку руды и условий удобного расположения ствола и шахтных сооружений на поверхности (ровная площадка достаточных размеров, прочные грунты для сооружения фундаментов, возможность подведения путей с минимальными затратами).
Расположение стволов шахт с оставлением охранных целиков при разработке рудных месторождений встречается намного реже, чем при разработке угольных месторождений. Охранные целики оставляют только в том случае, если невозможно выбрать место заложения ствола шахты вне зоны сдвижения пород или при разработке маломощных месторождений, имеющих значительные размеры по простиранию и падению (жилы руд редких металлов и золотых руд).
Вспомогательные (вентиляционные) стволы располагают в центре или во флангах шахтного поля. Вместо вентиляционных стволов иногда используют буровые скважины большого диаметра. В связи с развитием техники бурения скважины могут найти широкое применение при вскрытии рудных месторождений.
Стволы шахт применяются круглой или прямоугольной формы сечения в зависимости от величины горного давления, вида крепи и сроков службы.
Стволы шахт малой производительности оборудуют клетьевым подъемом, стволы шахт производительностью более 300 тыс. г в год. как правило, оборудуют скиповым и клетьевым подъемами.
Ниже приведены, примеры сечения типовых стволов шахт и квершлагов, применяемых в горнорудной промышленности цветной металлургии (рис. 22—25).
Вскрытие рудных месторождений

Сечение стволов шахт принимают в зависимости от рода применяемой крепи, размера вагонов (при клетьевом подъеме) и размера скипов (при скиповом подъеме). Скипы применяют от 2—3—4 м3 до 5—7 м3. Сечения прямоугольных стволов в проходке в зависимости от рода крепи и размеров вагонов и скипов принимают следующие: 11,2; 16,8; 18,5; 24,2; 27,28 м2, круглых — в зависимости от крепи, размеров скипов и клетей диаметром в свету 5—7,5 м.
Сечение квершлагов принимают с учетом колеи (600 или 750 мм) и размера применяемых вагонов. На горнорудных предприятиях цветной металлургии применяются вагоны с ручным опрокидыванием кузова емкостью 0,5 и 0,7 на шахтах производительностью до 300 тыс. т в год, глухие вагонетки емкостью 1,2—2,0 и 4 (разгрузка с помощью опрокидывателей) на шахтах производительностью от 300 до 1500 тыс. т в год.
Вскрытие рудных месторождений

Электровозы применяют обычно контактные сцепным весом от 3 т на шахтах малой производительности до 7—14 т на шахтах большой производительности. В новых проектах больших шахт предусматривают вагоны большей емкости и электровозы сцепным весом до 20—30 т.
Сечения однопутевых горизонтальных выработок в проходке в зависимости от применяемых крепи и размеров вагонов следующие; 4,7—7,5 м2 (без крепи); 6,9—10,3 (деревянная крепь); 7,3—10,2 м2 (сборная железобетонная крепь) и 4,7—7,5 м2 (штанговая крепь); соответственно двухпутевых выработок: 8,4—12,5 м2; 11,7—16.3 м2; 10,4—16,3 м2 и 8,4—12,5 м2.
Вскрытие рудных месторождений

Новое техническое направление в организации подъема с больших глубин — применение многоканатных подъемников с башенными копрами, автоматическим управлением скиповым подъемом и дистанционным управлением клетьевым подъемом из клети.
Многоканатные подъемники в настоящее время широко применяются на рудниках США и Швеции, а также приняты в проектах некоторых железорудных и медных шахт России.
Производительность шахты в значительной мере зависит от устройства околоствольного двора и организации работ в нем, особенно на больших шахтах, где частота движения поездов, приходящих в околоствольный двор, большая (время между поездами 4—5 мин.). В практике разработки рудных месторождений часто применяют тупиковые околоствольные дворы как более простые и обеспечивающие высокую производительность (до 1—1,5 млн. т руды в год). При производительности шахт более 1,5—2 млн. т руды в год применяют кольцевые околоствольные дворы (рис. 26).
Вскрытие рудных месторождений

Основные технические мероприятия, проводимые в околоствольных дворах шахт большой производительности, следующие:
1) применение круговых опрокидывателей, позволяющих быстро разгружать глухие вагоны с вращающимися сцепками; при применении саморазгружающихся вагонов разгрузка производится без остановки поезда (с использованием разгрузочной кривой);
2) автоматическое управление загрузкой скипов;
3) применение дистанционного управления маневровыми операциями составов в околоствольном дворе;
4) применение СЦБ (сигнализации, центрального управления и блокировки);
5) применение механической загрузки вагонов в клеть (механические толкатели, самокатные уклоны со стопорами, специальные лебедки).
Из других околоствольный выработок остановимся на насосных камерах и камерах дробления.
Устройство насосных камер, особенно при больших притоках воды, достигающих на отдельных шахтах до 1000 и более в час, имеет большое практическое значение. Очень важно при строительстве насосных камер обеспечить возможность автоматическою управления работой насосов. Для этого насосные камеры должны быть оборудованы специальными устройствами для заливки воды, или насосные камеры должны быть заглублены. Заглубленные насосные камеры целесообразно проходить в шахтах с большими водопритоками (Лениногорский, Миргалимсайский рудники и др.).
В настоящее время в связи с переходом на выдачу крупных кусков при массовой отбойке рyды на ряде шахт России установлены подземные дробилки в специальных камерах (рудники Желтая река, Тырны-Аузский, Апатитовый им. Кирова, уральские железные рудники и др.). Необходимо учитывать, что подземные дробилки могут обслуживать не один, а несколько горизонтов, соединяемых капитальными рудоспусками. Схема подземной дробильной установки приведена на рис. 27.
Вскрытие рудных месторождений

Многие горнорудные предприятия в настоящее время ориентируются на подземное дробление руды в стационарных установках до крупности 200—250 мм (размеры кусков, поступающих в дробилку, 700—1000 мм).
Устройство подземных дробилок и организация подземного дробления — одно из важнейших мероприятий, проводимых в настоящее время на ряде горнорудных предприятий России.
Большое значение при вскрытии месторождения имеет высота этажа.
На выбор высоты этажа влияет много факторов; угол падения, мощность рудного тела, длина его по простиранию, характер руды и окружающих пород, принятые способ вскрытия, система разработки, стоимость проходки выработок, заданные сроки подготовки и выемки этажа, требование дополнительной разведки и др.
Целесообразной высотой этажа следует считать такую, при которой капитальные и эксплуатационные затраты, зависящие от высоты этажа на 1 т извлеченных запасов, будут минимальные, работа безопасна, а сроки подготовки этажа короткие.
Высота этажа в практике разработки рудных месторождений в России колеблется в значительных пределах, чаще от 25—30 м до 50—80 м. Меньшую высоту этажа принимают при значительной нарушенности и плохой разведанности месторождения, а также при системах с креплением и закладкой.
В ближайшие годы следует ожидать увеличения высоты этажа при соответствующих условиях и системах разработки 100 м и более, так как имеются большие технические достижения в скоростном проведении горных выработок, часто стали применяться высокопроизводительные системы и намечается устройство в крупных блоках специальных лифтов для подъема людей, материалов и оборудования. Такая высота этажа запроектирована для ряда шахт Кривбасса и других горнорудных районов.
При разработке пологопадающих месторождений рудное тело разделяют на панели шириной чаще до 50—60 м. Внедряя мощные скреперные лебедки и применяя глубокие скважины!, увеличивают ширину панелей (в новых проектах разработки таких месторождений — до 100—120 м: Джезказганский, Миргалимсайский и другие рудники). При применении мощного самоходного оборудования ширина панели может быть еще более увеличена.