Лекция 5. Классификация способов вскрытия месторождений

Под способом вскрытия понимается сочетание основных и вспомогательных вскрывающих выработок и их расположение относительно месторождения.

Широкое распространение получила классификация способов вскрытия по сочетанию основных выработок со вспомогательными. По этому принципу различают простые и комбинированные способы вскрытия.

К простым относятся способы, при которых независимо от шага вскрытия выдача горной массы из любого горизонта на дневную поверхность осуществляется по основной вскрывающей выработке.

При комбинированных способах вскрытие шахтного поля осуществляется проведением основных и вспомогательных вскрывающих выработок, по которым совершается ступенчатый подъем горной массы на дневную поверхность, например, скиповой и слепой вертикальный стволы, скиповой и слепой наклонный стволы и др. При разработке месторождений на очень большой глубине этот способ вскрытия является единственным.

Рациональный способ вскрытия должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать безопасность труда и благоприятные физиологические условия для работающих как при проведении горных выработок, так и в период разработки месторождения; быть наиболее экономичным по капитальным затратам, эксплуатационным расходам и обеспечивать полноту выемки запасов руды, необходимые темпы вскрытия и интенсивность отработки месторождения.

Рациональный способ вскрытия выбирается из вариантов, приемлемых для данного шахтного поля, на основе технико-экономического сравнения.

Главные вскрывающие выработки могут проходить: по месторождению; по пустым породам со стороны лежачего либо висячего боков или с флангов; по пустым породам и руде, пересекая рудное тело.

Ниже приводится классификация способов вскрытия месторождений, Простые способы:

1. Вскрытие вертикальным шахтным стволом по месторождению, лежачему боку, висячему боку и флангам.

Вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород (рисунок 1.2). При такой схеме вскрытия не требуется оставления охранного целика. Единственным недостатком является увеличение длины квершлагов с понижением уровня горных работ.

Вскрытие вертикальным шахтным стволом,расположенным в висячембоку месторождения (рисунок 2.1), осуществляется лишь в тех случаях, когда по условиям рельефа или застроенности поверхности нельзя ствол расположить в лежачем боку или когда породы лежачего бока сильно обводнены или неустойчивы.

Рисунок 2.1 - Схема вскрытия вертикальным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород ( - угол сдвижения горных пород в лежачем боку месторождения)

Рисунок 2.2 - Схема вскрытия вертикальным шахтным стволом, расположенным в висячем боку месторождения ( - угол сдвижения горных пород в висячем боку месторождения)

Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пройденным по месторождению (рисунок 2.3), встречается крайне редко из-за необходимости оставления значительных запасов полезного ископаемого в целиках.

Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пересекающим месторождение (рисунок 2.4), осуществляют при разработке маломощных большого простирания пологих залежей бедных руд. Необходимость оставления полезного ископаемого в охранном целике для предохранения ствола от разрушения не является препятствием для применения такой схемы вскрытия по двум причинам: во-первых, запасы в охранном целике незначительны по сравнению с общими запасами, а во-вторых, сокращается длина квершлагов

Рисунок 2.4 - Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пройденным по месторождению

Рисунок 2.5 - Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пересекающим месторождение

2. Вскрытие наклонным шахтным стволом по месторождению, лежачему боку и флангам.

Вскрытие наклонным шахтным стволом,расположенным в лежачембоку месторождения за зоной сдвижения пород (рисунок 2.6), применяют для наклонных и пологих рудных залежей и мощных угольных пластов. Достоинством такой схемы вскрытия является незначительная длина квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.

Следует отметить, что схема вскрытия наклонными шахтными стволами, расположенными в лежачем боку, применяется и при разработке мощных крутых месторождений (рисунок 2.7). Основное достоинство этой схемы вскрытия заключается в возможности использования высокопроизводительного конвейерного транспорта. Основной недостаток такого варианта вскрытия - большая длина наклонных стволов.

3. Вскрытие штольней по месторождению, лежачему боку, висячему боку. Вскрытие месторождения штольней применяется при гористом рельефеместности (рисунок 2.8).

Штольни можно располагать как в лежачем, так и в висячем боку залежи. Большое внимание следует уделять месту заложения штольни. Так, устье штольни должно располагаться выше уровня воды в горной долине с учетом возможного разлива рек. Наземные сооружения штольни не должны подвергаться оползням и лавинам. Основными преимуществами вскрытия месторождений штольнями являются отсутствие расходов по подъему и водоотливу, высокие скорости проведения вскрывающей выработки, простота комплекса поверхностных сооружений и др.

Рисунок 2.6 - Вскрытие наклонным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения пород

Рисунок 2.7 - Схема вскрытия наклонными шахтными стволами, расположенными в лежачем боку при разработке мощных крутых месторождений

Рисунок 2.8 - Схема вскрытия месторождения штольней

В комбинированном способе вскрытия месторождения сочетается несколько простых способов. Комбинированные способы:

1. Вертикальный шахтный ствол с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол.

2. Вертикальный шахтный ствол с поверхности с переходом в наклонный шахтный ствол.

3. Наклонный шахтный ствол с поверхности с переходом в наклонные слепые стволы.

4. Штольня с переходом в вертикальные слепые стволы.

5. Штольня с переходом в наклонные слепые стволы.

Это вызвано тем, что при разработке месторождений на большой глубине или при изменяющихся условиях залегания рудного тела в различных частях месторождения применение какого-либо одного простого способа вскрытия не может обеспечить необходимую производственную мощность предприятия. Иногда комбинированный способ вскрытия применяется вынужденно, когда были допущены ошибки в первоначальном выборе способа вскрытия, например, из-за недостаточной разведанности месторождения.

Однако комбинированные способы вскрытия имеют ряд недостатков. Прежде всего, возникает необходимость в проведении и обслуживании нескольких вскрывающих выработок. Ступенчатый подъем приводит к многократным перегрузкам полезного ископаемого. Спуск и подъем людей, материалов и оборудования при комбинированных способах вскрытия значительно усложняется. На рисунке 2.9 показана схема вскрытия вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол (ступенчатое вскрытие).

1 – вертикальный шахтный ствол; 2 – вертикальный слепой ствол

Рисунок 2.9 - Схема вскрытия вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол (ступенчатое вскрытие)

При такой схеме вскрытия уменьшается длина квершлагов, особенно на нижних горизонтах. Ступенчатое вскрытие позволяет повысить производительность подъема из-за уменьшения глубины подъемных стволов. Заметим, что при большой глубине стволов собственная масса подъемных канатов очень велика, что затрудняет работу подъема, а иногда и делает ее экономически невыгодной.

Вскрытие вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в наклонный слепой ствол применяется при разработке глубокозалегающих месторождений, меняющих с глубиной угол падения (рисунок 2.10). Такая схема вскрытия позволяет значительно сократить длину квершлагов на нижних горизонтах.

1 – вертикальный шахтный ствол; 2 – наклонный слепой ствол

Рисунок 2.10 - Вскрытие вертикальным шахтным стволом с оверхности с переходом в наклонный слепой ствол

Вскрытие штольней с переходом на слепые вертикальные или наклонные стволы применяется в том случае, когда возникает необходимость в отработке части залежи, расположенной ниже уровня штольни (рисунок 2.11). Выбор вертикального или наклонного слепого ствола определяется в основном условиями залегания месторождения.

1 – штольня; 2 – слепой вертикальный или наклонный ствол

Рисунок 3.11 - Вскрытие штольней с переходом на слепые вертикальные или наклонные стволы

Горные выработки и поверхностные здания и сооружения, находящиеся в пределах зоны сдвижения, могут выходить из строя даже при незначительных деформациях. Чтобы этого не случилось, поверхностные сооружения и выработки должны находиться за пределами зоны сдвижения или, в крайнем случае, необходимо под ними оставлять охранные целики из полезного ископаемого. Заметим, что последующая разработка таких целиков сопряжена с большими потерями полезного ископаемого и значительными материальными затратами. До 09.03.17 Каз