Подготовительные и нарезные выработки
Подготовительными выработками обычно называют те горные выработки, которые разделяют шахтное поле на отдельные выемочные участки и обеспечивают условия проведения нарезных работ для подготовки их к очистной выемке.
К подготовительным выработкам относятся: откаточные штреки и орты на основных горизонтах, вентиляционные штреки, бремсберги, уклоны, людские ходки, наклонные съезды, блоковые восстающие. Эти выработки служат для транспортирования горной массы, материалов, оборудования, проветривания и передвижения людей.
В зависимости от горнотехнических условий с учетом назначения подготовительные выработки могут быть пройдены горизонтальными, наклонными и вертикальными по рудным телам или по пустым породам. Если эти выработки пройдены по пустым породам, то их называют полевыми.
Работы, связанные с проведением подготовительных выработок, называют подготовительными.
Подготовительные выработки, проводимые по руде в пределах блоков, панелей, столбов и других выемочных участков для создания фронта очистных работ, называют нарезными.
К нарезным выработкам относятся:
Выработки, разделяющие блок на отдельные подэтажи, камеры или слои - подэтажные буровые штреки и орты;
Выработки, пройденные для образования отрезных щелей и компенсационных пространств - отрезные восстающие, подсечные штреки и орты;
Выработки горизонта выпуска и доставки руды - скреперные, конвейерные, доставочные штреки, орты, рудоспуски в пределах блока, дучки, воронки, траншеи, погрузочные заезды, вентиляционные сбойки, ниши и камеры для размещения вибропитателей и лебедок, а также камеры, орты, служащие для вторичного дробления. Р30.03.17
Нарезные выработки также могут быть горизонтальными, наклонными и вертикальными. Эти выработки предназначены для бурения скважин и шпуров, доставки и выпуска руды и закладочных материалов, проветривания и передвижения людей.
Отношение объема или общая длина всех подготовительных и нарезных выработок к объему вынимаемого запаса руды служит одной из мер оценки той или иной системы разработки и называется коэффициентом подготовки.
Подготовительные выработки, которые проходят на уровне основного откаточного горизонта называют этажными.
Горизонтом называется местоположение совокупности горных выработок, расположенных на одном уровне, измеряемом высотной отметкой. Все горизонты являются этажными и по своему назначению обычно разделяются на основные, концентрационные, горизонты вторичного дробления.
Основной горизонт представляет собой откаточный горизонт, по которому горная масса транспортируется к околоствольному двору.
Концентрационным горизонтом называется основной горизонт, на который перепускается отбитая руда по рудоспуску из вышележащих этажей. Каждый концентрационный горизонт обслуживает одновременно 2-3 и более этажей по доставке и транспортировке их отбитой руды к рудничному двору. Таким образом, при эксплуатации концентрационного горизонта не требуется строительство околоствольных дворов на вышележащих этажах, что позволяет значительно сокращать как эксплуатационные, так и капитальные затраты.
Горизонты или этажи отрабатываются по простиранию, как правило, на двух крыльях шахтного поля.
Способы подготовки шахтного поляВ зависимости от элементов залегания месторождений с учетом экономической эффективности их разработки шахтное поле делят на этажи, панели, длинные столбы по падению и блоки. Такое деление шахтного поля определяет, соответственно, его способы подготовки. Таким образом, при подземной разработке месторождений полезных ископаемых применяют этажный, панельный, блоковый, длинные столбы по падению, так называемые - погоризонтный и комбинированный способы подготовки шахтного поля (рис. 1).
Все указанные способы широко применяются при разработке пластовых месторождений. При разработке рудных месторождений наибольшее распространение получили этажный и панельный способы подготовки шахтного поля.
Выбор способа подготовки шахтного поля осуществляется в зависимости от геологических и горнотехнических условий месторождений с учетом уровня технической вооруженности. Производят технико-экономические расчеты по затратам, связанным с проведением подготовительных и нарезных выработок, очистными работами, транспортированием отбитой руды, а также капитальными затратами по приобретению машин и оборудования.
Панельный способ(рис. 6.1)применяется при пологом залегании ме-сторождения. Шахтное поле делится откаточными штреками (главными и панельными) на панели шириной 60–200 м и длиной до нескольких сотен метров (эти параметры зависят от размеров месторождения, применяемой системы разработки и механизации основных технологических процессов очистной выемки).
Рис. 6.1. Панельный способ подготовки: 1 – главный ствол; 2 – вентиляционный ствол; 3 – главный штрек; 4 – вентиляционный штрек; 5 – панельный штрек; 6 – панельный вентиляционный штрек; 7 – панель
Этажный способ подготовки шахтных полей(рис. 6.2)применяется при разработке крутопадающих и наклонных месторождений. Для разработки наклонных и крутопадающих рудных месторождений этаж делится по простиранию на блоки. Деление этажа на добычные блоки осуществляется блоковыми восстающими, а при разработке мощных месторождений – блоковыми восстающими и откаточными ортами.
Этажом называют часть шахтного поля, ограниченную по падению откаточным и вентиляционными штреками, а по простиранию - границами шахтного поля.
При простом способе подготовка блока начинается с откаточного горизонта. Такая схема подготовки более длительна по времени, так как до начала разработки этажа необходимо вскрыть, сдренировать и подготовить на 70-80% откаточный горизонт; пройти в трех-пяти блоках несколько этажных восстающих; разрезать из восстающих блоковые орты или штреки, пройти приемные выработки и вентиляционные сбойки.
Рис. 6.2. Этажный способ подготовки: 1 – главный ствол; 2 – квершлаг; 3 – откаточный штрек; 4 – блоковый восстающий; 5 – добычной блок; 6 – этаж
Р 06.04.17
Комбинированный способ предполагает,что месторождение по высотеделится на этажи, а этаж – на панели. Он применяется при разработке наклонных месторождений.
По расположению откаточных (подготовительных) выработок относительно рудного тела подготовка месторождений может быть рудной, полевой и комбинированной.
При рудной подготовке откаточные штреки проводят по рудному телу. При полевой подготовке они располагаются в породах лежачего или висячего бока, а иногда в том и другом боках вмещающих пород одновременно.
При разработке рудных тел наклонного и крутого падения мощностью больше 30 м, как правило, откаточные штреки проводят параллельно в висячем и лежачем боках и соединяются между собой ортами. В этом случае блоки располагаются вкрест простирания рудного тела, то есть дучки для выпуска руды из блоков располагаются в ортах.
При комбинированной подготовке откаточного горизонта штреки проводят по руде и по породе и соединяют их сбойками.
В зависимости от типа подготовительных выработок, при помощи которых производится деление балансовых запасов этажа на добычные блоки, различают штрековую и ортовую подготовку. Штрековая или ортовая схема подготовки откаточного горизонта принимается в зависимости от расположения блоков на этаже, определяемого, в свою очередь, мощностью рудного тела.
При штрековой подготовке деление этажа на блоки производится только откаточными штреками и восстающими (рис. 6.2). Штрековая подготовка применяется при разработке крутопадающих рудных тел небольшой мощности до 30 м. Блоки с длинной стороной располагаются по простиранию вдоль штрека, то есть принимается штрековая схема подготовки откаточного горизонта.
При штрековой схеме подготовки откаточного горизонта погрузочные пункты располагаются вдоль откаточного штрека. Такими погрузочными пунктами являются дучки, выпускные люки рудоспусков и погрузочные заезды при применении погрузочных машин.
Ортовая подготовка–это деление этажа на блоки откаточнымиштреками, ортами и восстающими. (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Ортовая подготовка мощного крутопадающего месторождения: 1 – главный ствол; 2 – квершлаг; 3 – главный (полевой) штрек; 4 – откаточный орт; 5 – откаточный штрек; 6 – вентиляционный ствол; 7 – добычной блок
При ортовой схеме подготовки откаточного горизонта погрузочные пункты располагаются в ортах-заездах или в соединительных откаточных ортах. При этом схема транспорта может быть тупиковой, кольцевой и петлевой. Аналогичные схемы транспорта применяются также при штрековой схеме подготовки откаточного горизонта.
Ортовая подготовка откаточного горизонта применяется при мощных и весьма мощных рудных тел. Блоки с длинной стороной располагают вкрест простирания рудного тела.
Различные сочетания рудных и полевых штреков и их расположение относительно простирания месторождения определят схемы транспортирования грузов откаточных горизонтов.
В зависимости от направления движения грузопотоков на откаточном горизонте различают две основные схемы транспортировки грузов - тупиковую и кольцевую, а также и комбинированную подготовку.
1 – двухпутный штрек; 2 – орт
Рисунок 3.16 - Тупиковая ортовая подготовка откаточного горизонта
При тупиковой схеме транспортировки грузов из двухпутного (рудного или полевого) откаточного штрека через каждые 50-60 м по простиранию рудной залежи проводят тупиковые орты-заезды. При этой схеме откатка грузов несколько усложняется за счет того, что заезд составов в орты и их выезд происходят изменением направления движения поездов в одних и тех же выработках. Тупиковая подготовка применяется при небольшой производительности этажей, которая достигается работой одного или двух составов вагонеток на горизонте.
При кольцевой схеме транспортировки грузопотоков движение составов значительно упрощается и происходит в одном направлении. Кольцевая подготовка применяется при большой производительностигоризонтов.
1 – двухпутный штрек; 2 – орт; 3 – однопутный штрек
Рисунок 3.17 - Кольцевая ортовая подготовка откаточного горизонта
При кольцевой схеме орты проводят между однопутным рудным или полевым штреком и двухпутным полевым штреком. Наличие двух штреков обеспечивает хорошие условия для транспорта и проветривания основного горизонта
Комбинированная подготовка применяется редко,только при высокомгорном давлении. В этом случае проходят тупиковые орты, а для организации кольцевой откатки в породах лежачего бока закладывают два откаточных штрека.
В неустойчивых породах длительное сохранение двухпутных откаточных штреков, имеющих площадь поперечного сечения до 20 м2 и находящихся в зоне влияния горных работ, становится затруднительным. Поэтому двухпутные штреки проводят на значительном расстоянии от рудного тела, а с целью сокра-щения длины ортов-заездов вблизи рудного тела проводят однопутный вспомогательный штрек (рисунок 3.18). В породах висячего бока проводят однопутный откаточный штрек. Штреки лежачего бока сбиваются между собой квершлагами.
1 – квершлаг; 2 – однопутный вспомогательный; 3 – двухпутный откаточный штрек; 4 –
орты
Рисунок 3.18 - Тупиковая ортовая подготовка откаточного горизонта в неустойчивых породах
Классификация способов и схем подготовки:
I. Традиционная технология разработки
А. Крутопадающие и наклонные месторождения
- Подготовка этажными штреками и ортами: а) по тупиковой схеме; б) по кольцевой схеме.
- Подготовка этажными ортами и штреками: а) по тупиковой схеме; б) по кольцевой схеме.
- Безортовая подготовка.
- Подготовка с заглубленным расположением откаточного горизонта (ниже этажа).
Б. Пологие и горизонтальные месторождения
1. Панельная подготовка - главными и панельными штреками.
2. Беспанельная подготовка - главными откаточными и выемочными штреками.
II. Разработка месторождений в сложных гидрогеологических условиях
1 Подготовка одним горизонтом;
2 Подготовка двумя горизонтами:
- верхний дренажный горизонт с дренажными выработками и сквозными фильтрами;
- рабочий горизонт с веером водопонижающих скважин в верхнюю часть месторождения.
3. Подготовка тремя горизонтами:
-верхний дренажный горизонт с дренажными выработками и сквозными фильтрами;
-рабочий горизонт с веером водопонижающих скважин в верхнюю часть месторождения;
- нижний дренажный (2-й рабочий) горизонт с дренажными выработками (подготовительными).
III. Разработка месторождений методом выщелачивания
1. Подготовка вертикальными и наклонными нагнетательными и разгрузочными скважинами, заложенными с поверхности:
а) по линейной схеме; б) по кольцевой (ячеистой) схеме.
2. Подготовка горными выработками с предварительным рыхлением рудных блоков взрывами и орошение отбитой руды из подземных выработок.
3. Подготовка горными выработками без предварительного рыхления рудных блоков с нагнетанием выщелачиваемых растворов в трещиноватый массив под давлением.
4.Комбинированная подготовка дренажными горными выработками и нагнетательными скважинами, заложенными с поверхности.
Схема подготовки месторождений при применении самоходного оборудования должна предусматривать:
- безрельсовые транспортные и доставочные штреки и другие горизонтальные и наклонные выработки на промежуточных этажах (или
подэтажах) с транспортированием (доставкой) горной массы и материалов самоходным оборудованием;
- конструкцию систем разработки, обеспечивающую свободное перемещение самоходных машин из одних рабочих мест в другие, находящиеся на одном и разных уровнях в одном или нескольких смежных блоках; оптимальное расстояние доставки горной массы и др.;
- доставку в очистные и подготовительные забои и на другие рабочие места трудящихся и материалов самоходными машинами;
- возможность подготовки запасов к разработке отдельными участками шахтного поля, вскрытыми автотранспортными уклонами.
Для характеристики объема подготовительных работ пользуются показателем - удельный объем подготовительных работ, который выражает процентное отношение объема подготовительных выработок к объему руды в этаже или блоке. В зависимости от системы разработки и характера месторождения удельный объем подготовительных работ изменяется от 2 до 15%, иногда достигает 25%. Нередко удельный объем подготовки определяют как отношение объема добычи руды из подготовительных выработок к извлекаемым запасам блока. Однако этот показатель не отражает объема полевой подготовки. Объем подготовительных работ характеризуется также числом погонных метров подготовительных выработок, приходящихся на 1000 т готовых к выемке запасов руды.
Коэффициент подготовки и нарезки камеры, показывающий общую длину подготовительно-нарезных выработок приходящуюся на 1000 т подготовленных к очистной выемке запасов руды:
kпн=1000• Lпн/Vо.д,п.м./1000т подготовленных запасов к очистной выемке,
где Lпн -суммарная длина подготовительно-нарезных выработок,п.м.;
Vо.д-подготовленные к очистной выемке запасы руды,т.
Удельный объем подготовительно-нарезных работ, приходящийся на 1000 т запасов руды:
KПН=1000• Vпн /Vо.д , м3 /1000 т подготовленных запасов к очистной выемке.
где Vпн - суммарный объем подготовительно-нарезных выработок, м3.
Наибольшее влияние на способ подготовки оказывают мощность, угол падения залежи и механические свойства пород и руд. При маломощном крутопадающем рудном теле горизонт может быть подготовлен одним откаточным штреком, а при большей мощности по условиям транспорта и вентиляции необходимо проходить два, а то и три откаточных штрека.
На подготовку месторождений, залегающих в сложных гидрогеологических условиях, большое влияние оказывают принятые схемы осушения шахтных полей.
Выбор между полевой и рудной подготовкой зависит от следующихфакторов: мощности рудного тела, направления очистной выемки, способа проветривания (центральное или фланговое) и др. В мощных и весьма мощных рудных телах чаще применяют полевую подготовку.
Полевая подготовка имеет ряд достоинств: незначительные расходы на ремонт крепи; сокращаются потери руды в междуэтажных целиках. Отработку целиков можно начинать после окончания выемки блока без нарушения схемы вентиляции; удобнее и проще общая схема вентиляции. В отдельных случаях, например при фланговом проветривании и отступающей выемке, штрек вышележащего этажа может быть сохранен для вентиляции, если он проведен на значительном расстоянии от рудного тела. В рудных телах небольшой мощности, имеющих извилистые контуры, рудный штрек неприемлем для электровозной откатки.
Основной недостаток полевой подготовки - большие первоначальные затраты на подготовительные работы вследствие необходимости проводить квершлаги до рудного тела. В отличие от рудного штрека проведение полевого частично не окупается попутно добытой рудой. В отдельных случаях ухудшается дренаж и усложняется попутная разведка месторождения.
Выбор между полевой и рудной подготовкой часто связан с выбором схемы проветривания и направления выемки.
В особую группу выделяют нарезные выработки, проводимые в пределах блоков, панелей и столбов непосредственно для очистной выемки.
К нарезным выработкам относятся:
- подэтажиые и слоевые горизонтальные выработки, разделяющие блок на отдельные выемочные подэтажи или слои;
- выработки горизонта скреперования - штреки или орты, служащие для скреперной доставки отбитой руды до выработок основного горизонта, а также для вторичного дробления руды;
- выработки горизонта грохочения - камеры, штреки, орты, служащие для вторичного дробления отбитой руды и перепуска ее на основной горизонт;
- выработки горизонта подсечки, служащие для отделения добываемого массива руды от днища блока;
- отрезные восстающие и щели, горизонтальные и вертикальные ходки, вентиляционные сбойки и ряд других выработок, рассмотрение которых вследствие их тесной связи с очистной выемкой возможно только при изучении отдельных систем разработки.
Технико-экономическое сравнение вариантов подготовки.
Метод вариантов применяется в случаях,когда можно применитьнесколько способов подготовки. По каждому варианту определяется сумма затрат на 1 т добычи, зависящих от рассматриваемого способа.
В суммарные затраты входят стоимости проведения выработок, поддержания выработок, подземной откатки, вентиляции подземных работ, осушения месторождения, возврата затрат на проведение штреков или ортов в рудном теле от реализации добытой руды.
Удельное значение суммарных затрат на 1 т добычи:
Q = (QпрQподQоткQвQосQвозвр )(1-р) /Т,
где Qпр - стоимость проведения выработок;
Qпод - стоимость поддержания выработок;
Qотк - стоимость откатки руды;
Qв - стоимость вентиляции;
Qос - стоимость осушения месторождения;
Qвозвр - стоимость возврата от реализации добычи руды;
Т - запас этажа,
т; - коэффициент извлечения запасов руды;
р – коэффициент разубоживания руды.
Способы подготовки с разницей удельного значения q в 10-15% считаются экономически равноценными.
Выбранный по экономическим преимуществам способ подготовки должен быть проверен на обеспечение надлежащего опережения подготовки по отношению очистной выемки при заданной годовой производительности горизонта.
Дата добавления: 2017-05-18; просмотров: 12492;