Шахта, шахтне поле, запаси

Шахта – це гірничопромислове підприємство, яке здійснює видобуток корисних копалин підземним способом. При видобутку підземним способом руди шахту називають рудником. При видобутку вугілля відкритим способом – розрізом.

В поняття «шахта» входять наземні споруди та сукупність гірничих виробок, призначених для розробки родовища в межах шахтного поля.

Шахтне поле – це родовище або його частина, відведена для розробки однією шахтою. В шахтному полі вугільної шахти може бути один або декілька вугільних пластів. Шахтне поле має свої кордони, які визначають його розміри. Кордони шахтного поля бувають природними, коли вони проходять по великим геологічним порушенням, або коли пласти виходять під наноси, та штучними – визначеними в процесі виділення поля конкретної шахти.

Шахтному полю бажають придати форму прямокутника, витягнутого в напрямку простягання пласта. відстань між кордонами шахтного поля по простяганню називають розміром шахтного поля по простяганню і позначають літерою S (рис. 1-8).

Рис. 1‑8 – Зображення шахтного поля на гірничих кресленнях

Нижній і верхній кордони шахтного поля, якщо вони є штучними кордонами, прагнуть задати по ізогіпсам пласта. Верхній кордон АВ називають кордоном по підняттю, або верхнім технічним кордоном, нижній кордон DС – кордон по падінню, або нижнім технічним кордоном, лінії AD і ВС – кордонами по простяганню. Відстань між верхнім і нижнім технічними кордонами називають розміром шахтного поля по падінню і позначають літерою – Н.

На рис. 1-8 зображено шахтне поле, яке розміщене на непорушеному пласті, що має вигляд правильної площини. Такі пласти в природі зустрічаються рідко. Частіше пласти мають хвилясту поверхню і поділені на окремі ділянки тектонічними порушеннями. Тому шахтні поля мають різноманітні конфігурації.

Реальні розміри шахтних полів такі: для пологих пластів від 3 до 10-12 км по простяганню та 1,5-5 км по падінні; для крутих – 2,5-7 км по простяганню та 0,8-1,5 км по падінню. Характер залягання вугільного пласта досить повно відображається на графіках ізогіпсами, тобто лініями, отриманими внаслідок перетинання пласта горизонтальними площинами на даній глибині.

Для зображення форми залягання пласта вугілля ізогіпси його підошви або покрівлі проектують при падінні під кутом 0…60⁰ на горизонтальну, а при більшому куті падіння – на вертикальну площину.

Кількість корисних копалин в межах шахтного поля називають запасами шахтного поля.

Запаси корисних копалин за господарським значенням розподіляються на геологічні, балансові, забалансові і промислові.

Геологічні запасиZ_г – це загальні запаси родовища, які поміщені у надрах землі.

БалансовіZ_б – це запаси, які економічно доцільно розробляти і які задовольняють кондиціям (вимогам) по потужності, якості вугілля.

ЗабалансовіZ_з – це запаси корисних копалин, використання яких у наш час економічно недоцільно внаслідок їх некондиційної потужності, низького вмісту цінних компонентів, дуже складних умов експлуатації, великої зольності та інше. Такі запаси у майбутньому з розвитком гірничодобувної техніки й технології можуть перейти до категорії балансових запасів.

Промислові запасиZ_пр – це балансові запаси за винятком втрат.

Втрати – це частина корисних копалин, які назавжди залишаються у надрах землі. Вони складаються з:

загальношахтних втрат на охоронні цілики навколо капітальних гірничих виробок, під залізницями на поверхні, водоймами, бар’єрними ціликами;

експлуатаційних витрат, які залежать від прийнятих систем розробки пластів;

геологічних втрат, це втрати біля геологічних порушень.

Загальні втрати по шахті залежать від гірничо-геологічних умов залягання пластів і коливаються в широких межах. Для орієнтовних розрахунків можна користуватися коефіцієнтом вилучення С: для тонких пластів – 0,90-0,92; середньої потужності – 0,85-0,88; потужних пологих – 0,82-0,85 і для потужних крутих пластів – 0,75-0,8. Знаючи коефіцієнт вилучення вугілля і балансові запаси в шахтному полі, можна підрахувати промислові запаси:

Z_пр = Z_б∙С.

Між промисловими запасами вугілля в шахтному полі та терміном служби шахти діє залежність:

,

де Т – термін служби шахти, років;

Z_пр – промислові запаси вугілля в шахтному полі, т;

А – проектна потужність шахти, т/рік.

Повний строк служби шахти буде більшим на 3-5 років, які потрібні для врахування періоду розвитку і затухання проектної потужності шахти, тобто

Т_п = Т + t_р + t_з

Сучасні шахти проектують на потужність: 1,2; 1,5: 1,8; 2,4; 3,0; 3,6 млн. т на рік. Термін служби таких шахт проектується на 50-60 років.