Форми залягання родовищ корисних копалин

· Забалансові

Промислові запаси – це балансові запаси після виключення запасів в захисних ціликах споруджень, об’єктів, які в даний час добувати неможливо без проведення певних робіт по ліквідації ціликів. Промислові запаси і є безпосередньо об’єктом розробки.

Втрати руди при підземній розробці родовища відбуваються в результаті неповної відбійки руди по контуру рудного тіла, неповного випуску відбитої руди, в ціликах, залишених в очисному просторі.

Втрати визначають за формулою: Засмічення визначають за формулою:

Б Ар.м._.– Апор. Ар – Ар.м.

В = (1– –– х ––––––––––) х 100% З = (–––––––––) х 100%

Д Ар –– Апор Ар – Апор

Б - балансові запаси руди, т Д – кількість видобутої рудної маси, т

А_р – вміст металу в руді, % А_р.м. – вміст металу в рудній масі %

А_пор - вміст металу в пустій породі.

6. Пошуки та розвідка родовищ

Родовища корисних копалин залягають в земній корі в самих різноманітних умовах і на різній глибині від поверхні землі. Їх необхідно знайти, всебічно вивчити і дати промислову оцінку.

Комплекс робіт по виявленню родовищ корисних копалин називають пошуками, а по їх детальному вивченню і визначенню промислової цінності – розвідкою.

Разом пошуки і розвідку називають геологорозвідувальними роботами.

Основна мета цих робіт:

· Пошук родовищ різноманітних корисних копалин

· Вивчення загальної геологічної побудови району

· Визначення форм, розмірів і положення родовища в просторі

· Вивчення фізико-механічних властивостей корисної копалини і вміщаючих порід та якісних характеристик корисної копалини

· Вивчення гідрогеологічних особливостей родовища

· Підрахунок запасів корисної копалини в родовищах і визначення її цінності.

В складних гірничо-геологічних умовах використовують геофізичні методи. Вони основані на неоднакових фізичних властивостях гірських порід і руд (магнітні та електричні властивості, щільність, швидкість поширення пружних хвиль), геофізичні методи потребують високо чутливої апаратури, а також сучасних засобів обчислювальної техніки.

Найбільш поширені геофізичні методи:

· Магнітометрія (вимірювання природного магнітного поля)

· Гравіметрія (дослідження гравітаційного поля)

· Електрометрія (основана на різній електропровідності гірських порід)

· Сейсмометрія (вимірювання швидкості проходження в земній корі коливань пружних хвиль)

7. Основні положення підземної розробки рудних родовищ

Шахта – окрема виробнича одиниця по видобутку корисної копалини підземним способом.

Шахтне поле – частина родовища, відведена шахті для розробки.

При розробці крутоспадних родовищ шахтне поле поділяють на поверхи та блоки.

Поверх – частина шахтного поля, обмежена за простяганням розмірами шахтного поля, а за падінням – відкотними та вентиляційними штреками.

Висота поверху – відстань по вертикалі між штреками, які обмежують поверх.

Блок – частина поверху, обмежена підняттєвими або умовними границями. Блок являється виймальною одиницею, в межах якої ведуть видобуток руди.

Висота блоку дорівнює висоті поверху, підповерху.

РОЗТАШУВАННЯ І КІЛЬКІСТЬ СТВОЛІВ ШАХТ

Важливими факторами, які визначають місце розташування головних стволів шахт є:

· наявність на поверхні зручної площадки для розміщення поверхневого технічного комплексу будівель, споруджень, під’їзних шляхів (колій);

· збереження цієї площадки на весь період і особливо наносних порід, щоб площадка не виявилася в зоні розвитку пливунів;

· мінімальні капітальні та експлуатаційні витрати, які залежать від розташування ствола.

Місце розташування ствола визначають в двох напрямках:

за простяганням і навхрест простяганню родовища.

За простяганням ствол шахти розташовують проти центра тяжіння запасів руди в родовищі, що забезпечує мінімальну вартість підземного транспорту руди.

Рудні поклади розподіляють на умовні блоки і визначають запаси руди в кожному блоці. Якщо потужність покладів постійна, то при рішенні задачі можна оперувати не запасами руди в тоннах, а площами блоків, так як вони пропорційні.

В дійсності ствол шахти розташовується в деякій області коло знайденої лінії внаслідок неминучих похибок визначення вихідних даних. Шахти по лінії навхрест простягання розташовують за межами границь зони зсування порід. З цією метою по лінії закладання ствола навхрест простяганню будують розріз по родовищу і на ньому, використовуючи викладені правила, наносять границі зони зсування порід лежачого та висячого боків з граничної або проектної глибини розробки. На поверхні від границі зони зсування залишають охоронну берму, ширину якої приймають рівною 50-100 м, залежно від продуктивності шахти і ступеня вивчення родовища.

Помилки визначення місця розташування ствола шахти і особливо по лінії навхрест простяганню можуть призвести до необхідності багатомільйонних додаткових затрат на будівництво нового ствола, якщо діючий попадає в межі зони зсування порід. Остаточно місце закладання ствола уточнюють з урахуванням вищеназваних факторів. Допоміжні стволи шахт розташовують теж за межами границь зони зсування порід. При річній продуктивності шахти до 4-4,5 млн. тонн споруджують головний ствол шахти, як правило скіпо-клітьовий.

Мінімальна кількість допоміжних шахт - 1 при фланговому розкритті і 2 - при центральному розташуванні головного стволу. Проте при великій довжині шахтного поля його розділяють на декілька вентиляційних ділянок і на кожній проходять вентиляційні стволи.

Загальна кількість шахт звично складає: 3-4 при річній продуктивності до 3 млн. тонн, 5-6 при продуктивності 5-7 млн. тонн.

8. Класифікація гірничих виробок. Форми і розміри виробок. Капітальні, підготовчі, нарізні та очисні виробки. Функціональні характеристики гірничих виробок.

Розробка будь-якого родовища корисної копалини вимагає виконання великого обсягу робіт по проведенню різноманітних гірничих виробок.

Гірничі роботи – це комплекс робіт по проведенню, підтриманню гірничих виробок і виймання корисної копалини із надр.

При виконанні гірничих робіт використовують різноманітне устаткування – гірничі машини (перфоратори, бурові установки, доставні машини та інше).

Гірничі роботи і гірничі виробки залежно від способу розробки бувають відкритими та підземними. Перші виконуються на денній поверхні, а другі – на деякій глибині від неї.

В подальшому відповідно до фаху підготовки спеціалістів. будуть розглянуті тільки підземні гірничі виробки.

При спорудженні гірничо видобувного підприємства і в процесі розробки постійно доводиться проходити велику кількість різноманітних гірничих виробок.

Наприклад, в Криворізькому басейні щорічно проходять тільки протяжних підготовчих та нарізних. виробок по 150-170 км.

Гірнича виробка – це порожнина в масиві гірничих порід, утворена в результаті гірничих робіт з метою розвідки, розробки родовища корисної копалини, а також і для якоїсь іншої мети (тунелі метрополітену, каналізаційні підземні колектори, підземні заводи, гаражі, склади і т. інше)

Гірничі виробки класифікують за різними ознаками: за співвідношенням розмірів, за положенням їх в просторі, за стадіями розробки, за призначенням.

До камерних або об’ємних виробок відносять такі, довжина яких не на багато більша розмірів поперечного перерізу. Це, як правило, камери для розміщення різноманітного устаткування (водовідливу, підстанцій, підземного бункеру, медпункту та інші.

Протяжні гірничі виробки мають довжину в багато разів більшу від поперечного перерізу.

За стадіями розробки родовищ виробки розрізняють: розкриттєві або капітальні, підготовчі, нарізні та очисні.

Проходка одних – розкриттєвих (головні, допоміжні стволи шахт, штольні, квершлаги, та інші) фінансується за рахунок капітальних вкладень, і їх вартість

переноситься на 1 т запасів руди;

проходка підготовчих та нарізних виробок фінансується за рахунок експлуатаційних витрат. І їх вартість переноситься на собівартість видобутку пропорційно погашеним запасам руди.

Ці виробки проходять з метою підготовки родовища або його частини до видобутку руди.

Очисні виробки – виробки, в яких безпосередньо ведуть видобуток корисної копалини.

За положенням в просторі виробки бувають: вертикальними, горизонтальними та похилими. Необхідно відзначити, що суворо горизонтальних виробок не проводять, їх підошва на всьому простяганні ведеться з деяким нахилом в сторону біля ствольного двору рівним 0,03 – 0,007 (перевищення 3-7 м на довжині 1000 м) для стікання води та зменшення опору руху навантажених составів до стволу шахти.

9. Капітальними (основними) гірничими виробками називають виробки, які пройдені для розкриття родовища і знаходяться в експлуатації на весь термін відпрацювання родовища.

До капітальних відносять: стволи, шурфи, штольні, біля ствольні двори, квершлаги, камери різноманітного призначення виробки водовідливу, заклад альні виробки, вентиляційні виробки.

Підготовчими гірничими виробками називають гірничі виробки, які пройдені після розкриття родовища для підготовки до очисних робіт окремих його дільниць.

(відкоті орти, блокові підняттєві, рудоспуски)

Нарізними гірничими виробками називають гірничі виробки, які пройдені в межах блоку.

(підповерхові орти, штреки, відрізні підняттєві, дучки для випуску руди, виробки для підсічки блоків).

Ствол. За призначенням стволи поділяють на головні та вентиляційно-допоміжні.

Головні стволи залежно від характеру підйомних сосудів поділяють на:

· Скіпові (велика продуктивність)

· Скіпо-клітьові (середня продуктивність)

· Клітьові (мала продуктивність)

Вентиляційно-допоміжні стволи служать в якості запасного виходу на поверхню, видачі на поверхню брудного повітря.

Залежно від річної продуктивності шахти кількість стволів може бути від 2 до 5-7. Найбільш розповсюдженою являється схема з розташуванням головного ствола в центрі родовища, а вентиляційні – на флангах.

Приствольні двори -сукупність гірничих виробок, які з’єднують шахтний ствол з відкотними виробками, і камерами різного призначення (насосна підстанція, камера чекання, диспетчерська, медичний пункт, гараж для електровозів, протипожежне обладнання. В скіпових дворах розташовують опрокиди для вагонеток, а нижче камери для дробилки і завантажувального обладнання. Бункера та завантажувальне обладнання скіпів розташовують на дільниці 40-50 м, що потребує поглиблення стволу нижче основного транспортного горизонту на цю величину.

За характером руху вагонних составів розрізняють:

· Тупикові,

· Тупикові двобічні

· Кільцеві (петльові)

В біля ствольному дворі розташовують камери різного призначення:

· Водовідливна

· Електропідстанція

· Камера чекання робітників

· Медичний пункт

· Диспетчерська.

10. Проходка гірничих виробок

При розробці родовищ проходять велику кількість гірничих виробок. Їх проходять:

· механічним способом (прохідницькими комбайнами – ПК-10, ПК-12 - 50 м/добу)

· та буро підривним способом - руйнування масиву вибухами зарядів ВР

Цикл проходки:

Буріння - (ручний перфоратор на пневмопідтримках, на колонках – УПБ-1, самохідні бурові установки на колісно-рейковому ходу або пневматичному, оснащених 2-4 колонкових перфоратори з подавачами (СБКНС-2, БУР-2, УБШ-532, СБУ-2)

Заряджання (патроновані – вручну, за допомогою палки-набійника, та гранульовані розсипні ВР – порційний пневмозарядник «КУРАМА», «ЗП».

Підривають шпурові заряди вогневим, електровогневим та електричним способом.

Провітрювання ( нагнітальний, всмоктувальний, комбінований). Необхідна кількість повітря для провітрювання визначається за умовами: розрідження отруйних газів до допустимих санітарних норм і по виносу із виробки пилу і газу.

Ліквідація відказів та приведення вибою в безпечне становище.

Прибирання породи (навантажувальна ковшова машинаППН, навантажувальна машина безперервної дії ПНБ-3К).

Кріплення виробок – спорудження для збереження форми та розмірів поперечного перерізу та запобігання обвалів з боків та покрівлі.

Види кріплення:

· За матеріалами (дерев’яне, металеве, бетонне, кам’яне).

· За конструкцією – (суцільне-бетонне, кам’яне), та рамне (металеве, дерев’яне).

· За характером роботи – жорстке та піддатливе (УПК).

За співвідношенням За стадіями За положенням

розмірів розробки в просторі

Допоміжний ствол шахти призначений для виконання допоміжних функцій: провітрювання - (вентиляційна шахта), спуск закладочного матеріалу - (закладочна шахта).

Сліпий ствол шахти (сліпа шахта) відрізняється від просто ствола шахти тим, що не має безпосереднього виходу на денну поверхню. Сліпий ствол проходять з одного горизонту на другий і виконує він ті ж функції, що і ствол шахти.

Шурф – вертикальна гірнича виробка, пройдена з денної поверхні звичайно на відносно невелику глибину (декілька десятків метрів) з метою розвідки.

Інколи шурфи використовують і при експлуатації для виконання допоміжних функцій (частіше для провітрювання). Як правило шурфи проходять прямокутної форми перерізу. Рідко шурфи проходять похилими.

16. Горизонтальні гірничі виробки

Штольня – горизонтальна гірнича виробка, пройдена з денної поверхні і призначена для обслуговування підземних гірничих робіт в межах шахтного поля.

Штольні виконують ті ж функції, що і стволи шахт і залежно від виконуваних функцій бувають: головними та допоміжними.

Штольні можна проходити тільки при наявності відповідного гористого рельєфу місцевості.

Квершлаг * – горизонтальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню, проведена у вміщаючих породах навхрест простяганню родовища.

Розрізняють квершлаги: головні – проведені на основних горизонтах від головного стволу шахти, проміжні – проведені на проміжних горизонтах, допоміжні – проведені до допоміжних шахт.

Залежно від розташування квершлаги виконують різні функції: транспортування руди і породи, устаткування та матеріалів, пересування людей, провітрювання, каналізацію електричної та пневматичної енергії і таке інше.

Штрек * – горизонтальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню і розташована по простяганню крутих та похилих родовищ та вбудь якому напрямку на горизонтальних родовищах.

Штрек, який пройдено по родовищу, називається рудним, а пройдений по породах – польовим.

Штреки розташовані на рівні основних відкотних горизонтів називають головними або основними горизонтами відкотними. Штреки, розташовані між основними горизонтами. Називають під поверховими.

Залежно від функцій, які вони виконують, розрізняють штреки: відкотні, вентиляційні, підсічні, доставні, бурові та інше.

Орт – горизонтальна виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню і пройдена навхрест простяганню в межах родовища (по руді).

Звичайно до ортів відносять виробки, основна частина яких по довжині розташована в межах рудного тіла. Наприклад, ортом називають виробку, пройдену на довжині 20 м по пустій породі (власне кажучи квершлаг) і 80 м по руді. Відзначаються орти: головні відкотні, розташовані на відкотному горизонті і, які звично називають ортами – заїздами, і підповерхові, які проходять з різноманітною метою (бурові, підсічні, вентиляційні, ходові та інше) між основних горизонтів.

*Для деяких виробок використовують назви, які прийшли з німецької мови. Так штрек – від німецького erstreeken – простягатись, а квершлаг – від німецького uerkehrswege або querweqe – шлях сполучення поперечний (поперек).

17. Похилі гірничі виробки

Похилий ствол шахти (похила шахта), те ж саме, що і вертикальний ствол шахти, але пройдений під деяким кутом до горизонту.

Розрізняють похилі шахти з скіповим підйомом та конвеєрним – устатковані для видачі руди конвеєрними установками. Перші проходять під кутом 30-50⁰, а другі – під кутами 15-18⁰.

Підняттєвий* - похила або вертикальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню і пройдена між горизонтами з метою пересування людей, провітрювання, перепуску руди або породи, доставки матеріалів та устаткування на під поверх та інше.

Залежно від функцій, які вони виконують, підняттєві називають: ходові, вентиляційні, рудо перепускні або рудоспуски, відрізні, матеріальні. Часто один підняттєвий виконує декілька функцій: пересування людей, провітрювання, доставка матеріалів тощо.

Підняттєві звичайно проходять прямокутної форми або круглої форми у поперечному перерізі і залежно від функцій, які вони виконують, відповідним чином устатковуються. Наприклад, в ходовому підняттєвому роблять запобіжні помости і драбини, рудоспуски у верхній частині перекривають “грохотною” решіткою з метою безпеки і запобігання попадання крупних кусків, а в нижній частині будують вантажний пристрій - люк

В блоках з великими запасами руди матеріальні підняттєві устатковують ліфтовими підйомниками для підйому та спуску людей, доставки матеріалів та устаткування.

В гірничих виробках розрізняють такі елементи: устя – початок виробки, вибій – кінець виробки.

В горизонтальних виробках називають: бокові вертикальні стінки – боками, низ виробки – підошвою, а верх – покрівлею.

Гірничі виробки проходять різної форми поперечного перерізу: прямокутні, трапецієвидні, куполоподібні (склепіння), підковоподібні, круглі і рідко еліптичні. Форму поперечного перерізу виробки вибирають залежно від напрямку і величини гірничого тиску і типу кріплення, яке застосовується. Наприклад, дерев’яне кріплення потребує прямокутної або трапецієвидної форми, а бетонне кріплення – круглу або у вигляді склепіння.

Розміри поперечного перерізу гірничих виробок визначають виходячи з умов розміщення устаткування, пристроїв, які б могли працювати без порушень правил безпеки.

На лабораторних заняттях розглянемо приклад визначення розмірів відкотної виробки. При цьому мінімальні розміри: вільного проходу людей, зазори між відкотними посудинами і кріпленням, висота підвіски контактного проводу визначені, виходячи з вимог “Правил безпеки”.

Розміри бурових виробок визначають враховуючи розташування бурового устаткування (бурових установок) і безпечне його обслуговування.

З метою уніфікації і зручності на сучасних гірничодобувних підприємствах розробляють типові перерізи розповсюджених гірничих виробок залежно від характеристики порід, типу кріплення і призначення.

*На шахтах часто підняттєві називають гезенками, що зовсім не відповідає дійсності. Гезенк (від німецького – senken або gesenken – опускатися) це виробка, яка проходиться зверху – вниз. Підняттєвий, як правило, проходять знизу – вгору.

18. СТАДІЇ РОЗРОБКИ

Загальний процес розробки родовищ корисних копалин вимагає великого обсягу різноманітних робіт. Всі ці роботи розподіляють на такі стадії:

· Розкриття родовища, Підготовка родовища, Нарізка, Очисне виймання.

Основні положення розкриття та підготовки родовищ

Для розробки родовищ корисних копалин треба, перш за все, забезпечити до нього підступ. Підступ забезпечується з допомогою розкриття родовища.

Розкриття родовища -це проведення гірничих виробок, які відкривають підступ з поверхні до всього родовища, пласта, або його частини, та забезпечують можливість проведення гірничих виробок для підготовки розробки родовища.

Розміщення різних по призначенню та розташуванню розкривних виробок називається схемою розкриття.

Проведення виробок після розкриття родовища (шахтного поля) зветься підготовкою до очисних робіт, тобто для добування руди.

До розкриття родовища приступають по спеціально виконаному проекту з урахуванням основних параметрів рудника (шахти).

До основних параметрів відносяться:

1. Промислові запаси(Q, тис.т).

2. Горизонтальна експлуатаційна площа рудних тіл в обсязі шахтного поля(S, м²).

3. Глибина залягання рудного тіла від поверхні (Н, м).

4. Висота поверху (Н_п, м).

5. Річна промислова продуктивність рудника (А, тис. т.).

6. Розрахунковий термін існування рудника (Т, років).

Геологічні запаси руди, рудна площа, глибина залягання рудного тіла, кут падіння та схиляння родовища надаються разом з підрахунком запасів.

По глибині залягання родовищ рудники та шахти діляться на:

1. Неглибокі – до 300 м.

2. Середньої глибини - до 1,2 - 1,6 км.

3. Глибокі – до 2,5 км.

4. Надглибокі – більш ніж 2,5 км.

Річна продуктивність (А, тис.т) гірничого підприємства установлюється проектом (або завданням) згідно з переліченими факторами та зв’язана такою чисельною залежністю:

Q * К_в

А = ----------------, т,

Т*(1- К_Р)

де К_в – коефіцієнт видобутку руди

К_Р – коефіцієнт розубоження

Розрахунковий термін існування рудника можна обчислити за формулою:

Q * К_в

Т = ----------------, років

А *(1- К_Р)

Від величини промислової потужності залежать перерізи розкривних виробок (тобто їх пропускна можливість по гірській масі, їх кріплення, армування стволів, наявність інженерних комунікацій, необхідна кількість працюючих машин, їх потужність, ремонтна база, чисельний склад працюючих, тощо).

19. Термін існування рудника дає можливість обчислити соціальну сферу (житло, школи, лікарні, торгові підприємства, адміністративні заклади, тощо).

Всі ці дані використовуються для проекту на розробку родовищ корисних копалин і повинні забезпечити основні вимоги розробки родовищ:

· Безпека робіт.

· Повнота використання надр.

· Мінімальна вартість видобутку.

· Мінімальний екологічний вплив на середовище.

При цьому повинна бути врахована ринкова кон’юнктура та, безумовно, забезпечена рентабельність, враховуючи податкове навантаження.

Способи розкриття родовищ

Основними виробками розкриття родовищ є ствол і штольня. У всякому разі вони повинні бути розміщені за зоною зсуву.

Існує два типи способів розкриття родовищ корисних копалин:

· прості способи

· комбіновані способи

При простих способах розкриття родовища виконується:

· вертикальними стволами в в/б, л/б, за простяганням;

· похилими стволами в в/б, л/б, по простяганню, по рудному тілу;

· штольнями.

При комбінованих способах розкриття проводяться стволи (вертикальні, похилі) з поверхні з переходом на сліпі стволи (вертикальні, похилі), штольні з переходом в вертикальні, (похилі) сліпі стволи.

Роздивимося взаємне розташування головних та допоміжних стволів по фактору провітрювання.

При центральній схемі провітрювання як головні, так і допоміжні стволи розташовують в центрі шахтного поля або поблизу його не менше ніж на 30 м один від одного.

При діагональній схемі провітрювання головний ствол розміщується близько центра рудного тіла. Він приймає свіже повітря, а вентиляційні стволи розміщуються на флангах рудного тіла і видають відроблене повітря.

Розташування стволів залежить від елементів залягання родовища, від місцевості та від зони зсуву (обвалення) гірничого масиву внаслідок розробки родовища.

При розміщені стволів враховується їх економічна, екологічна, безпечна оцінка.