Общие понятия и терминология при разработке рудных и нерудных месторождений

Руда – горная порода, содержащая в себе полезный компонент (или несколько) в таком количестве, при котором его добыча (извлечение из недр земли) и дальнейшая переработка экономически (в отдельных случаях – политически) целесообразны в промышленном масштабе на современном этапе развития техники и технологии. Содержание полезного компонента может измеряться в процентах (например, содержание железа в руде составляет 56%), в граммах на тонну (например, содержание золота в руде составляет 7,5 грамм на тонну) или каратах (1 карат=0,2 г) на тонну при добыче алмазов. Попутная добыча – руда, извлекаемая при проведении подземных горных выработок.

 

Порода – горная порода, не отвечающая понятию «руда». Например, при содержании никеля в горной породе 0,1% она, в настоящее время, является породой (в отличие от руды, где содержание никеля составляет 0,9%).

 

Порода от проходки – порода, извлекаемая при проведении подземных горных выработок.

Рудная масса – смесь руды и породы. Породы примешались к руде в процессе извлечения руды из недр.

Горная масса – общее количество рудной массы и породы от проходки, перемещаемое отдельными грузопотоками

Рудное тело (или рудная залежь) – естественное скопление руды в недрах.

Месторождение – одно или несколько близкорасположенных рудных тел.

Простирание рудного тела – линия пересечения рудного тела с горизонтальной плоскостью на какой-либо глубине.

Вкрест простирания – направление в горизонтальной плоскости, перпендикулярное направлению простирания.

Угол падения рудного тела – угол между горизонтальной плоскостью и характерной плоскостью рудного тела.

Висячий и лежачий бока залежи (или рудного тела) – соответственно верхняя и нижняя граница руды с породой.

Мощность рудного тела – расстояние между висячим и лежачим боками залежи по нормали.

Горизонтальная или вертикальная мощность залежи - расстояние между висячим и лежачим боками залежи по горизонтали или по вертикали соответственно.

 

Рудник – самостоятельная горнодобывающая производственная единица, ведущая весь комплекс работ по добыче руды в отведенной ей части месторождения, именуемой рудничным полем; включает, как правило, комплекс основных и вспомогательных шахт. Самые глубокие рудники (золотодобывающие) находятся в ЮАР: «Тау-Тона», «Витватерсранд» — глубина более 4500 м, «Western Deep Levels Mine» («Западная шахта глубокого залегания») — 3900 м (компания Де Бирс), «Мпоненг» — 3800 м.

 

Шахта – производственная единица, выполняющая вполне определенные производственные функции и включающая, как правило, ствол со всеми примыкающими к нему подземными выработками, а также подземными и поверхностными сооружениями с соответствующими механизмами и оборудованием (например: шахта Эксплуатационная, шахта Вспомогательная-2, шахта Вентиляционная-Западная, шахта Вентиляционная-центральная и т.д.)

 

Основные понятия и терминология вскрытия месторождений

Подземным способом

Вскрытие месторождения – комплекс подземных горных выработок (стволы, квершлаги, штольни, уклоны, выработки околоствольных дворов, общешахтного назначения и т.д.) и организационно-технических мероприятий, обеспечивающих доступ к рудному телу с дневной поверхности. Это – первая стадия разработки месторождения. Месторождения с большой глубиной распространения вскрываются, как правило, последовательно сверху вниз, путем углубки стволов, так называемыми очередями. Так, например, какое-то месторождение вскрывается в первую очередь с глубины -300 м до глубины -900 м, во вторую — с -900 до 1400 м, а в третью — с -1400 до 1800 м. Все вскрывающие выработки являются капитальными и предназначены для длительного периода эксплуатации (от 2-3 до 40-50 лет) и крепятся в зависимости от срока службы, крепости и устойчивости окружающих горных пород.

На каждой действующей шахте должно быть не менее двух отдельных выходов, обеспечивающих выезд (выход) людей на поверхность и имеющих разное направление вентиляционных струй [5, п.48].

Ствол – вскрывающая вертикальная горная выработка, имеющая один выход на земную поверхность (рис.1, поз. 1,2,3 и рис.2, поз.1). Поперечная форма — круглая, диаметром от 4 до 10 м. Крепление - монолитным железобетоном или тюбингами (стальными или железобетонными) с зачеканкой в особо сложных гидрогеологических условиях. Проходится сверху вниз буро-взрывным способом в крепких и средней крепости горных породах. Оборудуется различными видами подъемного оборудования, лестничным отделением и отделениями для прокладки инженерных коммуникаций (электрические и сигнальные кабели, водооткачивающие ставы труб, ставы труб для подачи под землю сжатого воздуха, технологической воды). Для подачи свежих и отвода отработанных вентиляционных потоков воздуха используется само поперечное сечение стволов. Применяемое подъемное оборудование для горной массы - клети и/или скипы. Спуск-подъем людей и оборудования осуществляется только в клетях. Спуск-подъем крупногабаритного оборудования осуществляется в специальных стволах или подвешиванием под клетями.

Клеть — подвешенная на одном или нескольких стальных канатах металлическая конструкция, предназначенная для подъема горной массы в вагонетках, спуска пустых вагонеток, спуска-подъема людей, оборудования и материалов. Вход и выход из клети с боковых сторон перекрывается специальными дверями. Пол клети оборудован рельсовым участком для сквозного проталкивания вагонеток через клеть. Клети бывают одноэтажные и двухэтажные.

Скип — подвешенная на одном или нескольких канатах металлическая емкость, предназначенная исключительно для подъема дробленой (как правило, до 150 — 300 мм) рудной массы. Погрузка рудной массы в скип — сверху, разгрузка — через верхнее загрузочное окно при опрокидном скипе или через нижний секторный затвор — при неопрокидном скипе. Грузоподъемность скипа – от 7 до 50 т.

 

Слепой ствол – ствол, не имеющий выхода на поверхность (рис.3, поз. 7).

Шурф – вертикальная или крутонаклонная горная выработка, соединяющая подземные выработки с земной поверхностью. Шурфы для дополнительной геологической разведки проходятся с дневной поверхности.

Квершлаг – вскрывающая горизонтальная горная выработка, пройденная от ствола к рудному телу (как правило, вкрест его простирания) по породам и не имеющая выхода на земную поверхность (рис.1, поз.4, рис.2, поз.5, рис3, поз.9)

Штольня – вскрывающая горизонтальная горная выработка, пройденная к рудному телу и имеющая один (редко – два) выход на земную поверхность (рис.3, поз.1)

Квершлаги и штольни оборудованы одно- или двухпутевым рельсовым полотном и контактной электросетью при электровозном подземном транспорте, водоотливной канавкой, пешеходной отмосткой и зоной прокладки инженерных коммуникаций. При автомобильном подземном транспорте на горизонтальных участках и уклонах почва выработок зачастую укрепляется железобетоном с центральным расположением водоотливной канавки. Для регулирования процесса вентиляции подземного рудника в квершлагах, штольнях и уклонах устанавливается система вентиляционных дверей, перемычек и шлюзов.

 

Уклон – пологая или слабонаклонная (до 20⁰) горная выработка, соединяющая выработки различных горизонтов. Может иметь выход на земную поверхность (рис.2, поз.4). Уклон, предназначенный для перемещения самоходной техники, называться автоуклоном, или съездом. Угол наклона на транспортных участках 5-6 градусов при дизельном приводе (автосамосвалы) или 10-12 градусов при электроприводе (троллейвозы). На коротких участках допускается увеличение угла наклона выработки до 10 и 15 градусов соответственно.

 

Горизонт – горизонтальная поверхность, определяющая расположение горных выработок на определенной глубине относительно земной поверхности.

 

Угол сдвижения горных пород – угол, характеризующий границу между налегающими горными породами, попадающими в зону обрушения или сдвижения от ведения подземных горных работ и горными породами, не попадающими в эту зону. В связи с тем что коренные горные породы в верхней части покрыты осадочными, наносными горными породами, значительно отличающимися своими физико-механическими свойствами, различаются углы сдвижения в коренных (70-50 градусов) и наносных (45-10 градусов) горных породах.

Зона сдвижения горных пород – зона, находящаяся внутри контура, отстроенного в соответствии с углами сдвижения горных пород от наружной границы ведения горных работ.

 

Рудничное поле – часть рудного тела, ограниченного двумя смежными горизонтами.

 

Основные понятия и терминология подготовительных и

Очистных работ

Подготовка – комплекс подземных горных выработок (штреки, орты, восстающие, уклоны, выработки участкового назначения) и организационно-технических мероприятий, обеспечивающих деление рудничного поля на участки - минимальные выемочные единицы, в пределах которых осуществляется весь комплекс добычных работ. Это – вторая стадия разработки месторождения.

Блок – минимальная выемочная единица при отработке крутых и наклонных залежей.

Панель - минимальная выемочная единица при отработке пологих и горизонтальных залежей.

Штрек – горизонтальная горная выработка, пройденная по простиранию рудного тела (залежи) и не имеющая выхода на земную поверхность (рис.1, поз.5).

Орт – горизонтальная горная выработка, пройденная вкрест простирания рудного тела (залежи) и не имеющая выхода на земную поверхность.

Восстающий – вертикальная, крутонаклонная или наклонная (более 20-25 градусов) горная выработка, соединяющая выработки различных горизонтов. Может иметь выход на земную поверхность. Восстающие предназначены для:

- перепуска на нижележащие горизонты рудной массы (рудоспуски - рис.1, поз 7, рис.3, поз.2) или породы (породоспуски); оборудованы в верхней части грохотной решеткой для исключения попадания в восстающий негабаритных кусков. В нижней части породо- и рудоспуски имеют расширение, именуемое бункерной частью, с целью накопления достаточного объема горной массы для обеспечения бесперебойной работы транспорта, а также исключения зависания сыпучего материала, который накапливается между погрузками в транспортные средства. В нижней части восстающего монтируется устройство для погрузки в транспортное средство: питатель, дозатор или люковое устройство. Для предотвращения повреждения этих устройств от падающих кусков руды или породы бункерная часть воcстающего должна быть заполнена на определенную минимальную высоту (3-4 диаметра бункерной части);

- перемещения людей (ходовые восстающие); оборудованы деревянными полками с определенным шагом по высоте и соединены лестницами.

В вертикальных выработках лестницы должны быть установлены с уклоном не более 80°. Над устьем выработки и над каждым полком в выработке лестницы должны выступать на 1 м или же над отверстием полка в крепь выработки должны быть прочно заделаны металлические скобы, внутренняя сторона скоб должна отстоять от крепи не менее чем на 0,04 м,; расстояние между скобами не должно превышать 0,4 м, а ширина скобы должна быть не менее 0,4 м. Расстояние между полками - не более 8 м; Ширина лестницы должна быть не менее 0,4 м, расстояние между ступеньками - не более 0,4 м, а расстояние между тетивами лестницы - не менее 0,28 м. Отверстие над первой лестницей должно закрываться лядой [5, п.53]. Короткий ходовой восстающий – ходок.

- спуска-подъема малогабаритного оборудования (материальные восстающие); оборудованы в верхней части пневматическими или электрическими лебедками со стальными тросами и крюками (или специальными емкостями) на концах;

- подачи свежего или отвода загрязненного воздуха (вентиляционные восстающие — рис.2, поз.6, рис.3, поз.2), оборудованные как вертикально установленными вентиляционными дверями, так и горизонтально установленными вентиляционными лядами;

- подачи гидравлической или твердеющей закладки по специальным закладочным трубопроводам или просто сухой закладки (закладочные восстающие);

- производства дополнительной геологической разведки (разведочные восстающие);

- создания специального компенсационного пространства для отбойки руды (отрезные восстающие).

 

Очистная выемка - комплекс выработок (доставочные и буровые орты и штреки, отрезные, подсечные, рудоприемные и т.п. выработки) и производственных процессов (основных и вспомогательных), обеспечивающий массовую добычу руды на вскрытых и подготовленных участках рудничного поля. Это – третья стадия разработки месторождения.

 

Забой – пространство, непосредственно примыкающее к месту производства буро-взрывных, погрузочно-доставочных работ при отбойке руды. Имеет форму обнаженной плоскости на границе рудного массива и отбитой руды, открытой камеры или заходки, где ведутся работы по очистной выемке. При отработке пластов это пространство имеет удлиненную форму и называется лавой.

 

Выработанное пространство – пространство, образованное на месте балансовых запасов руды в результате очистной выемки. Выработанное пространство может представлять собой камеры, заходки, оставшиеся незаполненными (т.е. открытые) либо заполненные обрушенными породами или закладочным материалом. Естественно, в понятие выработанного пространства не входят неизвлекаемые целики, предназначенные для поддержания очистного пространства.

 

Воронка - рудоприемная выработка (рис.4а), представляющая собой усеченный конус, поставленный на малое основание. Предназначена для направления потока рудной массы из очистного пространства к местам погрузки в доставочные или транспортные средства.

 

Траншея – рудоприемная выработка (рис.4б), представляющая собой объемную призму, поставленную на меньшее основание; назначение – то же, что и у воронки.

 

Дучка – вертикальная или крутонаклонная выработка (рис.4), соединяющая нижнюю часть воронки или траншеи с горизонтальными выработками (заезд, или ниша), подходящими к рудоприемным выработкам с целью размещения доставочных средств.

 

Подсечные и отрезные выработки (подсечные штрек, орт или щель, а также отрезные восстающий, рассечка или щель) - специальные выработки, создаваемые в начале отработки запасов руды. Эти выработки создают не только первоначальную обнаженную плоскость, необходимую для реализации взрывной отбойки, но и пространство, необходимое для размещения разрыхляемой в результате отбойки руды.