Вскрытие и подготовка месторождений
Способы и схемы вскрытия
В практике горнодобывающей промышленности, как российской, так и других стран используют самые разнообразные способы вскрытия месторождения, это многообразие обусловлено индивидуальными горно-геологическими условиями залегания каждого месторождения - глубиной залегания, глубиной распространения оруденения, количеством, мощностью рудных тел и расстоянием между ними, производственной мощностью предприятия, рельефом местности, гидрогеологией и т.д.
Способ вскрытия определяется типом и назначением основных вскрывающих выработок (рудоподъемных стволов). Способ вскрытия определяет тип главных вскрывающих выработок, их количество и места расположения относительно месторождения.
Схема вскрытия определяет расположение и порядок проведения вскрывающих выработок.
Способы вскрытия разделяются на:
1) простые способы вскрытия, когда месторождение вскрыто одной или несколькими однотипными вскрывающими выработками, например вертикальный ствол располагается в породах лежачего бока или наклонный ствол в породах висячего бока, или штольня на фланге месторождения;
2) комбинированные способы, когда месторождение вскрывается несколькими типами вскрывающих выработок, например в гористой местности верхняя часть месторождения вскрывается вертикальным стволом, а нижняя часть наклонным слепым стволом, или верхняя часть месторождения может быть вскрыта штольней, а нижняя часть наклонным стволом.
Простые способы вскрытия
В случае крутопадающих и наклонных месторождений наибольшее распространение получил способ вскрытия вертикальным стволом, пройденным в породах лежачего бока (рис. 7.1).
Достоинства данного способа вскрытия: меньшая первоначальная длина квершлагов в сравнении с расположением главного ствола в висячем боку и меньшие затраты на поддержание квершлагов и штреков, попадающих в зону сдвижения при отработке нижележащих горизонтов.
Недостаток: с увеличением глубины разработки возрастают сроки строительства и капитальные затраты.
Рис. 7.1. Вскрытие вертикальным стволом: 1 – откаточный штрек вышележащего этажа; 2 – откаточный штрек нижнего этажа; 3 – откаточный квершлаг вышележащего этажа; 4 – положение вертикального ствола в висячем боку месторождения; 5 – главный ствол; 6 – вспомогательный ствол
Способ вскрытия вертикальным стволом в породах висячего бока (см. рис. 7.1, 4) применяется только в случаях невозможности, по каким либо причинам, размещения ствола в породах лежачего бока. Данный способ имеет ряд существенных недостатков: большой первоначальный объем горно-капитальных работ, увеличенный срок ввода месторождения в эксплуатацию, наихудшие, с точки зрения устойчивости, условия поддержания вскрывающих выработок.
Наклонные, пологие и горизонтальные месторождения с большой горизонтальной площадью вскрываются с расположением главного вертикального ствола по центру залежи (рис. 7.2, 1). Расположение ствола на одном из флангов месторождения (см. рис. 7.2, 2) требует проходки весьма протяженных квершлагов.
Достоинства: минимальные длина квершлагов, затраты на строительство, транспорт, водоотлив и вентиляцию.
Недостаток: необходимость консервации части запасов ПИ в охранном целике.
Рис. 7.2. Вскрытие вертикальным стволом, пересекающим
месторождение
При вскрытии месторождения наклонным стволом, пройденным в породах лежачего бока (рис. 7.3, 1), от главного ствола до рудного тела проходят квершлаги, длина которых, особенно на нижних горизонтах, значительно меньше, чем при вскрытии вертикальным стволом.
При вскрытии наклонным стволом, пройденным по месторождению, квершлаги отсутствуют и стоимость проходки ствола частично окупается попутно добываемой рудой. Однако, в этом случае возникает необходимость оставления охранного целика с обеих сторон от ствола.
При использовании наклонных стволов оборудованных скиповым, клетьевым или скипо-клетьевым подъемом их закладывают под углами до 45°, но в основном применяют конвейерный подъем, который осуществляется при углах наклона ствола 13÷18° или автомобильный, с углами наклона 12÷15°.
При сравнении вертикального и наклонного рудовыдачных стволов необходимо иметь в виду, что:
1) длина наклонного ствола намного больше вертикального и эта разница увеличивается пропорционально уменьшению угла заложения ствола;
2) при одинаковой производительности рудника размеры поперечного сечения наклонных стволов со скиповым подъемом или автомобильным транспортом превышают размеры поперечного сечения вертикального ствола. Общая длина квершлагов при наклонном стволе меньше по сравнению с вертикальными стволами, эта разница увеличивается пропорционально уменьшению угла падения рудного тела;
3) с увеличением глубины разработки производительность вертикальных стволов уменьшается, а производительность наклонных стволов, оборудованных конвейерным или автомобильным подъемом, остается постоянной.
Рис. 7.3. Вскрытие наклонным стволом в лежачем боку месторождения: 1 – главный подъемный ствол; 2 – вспомогательный наклонный ствол на фланге месторождения; 3 – границы зоны сдвижения
Вскрытие штольней (рис. 7.4) имеет множество преимуществ перед вскрытием стволами вертикальными или наклонными: 1) стоимость проходки 1 м штольни в 5 ¸ 7 раз меньше стоимости проходки стволов вертикальных и наклонных; 2) скорость проходки штольни несколько выше интенсивности сооружения стволов; 3) транспорт руды дешевле и во многих случаях может быть осуществлен без погрузочно-перегрузочных операций, от очистного блока до места ее хранения или переработки; 4) минимальные затраты, а иногда и полное их отсутствие, на поверхностные сооружения; 5) штольню проходят с обратным уклоном (к устью), который позволяет исключить затраты на водоотлив.
В зависимости от рельефа местности и пространственного положения рудных тел вскрывающие штольни могут располагаться по простиранию месторождения: а) по рудному телу; б) в породах лежачего бока; в) в породах висячего блока.
При расположении штольни во вмещающих породах она соединяется с месторождением одним или чаще всего несколькими квершлагами.
Достоинства: 1) минимальные затраты на поверхностный комплекс; 2) минимальные объемы работ по вскрытию; 3) быстрый ввод месторождения в эксплуатацию; 4) полное отсутствие затрат на подъем и водоотлив; 5) минимальные затраты на подземный транспорт; 6) при вскрытии штольней по рудному телу идет детальная разведка месторождения.
Рис. 7.4. Вскрытие штольнями по простиранию месторождения: 1 – капитальная штольня в породах лежачего бока; 2, 3 – этажные рудные штольни; 4 – рудоспуск; 5 – отвал пустых пород; 6 - квершлаги
Недостатки: ограниченные условия применения схемы, необходимость оставления целиков при прохождении штольни по руде.
Комбинированные способы вскрытия
Простые способы вскрытия используют в тех случаях, когда месторождение имеет небольшую (до 1000÷1500 м) глубину распространения. Однако, на практике часто встречаются месторождения сложного строения, с большими размерами по падению и простиранию, с невыдержанными элементами залегания. Вскрывать такие месторождения одним типом выработки становится либо технически невозможно, либо экономически нецелесообразно.
Наибольшее распространение в горнорудной практике получили ступенчатые схемы вскрытия и схемы вскрытия стволами в сочетании со штольнями.
Суть ступенчатых схем вскрытия заключается в том, что верхняя часть месторождения вскрывается стволами с поверхности, а нижняя часть – слепыми стволами.
Вскрытие вертикальным стволом с поверхности и вертикальным слепым стволом глубоких горизонтов месторождения (рис. 7.5а) применяют в условиях крутопадающих рудных тел с большими размерами по падению.
Рис. 7.5. Схемы комбинированного вскрытия месторождения: а) с вертикальным слепым рудоподъемным стволом (1 – рудоподъемный ствол с поверхности; 2 – дозаторы скипового подъема; 3 – водосборники; 4 – слепой рудоподъемный ствол; 5 – подъемная машина слепого ствола; 6 – разгрузочный бункер; 7 – канатный ходок); б) с наклонным слепым рудоподъемным стволом (1- рудоподъемный ствол с поверхности; 2 – наклонные слепые стволы с конвейерным подъемом руды; 3 – водосборники; 4 – дробильная установка; 5 – рудоспуск; 6 – вспомогательный слепой ствол для нижних горизонтов; 7 – квершлаги)
Достоинство: уменьшенные объёмы горно-капитальных работ за счет сокращения длины квершлагов.
Недостаток: увеличивается количество подъёмных установок.
Вскрытие вертикальным стволом с поверхности и наклонным слепым стволом глубоких горизонтов применяют для вскрытия месторождений резко меняющих угол падения с глубиной.
Наклонный ствол может подавать руду непосредственно в приемный бункер подземной дробилки крупного дробления.
Достоинства и недостатки этой схемы вскрытия аналогичны предыдущей.
Если месторождение залегает в гористой местности, то верхняя его часть, расположенная выше уровня долины, вскрывается штольней, а нижняя часть, расположенная ниже уровня долины, вскрывается вертикальными или наклонными стволами с поверхности.
