Выбор схем подготовки запасов горизонтов к эксплуатации

Систематическое описание применяемых схем подготовки дается в курсе «Вскрытие….», поэтому ограничимся краткими указаниями по выбору схем подготовки.

Выбор схемы подготовки этажа осуществляется одновременно с определением высоты этажа.

Подготовка может осуществляться штреками и ортами.

Они могут проходиться как по руде, так и по породе в лежачем или висячем боку залежи. Полевая подготовка особенно приемлема при ценных и возгорающихся рудах.

В зависимости от числа подготовительных выработок образуют тупиковые и кольцевые схемы. Кольцевая схема позволяет более интенсивно вести откатку и применяется при большой длине поля.

При ограниченных размерах залежей применяют тупиковые схемы.

Если большое горное давление, то откаточный штрек проводят далеко в лежачем боку, а около рудного тела (в 15-20 м) однопутевой штрек. Для того, чтобы впоследствии откаточный штрек служил вентиляционным, его нужно располагать за зоной деформации пород после обрушения (от 100 м при глубине 450 и до 160-170 м при глубине 800-900 м).

В тонких и маломощных (до 2м) месторождениях подготовительные выработки обычно проводятся по руде. При подготовке средней мощности и мощных (до 15-20м) месторождений возможно проведение выработок по руде и по вмещающим породам, особенно при неправильном контуре рудного тела. В весьма мощных (более 20м) месторождениях основные подготовительные выработки обычно проводят в лежачем боку, применение полевой подготовки мощных и весьма мощных месторождений руд, склонных к самовозгоранию, является обязательным.

Расположение восстающих. Восстающие в месторождениях большой мощности проводят наклонными или вертикальными. В маломощных месторождениях - согласно углу падения рудных тел.

Главными особенностями каждого способа подготовки являются: тип, число и расположение основных подготовительных выработок откаточного горизонта. Способы подготовки могут быть простыми, состоящими из однотипных основных' подготовительных выработок, и комбинированными, сочетающими разнотипные выработки. Число основных подготовительных выработок зависит от размеров месторождения, принятой системы разработки, установленной производительности шахты и пропускной способностью выработок в условиях применяемого транспорта руды.

Подготовка этажными штреками наклонных и крутопадающих месторождений. Этажные штреки проводят в рудном теле или один из них (возможно и несколько) - полевой - в боковых породах (чаще лежачего бока), а остальные по полезному ископаемому (рис.1).

При подготовке месторождения одним этажным штреком его иногда проводят в боковых породах, а при весьма неустойчивой руде и при подготовке двумя этажными штреками - только во вмещающих породах. При значительной производительности шахты для увеличения интенсивности откатки и упрощения схемы проветривания этажные штреки соединяют между собой в виде кольца.

При подготовке маломощных месторождений в рудном теле обычно проводится один этажный штрек. Из-за непостоянства жил по простиранию этажные штреки проводят во вмещающих породах.

 

Рис. 1 Подготовка месторождений этажными штреками

Подготовка этажными штреками имеет преимущества в создании условий для интенсивного транспорта руды, по сравнению с подготовкой весьма мощных месторождений: более лучшее проветривание и несколько меньший объем подготовительных работ на основном горизонте Недостатком способа является меньшая устойчивость штреков по сравнению с ортами, в особенности при слоистой руде.

Подготовка главными штреками горизонтальных месторождений в зависимости от размеров ведется одним или несколькими главными штреками, расположенными по руде или в породах почвы (рис. 2). Выбор расположения главных штреков зависит: от устойчивости руды; гипсометрии почвы рудного тела и условий откатки; требований дополнительной разведки, необходимости минимального оставления руды в целиках.

Как правило, для интенсификации транспорта руды при подготовке несколькими главными штреками и значительной производительности шахты применяется кольцевая откатка.

Преимуществами данного способа подготовки являются несколько меньший объем подготовительных работ, более благоприятные условия для работы транспорта, а также лучшие условия проветривания.

Рис. 2 Подготовка главными штреками горизонтальных месторождений

Подготовка этажными штреками и ортами пологих, наклонных и крутопадающих месторождений применяется при разработке весьма мощных месторождений - с одним или несколькими штреками (рис. 3), проводимыми в рудном теле или во вмещающих породах или по руде и породе в одном из боков месторождения. Расположение этажных штреков в рудном теле зависит от физико-механических свойств руды, требований детальной разведки, условий работы транспорта и принятых параметров очистных блоков.

Подготовка одним штреком с ортами неудобна из-за встречного движения транспорта и вызывает необходимость проведения при значительной производительности шахты двухпутевых штреков. Проведение двух и более этажных штреков дает возможность осуществить кольцевую схему подготовки. По сравнению с подготовкой этажными штреками рассматриваемый способ характеризуется большим объемом подготовительных работ на основном горизонте.

Рис. 3 Подготовка месторождений этажными штреками и ортами

Преимуществом его являются меньший срок поддержания ортов и большая их устойчивость по сравнению со штреками, отсутствие необходимости загрузки вагонеток в этажных штреках, более полная доразведка месторождения и оконтуривание залежей, возможность отработки блоков независимо друг от друга.

Подготовка главными и панельными штреками горизонтальных месторождений применяется при разработке обширных горизонтальных и весьма пологозалегающих месторождений. Штреки откаточного горизонта проводят по руде и по породе почвы. Число главных штреков зависит от конфигурации и размеров месторождения и параметров панелей. Применяется кольцевая схема подготовки при нескольких главных штреках (рис.4). Преимуществами этого способа полготовки перед подготовкой только главными штреками являются меньшая длина выемочных штреков и более короткий срок отработки столбов. Объем подготовительных работ на основном горизонте значителен. При большей производительности применяется кольцевая откатка.

 

Рис. 4 Подготовка главными и панельными штреками горизонтальных залежей

 

Выбор схемы расположения подготовительных выработок производится методом вариантов. При этом учитываются: затраты на проведение и поддержание подготовительных выработок; затраты на транспортирование руды по выработкам, а в отдельных случаях и затраты на проветривание очистных выработок; возмещение затрат от попутно добытой руды при проведении подготовительных выработок.

Определение экономически целесообразных вариантов подготовки месторождения производят в следующей последовательности.

1.При заданной годовой производительности шахты и месячной производительности блока определяют число блоков, находящихся в отработке:

,

где А - годовая производительность шахты, млн.т., Р - месячная производительность блока, млн.т. С учетом процента резерва (5 - 30%) определяют количество блоков в одновременной отработке.

2. Согласно заданным параметрам рудного тела (месторождения) и блока
определяется число блоков в этаже.

3. Определяются балансовые запасы руды в этаже:

где L_п -длина рудного тела по простиранию, м; Н -высота этажа, м; m -мощность рудного тела, м; g - плотность руды, т/м³.

4. Количество добываемой руды:

5. Определяется продолжительность отработки этажа:

t=Б*к_и/А*(1-р)

где к_и - коэффициент извлечения руды; Р - коэффициент разубоживания;

6. Определяются капитальные затраты на проведение выработок:

К = к_уSL

где к_у - удельные затраты на проведение выработки, у.е./ м³; S - поперечное сечение выработки, м; L - длина выработки, м

7. Определяются затраты на поддержание выработок:

C_п=к_подLt_э

где к_под - годовые затраты на поддержание 1 м выработки, у.е./м, t_э - срок отработки этажа, лет.

8. Определяются затраты на транспортирование руды:

C_т=к_трLD

где к_тр - удельные затраты на транспортировку руды, у.е./(т м),

9. Возмещение затрат от попутно добытой руды при проведении вырабо­
ток по полезному ископаемому:

В = с₀Vγ

где с₀ - плановая стоимость 1 т руды из очистных работ за вычетом за -трат на амортизацию выработок, у.е.;

V = S_p - объем выработок по полезному ископаемому, м

Определяются суммарные затраты по сравниваемым вариантам с учетом возмещения затрат от попутной добычи в целом и на 1 т добываемой руды. Способы подготовки с разницей удельного значения суммарных затрат (10-15%) считаются в экономическом отношении равноценными. Для окончательной оценки вариантов учитывают условия транспортировки руды, проветривания очистных работ и другие характерные для этих вариантов преимущества и недостатки.