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 глубокиерудники (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.