Вскрытие и подготовка рудных месторождений
Залежи рудных месторождений большей частью имеют крутое или наклонное залегание. В целях удобства разработки их по падению делят на этажи. Обычно вертикальная высота этажа составляет 60–80 м, в отдельных случаях она может быть равной 20–30 м или достигать 300 м. Этажи по простиранию делят на блоки длиной 50–60 м. В пределах блока на его границе по простиранию проводят блоковые восстающие, соединяющие откаточный и вентиляционные горизонты. Каждый блок является самостоятельной добычной единицей, где осуществляется очистная выемка руды. Горизонтальные залежи штреками делят на панели.
На рудных месторождениях в зависимости от горно-геологических условий залегания рудных тел применяют вскрытие вертикальными, наклонными стволами или штольнями. Этим основным вскрывающим выработкам присущи те же достоинства и недостатки, что и на угольных месторождениях.
Наиболее распространено вскрытие вертикальными стволами (рис. 5.1—5.3). Главный ствол обычно располагают в лежачем боку за пределами зоны сдвижения поверхности (см. рис. 5.1). Это позволяет уменьшить потери руды в охранных целиках, что особенно важно при наличии руд высокой ценности.
Шахтные стволы при вскрытии обычно проводят до первого горизонта, на котором этажным квершлагом осуществляется непосредственное вскрытие рудной залежи. По мере отработки запасов руды в этаже осуществляют углубку шахтных стволов и проведение квершлагов на каждом горизонте. Для рудных месторождений характерна частая углубка стволов, особенно при небольшой высоте этажа. Для проветривания горных выработок свежий воздух в шахту подают по главному стволу, пройденному в центре шахтного поля по простиранию (при двукрылом шахтном поле). Исходящая струя выходит на поверхность через вентиляционные стволы.
При разработке рудных тел большой протяженности в глубину применяют на нижних горизонтах вскрытие слепыми стволами, иногда с концентрационными горизонтами (см. рис. 5.2). Главный (рудоподъемный) ствол проводят на всю глубину залегания рудного тела с образованием концентрационных горизонтов, на которые отбитая руда по рудоспускам перепускается с промежуточных горизонтов. Таким образом, транспорт руды к стволам осуществляется только по концентрационным горизонтам. Промежуточные этажные горизонты служат только для подготовки добычных блоков и вспомогательных целей (транспорт материалов и оборудования, доставка людей, проветривание и др.). Площадь поперечного сечения выработок этого горизонта меньше, чем концентрационного. Транспортный концентрационный горизонт обслуживает несколько этажей. Рудоспуски проводят либо по рудному телу, либо в породах лежачего бока.
Рис. 5.2. Вскрытие вертикальными стволами с концентрационными горизонтами:
1 — главный ствол; 2 — этажные квершлаги промежуточных горизонтов; 3 — квершлаги концентрационных горизонтов; 4 — рудоспуски; 5 — слепой ствол
В связи с тем, что на больших глубинах квершлаги промежуточных горизонтов становятся слишком длинными, что требует значительных затрат на проведение, то их обслуживание осуществляется вспомогательным стволом, оборудованным подъемной установкой.
Горизонтальные и весьма пологие залежи вскрывают вертикальными стволами (см. рис. 5.3). В этом случае применяют в основном безэтажную разработку. Главные и вспомогательные стволы соединяют с вентиляционным стволом главным откаточным штреком, проводимым в подстилающих рудное тело породах. Этот штрек соединяют с подготовительными выработками, проведенными в рудной залежи, системой рудоспусков и восстающих. Рудную залежь в целях удобства разработки делят либо на панели, либо на блоки.
Рудные месторождения часто бывают приуроченными к гористому рельефу. В таких случаях применяют вскрытие штольнями (рис. 5.4). Нередко наряду с главной штольней, имеющей выход к основной промплощадке, проводят штольни на отдельных этажах.
Рис. 5.3. Вскрытие горизонтальной залежи вертикальными стволами;
1 — главный ствол; 2 — вспомогательный ствол; 3 — вентиляционный ствол; 4 — рудоспуск; 5 — откаточный штрек
Запасы рудных тел или их частей, расположенные ниже уровня главной штольни, вскрывают слепыми вертикальными стволами с подъемной установкой на штольневом горизонте. При вскрытии штольнями упрощаются шахтный транспорт и водоотлив.
Рудные залежи иногда вскрывают также наклонными стволами, проводимыми по рудному телу или в породах лежачего бока. В последнем случае ствол соединяют с рудным телом этажными квершлагами. Проходят ствол либо параллельно залежи, либо параллельно линии сдвижения пород.
Рис. 5.4. Вскрытие штольнями:
1 — главная штольня; 2 — вспомогательная штольня; 3 — слепой ствол; 4 — полевые штреки
Подготовка рудных тел к очистной выемке начинается с проведения сети подготовительных выработок на откаточном горизонте (рис. 5.5). На крупных и наклонных залежах, где рудное тело по падению делят на этажи, различают следующие варианты подготовки:
• по типу подготовительных выработок — штрековую и ортовую;
• по расположению выработок по отношению к рудному телу — рудную, полевую и комбинированную;
• по схеме движения транспорта — тупиковую и кольцевую.
Применяются также и другие варианты подготовки, например штрековая комбинированная с кольцевой откаткой.
В залежах небольшой мощности применяют подготовку рудным штреком с тупиковой схемой транспорта (рис. 5.5, а). В залежах средней мощности и мощных применяют полевую, рудную и комбинированную подготовку с проведением ортов либо с тупиковой схемой транспорта (рис. 5.5, б), либо с кольцевой (рис. 5.5, г). При ортовой подготовке пункты для погрузки руды в составы располагаются в откаточных ортах. Кольцевая откатка обычно применяется при разработке мощных залежей с интенсивной откаткой. В этом случае проводят два штрека; один рудный, другой полевой, либо оба полевые. Полевые штреки проводят на таком расстоянии от рудного тела, чтобы они не попадали в зону сдвижения боковых пород при отработке одного или нескольких нижележащих этажей, если предполагается использовать их в качестве вентиляционных.
Рис. 5.5. Схемы подготовки откаточных горизонтов:
а — штрековая рудная с тупиковым транспортом; б — полевым штреком и ортами с тупиковым транспортом; в — комбинированная с ортами и кольцевой откаткой; г — полевыми штреками и ортами и кольцевой откаткой; 1 — главный квершлаг; 2 — вентиляционный квершлаг; 3 — рудный штрек; 4 — полевой штрек; 5 — орты
После проведения подготовительных выработок транспортного горизонта приступают к непосредственной подготовке блока к очистной выемке. Этот этап подготовки зависит от применяемой системы разработки и обычно включает проведение следующих выработок: блоковых восстающих, рудоспусков, штреков горизонтов вторичного дробления, скреперования, подсечки и др.