Классификация способов вскрытия месторождения полезных ископаемых

Для обеспечения транспортной связи между пунктами погрузки горной массы и пунктами ее разгрузки на поверхности производится вскрытие месторождения.

При этом забои выемочных машин располагаются на рабочих горизонтах карьера, а пунктами складирования горной массы могут служить внутренние и внешние отвалы (вскрышные породы) или склады и обогатительные (дробильно-сортировочные) фабрики (полезное ископаемое).

К специальным горным работам относятся проведение и обустройство вскрывающих выработок — капитальных (постоянных) и временных траншей и полутраншей (съездов) и транспортных берм на горизонтах.

Отличительным признаком капитальных траншей является их наклонное расположение.

Вид вскрывающих выработок характеризует способы вскрытия рабочих горизонтов.

Вскрытие горизонтальных и пологих месторождений (сплошные системы разработки) заканчивается сдачей карьера в эксплуатацию на полную производственную мощность по полезному ископаемому.

Для наклонных и крутых месторождений (углубочные системы разработки) характерен постоянный ввод в эксплуатацию новых по глубине рабочих горизонтов, в связи с чем вскрытие по мере отработки месторождения все время усложняется.

Основными факторами, влияющими на технико-экономические показатели вскрытия, являются число и объем вскрывающих выработок и затраты на их проведение и обустройство, время вскрытия отдельных горизонтов и срок строительства карьера в целом, расстояние транспортирования и затраты на этот производственный процесс и некоторые другие.

Вскрытие месторождения должно обеспечить нормальное функционирование имеющихся в карьере грузопотоков. При значительных масштабах вскрышных работ, большой протяженности карьерного поля, при перевозке вскрышных пород на два или более отвала, при необходимости раздельного складирования вскрышных пород на отвалах, а также при использовании мобильных средств транспорта перемещаемые в отвал вскрышные породы разделяют на отдельные грузопотоки. Это позволяет снизить грузооборот отдельных грузопотоков, упростить развитие транспортных коммуникаций и улучшить организацию движения транспорта по ним, а также сократить длину транспортирования вскрышных пород.

При проектировании вскрытия необходимо учитывать, что максимальное количество горной массы перевозится по траншейным и магистральным дорогам. Участок пути, имеющий самый сложный план и тяжелый профиль, называется ограничивающим перегоном.

По ограничивающему перегону производятся основные транспортные расчеты.

В качестве исходных данных при выборе способа вскрытия используются рельеф местности, размер карьера, его грузооборот и возможные грузопотоки, пространственное положение залежи, наличие и места расположения различных сортов полезного ископаемого и некоторые другие.

Различают траншеи по следующим характерным признакам (рис. 7.11):

по расположению вскрывающих выработок относительно карьерного поля и залежи — фланговые, центральные, обеспечивающие вскрытие со стороны лежачего или висячего бока залежи или с торца карьера, а также внешние и внутренние;

по числу обслуживаемых уступов — отдельные (один уступ), групповые (группа уступов) и общие (все уступы);

по числу траншей, вскрывающих один горизонт, — одинарные (одна траншея) и парные (две траншеи).

Парные траншеи позволяют организовать поточное (сквозное) движение транспортных средств, благодаря чему улучшаются показатели использования оборудования во времени. Применяются они, как правило, на неглубоких карьерах или для вскрытия верхних горизонтов глубоких карьеров.

Различают наклонные (для движения колесных видов транспорта) и крутые (для движения подъемников и специальных конвейеров) траншеи.

При расположении траншеи на нерабочем борту карьера последняя является стационарной. Внешние (расположенные за контурами карьера) траншеи всегда стационарны. Для сокращения объемов горно-капитальных работ и перераспределения во времени объемов вскрышных работ рабочие горизонты могут вскрываться полустационарными и временными траншеями.

Внутренние траншеи располагаются в контурах карьера. Они стационарны только в случае, если располагаются на нерабочем борту карьера.

При вскрытии наклонных и крутых залежей капитальные и разрезные траншеи проводят, как правило, на контакте с висячим боком залежи, что позволяет сократить объем горно-капитальных работ и улучшить условия выемки полезного ископаемого.

Сложной инженерной задачей является установление на плане и профиле горных работ пространственного положения системы капитальных траншей.

Линия, положение которой в пространстве определяет план и профиль полотна транспортного пути, называется трассой траншеи. Трасса называется простой, если она расположена на одном борту карьера и не меняет своего направления в плане. Сложная трасса состоит из участков различного направления, расположенных как на одном, так и на нескольких бортах карьера (рис. 7.12). Сложные трассы бывают тупиковыми, петлевыми, спиральными и комбинированными.

ВСКРЫ́ТИЕ МЕСТОРОЖДЕ́НИЯ по­лез­но­го ис­ко­пае­мо­го, про­ве­де­ние гор­ных вы­ра­бо­ток для обес­пе­че­ния дос­ту­па с по­верх­но­сти к за­ле­жам по­лез­но­го ис­ко­пае­мо­го (ПИ) в не­драх. Гл. це­ли В. м. – под­го­тов­ка к вы­ем­ке ПИ, соз­да­ние транс­порт­ных свя­зей ме­ж­ду очи­ст­ны­ми за­боя­ми (ме­стом до­бы­чи ПИ) и пунк­та­ми приё­ма его на по­верх­но­сти, обес­пе­че­ние ус­ло­вий для безо­пас­но­го пе­ре­ме­ще­ния лю­дей, вен­ти­ля­ция шахт и руд­ни­ков. Осн. ви­да­ми вскры­ваю­щих вы­ра­бо­ток яв­ля­ют­ся ка­пи­таль­ные тран­шеи, вер­ти­каль­ные и на­клон­ные ство­лы, на­клон­ные транс­порт­ные съез­ды и штоль­ни. Раз­но­об­ра­зие спо­со­бов и схем В. м. оп­ре­де­ля­ет­ся мно­го­об­ра­зи­ем форм и ус­ло­вий за­ле­га­ния ПИ.

Вскрытие месторождения при разработке ПИ открытым способом (карьерное)

Вскры­тие ме­сто­ро­ж­де­ния при раз­ра­бот­ке ПИ от­кры­тым спо­со­бом (карь­ер­ное) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся обыч­но с по­мо­щью ка­пи­таль­ных тран­шей и по­лу­тран­шей (гор­но-ка­пи­таль­ные вскрышные ра­бо­ты­), ре­же по­сред­ст­вом шахт­ных ство­лов, што­лен, ка­пи­таль­ных ру­дос­пус­ков и др. под­зем­ных вы­ра­бо­ток, обес­пе­чи­ваю­щих транс­порт­ную связь ме­ж­ду пунк­та­ми по­груз­ки гор­ной мас­сы в карь­е­ре и пунк­та­ми её раз­груз­ки на по­верх­но­сти (рис. 1). Тран­шеи ис­поль­зу­ют для В. м. в рав­нин­ной ме­ст­но­сти, по­лу­тран­шеи – в хол­ми­стой. В отд. слу­ча­ях про­из­во­дят бес­тран­шей­ное В. м. (с по­мо­щью ба­шен­ных экс­ка­ва­то­ров и ка­бель­ных кра­нов, а так­же зем­ле­со­сных сна­ря­дов). В за­виси­мо­сти от кон­фи­гу­ра­ции карь­ер­но­го по­ля в пла­не, его глу­би­ны, про­из­водств. мощ­но­сти и ви­да ис­поль­зуе­мо­го транс­пор­та трас­са вскры­ваю­щих карь­ер­ное по­ле гор­ных вы­ра­бо­ток мо­жет быть про­стой (на бор­ту карь­е­ра не ме­ня­ет сво­его на­прав­ле­ния) или слож­ной (ту­пи­ко­вой, пет­ле­вой, спи­раль­ной и др.).

При В. м. с при­ме­не­ни­ем средств гид­ро­ме­ха­ни­за­ции гор­ные вы­ра­бот­ки не толь­ко от­кры­ва­ют дос­туп к за­ле­жам ПИ, но и соз­да­ют ак­ва­то­рию для ра­бо­ты пла­ву­чих зем­сна­ря­дов или зем­ле­сосно­го обо­ру­до­ва­ния. В за­ви­си­мо­сти от ви­да вскры­ваю­щих вы­ра­бо­ток раз­ли­ча­ют В. м. пио­нер­ным кот­ло­ва­ном (вы­ра­бот­ка про­во­дит­ся в ви­де сек­то­ра в пре­де­лах карь­ер­но­го по­ля с по­сле­дую­щим за­пол­не­ни­ем грун­то­вы­ми во­да­ми), тран­ше­ей-ка­на­лом (вы­ра­бот­ка про­во­дит­ся в кон­тур ме­сто­ро­ж­де­ния, во­дой за­пол­ня­ет­ся из рас­по­ло­жен­но­го вбли­зи во­до­источ­ни­ка) и за­вод­не­ни­ем по­верх­но­сти ме­сто­ро­ж­де­ния (осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при рас­по­ло­же­нии карь­е­ра вы­ше уров­ня вод в во­до­ис­точ­ни­ке, подъ­ём во­ды про­из­во­дят пло­ти­на­ми, на­со­са­ми и др.). В по­след­нем слу­чае пред­ва­ри­тель­но об­ва­ло­вы­ва­ют за­пол­няе­мое во­дой про­стран­ст­во спец. дам­ба­ми.

Вскрытие месторождения при разработке ПИ подземным способом

Вскры­тие ме­сто­ро­ж­де­ния при раз­ра­бот­ке ПИ под­зем­ным спо­со­бом за­ви­сит от фор­мы и ус­ло­вий за­ле­га­ния руд­ных тел, жил и пла­стов; мо­жет осу­ще­ст­в­лять­ся про­сты­ми или ком­би­нир. спо­со­ба­ми. К про­стым от­но­сят­ся спо­со­бы вскры­тия шахт­но­го по­ля осн. вер­ти­каль­ны­ми и на­клон­ны­ми вы­ра­бот­ка­ми и штоль­ня­ми (со вспо­мо­га­тель­ны­ми и вен­ти­ля­ци­он­ны­ми вер­ти­каль­ны­ми и на­клон­ны­ми ство­ла­ми, на­клон­ны­ми транс­порт­ны­ми съез­да­ми, штоль­ня­ми), про­хо­ди­мы­ми с по­верх­но­сти сра­зу на всю глу­би­ну рас­про­стра­не­ния ме­сто­ро­ж­де­ния (рис. 2 а, б). Ком­би­нир. спо­со­бы пред­став­ля­ют со­бой раз­ные со­че­та­ния про­стых спо­со­бов, обу­слов­лен­ные спе­ци­фи­кой гор­но-гео­ло­гич. ус­ло­вий за­ле­га­ния и боль­шой глу­би­ной раз­ра­бот­ки (рис. 2 в, г). Спо­соб В. м. оп­ре­де­ляет этап­ность вскры­тия (од­но­этап­ное или мно­го­этап­ное вскры­тие), ве­ли­чи­ны пер­во­го и по­сле­дую­щих эта­пов, рас­по­ло­же­ние осн. (кон­цен­тра­ци­он­ных и экс­плуа­та­ци­он­ных) го­ри­зон­тов; фор­ми­ру­ет ру­до- и гру­зо­по­то­ки, рас­по­ло­же­ние пром. пло­ща­док, транс­порт­ных, энер­ге­тич., те­п­ло­вых и др. ком­му­ни­ка­ций, по­ря­док во­до­по­ни­же­ния и осу­ше­ния ме­сто­ро­ж­де­ния.

В от­ли­чие от вскры­тия уголь­ных и др. пла­сто­вых ме­сто­ро­ж­де­ний вскры­тие руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний ха­рак­те­ри­зу­ет­ся мно­го­об­ра­зи­ем про­стран­ст­вен­но­го рас­по­ло­же­ния вы­ра­бо­ток в по­род­ном мас­си­ве. Это объ­яс­ня­ет­ся тем, что все уголь­ные пла­сто­вые ме­сто­ро­ж­де­ния име­ют, как пра­ви­ло, от­но­си­тель­но по­сто­ян­ный ве­ще­ст­вен­ный со­став ПИ, вы­дер­жан­ные и пра­виль­ные ли­ней­ные па­ра­мет­ры и раз­ме­ры за­ле­га­ния, ко­то­рые лег­ко под­да­ют­ся гео­мет­рич. и ана­ли­тич. опи­са­нию. Ка­ж­дое же руд­ное ме­сто­ро­ж­де­ние име­ет свои осо­бен­но­сти, гор­но-гео­ло­гич. ха­рак­те­ри­сти­ки и слож­ную мор­фо­ло­гию, что тре­бу­ет ин­ди­ви­ду­аль­но­го ре­ше­ния во­про­сов вскры­тия и под­го­тов­ки, по­ряд­ка и по­сле­до­ва­тель­но­сти вы­ем­ки ПИ.

При под­зем­ной раз­ра­бот­ке мед­но-кол­че­дан­ных, суль­фид­ных и ура­но­вых ме­сто­ро­ж­де­ний, от­би­тые ру­ды ко­то­рых склон­ны к са­мо­воз­го­ра­нию, а пыль взры­во­опас­на, це­ле­со­об­раз­но обо­соб­лен­ное про­вет­ри­ва­ние вы­емоч­ных и под­го­то­ви­тель­ных уча­ст­ков. Для та­ких ус­ло­вий раз­ра­бо­тан ком­би­ни­ро­ван­ный спо­соб сек­ци­он­но-бло­ко­во­го В. м. в шахт­ном по­ле с флан­го­вым или цен­траль­ным про­вет­ри­ва­ни­ем ка­ж­дой сек­ции. С этой це­лью про­хо­дят и обо­ру­ду­ют спец. ство­лы, ко­то­рые, по­ми­мо по­да­чи све­же­го воз­ду­ха в сек­цию-блок, мо­гут вы­пол­нять ряд вспо­мо­га­тель­ных функ­ций. Вы­да­ча ру­ды на по­верх­ность из всех сек­ций осу­ще­ст­в­ля­ет­ся цен­тра­ли­зо­ван­но по осн. ски­по­вым ство­лам. Сек­ци­он­но-бло­ко­вый спо­соб В. м. при­ме­ня­ют так­же для со­ля­ных и об­вод­нён­ных ме­сто­ро­ж­де­ний, при боль­ших раз­ме­рах шахт­но­го по­ля, при зна­чит. глу­би­не раз­ра­бот­ки, ко­гда вен­ти­ля­то­ры ока­зы­ва­ют­ся ма­ло­эф­фек­тив­ны­ми. Кро­ме то­го, при про­ры­ве во­ды, са­мо­воз­го­ра­нии от­би­той ру­ды, об­ру­ше­нии вме­щаю­щих по­род и взры­ве суль­фид­ной пы­ли или га­за мож­но бы­ст­ро изо­ли­ро­вать уча­сток (сек­цию) или кры­ло шахт­но­го по­ля по­сред­ст­вом сек­ци­он­но-бло­ко­вых во­до­га­зо­за­щит­ных или про­ти­во­по­жар­ных пе­ре­мы­чек и обо­соб­лен­но экс­плуа­ти­ро­вать и про­вет­ри­вать ос­таль­ную часть шахт­но­го по­ля.

Вскрытие россыпных месторождений

Вскры­тие рос­сып­ных ме­сто­ро­ж­де­ний (ал­ма­зов, зо­ло­та, оло­ва, ред­ко­зе­мель­ных эле­мен­тов и др.). Про­сто­та за­ле­га­ния рос­сып­ных ме­сто­ро­ж­де­ний пре­до­пре­де­ля­ет не­боль­шое чис­ло спо­со­бов и схем вскры­тия: вер­ти­каль­ны­ми и на­клон­ны­ми ство­ла­ми и ав­то­транс­порт­ны­ми съез­да­ми (по­гре­бён­ных рос­сы­пей), штоль­ня­ми и от­кры­ты­ми тран­шея­ми-ка­на­ва­ми (тер­ра­со­вых рос­сы­пей).

В ус­ло­ви­ях гор­ной ме­ст­но­сти для от­ра­бот­ки тер­ра­со­вых рос­сы­пей и об­вод­нён­ных ко­рен­ных руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний при­ме­ня­ют про­стой спо­соб вскры­тия штоль­ня­ми. Штоль­ни ис­поль­зу­ют так­же для пред­ва­рит. осу­ше­ния ме­сто­ро­ж­де­ний и по­сто­ян­но­го во­до­от­ли­ва. При глу­би­не за­ле­га­ния рос­сы­пей до 10 м и зна­чит. во­до­при­то­ке (за­труд­няю­щем про­ход­ку вер­ти­каль­ных и на­клон­ных вы­ра­бо­ток и удо­ро­жаю­щем во­до­от­лив) вскры­тие ме­сто­ро­ж­де­ний осу­ще­ст­в­ля­ет­ся от­кры­ты­ми тран­шея­ми.

Комбинированное комплексное поэтапное вскрытие месторождений

Ком­би­ни­ро­ван­ное ком­плекс­ное по­этап­ное вскры­тие ме­сто­ро­ж­де­ний за­клю­ча­ет­ся в по­сту­па­тель­но-по­сле­до­ва­тель­ном ос­вое­нии и объ­е­ди­не­нии близ­ко рас­по­ло­жен­ных групп ме­сто­ро­ж­де­ний руд­но­го по­ля и уда­лён­ных ру­до­нос­ных уча­ст­ков ме­сто­ро­ж­де­ния (рис. 3). При этом уп­ро­ща­ют­ся тех­но­ло­гические схе­мы под­зем­ных и по­верх­но­ст­ных ру­до- и гру­зо­по­то­ков, умень­ша­ет­ся чис­ло про­мышленных объ­ек­тов и ком­му­ни­ка­ций, со­кра­ща­ют­ся пло­ща­ди зе­мель­ных от­во­дов и, со­от­вет­ст­вен­но, сни­жа­ет­ся не­га­тив­ное тех­но­ген­ное воз­дей­ст­вие на ок­ру­жаю­щую сре­ду.