Классификация и наименование подземных горных выработок

По положению в пространстве различают вертикальные, гори­зонтальные и наклонные выработки. Схема расположения подземных выработок показана на рисунке 19.

Шахтный ствол (1, 12) - вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и пред­назначенная для подъема полезного ископаемого, спуска и подъема людей и материалов. По стволу шахты проложены электрические кабели, трубы для воды и сжатого воздуха; через шахтные стволы осуществляют проветривание всех подземных выработок. Верхняя часть ствола называется устьем, нижняя - зумпфом. В зависимости от назначения различают главные и вспомогательные шахтные ство­лы. Обычно один ствол выполняет несколько функций, но иногда проходят стволы специального назначения, например, для спуска в подземные выработки закладочного материала (закладочный ствол), для проветривания (вентиляционный ствол), для водоотлива и пр.

В поперечном сечении шахтные стволы имеют круглую или прямоугольную,

Рисунок 19 - Схема расположения подземных выработок.

иногда эллиптическую форму. Стволы круглого сечения крепят бетонной или железобетонной крепью. Диаметр стволов соста­вляет 4-8 м. Стволы прямоугольной формы крепят деревянной или металлической крепью, они имеют площадь поперечного сечения 8-25 м². Глубина стволов определяется глубиной залегания место­рождения и достигает иногда 2-3 км. По всей длине шахтный ствол бывает разделен на несколько отделений (клетевое, ски­повое, лестничное и пр.).

Слепым стволом (8) называют вертикальную или наклонную выработку, не имеющую непосредственного выхода на поверхность (назначение то же, что и обычного шахтного ствола). Слепой ствол оборудуют подъемной установкой.

Восстающий (6, 7) - вертикальная или наклонная горная выра­ботка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и служа­щая для спуска полезного ископаемого, перемещения людей, спуска и подъема материалов, проветривания. В отличие от слепого ствола по восстающему не поднимают пустые породы или руду. Восстающие обычно имеют прямоугольную форму поперечного сечения, но при большом сроке службы их крепят бетоном, и они имеют круглую форму. Если восстающие предназначены для различных целей, они имеют несколько отделений. Восстающие проходят, как правило, между откаточными горизонтами и их длина равна высоте этажа (40-80 м), но иногда восстающий обслуживает несколько этажей, и длина его достигает нескольких сот метров. Восстающие проходят в направлении снизу вверх. Выработка, имеющая то же назначение, что и восстающий, но проходимая сверху вниз, называется гезенком. Шурф (10) -вертикальная выработка, имеющая непосредствен­ный выход на поверхность. Шурф служит для разведки месторож­дения, вентиляции, спуска материалов и других вспомогательных целей,

Штольня (9) - горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ. Штольня служит для тех же целей, что и шахтный ствол, но в связи с горизонтальным расположением ее выдача руды на поверхность, доставка материалов, а иногда и пере­возка людей по этой выработке осуществляется средствами рельсо­вого или безрельсового транспорта. По форме и размерам штольня не отличается от других горизонтальных выработок.

Штрек (3, 4), квершлаг (2) и орт (5) - горизонтальные горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и предназначенные для откатки грузов, передвижения людей, про­ветривания, водоотлива и т. п. Различие между ними заключается в положении относительно рудного тела. Штрек проводят по прости­ранию рудного тела, квершлаг и орт - вкрест простирания, причем квершлаг проводят только по пустым породам, а орт - по руде. Штрек может располагаться как в пустых породах (4) - в этом случае его называют полевым, так и в рудном теле (3) - рудным.

Горизонтальные выработки для стока воды имеют небольшой уклон (2-5 м на 100 м длины выработок) в сторону ствола шахты.

Горизонтальные выработки крепят деревом, бетоном, металли­ческой крепью, а в устойчивых породах часто проходят без крепле­ния. В зависимости от типа крепи они имеют трапециевидную, сводо­образную и прямоугольную форму. При высоком горном давлении горизонтальные выработки имеют круглую форму. Сечение гори­зонтальных выработок составляет 4-16 м².

В горизонтальных выработках укладывают рельсовый путь, подвешивают контактный провод, вдоль стен выработок прокладывают силовые кабели, трубы для сжатого воздуха и воды. Для передвиже­ния людей с одной стороны выработки оставляют свободный проход, перекрывая настилом водосточную канавку.

Горизонтальная выработка сводообразной формы, пройденная в крепких устойчивых породах без крепления, показана на рисунке 20.

Уклон - наклонная горная выработка, не имеющая непосред­ственного выхода на поверхность и служащая для подъема полезного ископаемого с нижнего горизонта на верхний механическим спосо­бом (в рудной промышленности обычно конвейерами).

Бремсберг - выработка, подобная уклону, но служащая для спуска полезного ископаемого и материалов с верхнего горизонта на нижний механическим способом. В рудной промышленности термин «бремсберг» обычно не применяется, а соответствующую вы­работку называют наклонным восстающим.

1 - рельсовый путь; 2 - пешеходная дорожка; 3 - контактный провод; 4 - светофор; 5 - лампы для освещения; 6 - трубы для воды и сжатого воздуха; 7 - электрокабель; 8 - подвеска контакт­ного провода.

Рисунок 20 - Горизонтальная выработка, пройденная

в устойчи­вых породах.

Вблизи шахтного ствола располагается целый ряд горизонтальных и камерообразных выработок, которые называются выработками околоствольного двора. Околоствольный двор состоит из:

1) выработок, служащих для разгрузки вагонеток в подземный бункер или загрузки их в клеть;

2) выработок, служащих для сбора порожних вагонеток;

3) камерообразных выработок: насосной, электроподстанции, электровозного депо, диспетчерской, медпункта, водосборника, ка­меры ожидания и др.

Тип околоствольного двора зависит от производительности шахт­ного ствола (количества выдаваемой руды и породы), способа подъема руды (в скипах или клетях), числа стволов, обслуживаемых около­ствольным двором, принятой схемой проветривания.

На крупных шахтах, имеющих большую производительность, обычно устраивают круговые околоствольные дворы, обес­печивающие поточность движения транспорта, а в шахтах небольшой производительности - тупиковые.

Кроме указанных выработок для подготовки блока к очистной выемке проходят другие выработки различного назначения: рудо­спуски, подэтажные выработки, выработки горизонта скреперования, отрезные восстающие и пр.

4.2 Элементы карьера

Месторождение полезных ископаемых или его часть с массивом покрывающих и вмещающих пустых пород, отведенная для разработки одним карьером, называется карьерным полем.

В процессе работ по извлечению полезного ископае­мого образуется открытое выработанное пространство. Его глубина при разработке крутых залежей достигает нескольких сотен метров. На поверхности земли выра­ботанное пространство ограничивается границами карьерного поля, по глубине - дном карьера.

Разработка горных пород внутри карьерного поля производится, как правило, горизонтальными слоями, вследствие чего профиль карьера имеет ступенчатую форму.

а - уступ с нижней погрузкой; б - уступ с верхней погрузкой; в - подуступы; h - высота уступа; h₁ и h₂ - высота подуступов; α - угол откоса уступа

Рисунок 21 - Элементы рабочего борта карьера.

Отдельный слой, который разрабатывается само­стоятельными средствами рыхления, выемки и переме­щения, называется уступом (рисунок 21). Его высота уста­навливается с учетом безопасности работ и зависит от рабочих параметров выемочного оборудования и свойств массива.

Часть уступа по высоте, разрабатываемая самостоя­тельными средствами рыхления, погрузки, но обслужи­ваемая транспортом, общим для всего уступа, называ­ется подуступом.

Основные элементы уступа - площадки, откос, бровки (рисунок 22). Площадкой уступа называется гори­зонтальная поверхность, ограничивающая уступ по вы­соте, различают нижнюю и верхнюю площадки уступа.

Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного про­странства между верхней и нижней площадками уступа.

Угол, образуемый откосом уступа с горизонтальной поверхностью, называется углом откоса уступа. Его ве­личина зависит от свойств массива, высоты уступа и длительности его стояния.

Линия пересечения откоса уступа с его нижней или верхней площадкой называется нижней или верхней бровкой уступа.

Часть уступа по ширине, разрабатываемая выемоч­ными средствами в сочетании с забойным транспор­том, называется заходкой уступа, торец заходки назы­вается забоем.

Рисунок 22 - Элементы уступа.

1 - рабочие площадки; 2 - верхние бровки уступов; 3 - нижние бровки ус­тупов; 4 - откосы уступов; В - ширина заходки по целику; b - ширина за­ходки в развале горной массы; L - длина блока.

В случае применения для разработки уступа не­скольких экскаваторов заходка уступа делится на блоки (Б).

Заходка уступа характеризуется шириной В, высо­той h и длиной L. Высота обычно соответствует высо­те уступа, длина - длине фронта работ уступа. Фрон­том работ уступа называется часть уступа, подготов­ленная для горных работ.

Площадка уступа, на которой располагается выемоч­ное и транспортное оборудование, предназначенное для его разработки, называется рабочей площадкой уступа, или рабочим горизонтом карьера. Горизонты карьера имеют отметки абсолютные, относительно уровня Бал­тийского моря, или условные, относительно постоянной абсолютной отметки на поверхности карьера. Рабочие площадки уступов соединяются между собой бермами (рисунок 23). Площадка между уступами, оставляемая на не­рабочем борту карьера для повышения устойчивости и задержания, осыпающихся с откоса кусков породы, на­зывается предохранительной бермой. Если эта площад­ка служит для размещения транспортных коммуника­ций, то ее называют транспортной бермой.

Совокупность уступов, находящихся в одновремен­ной отработке, называется рабочей зоной карьера.

Борт карьера - это боковая поверхность, ограничи­вающая карьер и состоящая из откосов и площадок уступов.

Борт карьера, на котором производятся горные ра­боты, называется рабочим бортом карьера, при отсутствии горных работ – нерабочим бортом карьера.

Линия пересечения бортов карьера с земной поверх­ностью называется верхним контуром карьера.

Линия пересечения бортов с дном карьера называ­ется нижним контуром карьера.

Условная поверхность, проходящая через нижний и верхний его контуры, называется откосом борта карь­ера.

1 – уступы; 2 - подуступы; 3 - транспортная берма; 4 - предохранительные бермы; 5 -рабочие площадки уступов; 6 - верхний контур карьера; 7 - полутраншея; 8 - разрезная траншея; 9 - капитальная траншея; А - не­рабочий борт карьера; Б - рабочий борт карьера; γ - угол откоса нерабо­чего борта карьера.

Рисунок 23 - Поперечный разрез карьера.

Угол, образованный линией откоса борта карьера и ее проекцией на горизонтальную плоскость, называется углом откоса борта карьера.

Открытая горная выработка, имеющая в поперечном сечении трапециевидную форму, называется траншеей, треугольную форму - полутраншеей.

Капитальные траншеи создают доступ транспорту с поверхности к разрабатываемому рудному телу (уголь­ному пласту). Разрезные траншеи служат для созда­ния первоначального фронта работ и размещения гор­ного и транспортного оборудования.