ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВСКРЫТИЯ

Вскрытием месторождения (или его части) принято называть осуществляемое после его разведки проведение и оборудование выработок, необходимых для эксплуатации месторождения. Вскрывающие выработки открывают доступ к месторождению, по ним производят спуск и подъем людей, материалов и оборудования, выдают из шахты полезное ископаемое, пустую породу и воду, подают в шахту воздух для проветривания и отводят из шахты загрязненный воздух.

Способ вскрытия определяет: 1) тип, число и назначение шахтных стволов и штолен. Под типом здесь имеем в виду вертикальный или наклонный ствол; способ подъема руды по стволу или транспорт по штольне. Назначение – выдача руды, пустой породы или спуск и подъем людей, материалов и оборудования; подача свежего воздуха и отвод загрязненного воздуха; выдача шахтных вод; вскрытие и подготовка новых горизонтов; спуск закладочного материала и т.п.; 2) схему вскрытия – расположение и порядок проведения основных вскрывающих выработок( стволов, штолен, квершлагов, скиповых бункеров, капитальных рудоспусков и т.п.).

Вместе со способом вскрытия выбирают расположение промплощадки рудника, способ транспорта рудной массы от рудника до потребителя.

Вскрытие месторождения требует значительных затрат. Более половины затрат по строительству рудника обычно приходится на горно-капительные работы, а из этой величины порядка 40% - на строительство шахтных стволов. В затратах на добычу руды погашение капитальных затрат составляет 8-15%, иногда до 20-25%. Это свидетельствует о целесообразности экономии на объемах горно-капитальных работ. Однако, как правило, снижение затрат на вскрытие ведет к удорожанию эксплуатации месторождения. Поэтому экономия целесообразна лишь до известного предела, и решение должно быть компромиссным.

Вопросы вскрытия решают проектные институты ( с учетом мнения горных предприятий, для которых выполняется проект).

Для проектирования вскрытия необходимо построить границы зоны сдвижения пород и охранных целиков. Такое построение изучается в курсе маркшейдерского дела, поэтому напомним здесь лишь принципы.

В результате разработки месторождения происходит сдвижение и обрушение пород над ним. Зона, в которой породы могут сместиться при разработке месторождения, называется зоной сдвижения пород( или соответственно зоной обрушения, в которой породы обрушаются. В дальнейшем будем пользоваться понятием только зоны сдвижения, так как прогнозировать разграничение этих зон с достаточной точностью в большинстве случаев практически невозможно, да и не нужно).

При сравнительно небольшой глубине залегания руд и большой мощности месторождения просадка дневной поверхности начинается с внезапного обрушения, после чего происходит развитие зоны сдвижения в ширину. Сохранять поверхность от сдвижения можно только при оставлении большой части руды в навсегда потерянных целиках (например, на руднике им. Губкина до 70% и более) или при полной закладке твердеющим материалом. В виде исключения – при малой мощности залежи и большой глубине ее залегания ( не менее 200-300 величин мощности) – поверхность может оставаться неподвижной, а при несколько меньших соотношениях глубины залегания и мощности ( Н:М ≥ 35-70) поверхность может проседать без трещин, т.е. без разрыва сплошности толщи пород и, следовательно, без потери их водонепроницаемости.

Угол сдвижения пород – это угол в вертикальной плоскости, который образует к горизонтали линию, соединяющую границу сдвижения пород на поверхности с отработанным участком рудного тела. Углы сдвижения пород составляют: 1) в наносах при мощности до 10 м - 45°, при большей мощности - 40°, а для влажных и мокрых наносов - 35°; 2) в скальных породах – от 45° при слабых породах до 65° при крепких породах; 3) при слоистом строении скальных пород и согласованном залегании рудного тела угол сдвижения пород лежачего бока составляет от 35° в слабых породах до 45° в крепких породах, а при крепких породах и очень крутом (под углом 80°-90°) падении угол сдвижения увеличивается до 80°. Возможно сдвижение скальных пород по плоскостям нарушения, даже если они имеют и сравнительно пологий уклон ( 30-45°).

Примеры построения зоны сдвижения в простейших случаях приведены на рис. 1.

Рис. 1. Зона сдвижения пород при разработке месторождения:

а) – при j < a; б) – при j > a; j - угол сдвижения пород; 1 – границы зоны сдвижения; 2 – примерное положение земной поверхности после сдвижения. Стрелками показано направление построения границ

Рис. 2. Охранные целики (3) в крутопадающей (а) и наклонной ( б) залежах:

1 – границы зоны сдвижения при оставлении охранных целиков; 2 – положения дневной поверхности после сдвижения; е – ширина предохранительной бермы промплощадки

При строительстве рудника стараются располагать шахтные стволы вне зоны возможного сдвижения пород. Если в зоне сдвижения окажутся какие-либо горно-капитальные выработки, здания или сооружения, то для сохранения их оставляют так называемый охранный целик, в пределах которого нельзя вести очистную выемку. Охранные целики оставляют также и в тех случаях, когда над месторождением имеются реки6 водоемы, обводненные пески или влывуны и когда при этом осушение площади стоило бы слишком дорого по сравнению с тем ущербом6 который понесет народное хозяйство от потерь части руды в охранных целиках. Границы охранных целиков определяются по углам сдвижения пород, причем вокруг шириной от 10 до 50 м, в зависимости от важности охраняемого объекта.

Примеры построения охранных целиков в типичных случаях приведены на рис. 2.