Схемы вскрытия месторождения в равнинной местности.

Расположение стволов по отношению к рудному телу

По отношению к рудному телу вкрест простирания шахтные стволы обычно размещают в лежачем боку вне зоны сдвижения пород, с тем чтобы не терять руду в охранных целиках (экономичный ущерб от оставления руды в охранных целиках в большинстве случаев превысил бы экономию за счет достигнутого при этом сокращения длины квершлагов). Однако в спорных случаях необходим экономический расчет, показывающий оптимальное расположение ствола вкрест простирания, при котором будет наименьшей сумма приведенных затрат на проведение кваршлагов, их эксплуатацию и сумма ущерба от оставления руды в охранных целиках по условию (I).

В висячем боку шахтные стволы проходят редко, главным образом лишь при особо неблагоприятных условиях для заложения ствола в лежачем боку (обводнение породы, высокая гора и пр.) Недостаток расположения ствола в висячем боку – резко увеличенная длина квершлагов на верхних горизонтах (рис.5).

Исключением является вскрытие крупных наклонных залежей с большой длинной по падению. В этом случае верхние горизонты могут быть вскрыты стволом в лежачем боку, а нижние – в висячем, причем шахтные поля верхних и нижних горизонтов могут отрабатываться одновременно (как это делается на Ачисайском полиметаллическом комбинате - рудники Миргалимсайский и Глубокий).

Непосредственно над рудным с пересечением его и вообще в зоне сдвижения пород стволы располагают главным образом в пологих и наклонных залежах большой площади, в связи с тем что охранный целик при пологом падении залежи имеет значительно меньшие размеры, чем при крутом падении (рис.6)

Рис.5 Схема для сравнения длины квершлагов при расположении ствола в лежачем (1) и висячем (2) боку: j - угол сдвижения пород ; 3 – границы зоны сдвижения пород; L_b , L_c – дополнительная длина квершлага на верхнем и на одном из средних горизонтов при расположении ствола в висячем боку.

Если же при наклонном падении иметь один рудоподъемный ствол и расположить его вне зоны сдвижения пород, то квершлаги получаются очень длинными. Рассмотрим теперь расположение ствола относительно рудного тела по простиранию залежи.

Рис.6 Схема для сравнения размеров охранного целика при крутом (а) и пологом (б) падении залежи: L-длина охранного целика по падению залежи, 1-ствол, 2-границы зоны сдвижения

При центральном расположении ствола сокращается длина транспортирования руды и ускоряется подготовка горизонтов, но увеличивается число стволов (в дополнение к центральному стволу требуется не менее двух стволов на флангах)

Как правило, при длине шахтного поля (по простиранию) до 500-700м в мощных залежах и до 1-1,5 км в маломощных залежах рудоподъемный ствол может располагаться на фланге (вскрытие фланговым стволом), а при большей длине рудного тела – напротив его центра (вскрытие центральным стволом). Выбор центрального или флангового рудоподъемного ствола в спорных случаях может быть обоснован экономически путем подсчета и сравнения суммы приведенных затрат по условию (I),

где K – себестоимость вспомогательных и вентиляционных стволов и квершлагов к ним, проводимых при строительстве рудника, руб ;

K^′ - то же, на весь рудник, руб ;

t – срок службы рудника, лет;

С – сравнительные эксплуатационные расходы на подземный транспорт, руб/т. При неустойчивых породах и большом горном давлении могут быть учтены и годовые эксплуатационные расходы на поддержание квершлагов ;

Y_n – ущерб от потерь руды в охранных целиках стволов, руб.

Что же касается преимущества центрального расположения рудоподъемного ствола с точки зрения скорости и подготовки горизонта, то оценить его количественно более сложно, поэтому приходится учитывать это по общим соображениям как дополнительный довод.

При центральном расположении ствола шахтное поле делят пополам не по длине, а по запасам: ствол располагается напротив центра тяжести запасов руды, так как это обеспечивает минимальную работу транспорта, что доказывается ниже. Если центры тяжести запасов месторождения в сторону центра тяжести верхних горизонтов. Этим учитывается фактор разновременности затрат на отработку верхних и нижних горизонтов.

Оптимизация расположения ствола по условию минимальной работы транспорта. Как сказано выше, ствол в направлении по простиранию залежи должен быть по возможности расположен таким образом, чтобы обеспечить минимальную работу транспорта. Обычно можно считать, что расстояние от ствола до рудного тела остается неизменным. Поэтому от расположения ствола по простиранию залежи работа транспорта зависит только в той мере, в какой изменяется расстояние транспортирования по штреку (от орта или от забоя до квершлага). Таким образом, задача сводится к тому, чтобы найти такое расположение ствола, при котором работа транспортирования руды по штреку будет минимальной.

Рис.7 Расположение основного ствола при склонении рудного тела 1,2…9 – номера этажных горизонтов

Разумеется, если мощность залежи постоянна и залежь одна, то ствол надо располагать напротив середины ее длины. То же имеет место, если несколько залежей постоянной мощности простираются по всему шахтному полю.

Более сложны и распространены случаи, когда мощность залежи переменна или когда на одном фланге шахтного поля число залежей больше, чем на другом. Оба эти случаи одинаковы с точки зрения поставленной задачи, поэтому рассмотрим первый из них (рис.8).

Запас этажа обозначим через Т, часть запаса на длину ∆L между плоскостями I и II – через ∆T.

Рис.8 Схема к определению наивыгоднейшего расположения ствола по условию минимальной работы подземного транспорта. План: 1-центр тяжести запасов этажа ; 2 – центр тяжести запасов левого крыла; 3 – центр тяжести запасов крыла правее плоскости II, 4 – ствол.

При расположении квершлага, как показано на рисунке, напротив центра тяжести запаса работа транспортирования руды по штреку в плоскости I равна

A_I = L_л+( - ∆T)L_n+∆T

Работа по транспортированию руды при расположении квершлага в плоскости II

A_II= (L_л+∆L)+( - ∆T) (L_n-∆L)+ ∆T

A_II- A_I=∆T∆L>0.

Отсюда следует, что при любом смещении квершлага от центра тяжести запаса в сторону сечения II работа транспорта возрастает. Очевидно, аналогичная картина будет иметь место и при смещении квершлага в противоположную сторону. Следовательно, минимальная работа подземного транспорта обеспечивается расположением квершлага напротив центра тяжести запаса этажа, чем и определяется наивыгоднейшее решение с точки зрения подземного транспорта.

При различных контурах залежей в разных этажах, а так же при склонении рудного тела картина усложняется, так как центр тяжести запасов разных этажей не будет лежать в одной вертикальной плоскости (расположение вкрест простирания). В этих случаях при выборе места заложения ствола отдают предпочтение экономии более близких по времени затрат и, следовательно, экономии работы транспорта на верхних горизонтах. Поэтому ствол располагают ближе к центру тяжести запасов верхних этажей по сравнению с нижними.

Если на поверхности руда транспортируется в направлении, соответствующем простиранию залежи, то это может быть учтено в расположении шахтного ствола. Он должен быть смещен приблизительно на длины крыла (исходя из соотношения стоимости транспорта на поверхности и под землёй).