13. РАЗРАБОТКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫМ
СПОСОБОМ
Горнорудная промышленность — самостоятельная отрасль горной
промышленности. Ее предприятия часто входят в комбинаты, которые
объединяют рудники, обогатительные фабрики, а иногда и металлургические
заводы.
Наша страна располагает почти всеми видами ископаемых.
Рудные месторождения имеют свои особенности. Большинство таких залежей
сложнее по залеганию, чем пластовые угольные, имеет неправильные формы в
виде линз, жил, рудных столбов, гнезд. Характерная особенность этих
месторождении — широкий диапазон свойств руд и пород от рыхлых и
неустойчивых до весьма крепких. Кроме того, элементы залегания
непостоянны: мощность пласта, угол падения и направление простирания
изменяются в больших пределах. Поэтому разработка руд сложнее, чем
угольных месторождении.
Рудным месторождением называют естественное скопление минералов в земной
коре, а рудой — минеральное вещество, из которого извлекают полезные
компоненты. Для вскрытия рудных залежей применяют те же способы, что и
при разработке угольных,—вертикальными и наклонным» стволами и
штольнями. Разница лишь в глубине разработки. Если на угольных
месторождениях она достигает 1600 м, то на отдельных рудных шахтах
превышает 3500 м.
При разработке рудных месторождений применяют в основном этажный способ
подготовки шахтного поля. Особенности разработки руд следующие:
для отбойки большинства руд и вмещающих пород проводятся буровзрывные
работы;
крепкие и устойчивые породы и руды обусловливают сохранение горных
выработок, они не крепятся даже на больших глубинах;
полное отсутствие или содержание незначительного количества вредных
газов в рудничной атмосфере, что создает благоприятные условия для
проветривания рудников;
руду из очистных забоев транспортируют под действием собственного веса,
скреперами или самоходными вагонами. Из-за высокой абразивности руды
скребковые конвейеры применяют редко, а ленточные — после дробления
руды;
горным давлением управляют с помощью полного обрушения, полной закладки,
магазинирования отбитой руды. При благоприятных условиях выработанное
пространство оставляют незакрепленным и незаложенным.
Многообразие и сложность разработки рудных месторождений послужили
основанием для создания многих систем. По своей сущности это камерные
системы. В основу их классификации положено состояние и поддержание
выработанного пространства в период очистной выемки. По этому признаку
все системы разработки разделены на восемь классов.
При системах разработки первого класса — с открытым выработанным
пространством — в процессе очистной выемки выработки оставляют
незаложенными. Применять эти системы можно только при большой
устойчивости руды и пород. Достоинства — высокая производительность
труда и низкая себестоимость добычи; возможность применения
высокопроизводительного горного оборудования. Недостаток — большие
потерн руды (от 15 до 50%) в целиках.
Системы разработки второго класса — с магазинированием руды — отличаются
тем, что руда становится временном крепью выработанного пространства.
Полный выпуск руды производят только после окончания очистных работ в
блоке. Область применения — устойчивые руды и вмещающие породы, рудные
залежи с углом падения более 50°. Достоинства — высокая
производительность труда; малый расход лесоматериалов. Недостаток —
невозможность полного выпуска руды из магазина до окончания работ по
очистной выемке в связи с загрязнением ее породами.
К третьему классу — с закладкой выработок — относят системы, при которых
бока и кровлю очистного пространства по мере подвигания очистных забоев
поддерживают закладкой. Область применения — руда и вмещающие породы
средней устойчивости; ценные руды; при необходимости сохранить
поверхность от обрушения. Достоинства — высокий процент извлечения руды;
безопасность в пожарном отношении. Недостатки — потери рудной мелочи,
богатой полезным компонентом, в закладке; сравнительно невысокая
производительность труда из-за проведения дополнительных работ по
закладке выработанного пространства.
При системах разработки четвертого класса — с креплением — крепь
является основным средством поддержания очистного пространства. Область
применения — рудные залежи мощностью не более 3 м; руды средней ценности
и ценные; породы средней устойчивости и неустойчивые. Достоинства —
высокое извлечение и малое разубоживание руды; возможность подземной
сортировки и оставления пустой породы в выработанном пространстве.
Недостатки — высокий расход крепежных материалов; низкая
производительность труда рабочих очистного забоя.
К пятому классу — с креплением и закладкой — относят системы разработки,
при которых бока и кровля выработанного пространства поддерживаются
крепью и закладкой, возводимой по мере подвигания очистного забоя.
Область применения — руда и некрепкие, неустойчивые вмещающие породы;
руды ценные и весьма ценные. Достоинство — высокий процент извлечения
руды. Недостатки — низкая производительность труда рабочих; высокий
расход крепежных материалов; большая себестоимость руды. Системы
разработки с обрушением вмещающих пород (шестой класс) широко применяют
при разработке залежей алюминиевых руд с неустойчивыми
легкообрушающимися породами. Достоинства —'высокий процент извлечения;
возможность применения щитовых крепей. Недостатки — пожароопасность:
большой расход крепежных материалов; невысокая производительность труда
и сравнительно высокая стоимость добычи руды.
Системы разработки седьмого класса — с обрушением руды и вмещающих пород
— являются самыми производительными и обеспечивают добычу руды при
низкой себестоимости. Область применения — неустойчивые,
легкообрушающиеся породы; руды средней ценности и неценные; возможность
обрушения поверхности. Достоинства — высокая производительность труда;
низкая стоимость добычи. Недостатки — большие потери руды, достигающие
30%; невозможность селективной (раздельной) добычи.
Комбинированная система (восьмой класс)—совокупность двух и более систем
разработки 1—7 классов.
Основные пути совершенствования разработки рудных месторождений: резкое
снижение потерь руды в недрах за счет широкого применения систем
разработки с закладкой и торцевого выпуска руды; повышение
производительности труда при очистной выемке за счет применения
самоходного оборудования для бурения и оборки забоя, доставки взрывчатых
веществ и руды, а также внедрения наиболее производительных систем
подземной разработки; сокращение объема капитальных и подготовительных
работ для подготовки новых горизонтов и этажей путем увеличения (в
два-три раза) высоты этажа, переход с ортовой подготовки на штрековую.
Горным инженерам приходится осуществлять разработку и россыпных
месторождений. Это вторичные (после разрушения коренных пород) залежи
золота, платины, алмазов, олова. По характеру залегания россыпные
месторождения относятся к пластовым. Мощность пласта, содержащего
полезное ископаемое,
0,4—10 м. Россыпи залегают в долинах рек и ручьев, имеют ширину от 30 до
200 м. Породы, покрывающие россыпь, называют торфами. Они обычно состоят
из растительного покрова, суглинков, супесей, галечников и валунов.
В зависимости от условии залегания россыпные месторождения могут
разрабатываться подземным и открытым способами. При подземной добыче
проходят неглубокие вертикальные шахтные стволы или шурфы, через которые
осуществляется подъем песков на поверхность, доставка людей, материалов
и оборудования, обеспечивается проветривание выработок. Промывают
металлосодержащие пески на поверхности.
При открытом способе разработки вскрышные работы и добычу песков
производят экскаваторами, самоходными скреперами, бульдозерами.
Транспортируют породу вскрыши и песок автосамосвалами, ленточными
конвейерами.
При разработке россыпей применяется и гидравлический способ, а также
драги — комплексные сооружения, состоящие из черпакового механизма и
обогатительного устройства, смонтированные на плоскодонном судне —
понтоне. Драги в основном используют для добычи золота.