Способы подготовки рудных месторождений

Подготовка – это проведение выработок, разделяющих шахтное поле на выемочные участки – блоки, этажи, панели. Способы подготовки согласуются с системой разработки и схемами транспортирования руды от очистных забоев к выработкам подъема ее на поверхность. Для характеристики объема подготовительных работ применяются два показателя:

1. Удельный объем проходческих работ V_уд.

V_уд = (V_пр / В) × 100%,

где V_пр – объем подготовительных выработок, м³;

В – балансовые запасы руды в блоке, панели и др., м³

2. Коэффициент подготовки К_п

К_п = (L_пр / В) × 1000, м³/1000т,

К_п = (V_пр / В) × 1000, м³/1000м³,

где L_пр – длина подготовительных выработок, приходящаяся на выемочный участок, м.

Месторождение разделяют подготовительными выработками по падению на этажи (горизонты) высотою обычно 50–100 и более метров. В зависимости от угла падения и мощности рудного тела подготовка может быть выполнена с одним (одноэтажная) или несколькими этажами. Горизонтальными, вертикальными и наклонными выработками этажи разделяют на блоки или панели. Доставочные выработки размещают в руде (рудная подготовка), в породе (полевая подготовка) или руде и породе (комбинированная подготовка). Применяемые схемы подготовительных работ приведены в табл. 1.

Таблица 1. Классификация способов подготовки рудных месторождений

Тип месторождения	Способы подготовки	Наименование способов подготовки
класс	подкласс	группа
Месторождения представленные одним рудным телом	Штреками	Рудными штреками	Этажным штреком, главным панельным штреком	Рудная этажным штреком. Рудная главным панельным штреком
Полевыми штреками	Этажным штреком, главным панельным штреком	Полевая этажным штреком. Полевая главным панельным штреком
Комбинированный	Полевым и рудным штреком, с диагональными заездами, с кольцевыми заездами	Комбинированная полевым штреком и рудным штреком с диагональными заездами, с кольцевыми заездами
Ортами	Тупиковыми ортами	Рудным штреком и тупиковыми ортами. Полевым штреком и тупиковыми ортами. Полевым штреком висячего бока и тупиковыми ортами	Тупиковыми ортами и рудным штреком. Тупиковыми ортами и полевым штреком лежачего бока. Тупиковыми ортами и полевым штреком висячего бока
Кольцевыми ортами	Полевым штреком и ортами. Полевым и рудным треками и ортами. Рудными штреками и ортами	Кольцевыми ортами и полевыми штреками лежачего и висячего боков
Уклонами	Тупиковыми ортами Рудными и полевыми штреками	Полевым штреком и рудными ортами. Полевыми и рудными штреками	Полевым штреком в лежачем боку и тупиковыми ортами. Рудными и полевыми штреками в лежачем боку
Месторождения, представленные несколькими рудными телами	Ортами, штреками и уклонами	Раздельная	Возможна любая комбинация штреков, ортов и уклонов	Раздельная подготовка рудных тел
		Совместная	Штреками, ортами, уклонами	Совместная подготовка рудных тел ортами, штреками и уклонами

На выбор способа подготовки месторождения оказывают влияние следующие факторы:

· горно-геологические условия залегания – мощность, угол падения, устойчивость руд и пород, нарушенность массива, газоносность, водообильность, склонность к самовозгоранию;

· технические и экономические параметры технологии выемки – производительность рудника, система разработки, горное оборудование и уровень механизации, автоматизация производства, условия проветривания, ценность руды.

Подготовка жильных (маломощных) месторождений при этажной разработке обычно рудная (рис. 13). Рудный штрек стремятся проходить по контакту лежачего бока залежи.

Этажными штреками подготавливаются рудные тела средней мощности и мощные с полевыми штреками (рис. 14). Достаточно часто применяется смешанная подготовка с рудными и полевыми штреками, сбитыми между собой диагональными заездами. При этом полевые штреки преимущественно размещаются в лежачем боку месторождения.

Подготовка ортами и этажными штреками применяется для отработки мощных и весьма мощных залежей (рис. 15).

Рис. 13. Рудная подготовка залежи.

Рис. 14. Комбинированная схема подготовки с полевыми и рудными штреками.

Рис. 3.15. Орто-штрековая подготовка залежи.

На железорудных месторождениях Горной Шории и Хакасии при выемке весьма мощных крутопадающих рудных тел применяется подготовка кольцевыми ортами с полевыми штреками в лежачем и висячем боках. Этим создаются благоприятные условия для электровозной откатки с большим грузопотоком добытой руды.

В числе преимуществ этого способа отметим: меньший срок существования ортов и соответственно снижение затрат на сохранность их по сравнению со штреками; более точно устанавливаются размеры рудного тела вкрест простирания и условия контактов с вмещающими породами.

Недостаток – увеличенный объем проходческих работ, требующих, как правило, усиленного крепления.

Сравнивая рудную и полевую подготовку, отмечаются следующие преимущества последней:

· сокращаются потери руды в междуэтажных и межблоковых целиках;

· улучшаются условия организации вентиляции рудника;

· на месторождениях, склонных к горным ударам, упрощается выполнение требований к управлению горным давлением и безопасному ведению горных работ;

· более точно разведаются контуры рудного тела.

Основные недостатки полевой подготовки – во-первых, увеличенный объем проходческих работ и, во-вторых, в отличие от рудной, проходка полевых выработок не окупается попутно добываемой рудой.

Напряженно-деформированное состояние породного массива

До начала горных работ на месторождении массив уже находится в напряженном состоянии. Это исходное состояние называется природным напряженным состоянием массива горных пород.

Напряженное состояние нетронутого массива определяется только естественными природными условиями как совокупность гравитационной и тектонической составляющих:

s3

где: σ_г – гравитационные напряжения; σ ₁ σ ₂, σ ₃ – главные напряжения.

Характер исходного природного

напряженного состояния массива

Жезказганского месторождения: