Вскрытие шахтного поля. Основы горного дела. Лекция 4

Вскрытие месторождения или ШП
Вскрытием шахтного поля называют пространственное проведение комплекса вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивают возможность проведения подготовительных выработок
Различают схему и способ вскрытия шахтного поля.
Схемой вскрытия называют пространственное расположение сети вскрывающих выработок (стволы, штольни и др.) относительно границ шахтного поля.
Способ вскрытия – это качественная характеристика шахты, отражающая особенности вида и взаимного расположения главных и вспомогательных выработок, проводимых в период строительства и эксплуатации горного предприятия для создания доступа с поверхности земли к шахтному полю или его части.

Факторы, влияющие на выбор вскрытия
Можно разделить на две группы: геологические и технические.

число вскрываемых пластов,
угол падения пластов,
свойства боковых пород,
расстояние между пластами,
мощность наносов,
наличие плывунов и других водоносных пород,
нарушенность месторождения,
глубина разработки,
газоносность пластов,
рельеф местности.
Геологические факторы

Технические факторы
производственная мощность шахты;
размер шахтного поля;
срок службы шахты;
уровень развития горнодобывающей техники; подготовка шахтного поля, системы разработки и схемы вентиляции и другие.

Основными требованиями технического и организационного характера при выборе системы вскрытия являются:
минимальный объем вскрывающих горных выработок;
минимальные первоначальные капитальные затраты на вскрытие месторождения и строительство шахты,
однотипность транспорта по всем горным выработкам,
возможность периодического обновления горного хозяйства шахты;
обеспечение каждого эксплуатационного горизонта достаточно большими запасами полезного ископаемого.
обеспечение эффективного проветривания шахты.
При этом должна быть обеспечена концентрация горных работ с высокими нагрузками на очистные забои, выработки, горизонты и пласты.

Способы вскрытия шахтных полей
Вскрытие вертикальными стволами;
Наклонными стволами;
Штольнями;
Комбинированные способы вскрытия.

Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами
Является наиболее распространенным, его применяют независимо от количества рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производительности шахты и пр.
При вскрытии вертикальными стволами с поверхности до горизонта, намеченного к вскрытию, проходятся два вертикальных ствола – главный и вспомогательный, расположенные, как правило, рядом.
На вскрываемом горизонте они сбиваются вентиляционной сбойкой или другой выработкой для создания вентиляционной сети, позволяющей вести дальнейшие работы на вскрываемом горизонте. Затем проводятся основные выработки и камеры околоствольного двора.
На практике наиболее распространенными способами вскрытия вертикальными стволами является:
вскрытие вертикальными стволами без дополнительной вскрывающей выработки;
вскрытие вертикальными стволами и капитальными квершлагами;
вскрытие вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами;
вскрытие вертикальными стволами и этажными квершлагами;
вскрытие вертикальными стволами и наклонными квершлагами (скатами) и т.д.

Ствол шахтный
Верхняя часть ствола шахтного, выходящая на земную поверхность, называется устьем (иногда воротником); нижняя (ниже горизонта околоствольного двора) — зумпфом.
Поперечное сечение шахтных стволов бывает круглым, иногда прямоугольным, реже эллиптическим. Диаметр вертикальных стволов шахтных обычно до 9 м, глубина до 3-3,5 км.
Наклонные стволы имеют прямоугольную, арочную, круглую формы, стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах — набрызг-бетоном.
Армировка ствола шахтного включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы) и вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей.

Особенности вскрытия шахтных полей на ВМКМС
Для залежи калийных руд преимущественно вскрытие вертикальными стволами, в связи:
со значительной глубиной залегания;
с горизонтальными или пологими пластами;
с целесообразностью пересечения водоносных горизонтов наиболее короткими трассами;
с наиболее надёжной герметизацией стволов на участках водоносных зон.
Число стволов определяется мощностью рудников.

На участках пересечения водоносных горизонтов стволы проходят способами
замораживание
цементацией пересекаемых водоносных пород
комбинированным способом.
Крепят стволы бетонной, а в водоносных породах — тюбинговой крепью.
Проведение стволов в центре шахтного поля производится в целях:
компактного размещения зданий и сооружений на поверхности;
обеспечения быстрой сбойки стволов под землей;
снижения потерь руды в околоствольных целиках.

Схемы расположения стволов на шахтном поле
Центрально-сдвоенная (а),
Центрально-отнесенная (б),
Фланговая (в),
Секционная (в),
Отнесенная (г).

Центрально-сдвоенное расположение
При центрально-сдвоенном расположении оба ствола шахты размещаются в центре шахтного поля на расстоянии 30 - 50м один от другого и соединяются между собой выработками околоствольного двора.
Один из стволов – главный - служит для целей подъема полезного ископаемого на поверхность, другой – вспомогательный – используется для спуска и подъема людей и оборудования, выдачи породы, спуска лесоматериалов.
По одному из стволов подается воздух в шахту, по другому – выводится из шахты. При строительстве крупных шахт принимают, как правило, цетрально-сдвоенное расположение стволов.
Остальные варианты встречаются только при вскрытии шахтных полей шахт с небольшой годовой производительностью.
Это объясняется рядом достоинств центрально-сдвоенного расположения стволов: компактностью размещения зданий и сооружений на поверхности, что, в свою очередь, позволяет охранять стволы предохранительным целиком относительно небольших размеров;
возможностью быстрой сбойки стволов на горизонте околоствольного двора, что обеспечивает нормальную вентиляцию горных выработок;
возможностью использования вспомогательного ствола для углубки главного ствола снизу вверх, если эта углубка окажется необходимой.
Недостатком центрально-сдвоенного расположения стволов является большая длина вспомогательного ствола и ограниченная область применения при разработке сильно-газоносных пластов.

Центрально-отнесенное расположение
При ценрально-отнесенном расположении вспомогательный ствол пройден у верхней границы шахтного поля и используется главным образом для отвода исходящей струи воздуха.
При фланговом расположении главный ствол располагается в центре шахтного поля, а вспомогательные – на флангах у верхней границы. Стволы выполняют те же функции, что и при центрально-отнесенном расположении.
При секционном расположении главный и вспомогательный стволы сооружают в центре шахтного поля, другие же стволы (блоковые) – в блоках
При отнесенном расположении главный и вспомогательный стволы сооружают примерно посередине длины шахтного поля по простиранию за его пределами, как правило в породах лежачего бока вскрываемых пластов