Вскрытие наклонными стволами

Подъем руды по наклонным стволам можно осуществлять вагонетками, скипами, конвейерами и автосамосвалами (троллейвозами).

Вскрытие наклонными стволами с вагонеточным (джиговым) подъемом руды применяется редко, только на шахтах с небольшой производительностью (до 100 тыс. т /год) с глубины не более 100 м (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Схема вскрытия наклонным стволом с вагонеточным подъемом

При этом способе подъема руды состав из нескольких вагонеток вытягивается подъемной машиной, установленной на поверхности. Перед подъемом каждую вагонетку осматривают, чтобы не допустить свисания кусков руды. Недостатками вагонеточного способа являются низкая скорость подъема, а также возможность схода вагонеток с рельсов.

При скиповом подъеме рудынаклонные стволы проходят под углом от 20–45 до 60º (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Схема вскрытия наклонным скиповым стволом

Основным преимуществом этого способа вскрытия по сравнению со вскрытием вертикальным стволом является меньшая длина квершлагов.

Однако бóльшая длина главного ствола обусловливает более высокую стоимость его проходки (на 20–80 % выше, чем вертикального ствола). Кроме того, скорость движения скипов по рельсам довольно низкая, вследствие чего производительность скипового подъема в наклонных стволах меньше, чем в вертикальных. Подъемные канаты, которые скользят по направляющим роликам, быстро изнашиваются, поэтому существует опасность схода скипов с рельсов.

Эти недостатки весьма существенны, поэтому наклонные стволы со скиповым подъемом руды целесообразно применять при наклонном залегании месторождения, глубине разработки до 400–500 м, производительности рудника до 500–600 тыс. т /год.

Вскрытие наклонными стволами с конвейерным подъемом руды осуществлено, в частности, на Кировском руднике ОАО "Апатит" и руднике имени С.М. Кирова в Кривом Роге (рис. 4.17).

Рис. 4.17. Схема вскрытия рудника имени С.М. Кирова (Кривой Рог): 1 – вертикальный ствол шахты "Артем № 1"; 2 – капитальный рудоспуск; 3 – подземный дробильно-перегрузочный пункт; 4 – наклонные конвейерные рудоподъемные стволы

При данном способе подъема для выдачи руды применяются только ленточные конвейеры, с помощью которых можно транспортировать куски руды крупностью не более 200 мм, поэтому при буровзрывном способе добычи, особенно при скважинной отбойке, в пунктах погрузки обязательно предусматриваются камеры подземного дробления руды. С целью уменьшения числа таких камер один пункт погрузки обслуживает несколько откаточных горизонтов, которые соединяются капитальным рудоспуском (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Схема вскрытия мощного крутопадающего месторождения наклонным конвейерным стволом: 1 – главный конвейерный ствол; 2 – вспомогательный вертикальный ствол; 3 – капитальный рудоспуск; 4 – камера подземного дробления руды; 5 – квершлаги

Конвейеры могут обеспечить практически любую производительность: так, конвейер с шириной ленты 2 000 мм за год выдает до 12–18 млн т руды, что соответствует производительности крупнейших рудников. Для большей надежности подъема обычно устанавливают два конвейера. Для этого проходят либо два наклонных ствола относительно небольшого сечения (рис. 4.19), либо один большого сечения (30 м² и более). Из-за небольшого угла наклона стволов (16–18º) их длина значительна: на каждые 100 м высоты она составляет 350–370 м. На одну приводную станцию приходится от 300 до 600 м конвейера, поэтому через каждые 100–180 м по высоте проходят специальные камерные выработки для установки приводных станций.

Наклонный ствол при таком способе подъема используется только для выдачи руды. Для спуска и подъема людей и оборудования, спуска материалов, подъема породы и выполнения других вспомогательных функций проходят вертикальные стволы.

Рис. 4.19. Сечение наклонного конвейерного ствола:
1 – уровень головок рельсов; 2 – ось рельсового пути;
3 – ось выработки; 4 – ось конвейера

Конвейерный подъем руды – единственный вид подъема, хорошо поддающийся автоматизации и обеспечивающий высокую производительность установки независимо от глубины разработки. Существенным недостатком этого способа является большая длина стволов, что значительно увеличивает срок строительства рудника. Кроме того, как показал опыт эксплуатации конвейеров на указанных выше рудниках, расходы на их обслуживание достаточно высоки. Поэтому применять данную схему вскрытия целесообразно при большой производительности рудников (свыше 6–8 млн т/год) в условиях, благоприятных для проходки наклонных стволов (например, при отсутствии пересекаемых стволом водоносных горизонтов).

Подъем руды по наклонным стволам в автосамосвалах (такие стволы называют автосъездами) применяют, в частности, на руднике "Северный" комбината "Печенганикель" (рис. 4.20) и на Адрасманском руднике в республике Таджикистан. Подъем руды производится специальными подземными дизельными самосвалами с двойной очисткой выхлопных газов. Автосамосвалы могут преодолевать подъем 10–12º, но угол наклона автосъездов для подъема руды принимают равным 5–6º, что является оптимальным с учетом затрат на проходку стволов и эксплуатационных расходов. Если автосъезды служат только для выполнения вспомогательных функций, то они проходятся под углом 10–12º.

Рис. 4.20. Схема вскрытия и отработки месторождения
на руднике "Северный": 1 – портал наклонных съездов;
2 – закладочный восстающий; 3 – квершлаги;
4 и 5 – соответственно вспомогательные и вскрывающие уклоны;
6 и 7 – соответственно полевой и рудный штреки;
8 – подэтажные буровые штреки;
9 – смесительное отделение; 10 – прирельсовый приемный узел;
11 и 12 – соответственно склады инертных заполнителей
и цемента; 13 – вентилятор главного проветривания ВОД-30;
14 – вентиляционные восстающие;
15 – отработанные и заложенные камеры; 16 – закладываемая
камера; 17 – отрабатываемый блок.

Площадь сечения автосъездов не менее 20 м², форма сечения сводчатая, крепление штанговое, торкрет-бетоном, или штанговое в сочетании
с торкрет-бетоном. В сложных горно-геологических условиях допускается бетонное крепление.

Технология проведения автосъездов аналогична проходке горизонтальных выработок. Ствол может быть введен в эксплуатацию при достижении первого добычного горизонта. Это обусловлено отсутствием необходимости сооружать надшахтные здания и устанавливать в них подъемное оборудование, как при других способах подъема. При такой схеме подъема руды проходки ствола на проектную глубину вскрытия не требуется, а его углубка осуществляется одновременно с добычными работами на вскрытых горизонтах.

При небольшой производительности рудника для выдачи руды проходят один автосъезд с камерами разминовки автосамосвалов через каждые 500 м (как на Адрасманском руднике), при большей производительности – два автосъезда – для груженых и порожних автосамосвалов (рудник "Северный").

Существенным недостатком вскрытия автосъездами являются высокие затраты на проветривание рудника, так как согласно ЕПБ на каждый киловатт мощности дизельного двигателя автосамосвала необходимо подавать не менее 6,8 м³ воздуха в минуту (не менее 1 000 м³/мин на один самосвал МоАЗ-6401). По этой причине за рубежом все шире применяют троллейвозы.

Кроме того, с увеличением глубины разработки производительность самосвалов резко уменьшается. Поэтому схему подъема автосамосвалами рекомендуется применять при небольшой глубине разработки (до 300 м)
и относительно невысокой производительности рудника (максимум 1,5 млн т/год). Данная схема вскрытия предпочтительна при возможности загрузки автосамосвалов в забое или из участковых рудоспусков, а также при транспорте руды до обогатительной фабрики.

ВСКРЫТИЕ ШТОЛЬНЯМИ

Вскрытие штольнями применяется только в гористой или на холмистой местности. К месту расположения устьев штолен предъявляются следующие требования: они должны располагаться выше максимального уровня подъема воды в реках и не должны находиться в лавиноопасных местах.

По сравнению с другими способами вскрытие штольнями имеет существенные преимущества – нет необходимости в подъеме руды и устройстве искусственного водоотлива.

Применяются две основные схемы вскрытия штольнями: этажными штольнями (рис. 4.21) и капитальной штольней с рудоспуском (рис. 4.22).

Рис. 4.21. Схема вскрытия этажными штольнями: 1 – этажные штольни; 2 – административно-бытовой комбинат; 3 – обогатительная фабрика

Рис. 4.22. Схема вскрытия капитальной штольней с рудоспуском: 1 – обогатительная фабрика; 2 – капитальная штольня; 3 – квершлаги; 4 – капитальный рудоспуск; 5 – вспомогательный ствол; 6 – административно-бытовой комбинат

При вскрытии этажными штольнями на каждом откаточном горизонте проходят штольни, по которым рудная масса вывозится на поверхность и затем транспортируется до обогатительной фабрики. Доставка рабочих, оборудования, материалов на каждый горизонт производится по склону горы. Схема проста, но требует наличия транспортных коммуникаций на склоне горы, что не всегда осуществимо. Кроме того, затрудняется подогрев воздуха для подачи в рудник, так как сооружение калориферных на каждом этаже экономически нецелесообразно.

Эти недостатки отсутствуют у схемы вскрытия капитальной штольней с рудоспуском, при которой вся руда, добытая на верхних горизонтах, перепускается на капитальную штольню и транспортируется на поверхность. Но данная схема предполагает предварительную проходку вспомогательного ствола для доставки людей, оборудования, материалов на добычные горизонты. Этот ствол может быть слепым, если расстояние от верхнего горизонта до поверхности более 150 м или устройство промплощадки на этом участке горы невозможно.

Административно-бытовой комбинат может располагаться как
у вспомогательного ствола (если этому способствует инфраструктура района), так и у устья капитальной штольни. В последнем случае доставка людей, оборудования, материалов, осуществляется по капитальной штольне с последующим подъемом по вспомогательному стволу на добычные горизонты. Данная схема предпочтительна при значительном удалении рудного тела от склона горы.