Главная » Журналы » Промышленные месторождения (разработка)

1 2 3 4 5 ... 47

ляется малая длина линии забоя в пределах выемочных участков и следовательно малая производительность последних, почему эта система находит применение только для пластов с трудными условиями разработки-мощностью не менее 2-3 м, с плохими породами,слабым, самовозгорающимся углем,-преимущественно при наклонном и крутом падении их.

Системы разработки мощных каменноугольных пластов. Эти разработки производятся или сразу на полную мощность или отдельными слоями. Основная идея слоевых разработок

состоит в том, что мощный пласт вырабатывается постепенно слоями такой толщины, чтобы работа в нем была удобна. Чаще всего толщина слоя принимается в 2,2-3 м. Таким образом выемка мощного пласта ведется до известной степени как бы в условиях работы в пласте средней мощности. Мысленно разделить мощный пласт на слои названной мощности можно мнолшством способов, но на практике встречаются почти исключительно два способа расположения слоев: наклонные слои, расположенные параллельно плоскостям напластования, и горизонтальные. Иные расположения (например наклонные, но не параллельные напластованию, и.ли вертикальные стой) встречаются крайне редко. Наклонные слои, на которые разделяется мощный пласт для выемки, могут являться отдельными пачками пласта (слой а, фиг. 2G), если они обла-



Работы по п„ Г^шл Работы г,

бер/пему слоя Фиг. i i. нижнему

Работы по

дают постоянством строения и подходящей мощностью и отделены прослойками пустых пород значительной (несколько метров) толщины или пласт с однородным строением искусственно разделяется на несколько наклонных слоев {б, в, г, фиг. 26). Подготовительные работы (штреки, бремсберги, скаты и т. д.) ведутся так, чтобы каждый слой можно было вырабатывать как отдельный пласт средней мощности. Слои могут вырабатываться или в восходящем порядке (по направлению от почвы пласта к кровле) или в нисходящем (от кровли к почве). В первом случае безусловно необходима закладка, тогда как во втором возможна работа и с обруиюнием. Т. к. при этом в почве очистных забоев имеет место закладка или в кровле-обрушение, то система разработки наклонными слоя.лш чаще

всего применяется для пластов такой толщины, чтобы их приходилось делить не более чем на 4 слоя. На фиг. 27 представлена разработка наклонного пласта мощностью в 4-5 м двумя слоями, в нисходящем порядке, с обрушением кровли. На фиг. 27 можно видеть опережение выемки верхнего слоя (черный цвет) по отношению к нижнему (заштрихованный) и способ выемки каждого-слоя. Вообще эта система пригодна для раз-

Верхний эташ (залотениыт

4слои<

3 смой-6 подготобне--.

/ с^ои - ОЛОтен J слой 6 подготобкч j-

Отпптоиный штрк Л g

,2°* под г.тот (6 зкспяоатац.

\ 4 под т л

ч ( 6 nodzomoiKt

Флг. 2 8.

работки Mouunjx пластов умеренной толщинь? (предпочтпте.чьно > 8-10 м) с падением > 30°, с правильным строением и залеганием, но допустимы просчопки, могущие слул:ить границами отдельных слоев. Одна из возмо'жных разработок горизонтальными слоями дана на фиг. 28. Этаж разделяется на подэтажи, а посчедние-на слои. При разработке мощных пластов высота этажа берется вообще меньше, чем при разработке тонких. В зависимости от свойств боковых пород, масштаба предприятия, числа разрабатываемых пластов и многих других причин, в особенности от угла падения, вертикальная высота этажа колеблется в широких преде.лах 20-Ь80 м, но чаще всего


Проекция на вертикальную плоскость


Фиг. 29.

бывает около 50-60 м. Высота слоя обычно принимается в 2--2,5 м, 1П1огда-при крепком угле-2,75-3 м, при мокрой закладке-до 4 м. Число слоев в подэтаже при сухой закладке чаще всего бывает 4-5, но при благоприятных усювиях (крутое падение, устоя-



чивые породы и уголь, хорошая закладка) достигает 8-10 и дан^е больше, при мокрой закладке-до 15 слоев. Слои обычно вырабатываются в восходящем порядке, выемка сверху вниз, менее удобная и неэкономичная, иногда применяется при си.яьно самовозгорающихся пластах. Характер подготовительных работ и способы выемки каждого слоя могут быть чрезвычайно разнообразны в соответствии с местными условиями. Приведем 3 характерных примера. 1) На шахте Центральной Кемеровского рудника в Кузнецком бассейне при разработке пласта мопщостью в



Фиг. 30.

С-7 м с самовозгорающимся углем, с преобладанием крутого падения принята высота этажа в 55-65 м \фиг. 29). Подэталги высотою в 10-11 м разбиваются на горизонтальные слои толщиною в 2,5 м, вырабатываемые с сухой закладкой. Желая из-за самовозгорания угля обналгать кровлю на воз-молшо ограниченной площади, выемочным участкам придается крайне малый размер по простиранию-только 5 м, почему с целью повысить производительность участков выемка угля ведется одновременно в нескольких подэтажах. Выемка каждого слоя начинается от скатов а и б. Подробности разработки (закладки) показаны на фиг. 31. 2) На Прокопьевском руднике в Кузнецком бассейне системой горизонтальных слоев разрабатывается пласт Мощный.толщиной в 14-15 м, с чистым крепким углем, при падении 55- 62. Этаж высотою ок. 30 м (фиг. 30, где а, 6-скаты) разделяется на выемочные поля, а пос.яедние-на выемочные участки (зон ы) в 10 Л1 по простиранию, вырабатываемые горизонтальными слоями 1, 2, 3, 4, 5 снизу вверх, причем выемка каждого слоя толщргною б 2,2 м идет от лел^ачего к висячему боку, со станковой крепью и с полной сухой закладкой. Вследствие крепости угляего отбойка производится взрывными работами. (Детали системы разработки см. фиг. 32.) 3) В Домб-ровском бассейне горизонтальными слоями ра-

ботается пласт Реден мощностью в 10-20 м, с падением 18-20°, с мокрой закладкой, почему высота слоя взята в 4 ж. Слои вырабатываются ортами (см. Горные выработки), по выемке к-рых у начала орта ставится дощатая перемычка (фиг. 31) для удержания заклад-

Фиг. 31.


ки, подаваемой по трубам под кровлю орта. Вообще система разработки горизонтальными слоями в ее разновидностях молсет быть применима в разнообразнейших природных и технических условиях.

Из системы разработки мощных пластов без разделения на слои следует упомянуть о си-лезском способе и камерно-столбовой системе разработки. При силезском способе, применимом для мощных иологопадающих и наклонных пластов, подготовительные работы аналогичны таковым при системе разработки длинными столбами по простиранию, но характерны очистные работы, последовательное развитие к-рых поясняется фиг. 32. Каждый столб выбирается последовательными заходками шириною в 7-9 м с предварительной подработкой потолка над штреком. В первый период очистных работ заходка движется по восстанию на всю мотцность пласта, причем со стороны завала остается нога угля, к-рая затем выбирается движением забоев по простиранию. Отбойка ведется взрывчатыми веществами, бурение шпуров-электросверлами с лестниц. Крепление очистного забоя производится очень высоким. Следовательно тяжелым и неудобным для обращения лесом. После окончания заХодки этот лес по мере возможности извлекается, почему над вырабо-танньт пространством происходит интенсивное обрушение вышележащих пород. Чтобы обрушение не прихватило и не раздавило


Фиг. 32.

уголь, по границе с будущим завалом забла-говременпо ставится сильная органная к])епь (Oi и Оо). Недостатки способа-интенсивность обрушений, резкие проявления подземных работ на земной поверхности, большая потеря угля и следовательно возможность



пожаров от самовозгорания, опасность очистных работ вследствие больгаой высоты забоев, трудность манипуляций с крепежным лесом, дороговизна последнего-побуждают переходить от силезского способа к разработке горизонтальными слоями с мокрой закладкой.

В антрацитовом районе Пенсильвании камерно-столбовая система служит для разработки не только пологопадающих, но и крутопадающих пластов (фиг. 33). От основного щтрека а через каждые примерно 12 м ведутся нак.чонно печи б до почвы пласта, сбиваемые друг с другом нак.чонными просеками. Из нечей, через одну, открываются камеры, нижняя часть к-рых имеет вид четырехугольной воронки. Отбиваемый в забоях камер антрацит выпускается из камер не полностью, а лищь в количестве, соответствующем приращению объема добытого разрыхленного антрацита. Остающийся в камере антрацит служит подмостями для рабочих (расстояние от верха отбитого антрацита до забоя все время поддерживается таким, чтобы в забое было удобно работать) и временной


Фиг. :>,,.

закладкой камеры. Такое временное заполнение камеры отбитым полезным ископаемым называется м а га з и н и р о в а н и е м. Этот принцип, редко используемый при эксплоатации каменноугольных месторождений, находит пшрочайщее ирименение в рудном деле. Для сообщения с забоем по сторонам камеры раскрепляются ходки. Ход вентиляционных струй показан на фиг. 33 стрелками. Выемка меяедукамерных целиков при этой системе крайне затруднительна; обычно целики совсем бросаются, что ведет к громадным потерям запасов недр.

Размеры выемочных полей и участков и других характерных элементов системы разработки на практике устанавливаются применительно к наличным природным и технич. условиям на основе опыта, но в последние десятилетия наблюдается стремление к раз-рещению этих вопросов аналитич. методами. Это научное движение, возглавлявщееся ироф. Б. И. Бокием, вырал^:ается преимущественно в работах русских авторов.

Системы разработки других полезных ископаемых. В громадном бо.чьщинстве случаев эти системы сходны (кроме нек-рых деталей) с вышерассмотренными системами разработок каменноугольных месторолодепий; только изредка встречаются иные идеи. Для примера ниже приведено несколько типов систем разработок. Месторождения тонкие и средней мощности. 1) Сплошной системой разрабатывается полого падающий иласт

т. э. т. XIX.


медистого битуминозного сланца в Германии (Мансфельдский округ). Рудный пласт имеет мощность только в 1Ъ см (фиг. 34) и отличается замечательным постоянством залегания; боковые породы устойчивы. С целью сделать возможным пребывание рабочих в очистном забое, при выемке пласта подрывается кровля с таким расчетом, чтобы общая высота выработанного пространства была 0,4- 0,5 м. Подорванная порода служит для по.л-ной закладки. 2) Сплошной системой с по-толкоуступным забоем разрабатываются крутопадающие залежи л^елезной руды в Криворожском районе, .если только их мощность не превосходит 2-5 м. Система разработки аналогична фиг. 11 и 12, только наклонная высота эта жа принимается небольшой-от 12 до 25 м, уступы далеко не так правильны, и работа идет всегда с полной зат^ладкой. 3) Сплошной системой с потолкоуступным забоем также издавна разрабатываются жильные серебро-свинцовые месторождения Фрейбергского горного округа в Германии. Жилы падают круто; этажи имеют высоту ок. 40 м (фиг. 35, где а-забой, б-закладка). Материал для полной закладки получается в забое из жильной породы. В закладке оставляются постепенно наращиваемые кверху скаты в для спуска руды. Богатые куски руды отбираются в забое при отбойке руды и спускаются на нижний штрек г отде.тьно в корзинах, бедная руда непосредственно сбрасывается в скаты. Подобная система разработки служит и^для эксплоатации жильпых месторо-л-сдений золота, а также небольшой мощности (2-3 м) линз медистых колчеданов на Урале. 4) Столбовые системы разработки свойственны рудным месторолгдениям умеренной


Фиг. 35.

МОЩНОСТИ (до 3-4 м) со слабыми боковыми породами. В Никопольском районе (Украина) марганцевые руды залегают приблизительно горизонта.т1ьно в отложениях третичного возраста в виде рудоносного пласта в 1-3,5 м толщиною в слабых породах. Шахтные поля небольших размеров непосредственно разделяются на длинные столбы, вырабатываемые от границ шахтного поля к шахте, чтобы не было никаких выработок, окруженных выработанными пространствами. Столбы шириною ок. 40 м вырабатываются из каждого штрека на половину их ширины отдельными узкими забоями (фиг. 36); в 7-8 м от границы поля из откаточных штреков проводятся выемочные штреки а, б на расстояние, равное половине ширины столба (ок. 20 м). Из них открываются очистные забои в виде полос (заходок) I, II шириною в 2,4 м. В виду мяг-



кости рудного пласта отбойка и'дет без предварительного вруба. Рельсовые пути подводятся непосредственно к забою. По окончании выемки полос J и 11 в них снимаются рельсовые пути, по мере возможности выбивается крепление и производится обрушение кровли. Временно оставив со стороны этого завала целик шириною ок. 2 jh, из того же штрека вырабатываются полосы JJi и 2F,затем ста-


Фиг. 36.

раются по мере возможности взять короткими забоями 1,2, 3, 4, 5,6 оставшиеся

целикируды ИТ.д.5) Аналогичная в общихчер-тах система принята для разработок подземным способом золотоносных россыпей в Лен-ско-Витимском округе Вост. Сибири (фиг. 37). Мощность золотоносного пласта от 1,4 до 3,0 м; он лежит почти горизонтально, непосредственно на крепких коренных породах (плотик россыпи), будучи прикрыт наносами (торфами) переменной мощности (20-50 м) и состава (пески, глины, галечники, валуны, много воды, плывуны, местами слои вечной мерзлоты и даже прослои чистого льда). В геологич. отношении россыпи являются наносными от-


- Kf/IOH М.ОЛИНЫ

щ iPB-Siipinn

шРАШинс ечнатЛ выемчм

Фиг. 3 7.

ложениями древнего потока, почему в общих чертах калсдая из них имеет контур извивающейся ленты шириною в 60-80 jh, но с расширениями до 120-200 м. Подобные россыпи вскрываются вертикальными или наклонными шахтами, проводимыми по длине россыпи через каждые примерно 500 м, ширина же шахтного поля равна ширине россыпи. Кал^:-дая шахта закладывается примерно посредине ширины поля, но значительно ближе к нижней (считая по направлению уклона древней долины) границе, для удобства водоотлива. От шахты А, приблизительно по срединной линии россыпи, ведется главный откаточный двухпутевой штрек а по направлению к следующей шахте В, с параллельной выработкой (для удобства вентиляции). От этого штрека по мере подвигания его забоя засекаются и проводятся поперечные штреки б (просечки) до границ россыпи, к-рые устанавливаются систематич. опробованием на содержание золота породы из забоев этих штреков. Забои останавливаются, когда среднее содержание золота опускается ниже 5-9 г на 1 м^. Проведением штреков россыпь разделяется на длинные столбы переменной ширины (поряд-

ка 10-12 ж). Выемка отдельных столбов ведется полосами (лентами) шириною 3,2-3,6 м. Последовательность выработки см. фиг. 38. Выемка золотоносных пород ведется вручную или взрывными работами. В забое полосы работают 3 человека с производительностью 1,4-2,4 в смену. После выемки полосы в ней производится обрушение кровли, но предварительно делается тщательная зачистка почвы забоя, т. к. тяжелые частицы золота содержатся в значительном количестве именно у почвы россыпи. Зачистка состоит в выемке разрушенных верхов коренной породы помощью кайлы, лопаты и проволочных веников. 6) Примером камерно-столбовой системы разработок может олужить разработка железных руд в Лотарингии, залегающих слабо

Юбрушвмо

2. Обратно

3. Обрушоется

4 Зачищена

4. Обру-

5.3ачищеио

Очистмая

Очистмая бывмка

\3.iawщ€иo

Очистная бывмна

с

Фиг. 38.

наклонно (2-7°) в виде пластов l,2-f-13 м мощностью в устойчивых породах. Ширина камер и столбов ок. 8 м.

Месторождения мощные. Т. к. многие рудные месторождения залегают в крепких породах, то для эксплоатации их наиболее удобна сплошная с потолкоуступным забоем системй разработки. 1) Такой системой (по схеме на фиг.35)работаются мощные серебро-свинцовые жилы в Фрейбергском округе. 2) Подобная же система, но с закладкой, подаваемой извне, дана на фиг. 39, где а-отбитая руда, к-рая спускается по скатам б в люки е, а из них в вагончики на откаточный штрек. Закладка из верхнего штрека спускается так-


Фиг. 3 9.

же по скатам г в люки д и развозится в выработанном пространстве в небольших вагончиках; шпуры проводятся колонковым перфоратором е; 3-лестничное отделение. 3) Сплошная выемка потолкоуступным забоем мощных месторождений нередко производится со станковой крепью (см. Рудничное крепление), например при разработке медистых колчеданов-



на Урале. 4) Нередко мощные месторождения работаются камерными системами. Одна из разновидностей имела широкое применение для разработки мощных крутопадающих залежей железной руды в Кривом Роге (фиг. 40). Высота этажа принималась 12-20 ж, ширина камер а и междукаА1ерных целиков 6 по 4-б ж. Взаимное расположение камер и междукамерных целиков ясно из фиг. 40. Для образования камер от откаточного штрека е, пройденного у висячего бока, проводятся орты г,


Фиг. 40.


поА-В

ИЗ конца к-рых ведется вверх круглый гезенк (не показанный на чертеже) с таким расчетом, чтобы он пробился на вышележащий горизонт у вентиляционного штрека. Из верхней части этого гезенка открываются почвоуступ-ные забои, в результате чего постепенно образуется камера. Отбиваемая руда спускается на откаточный горизонт через упомянутый гезенк. Потолок камеры обделывается сводообразно и прочно закрепляется. Выработанная камера заполняется закладкой, ссыпаемой с вышележащего горизонта через отверстия д в потолочной толще е над камерой. Впрочем среди закладки для последующего спуска руды при выемке потолочины устраивается вертикальный, прочно закрепленный деревом скат. Эта система разработки, обладающая рядом крупных недостатков (затруднительность выемки потолочины и особенно междукамерных целиков, большая высота очистных пространств в период выемки камеры и др.), ныне применяется редко. 5) В том же Криворожском районе известна своеобразная камерная система с магазиниро-ванием (фиг. 41), применяемая там также ири мощных крутопадающих железорудных залежах. Высота этажей принимается в 20-30 м, откаточный штрек а проводится у лежачего бока, а вентиляционный б у висячего. Ширина камер в 4,3-7 м, междукамерных целиков г 3,2-4,3 м, т. е. расстояние по простиранию между осями камер 8-12 м. Подготовительные работы начинаются проведением от нижнего к верхнему штреку вертикальных (фиг. 41) или наклонных гезенков д с ходовым и рудо-свалочным отделениями. От гезенков к местам будущих камер делаются в шахматном порядке проработки е. Для образования собственно камер в от основного штрека проходятся вверх по восстанию 2 коротких ската ж, сбиваемые между собой ломаной проработкой з. Из последней приступают к выемке руды, подрабатывая потолок и расширяя забой: по простиранию до ширины камеры, а вкрест простирания-с одной стороны до лежачего бока, а с другой,-постепенно образуя наклонную

(45-50°) плоскость, почему нижняя часть камеры получает вид четырехгранной воронки с двумя отверстиями внизу ее, служащими для вЬшуска руды через люки. Руда выпускается не вся, а лишь в той мере, чтобы между подорванной рудой и еще нетронутым ее массивом постоянно оставалось свободное пространство высотою около 2 м, где размешаются рабочие. Т. о. потолок камеры все поднимается и одновременно накапливается подорванная руда (магазинирование). Сообщение с забоем производится через упомянутые проработки е. Вполне выработанная камера (сечение вкрест простирания) имеет вид наклонного прямоугольника. Из законченной камеры производится выпуск магазинирован-ной руды, после чего камера заполняется закладкой. При этой системе разработки выемка междукамерных целиков также крайне затруднительна. Развитие работ в камерах ясно из фиг. 41. Система пригодна для разработки залежей разнообразной мощности (но не менее примерно 10 ж) при падении 40- 80°, с устойчивой рудой, спокойно залегающими прочными боковыми породами. В руде не д. б. крупных включений пустых пород. Аналогичными системами разрабатываются железные руды и в Швеции. 6) Весьма интересна по замыслу система камер-магазинов с обрушением междукамерных целиков (фиг. 42), служащая для добычи медных руд в Миами (штат Аризона в США). На чертеже показа-

с л


Фиг. 41.

ны камеры, находящиеся в различных стадиях работы, справа на.чево: подрывка и магазинирование, выпуск руды, постепенное разрушение и опускание руды из междукамерных целиков. Выпуск руды из люков иродолж:ается, пока не покажется руда, значительно загрязненная пустыми породами, оседающими вслед за рудою. На земной поверхности возникают обширные провалы. Такой системой разрабатывают в Швеции и железные руды. 7) Для добычи разнообразных руд, в частности же-



лезных руд в Кривом Роге, применяются различные видоизхменения системы разработки горизонтальными слоями, лишь в деталях отличные от вышеописанных для каменноугольных месторождений. Главное преимуш;ество


этой системы: легкая приспособляемость к самым различным природным условиям; главный недостаток-малое число забоев в выемочных полях и следовательно разбросанность работ. 8) Система разработки горизонтальными слоями с обрушением покрываюгцих пород. Ее сущность м. б. пояснена примером (фиг.43), относящимся к добыче железных руд в районе Верхнего озера (США), а такясе медных руд в штате Аризона. Рудные тела громадных размеров разбиваются на этажи 9-15 м высотою. Прежде чем начать выемку горизонтальными слоями, верхняя часть месторождения вырабатывается какой-либо другой системой так, чтобы поверхность руды была вы-равнена в горизонтальную плоскость, к-рая затем покрывается настилом из толстых досок (крепление стойками разрушается взрывными работами), после чего происходит обрушение вышележащих пород. Дощатый настил и сильно сдавленный крепежный лес образуют покров а (мат), служащий постепенно опускающейся кровлей при последующей выемке горизонтальных слоев в нисходящем порядке. На фиг. 43 дан перспективный вид части место-


ролодення, вырабатываемогоТэтой системой: б-откаточный горизонт, в-один из рудосва-лочных гезенков, г-вырабатываемый горизонтальный слой с выемочным штреком и полосой, по которым проведен рельсовый путь. Но в

последнее десятилетие на америк. металлич. рудниках для доставки руды от забоя до гезенка при этой системе разработки приобрели большое применение скреперы. Главное преимущество системы-возможность вырабатывать месторождения очень больших размеров без закладки и с малыми потерями руды. Но зато расход крепежного леса очень большой. 9) Система разработки с слоевым обрушением руды является по существу своеобразной разновидностью разработки горизонтальными слоями. Например при добыче железной руды в условиях Кривого Рога подготовительные выработки а, б (фиг. 44) проводятся в породах| лежачего бока. От гезенков проводятся к руде через слой короткие квершлаги, сбиваемые слоевыми штреками и переходящие в рудных.залежах в орты в. Когда орты доходят до висячего бока, начинается очистная выемка руды, но так, что руда но сторонам ортов и на их высоту берется заходками (фиг. 44, разрезы- по А-В, С-D), а лежащая выше руда подрывается взрывчатыми веществами,



Фиг. 44.

падает на уровень почвы орта, где и грузится в вагончи- ки. Вслед .за рудой 1 опускается находя- щаяся выше закладка. Обычно выемка слоевым обрушением ведется от границ разработок к шахте. Последовательность выемки слоев 1,2,3...в вертикальном и горизонтальном направлениях ясна из фиг. 44. Для успеха работы требуется, чтобы руда не была крепкой или мелкотрещиноватой, но в то же время и не сыпучей; над полем, где начинается работа этой системой разработки, должно быть некоторое количество (подушка) закладки; порода висячего бока должна опускат1>ся вслед за оседанием подушки,постепенно пополняя ее собою; залежь должна быть более или менее правильной, без вздутий и пережимов. Достоинства системы: большое число и сконцентрированность забоев, автоматичность закладки; зато продолжительны и дороги подготовительные работы, возможно засорение руды закладкой. 10) Система разработки с массовым обрушением руды. Примером может служить разработка мощных месторождений рыхлой медной руды в С. Америке (фиг. 45). Обрушаемые массивы руды имеют толщину в



23 м. Руда грузится в вагончики через люки в выпускных штреках (2), проводимых параллельно друг другу через 7, 6 м. Эти штреки многочисленными скатами, наклоненными под углом 53° к горизонту,соединяются с главными откаточными штреками (i, i), пройденными на 30 м ниже горизонта выпускных штреков. Для подсечки руды, необходимой для


ФПГ. 45.

ее обрушения, из выпускных штреков (2) проводятся вверх многочисленные наклонные скаты попеременно с обеих сторон штрека на высоту 7,6 м, где от скатов ведутся выемочные штреки. Из последних проводятся веерообразно многочисленные шпуры, взрывами к-рых руда д. б. подорвана по всей подработанной штреками плошади. Для того чтобы руда лучше обрушалась, по границам месторонодения предварительно вырабатываются узкие,но высокие камеры-магазины а. 11) Комбинированная система разработки-горизонтальными слоями и камерная,-широко применяющаяся напр. для добычи железной руды в Кривом Роге, состоит в том (фиг. 46), что камеры а вырабатываются горизонтальными слоями 1,2, 3, 4... снизу вверх с полной закладкой, а междукамерные целики б выбираются каким-либо способом впоследствии. Достоинства системы-применимость в разнообразных условиях, безопасность, плотность закладки; недостатки-большое количество подготовительных работ, трудность возведения закладки и выем-

no/l-e



ки междукамерных целиков. 12) Камерная система с оставлением навсегда покидаемых столбов применяется напр. при разработке месторождений каменной соли (см. Поваренная соль, добыча поваренной соли). При разработке месторождений каменной соли не должно допускаться обрушений кровли, крайне опасных из-за обширности очистных выработок и в особенности опасных тем, что они сопровождались бы образованием трещин в породах и возможным появлением воды в руднике. Для избежания обрушений д. б. выбраны размеры столбов на основе предположения, что при достаточно большом развитии очистных работ в шахтном ноле на столбы начнет давить вес всех вышележащих пород. Для системы разработки ширина столбов а

между камерами по Шевякову определится:

п ill-h) л, (A + b)

где: А-ш'ирпиа камеры в м, Ь-длина столба в м, Н-глубина от поверхности до пола камеры в м, h-высота столба в м, /Jj-средний уд. в. пород, п-коэф. запаса прочности (ок. 2-3), -R=300-400 кг [см--временное сопротивление каменной соли сжатию. Аналогично могут подсчитываться размеры столбов и для других ископаемьгх, добываемых подобной системой разработки, например гипса, мела, строительных камней и пр., причем следует значение R не брать по справочникам, а устанавливать специальными исследованиями в виду разнообразия свойств пород одинакового наименования. При добыче каменной соли бурение шпуров успешно механизируется электросверлами, подбой-врубовыми машинами, погрузка из куч-электрическими экскаваторами. 13) При разработке месторождений калийных солей добыча как правило ведется с полной закладкой, так как эти соли, особенно карналлит, менее крепки и не так устойчивы против выветривания, как каменная соль,вследствие чего одни столбы, осо--бенно при больших глу- / бинах' разработок, оказываются недостаточными для удержания массового давления пород. В этом случае назначение покидаемых столбов состоит в том, чтобы поддерживать устойчивость окружающих пород только во время выемки и заполнения закладкой данной камеры. В виду легкой растворимости калийньгх солей проникание воды в'вы-работки, проводимые по солям, почти всегда -влечет за собой гибель рудника. Пример камерной разработки при крутом падении дан на фиг. 47, где от шахты а, заложенной в лежачем боку залежи, проведены этажные квершлаги б, соединяемые гезенками в. Откаточный штрек г и промежуточные штреки д проводятся в лежачем боку залежи и сбиваются с нею короткими квершлагами е^, eg, е^..., из к-рых вырабатываются камеры ж^, oic, ою... в восходящем порядке. Между камерами оставляются целики 3. Во время подработки потолка камеры соль магазинируется. После удаления из камеры магазинированной соли камера заполняется закладкой, спущенной с поверхности (обычно отбросы химич. переработки сырых калиевых солей), или закладкой служит каменная соль, добываемая для этой цели в специальных камерах и. (горных мельницах). С целью понизить расходы по доставке отбитой соли и закладки и уменьшить число подготовительных выработок иногда полу камер придается наклон, достаточный для самоскатывания соли и закладки.




Открытые работы. Добыча полезных ископаемых открытыми работами более экономичная, чем подземными, возможна, если значительные количества полезных ископаемых находятся непосредственно на земной поверхности или недалеко от нее. Примеры: 1) при горизонтальном или слабо наклонном рельефе земной поверхности месторождение значительной толщины лежит тоже почти горизонтально при покрывающих породах небольшой мощности; 2) при крутом падении мощного месторождения его выход закрыт нетолстыми наносами; 3) выход мощного месторождения обнажается на склоне горы.

Удаление покрывающих пород называется вскрышей полезных ископаемых. Существует предельное отношение количества пустых пород к единице добываемого полезного ископаемого, превышать которое уже экономически невыгодно и по достижении к-рого обыкновенно переходят к подземным работам или прекращают эксплоатацию месторождения. Этот предел зависит от: 1) ценности по.дезных ископаемых, 2) относительной стой- мости выемки полезных ископаемых в открытых и подземных разработках, 3) стоимости выемки пустой породы, сильно колеблющейся для отдельных случаев. Определение глубины вскрыши на основе предельного соотношения между количеством удаляемых пород на единицу полезных ископаемых должно устанавливаться не д-тя всего карьера в целом, а для того горизонта, на котором это соотношение наступает. Известны случаи, когда опасность обрушений принуждает прекращать работу в карьере и переходить к подземной добыче раньше, чем это экономически выгодно; и, наоборот, мощные, сильно склонные к самовозгоранию каменноугольные пласты иногда во избежание подземных пожаров эксплоатируются открытыми работами до глубин, где была бы выгоднее уже подземная разработка. Открытые работы обладают многими преимуществами по сравнению с подземными: 1) более дешевая и легкая выемка полезных ископаемых благодаря большим размерам забоев (возможность добывать очень крупные монолиты для строительных и скульптурных целей); 2) полнота выемки полезных ископаемых; 3) относительно легкая возможность развить громадную производительность рудника; 4) возмояс-ность пользования дневным светом; 5) более легкая отборка пустых пород при дневном освещении; 6) отсутствие крепления, закладки, вентиляции и необходимости борьбы с вредными газами; 7) простота организации доставки; 8) возможность пользования большими машинами; 9) более безопасные условия работы. Недостатки открытых работ: 1) дождь или сильный холод временно делают работу в карьерах затруднительной или невозможной; 2) широко развитые открытые работы занимают большие участки земли, которые в большинстве случаев навсегда пропадают для земледелия; 3) ночные работы неудобны, т. к. трудно организовать достаточно сильное освещение; 4) при открытой разработке мощных каменноугольных месторождений получается большое, иногда и преобладающее количество угля из зоны выветривания, т. е. плохого качества. Открытые разработки в большинстве случаев ведутся почвоуступно (фиг. 48). Высота h уступов и величина угла


Фиг. 48.

откоса зависят от свойств пород, а ширина а от способа работ. При более высоких уступах: 1) упрощается организация доставки и подъема, т. к. уменьшается число уступов; 2) реже требуется малопроизводительная подрезка подошвы уступов (важно для крепких пород); 3) лучше используются экскаваторы. Но при возрастании высоты уступов: 1) увеличивается возможность падения с поверхности уступа глыб полезных ископаемых или пустых пород; 2) возрастает сила удара и' дальность откатывания этих глыб;

3) затруднительнее осмотр забоя;

4) особенно опасны ночные работы;

5) опаснее и утомительнее работа людей на уступе, особенно в плохую и холодную погоду. В результате высота уступов бывает при разработке глин и песков 3-5 м, железных руд- 7-10-12 м, медных руд

(США)-14-18 м и более. Уго.т откоса д. б.тем меньше, чем слабее породы. Ширина уступов при ручной доставке в тачках или вагончиках не д. б. меньше 2 м, при конной доставке-не меньше 3 м, при работе экскаваторами, находясь в зависимости от типа и размера последних, обыкновенно не меньше 15 ж. Выемка пород в забоях уступов ведется ручными инструментами (только при некрепких породах и в предприятиях малой производительности) или взрывными работами или непосредственно экскаваторами. Заряды взрывчатых веществ помещаются в шпуры, буровые скважины и минные камеры (см. Взрывные работы я Бурение). При добыче некоторых строительных материалов и камней для скульптурных целей необходимо обходиться без взрывных работ, чтобы- камни еще в забое получились желательной формы и размеров и без трещин. Выемка слоистых пород ведется ломами и клиньями с использованием естественной трещиноватости. В случае надобности протесываются борозды и делаются


Фиг. 4 9.

врубы, в массивных породах каменные глыбы требуемых размеров отделяются от общего массива проведением на близком расстоянии или даже так, чтобы получилась сплошная щель большого числа шпуров. Окончательное отделение монолита производится действием клиньев. Для выбуривания шпуров или приготовления врубов существуют специа.дьные машины (см. Механизация горных работ). Мягкие породы могут распиливаться пилами с зазубренным режущим краем (в очень мягких породах) или с гладким краем или наконец проволокой или проволочным канатом. В последних случаях в пропил насыпается кварцевый песок, наждак и т. п., зерна к-рых, прижимаемые пилою,



царапают камень. Подорванная в забоях уступов порода погружается для отвозки в вагоны-вручную или экскаваторами (см.). При рыхлых, а иногда и мягких породах экскаватор служит и для добычи породы в забое. Экскаваторы больших размеров при наличии соответствующих условий могут непосредственно отгружать породу из вскрыши в отвал (фиг. 49). Из различных типов экскаваторов для открытых горных работ наибольшее значение имеют одночерпаковые, к-рые работают не только в рыхлых, но и ломких породах, способны захватывать и отгружать большие глыбы и очень выносливы, Скреп е р н ы е (канатные)-только для мягких, рыхлых пород, в частности для черпания из-под воды, и многочерпаковы е-для рыхлых грунтов, не содержащих валунов, пней и т. п. Для отвозки полезных ископаемых и пустых пород из открытых работ служат вагоны разнообразнейших размеров (емкостью от долей т до 100 m и более), но так или иначе приспособленные к автоматич. разгрузке. При всей своей простоте по сравнению с подземными работами открытые работы должны вестись по определенному плану, составленному хотя бы в общих чертах на весь срок их существования. В частности план должен предусматривать такое распо.ложение отвалов на поверхности, чтобы их при дальнейшем развитии работ безусловно не пришлось бы перемещать (а, а', б, б', фиг. 50). Если при вскрыше приходится удалять различные породы, могущие в будущем получить полезное употребление (песок, глина, в Криво-


Фиг. 50.

рожском районе содержащие железо кварциты), то их следует помещать в отдельные отвалы. В СССР открытыми работами широко добываются н^елез-ные руды (Кривой Рог, Урал, Керченский полуостров), золотые россыпи (Урал, Сибирь), известняк и доломиты для целей металлургии (например Донбасс), цементные материалы (район Новороссийска, Московская область, Ниншяя Волга, Донбасс и др.), строительные камни и материалы (в очень многих местах), каменный уголь (напр. в Черемховском бассейне). Сюда же м. б. отнесены добыча самосадочной соли и разработка россыпей (золота, платины, олова) драгами (см. Дражное дело) и гидравлическим способом (см. Гидравлические разработки).

Разраоотка воронками (мельницами) (фиг. 51)-способ как бы промежуточный между открытыми и подземными работами. Под дном открытых работ проводится сеть подземных горизонтальных выработок, сообщающихся с шахтой или штольней. От них до поверхности месторождения проводятся вертикальные гезенки, снабженные внизу выпускными люками. Забои над каждым гезенком имеют вид воронки, по наклонной поверхности к-рой добываемый материал скатывается в гезенк через переносную решетку внизу воронки для задержки больших глыб.

При достоинствах и недостатках, общих с открытыми работами, выемка воронками почти не допускает сортировки полезных ископаемых или отборки пустой породы; небезопасно положение рабочих на откосах забоев, требуются подготовительные подземные выра-


Фиг. 51.

ботки, но перемещение полезных ископаемых от забоя к вагончику и погрузка в последний упрощены до минимума.

О добыче нефти см. Аэролифт, Буре}1ие, Газлифт, Глубокие насосы, Нефти; о добыче рассолов см. Поваренная соль, добыча.

Лит.: Ш е в я к о в Л. Д., Разработка месторождении полезных ископаемых, 2 изд., Харьков, 1930; его ж е, Сборник статей по горному искусству, 2 изд., вып. 1, Харьков, 1930; Б о к и й Б. И., Практический курс горного искусства, т. 1-3, М.-Л., 1923-28; его же, Аналитический курс горного искусства, М.-Л., 1929; Трушков Н. И., Разработка рудцых месторождений, ч. 1, М., 1924, ч. 2, М., 1925, ч. 3, Л., 1929; Терпигорев А. М., Описание Донецкого бассейна, т. 2, вып. 2, Харьков, 1915; его ж е. Разбор систем разработок каменного угля, применяемых на рудниках Юга России, 2 изд., Екатеринослав, 1910; С и д о р о в А. П., Мокрая закладка, М., 1923; Стрельников Д. А., Разработка мощных пластов Кузнецкого каменноугольного бассейна, М.-Л., 1926; Б у л-д а в с к и й А. К., Описание систем подземных разработок нселезной руды в Криворожском районе, М.. 1922; Серебровский А. П., Золотопромышленность в США, ч. 1-2, 2 изд., М., 1929; М э р ш Р., Экскаваторы и применение их при горных работах, пер. с нем., М., 1924; М и т к е Ч. А., Системы разработки рудных залежей, пер. с нем., М., 1930; НИ , т. 1-4,1925-29; И else F. und И е г b s t F.,Lehr-buch der Bergbaukunde, B. 1, 6 Aufl., В., 1930; T г e p-tow E., Grundziige der Bergbaukunde, 6 Aufl., W., 1925; Haton de la Goupilliere, Cours dexploitation dcs mines, 4 ed., t. 1, P., 1928, t. 2-3 (печат.); Gruner L. E., Cours dexploitation des mines, t. 1-6, P., 1921-25; Young G. I., The Working of UnstratiTied Mineral Deposits, L., 1927; В u 1-m a n H. F., The Working of Coal and Other Stratified Minerals, L., 1927; К n e e 1 a n d E. H., Getting out the Coal, N. Y., 1926; Taschenbuch fiJr Berg- und Hutten-leute, hrsg. v. F. Kogler, 2 Aufl., В., 1929; Peele R., Mining Engineers Handbook, New York, 1927; Hand-buch filr den deutschen Braunkohlenindustrie, brsg. V. G. Klein, B. 1, T. 1, 3 Aufl., Halle a/S., 1927; Yearbook on Coal Mine Mechanisation, Wsh., 1928; Barneveld C. E., Iron Mining in Minnesota, Minneapolis, 1912; P h a 1 e n W. C,Technology of Salt Making in the U.S.A., Wsh., 1917; Spackeler J., Kalibergbaukunde, Halle a/S., 1925; H e r m a n n O., Steinbruchindustrieund Steinbruchgeologie, 2 Aufl., В., 1916; G r e e n w e 1 I A,and EJsdeh J., Practical Stone Quarrying, L., 1913; Bowles 0., Technology of Marble Quarrying, Wsh., 1916; ГЖ , Уголь , Харьков; Вестник угля , Инженерный работник , Днепропетровск; МС , Цветные металл1.1 , М.; Der Bergbau*, ВгаипкоЫе , Halle a/S.; Gluckauf , Essen; Kali , Halle a/S.; Kohle und Erz , В.; Ztschr. f. Berg-, Hiitten- und Salinenwesen im preus-sischen Staate , В.; AnnaIes des mines de Belgique , Bruxclles; Annales des mines de France*, P.; Mines, carrieres, grandes entreprises . P.; Revue dIndustrie min6rale , P.; Bulletin of the Bureau of Mines , Wsh.; Canadian Mining-Journal*, Gardenvale; Coal Age , N. Y.; Colliery Engineering*, Colliery Guardian , L.; Iron and Coal Trades Re\iew , L.; Mining and Metallurgy*, N. Y.; Transactions of the Amer. Inst, of Mining and Metallurgical Engineers*, N. Y.; Transactions of the Inst, of Mining Engineers*, L. П. Шевяков.

Разработка отвалов металлургических заводов. Разработка отвалов, образующихся из всевозможных отходов и отбросов производственных процессов металлургических предприятий, ведется с целью извлечения из



них металлсодержащего и строительного сырья, которое по признакам его утилизации делится на три вида: доменное, мартеновское и строительное. В доменном производстве употребляются железо-стальная и чугунная мелочь, стружка, окалина и т. д., а также шлаки: бессемеровский (содержание я-:елеза 15- 20%),томасовский(Ре 13-18%), мартеновский (Fe 12-15%) и кричный. К мартеновскому металлосырью, извлекаемому из отвалов, относятся: козлы мартеновских и доменных печей, зашлакованные чугунные коржи, вкрапленный в шлак дробовидный чугун, ковшевые остатки, сливы, литники, донья ковшей, сифоны, скрап и пр. На строительные цели поступают извлеченные из отвалов: бой шамот-

и запроектированного к получению металла из отвалов по отдельным районам.

Район разработки

. 1929/30 Г.

1931 Г.

Днепропетр. пром-сть . .

30 676

100 ООО

Левобережная Украина .

38 270

12 0 ООО

Северо-западный.....

as ООО

Урал ...........

14 233

35 00t>

ЦЧО..........

4 ООО

Нижне-Волжский ....

6 ООО

Северо-Кавказский ....

5 803

6 оэо

Верхне-Волжский ....

1 25Э

Всего. . . .

89 468

307 250

На 1932 год было запроектировано к получению металла от разработки этих отвалов уже 375 тыс. т.

Разработку отвалов в СССР производят тремя способами: карьерами (забои распо-

Схема разработки металлургических отвалов.

Исходный материал

Габаритный

Негабаритный

Грохочение

Разделка

Остатки

Отсев

Сортировка

Металлическое сырье

Шлак, содержащий Fe

Строительное сырье

ноз

Брикетирование

Брикеты

1=Гя S

Домна

Готовый металл

Чугун

1-1 л IS

S в 3 о й и

6- 3 S Они

о. к и

По назначению

Автогенная резка

Взрывные работы

Ко пер ныв установки

Сортировка

Пустая порода

На свалку

Готовый металл

ного кирпича, бой строительного кирпича, доменные шлаки, щебень и пр. строительный мусор. Перспективы в области разработки доменных и мартеновских отвалов в СССР чрезвычайно большие. Ниже приведены данные о количестве (в т) полученного в 1929/30г.

лагают почвоуступно), глубокими подбоями и переброской. Почвоуступно-карьернай система наиболее дешевая и применяется почти на всех отвальных разработках Металлома как Урала, так и юга. При работе глубокими подбоями (на д.тину кайла) обрушиваются



1 2 3 4 5 ... 47

http://target-group.com.ua/
© 2003-2018