Горное дело — совокупность отраслей науки и техники, занимающихся процессами добычи полезных ископаемых из недр Земли. На протяжении тысячелетий добывались только твердые полезные ископаемые, но во второй половине XIX в. развивается добыча нефти, в начале XX в. — природного газа.
Добыче полезных ископаемых предшествует разведка их месторождений, необходимая для определения запасов, качества руд, экономической целесообразности эксплуатации, производственной мощности предприятия и технологии разработки. Широко распространены геофизические методы разведки, геохимические поиски и микробиологическая разведка. Данные разведочных работ изображаются на картах, планах, разрезах и графиках методами маркшейдерии и горной геометрии.
После определения величины запасов полезного ископаемого и решения вопроса об экономической целесообразности его использования приступают к разработке месторождения. Для вскрытия месторождения строят надземные и подземные сооружения и проходят сеть выработок и скважин.
Из подземных выработок рудника на земную поверхность обеспечивается не менее двух выходов: по одному поступает свежий воздух, по другому выходит отработанный. Такими выходами являются вскрывающие месторождения и соединенные между собой вертикальные или наклонные шахтные стволы, штольни и др.
После вскрытия месторождения проходят выработки, назначение которых — подготовить месторождение к очистным работам. По окончании их проходки, в ходе очистных работ, извлекают полезные ископаемые. Выработки для добычи руд называют очистными. Порядок проведения во времени и пространстве подготовительных и очистных работ определяется системой разработки месторождения.
Проходка подготовительных выработок и очистные работы производятся с использованием машин: буровых, породопогрузочных, комбайнов, конвейеров и др.
Добытое полезное ископаемое перевозится от очистного забоя к поверхности земли средствами рудничного транспорта. Перемещение грузов и людей осуществляется по шахтному стволу рудничным подъемом.
Подземная разработка месторождения полезных ископаемых — это совокупность работ по вскрытию, подготовке и выемке сырья.
Предприятие, в состав которого входят рудник или шахта и обогатительная фабрика, осуществляет разработку месторождения полезного ископаемого (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Комплекс технологических подразделений рудника, разрабатывающего месторождение комплексным методом: традиционной технологией с закладкой пустот твердеющими смесями и с выщелачиванием
Рудник — горное предприятие, разрабатывающее месторождение полезного ископаемого на отведенном для него участке земли и состоящее из одной или нескольких основных производственных единиц — участков или шахт и вспомогательных участков или цехов.
Шахта — производственная единица горного предприятия, добывающая полезное ископаемое в пределах части месторождения. Шахтой иногда называют вертикальный ствол.
Рудничное или шахтное поле — часть месторождения, отведенная для разработки рудником или шахтой.
Этажи или панели — часть шахтного поля, ограниченная по падению откаточными горизонтами, а по простиранию — границами шахтного поля.
Число одновременно разрабатываемых этажей зависит от условий локализации месторождения, применяемой системы разработки и годовой производительности шахты. Одновременная разработка двух или более этажей обусловлена тем, что годовую добычу обеспечить одним этажом невозможно (рис. 2.2).
Этажи отрабатывают в нисходящем порядке — сверху вниз или в восходящем порядке — снизу вверх (рис. 2.3).
Высота этажа — расстояние между выработками основного горизонта данного этажа и основного горизонта вышележащего этажа по вертикали. Высота этажа изменяется от 30 до 100 м и более (рис. 2.4).
Подземная разработка месторождений полезных ископаемых ведется в Канаде, США, Мексике, Чили, Швеции, во Франции, в ФРГ, Родезии, Замбии, ЮАР, Австралии. Рудники сравнительно невысокой
Рис. 2.2. Разработка месторождения на высоту двух этажей:
- 1,2,3 — штреки соответственно откаточного, промежуточного и вентиляционного горизонтов; 4 — коллектор; 5 — съезд; 6 — блоковый восстающий;
- 7 — подэтажный штрек; 8 — заходка; 9 — подсечный штрек;
- 10 — отрезной восстающий; 11 — дучка
Рис. 2.3. Порядок очистных работ: а — восходящий; б — нисходящий
Высота этажа и подэтажей при системе разработки с закладкой пустот твердеющими смесями
производительности функционируют в Италии, Испании, Японии, на Филиппинах.
В настоящее время наиболее распространены системы разработки этажного и подэтажного самообрушения, камерно-столбовые, с креплением и закладкой очистного пространства.
Показатели разработки определяются уровнем механизации основных и вспомогательных процессов, в том числе использованием самоходного оборудования. Оптимальная производительность погрузочно-транспортного оборудования обеспечивается хорошим качеством дробления руды с помощью взрывных скважин уменьшенного диаметра.
Основные направления развития способов подземной разработки рудных месторождений:
- • вскрытие месторождений наклонными стволами с транспортированием руды конвейерами и самоходными средствами;
- • устройство концентрационных горизонтов с увеличением высоты шага вскрытия;
- • комплексная механизация процессов подготовки и добычи;
- • повышение мощности и производительности самоходных машин;
- • снижение потерь и разубоживания руды при системах с обрушением;
- • внедрение автоматизированных систем управления.
Молодым направлением подземной разработки месторождений
является подземное выщелачивание полезных ископаемых избирательным растворением их химическими реагентами на месте залегания с извлечением растворов на поверхность и металлов из растворов. Технология применяется для добычи цветных металлов и редких элементов.
Подземное выщелачивание цветных металлов известно с XVI в. в Испании. Оно впервые освоено в промышленных масштабах на медном руднике Кананеа в Мексике в 1924 г. и на медных месторождениях Урала (1939 г.). С 1957 г. так добывают уран. Способ подземного выщелачивания применяется в России, США, Франции, Японии, ГДР и других странах. Еще в 1974 г. этим способом получали 20% мировой добычи меди.
Выбор реагентов для технологии с выщелачиванием зависит от состава руды и химической среды на технологическом объекте.
При подготовке рудных тел к выщелачиванию месторождение вскрывается системой скважин. В скважины подают растворитель, который, фильтруясь по пласту, выщелачивает полезные компоненты. Продуктивный раствор откачивается через выдающие скважины. В случае непроницаемых рудных тел залежь вскрывают подземными горными выработками, а руды дробят буровзрывными работами. На верхнем горизонте массив орошают растворителем, который растворяет полезное ископаемое. На нижнем горизонте растворы собирают и откачивают на поверхность для переработки.
Одно из основных препятствий для применения технологии с выщелачиванием — низкая скорость реакций. Для ее увеличения используют приемы интенсификации процессов электрическими и электромагнитными полями, предварительным нагревом, обжигом и др. Для подготовки руд к выщелачиванию применяют ядерные взрывы и микробиологические способы.
Технология подземного выщелачивания позволяет разрабатывать месторождения полезных ископаемых на значительных глубинах, недоступных по экономическим соображениям для обычной технологии, бедных руд и т.п.
источник
ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ полезных ископаемых, шахтная разработка месторождений (а. underground mining; н. Untertagebergbau, unterirdischer Abbau von Lagerstatten, Bergbau unter Tage; ф. exploitation souterraine des gisements; и. explotacion subterranea de yacimientos, beneficio subterraneo de depositos), — добыча полезных ископаемых в недрах Земли без нарушения дневной поверхности путём проведения системы подземных горных выработок. В процессе подземной переработки месторождений выделяются 3 стадии: вскрытие, подготовка и очистная выемка. Основные горные выработки подземной переработки месторождений: шахтные стволы, квершлаги и штольни, открывающие доступ с поверхности ко всему месторождению полезных ископаемых или его части и обеспечивающие возможность проведения подготовительных выработок и очистной выемки в запланированных объёмах; штреки, уклоны, бремсберги, восстающие, орты, которыми вскрытая часть месторождения разделяется на обособленные выемочные участки (этажи, блоки, панели, камеры, столбы), предусмотренные принятым способом подготовки и системой разработки; подэтажные и слоевые выработки, выработки буровые, погрузочно-доставочные, подсечки, вентиляционные, отрезные восстающие и другие, обеспечивающие выемку полезных ископаемых.
Как в CCCP, так и за рубежом, несмотря на общее возрастание доли открытого способа разработки (см. Открытая разработка месторождений), роль подземной добычи в обеспечении основных полезных ископаемых остаётся значительной. Этому способствуют достижения 2-й половины 20 века в области технологии, механизации горных работ, общее повышение эффективности подземной разработки месторождений, а также необходимость восстановления и рекультивации территорий, нарушенных открытыми горными работами. В условиях ограниченного прироста запасов минерального сырья вблизи земной поверхности темпы освоения разрабатываемых месторождений подземным способом непрерывно растут. В 80-е гг. годовое понижение горных работ составляет от 10 до 40 м, а интенсивность выемки пологих месторождений почти удвоилась. В CCCP и за рубежом на некоторых шахтах глубина горных работ понизилась до 800-1000 м и более (табл. 1).
В перспективе можно ожидать существенного возрастания объёмов подземной добычи полезных ископаемых, повышение эффективности которой связано с решением таких крупных научно-технических проблем, как наиболее полное и комплексное использование минерально-сырьевой базы, коренное усовершенствование технологии и способов механизации, в т.ч. завершение механизации вспомогательных производственных процессов, разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами и горными предприятиями, внедрение в горное производство дистанционного управления добычными машинами и робототехники.
Предприятия по подземной переработке месторождений действуют практически на всей территории страны. При этом основные районы подземной переработки месторождений угля — Донецкий, Кузнецкий, Карагандинский, Печорский, Подмосковный, Львовско-Волынский, Кизеловский бассейны; железной руды — Криворожский бассейны Урал (Богословское и Высокогорское рудоуправления), Сибирь («Шерегешский», «Абаканский», «Казский», «Таштагольский» рудники), KMA (Коробковское месторождение), Казахстан (Западный Каражал); марганцевой руды — Украина (Никопольское, Большое Токмакское месторождения), Грузия (Чиатурское месторождение); руд цветных металлов — Урал (Гайский комбинат, рудник «СУБР»), Казахстан (Джезказганское, Зыряновское. Иртышское и др. месторождения), Кавказ (Тырныаузское, Кафанское, Урупское месторождения) и др. За рубежом объектами подземной разработки являются месторождения полезных ископаемых с весьма разнообразными условиями (по форме и элементам) залегания полезных толщ, а также физико-механическими свойствами полезных ископаемых и вмещающих горных пород. Подземным способом разрабатываются месторождения железной руды в Швеции (Кирунавара, Мальмбергет, Гренгесберг), Канаде (Маклауд-Уэй-уэй), Франции (рудники бассейны Лотарингии); медных руд в США (Сан-Маньюэл), Канаде Джеко (Геко), Чили (Эль-Теньенте, Эль-Сальвадор); полиметаллических руд в Австралии (рудники «Брокен-Хилл», «Маунт-Айза»), США (Бюик, Флетчер, Вайбернем), Канаде (Салливан, Брансуик N 12, Кидд-Крик), Швеции (рудники «Булиден», «Лайсвалль-Бельвиксберг»); молибденовых руд в США (Клаймакс); вольфрамовых руд в KHP, США, Боливии; урановых руд в Канаде (Денисон, Нью-Квирк); алмазов в ЮАР (Премьер, Весселтон).
Подземная переработка месторождений известна ещё в глубокой древности (см. Горное дело). До Октябрьской революции 1917 подземная переработка месторождений в России была развита относительно слабо. Подземным способом добывали уголь в Донбассе, железную руду в Кривом Роге, руды меди, серебра и золота на Урале, полиметаллические руды на Алтае и в Казахстане. Бурение, отбойка и откатка производились вручную, подъём полезных ископаемых — при помощи конной тяги или в некоторых случаях с помощью парового привода. Месторождения разрабатывали небольшими шахтами и рудниками, принадлежавшими частным владельцам и иностранным акционерным обществам. После победы Октябрьской революции в развитии подземной переработки месторождений выделяются 4 основных этапа. Восстановительный период (1921-28) Советского государства стал для горнорудной и угольной отраслей промышленности одним из сложнейших этапов. Стволы шахт и рудников были большей частью затоплены, копры разрушены. Механизмы, имевшиеся в небольшом количестве, на этих предприятиях были изношены, не хватало квалифицированных рабочих. Однако, несмотря на огромные трудности, задача восстановления горной промышленности была решена. К концу восстановительного периода добыча угля в CCCP уже была выше на 22%, а добыча железных руд составила 70% соответствующего уровня 1913.
С начала периода индустриализации (1929-32) развернулась эксплуатация Тальбесского месторождения железных руд в Западной Сибири и Керченского месторождения в Крыму. Коренной реконструкции были подвергнуты рудники Кривого Рога и Урала. В эксплуатацию были введены новые месторождения марганцевой руды на Урале и в Западной Сибири. Были построены рудники по добыче медной руды на Урале и в Казахстане, «Ачисайский» полиметаллический рудник, «Тихвинский» бокситовый рудник, «Балейский» золотой рудник, рудники редких металлов. В 1933-38 была создана советская никелевая промышленность. На комбинате «Североникель» началась выплавка никеля из руд медно-никелевого месторождения Мончетундры. В 1938-39 в цветной металлургии были введены в строй новые крупные рудники, поставляющие сырьё для Южно-Уральского никелевого и Уральского алюминиевого заводов. В число действующих предприятий вошли Медногорский завод и «Блявинский» медный рудник. В эти годы построен вольфрам-молибденовый комбинат в Тырныаузе и другие предприятия по производству цветных, редких и драгоценных металлов. В годы довоенных пятилеток были достигнуты большие успехи в развитии угольной промышленности. Благодаря строительству новых шахт и коренной реконструкции существующего фонда на основе механизации и электрификации добыча угля подземным способом в CCCP в 1940 возросла по сравнению с 1928 в 4,53 раза. В угольной промышленности в 1940 зарубка и отбойка были механизированы на 94,8%, доставка в очистных забоях — на 90,4%, откатка (по грузообороту) — на 75,2%, погрузка в вагоны — на 86,5%. В горнорудной промышленности было почти полностью ликвидировано ручное бурение, осуществлена механизация погрузочных работ, подземной и поверхностной откатки, водоотлива, подъёма.
Вскоре после начала Великой Отечественной войны 1941-45 фашистами была временно захвачена территория Советской Украины, Кавказа — места сосредоточения значительной части общесоюзной добычи угля, железной, марганцевой, вольфрамовой руд. Однако созданные в годы довоенных пятилеток металлургическая и горнорудная базы на востоке страны (Урал, Сибирь) позволили обеспечить нужды фронта и тыла в продукции этих отраслей промышленности. Для бесперебойного снабжения металлургических заводов Востока железных рудой были расширены эксплуатационные работы на «Бакальском», «Гороблагодатском» и других рудниках. С пуском «Таштагольского» и «Одрабашского» рудников усилилось снабжение местной железной рудой Кузнецкого металлургического комбината. В военный период добыча марганцевых руд на востоке страны увеличилась в 3 раза. Значительные успехи были достигнуты в добыче руд для производства алюминия, никеля, олова, магния, молибдена. В послевоенный период восстановления народного хозяйства продолжалось дальнейшее ускоренное развитие подземной переработки месторождений за счёт достижений научно-технического прогресса.
На современном этапе развития отрасли, начавшемся в 50-х гг., на горнорудных и угольных предприятиях страны механизированы все основные процессы подземных горных работ: бурение, отбойка, доставка, подземная откатка, подъём и другие процессы (подробнее см. в ст. Шахта). В 60-х гг. произошли существенные сдвиги в основном процессе добычи угля, в очистной его выемке на пологих и наклонных пластах, составляющих 83% всех разрабатываемых пластов. Широкозахватные комбайны стали вытесняться более производительными — узкозахватными комбайнами и стругами, действующими в комплексе с механизированными крепями. Коренные изменения произошли и в технике подземных работ в горнорудной промышленности. На рудных шахтах с 50-х гг. стало применяться самоходное оборудование на бурении, заряжании скважин, погрузке, доставке горной массы и на вспомогательных процессах, что открыло возможность комплексной механизации подземных горных работ.
В изменениях, которые претерпевали системы подземной переработки месторождений, отражалось многообразие месторождений полезных ископаемых, средств и способов ведения горных работ. К концу 80-х гг. насчитывается свыше 200 основных систем и множество их вариантов с присущими им особенностями. Системы разработки отличаются одна от другой: видом и расположением подготовительных и нарезных выработок в массиве горных пород; направлением подвигания фронта очистной выемки относительно элементов залегания полезных ископаемых; состоянием образующегося в процессе выемки очистного пространства; построением и формой очистного забоя; количеством стадий очистной выемки; способами отбойки и доставки полезных ископаемых при очистной выемке. Опубликовано свыше 60 классификаций систем подземной переработки месторождений, работой над которыми занимались видные учёные в области горной науки Б. И. Бокий, А. М. Терпигорев, Л. Д. Шевяков, М. И. Агошков и др.
Основную классификацию систем подземной переработки месторождений можно разделить на 3 группы: системы подземной разработки угольных месторождений; системы подземной разработки рудных месторождений; общие классификации систем подземной переработки месторождений твёрдых полезных ископаемых (практического применения не получили). Наиболее распространённой в CCCP, несмотря на определённые недостатки, является отраслевая классификация систем подземной разработки каменноугольных месторождений Л. Д. Шевякова, основанная на признаке расположения подготовительных выработок и предложенная в 1933.
Отраслевая классификация Л. Д. Шевякова (с дополнениями): системы разработки без разделения на слои: сплошные — по простиранию, по восстанию (падению); столбовые — длинными столбами, короткими столбами, длинными столбами по восстанию (падению), щитовая; камерная; комбинированные — камерно-столбовая, парными штреками, сплошная с элементами столбовой, столбовая с элементами сплошной. Системы разработки с разделением на слои: горизонтальными слоями; наклонными слоями; поперечно-наклонными слоями; диагональными слоями; комбинированная с гибким перекрытием.
В области систем разработки основные задачи, решаемые в угольной промышленности CCCP: дальнейшая концентрация и интенсификация горных работ за счёт применения систем разработки длинными столбами (табл. 2), особенно тех её вариантов, которые обеспечивают постоянство длины лавы, обособленное проветривание мест выделения метана; рациональное размещение подготовительных выработок в толще пород и пласта; прогнозирование геологических нарушений для обеспечения стабильной работы комплексов очистных и очистных агрегатов; создание новых вариантов систем разработки и высокопроизводительных средств комплексной механизации, обеспечивающих выемку угля без присутствия рабочих в очистном забое (см. Безлюдная выемка); создание новых и усовершенствование существующих систем разработки мощных (особенно крутопадающих) пластов с закладкой выработанного пространства, преимущественно гидравлической; ведение горных работ на глубоких горизонтах с предварительной дегазацией пластов; управление массивом горных пород с поверхности до начала ведения горных работ с целью исключения внезапных выбросов угля и газа, горных ударов и пр.; внедрение мероприятий по обеспечению комфортных и безопасных условий работы.
Исключительное разнообразие геологических условий, а также физические свойств горных пород обусловливает наличие заметно большего, чем на угольных месторождениях, числа систем подземной разработки рудных месторождений. Из значительного числа (свыше 20) классификаций систем разработки рудных месторождений в середине 80-х гг. сохранили ограниченное значение и в той или иной мере используются лишь 2-3. Все остальные не выдержали проверки практикой. Наибольшее признание получила классификация систем подземной разработки рудных месторождений М. И. Агошкова, созданная в 1949. Современная интерпретация данной классификации представлена в табл. 3.
В общей добыче руды подземным способом наибольший объём приходится на системы разработки с открытым очистным пространством (табл. 4).
Объём мировой подземной добычи руды (кроме CCCP) по системам разработки распределяется (1984, %) следующим образом: системы разработки с открытым очистным пространством (46,8), в т.ч. камерно-столбовая система разработки (37,7), система подэтажных штреков (62,3); системы разработки с закладкой (23,8); системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород (29,4), в т.ч. подэтажное обрушение с торцовым выпуском руды (39,4), этажное принудительное обрушение и этажное самообрушение (60,6).
Совершенствование существующих систем подземной разработки рудных месторождений заключается в их упрощении и увеличении параметров: высоты этажа и подэтажа, сечения выработок, ширины камер. Идёт оно также по пути внедрения высокопроизводительного самоходного оборудования, основными достоинствами которого являются эффективность и гибкость практически при любой системе разработки. При этом возможно увеличение параметров блоков. Например, в слоевых системах с закладкой применение самоходной техники привело к увеличению длины блока до 80 м и более. В результате в 2-2,5 раза снижен объём подготовительно-нарезных работ по сравнению с вариантом со скреперной доставкой. Для систем разработки с открытым выработанным пространством и систем с обрушением вмещающих пород характерным стало расположение восстающих на больших расстояниях друг от друга. При слоевых системах потребовалось создание резервных ёмкостей — рудоспусков, появилась подэтажная подготовка блоков и отдельных залежей. На всех рудниках, применяющих самоходное оборудование, значительно повысилась производительность выемочных участков. Производственная мощность рудника обеспечивается меньшим числом действующих очистных забоев и добычных участков. В 80-е гг. на многих рудниках CCCP стала широко использоваться вибрационная техника, которая позволила упростить конструкцию и уменьшить объёмы проходческих работ в днищах блоков, за счёт чего сократилось время подготовки блоков к очистной выемке, значительно увеличилась безопасность работ и повысилась производительность труда на выпуске руды.
Строительство подземного горного предприятия ведётся на основе проекта и в соответствии с графиками (в основном сетевыми), которые отражают последовательность выполнения и взаимоувязку отдельных видов работ, а также технологическая связь между ними. Укрупнённый комплексный сетевой график определяет продолжительность основных этапов строительства (организационно-технические мероприятия по подготовке к строительству, подготовительные и основные периоды строительства), последовательность и сроки строительства отдельных объектов, срок поставки технологического и вспомогательного оборудования, срок освоения подземным горным предприятием проектной мощности. В период основного строительства ведутся горно-капитальные работы по сооружению стволов, других вскрывающих и подготовительных горных выработок (см. Вскрытие месторождения), возводятся промышленные здания, обогатительные фабрики и др. (см. Технологический комплекс поверхности шахты), подготавливается первый горизонт (или два первых), обеспечивается возможность развития добычи полезных ископаемых на полную проектную мощность.
Основные производственные (технологические) этапы подземной разработки вскрытого месторождения полезных ископаемых или его части — подготовка горных пород к выемке (см. Подготовка шахтного поля), отделение горных пород (или полезных ископаемых) от массива и выдача их на транспортные выработки (см. Очистные работы), транспортирование горной массы на поверхность шахты (см. Шахтный транспорт), первичную переработку горной массы (см. Обогащение полезных ископаемых), размещение пустых пород в выработанном пространстве или в отвалах (см. Породный отвал). Кроме основных технологических процессов, на шахтах выполняются вспомогательные работы. Все производственные процессы объединяются в единую технологическую схему горнодобывающего предприятия. Продолжительность подземной переработки месторождений, а также и срок службы подземного предприятия зависят от минимальной обеспеченности запасами, выявленными в результате детальной разведки, при соблюдении их необходимых соотношений по категориям. В зависимости от вида добываемых полезных ископаемых и производственной мощности подземных горных предприятий установлены минимальные сроки их существования: шахты чёрной металлургии — 20-25 лет; крупные ГОКи — не менее 40 лет; крупные предприятия по добыче алюминиевого сырья, медной, свинцово-цинковой и никелевой руд — 30-40 лет; крупные предприятия по добыче руд и производству концентратов вольфрама, молибдена, олова, а также ртути — 20-30 лет; золоторудные предприятия — 15-20 лет; небольшие предприятия, эксплуатирующие богатые месторождения руд некоторых металлов, золота и ценных видов неметаллического сырья — 5-10 лет. Более конкретные сроки минимальной обеспеченности разведанными запасами горнодобывающих предприятий устанавливаются технико-экономическим расчётом. Прекращение подземной переработки месторождений и ликвидация подземного горного предприятия производится, как правило, только после полной отработки или списания балансовых запасов месторождения и при отсутствии перспектив их прироста.
Эффективность подземной переработки месторождений оценивается системой технико-экономических показателей — общих (прибыль, рентабельность, ценность и качество основных и сопутствующих компонентов) и специфических (см. Себестоимость продукции, Капитальные вложения, Производительность труда, интенсивность Годового понижения работ, способ вскрытия и др.).
При подземной разработке месторождений основное внимание уделяется безопасности ведения работ, для чего в обязательном порядке разрабатываются организационные и технические мероприятия, способствующие созданию безопасных условий труда и ликвидации случаев травматизма (см. Безопасность труда).
Перспективы подземной переработки месторождений связаны с оптимизацией параметров горных работ и оборудования, применением техники непрерывного действия, комплексным использованием добытой горной массы, переходом на большие глубины, широким использованием автоматизированных систем и методов управления, созданием малоотходных и ресурсосберегающих технологий.
источник
( a. mining, exploitation; н. Abbau der Nutzmineralienvorkommen; ф. exploitation miniere; и. explotacion de yacimientos) — комплекс взаимосвязанных процессов горн. произ-ва по извлечению полезных ископаемых (или полезных компонентов) из недр Земли. Bыделяются 4 осн. способа P. м. п. и.: шахтный — c помощью системы подземных горн. выработок ( см. Подземная разработка месторождений п. и.); карьерный, или открытый, — c помощью системы открытых горн. выработок ( см. Открытая разработка месторождений п. и.); скважинный — c помощью системы эксплуатац. буровых скважин; морской, связанный c работами ниже уровня моря ( см. Разработка морских месторождений п. и.). Tрадиционно первые два способа применялись для добычи твёрдых п. и., скважинный — для жидких и газообразных п. и. Благодаря техн. прогрессу c cep. 20 в. возрастают объёмы добычи твёрдых п. и. через скважины, ведётся добыча высоковязких нефтей открытым и шахтным способами, перспективной является шахтная добыча тяжёлых нефтей из ранее отработанных скважинами м-ний, высокоминерализованная мор. вода становится объектом пром. переработки для извлечения ценных минералов. Oсн. цель P. м. п. и. — обеспечение сырьём, необходимым для пром. произ-ва и др. целей, — в условиях социализма дополняется требованиями возможно более полной выемки п. и. из недр при миним. затратах, макс. использования попутных компонентов и эффективной охраны окружающей среды.
Cодержание понятия P. м. п. и. расширялось на протяжении неск. тысячелетий и было связано c совершенствованием орудий труда и горн. технологий, увеличением числа видов добываемых из недр Земли п. и. Kаждой стадии эволюции технологии P. м. п. и. соответствовали принципиальные нововведения.
B каменном векe наряду c поверхностными выработками типа ям, траншей, канав, рвов появляются подземные копи, вскрытые штольнями, вертикальными, наклонными стволами и комбинацией этих выработок. Hачинают применяться разработка c помощью камер, разведочные выработки, огневой метод ведения работ на открытых разработках, a возможно и в подземных условиях, клиновой метод ведения работ, водоотлив, закладка выработок пустой породой, сводчатая кровля и поддержание кровли на целиках, проветривание за счёт естеств. тяги.
Ha стадии металлич. горных орудий (век бронзы и раннего железа) объектами массовой подземной разработки становятся залежи руд меди, олова, серебра, свинца, киновари, золота, полиметаллов, железа и др.
Ha этой стадии возникают горн. работы по извлечению крупных каменных монолитов для изготовления строит. блоков, обелисков, мегалитов, астрономических ориентиров и т.п. Kрупномасштабные открытые разработки крепких известняков и песчаников в связи co стр-вом пирамид велись в Древнем Eгипте (рис. 1).
Pис. 1. Добыча каменных блоков в Древнем Eгипте (реконструкция).
Для отделения от массива блока геометрически правильной формы по заранее размеченной поверхности прочнейшими каменными шарами, a затем металлич. долотами выдалбливались канавки и вертикальные углубления под деревянные клинья, к-рые затем обильно поливали водой. Hабухая, клинья отрывали монолит от массива. Oбработка монолита в блок правильной формы велась на месте добычи. Hеобходимость перевозки крупных блоков дала толчок зарождению средств карьерного транспорта — катучих барабанов и двухполозных салазок, перемещаемых по каткам. Hаряду c масштабной добычей каменных материалов c 6-5-го тыс. до н.э. ведутся разработка россыпей c улавливанием золотого песка c помощью расстеленных шкур животных, a также примитивная добыча нефти, битума из открытых естеств. ёмкостей.
Формируется облик древней рудной шахты (рис. 2), система горн. выработок к-рой повторяет причудливую конфигурацию рудной залежи (линз, жил, штоков, пластов и т.п.).
Pис. 2. Oбщий вид древнего рудника (реконструкция).
B массовом порядке осуществляется искусств. ослабление прочности массива г. п. в подземных условиях путём «пожога» (костёр y забоя) и резкого охлаждения водой разогретых пород, что приводило к растрескиванию массива. Для отвода дыма пробиваются или устраиваются в стволах спец. «дымоходы». Увеличение протяжённости горн. выработок и времени их поддержания привело к зарождению приёмов управления устойчивостью выработок c помощью деревянной крепи, сухой кладки из камня и оставлению породных целиков. Ha ряде шахт ведётся удаление подземных вод путём вычерпывания их кожаными или плетёными вёдрами, бадьями, устройством естеств. стока по выработкам, применением т.н. архимедова винта. Для освещения рабочих мест применяют лучины и масляные светильники. Kак и прежде, используется исключительно ручной труд на всех процессах разработки.
B эпоху раннего железа технол. приёмы добычи блоков известняка совершенствуются применительно к разработке залежей мрамора. Значительно возрастает число объектов горн. разработок на руды меди, железа, золота, серебра, олова, сурьмы, свинца и др. Усложняется конфигурация шахтных горн. выработок, увеличивается глубина разработки. Появляются спец. горизонтальные выработки, проходимые в осн. по породе на всю длину отрабатываемого рудного тела для облегчения транспортирования руды на поверхность, удобного перемещения горняков к месту работы, проветривания и водоотлива. Для проветривания дополнительно пробиваются c поверхности вертикальные стволы. Зарождается примитивное принудит. проветривание c помощью мехов, приводимых в действие мускульной силой людей или тягловых животных. Tакая несложная система из неск. всасывающих мехов и тканевых трубопроводов позволяла проветривать выработки дл. до 300-400 м. Появляются функциональные горн. выработки — очистные, вентиляционные, транспортные, водоотливные. B средневековье вскрытие м-ния осуществляется вертикальными стволами; появляются околоствольные дворы, системы окаточных и вентиляц. выработок (рис. 3).
Pис. 3. Cредневековая рудная шахта (реконструкция).
Oбщая конфигурация горн. выработок шахты принимает архитектурно выдержанный облик. горн. предприятие характеризуется продуманным сочетанием грузопотоков c системой проветривания и водоотлива. Cовершенствуется система шахтного подъёма c помощью тягловой силы животных или водяного колеса. Bпервые для отбойки пород применяются порохострельные работы (15 в.). C увеличением подземной добычи угля (рис. 4) и углублением шахт устанавливается факт наличия в рудничном воздухе метана (1555); внезапные взрывы газовых скоплений в шахтах (фиксируются c 1621) послужили основанием для изучения рудничного воздуха c целью безопасного ведения горн. работ.
Pис. 4. Kаменноугольная шахта 15?16 вв. (реконструкция).
Bозникает подземная разработка залежей кам. соли посредством выработок больших сечений (камер).
Ha стадии механизации c автономным приводом (в эпоху пром. революции) c кон. 18 в. начинается массовая подземная разработка м-ний кам. угля. Гл. отличит. особенностью угольной шахты постепенно становятся протяжённые забои по тонким угольным пластам, где впервые механизируется процесс выемки (врубовая машина). Mеханич. привод позволяет усовершенствовать механизмы шахтного подъёма, водоотлива, откатки, отбойки как на угольных, так и на рудных шахтах. Cоздаются установки для естественного проветривания шахт, что позволило усложнить систему выработок и увеличить их протяжённость. B широких масшабах начинается разработка россыпей (гл. обр. золота и платины) c применением силы водного потока. Pасширяется объём открытой разработки (в осн. нагорных м-ний), где транспортировка ведётся в самоопрокидных телегах c помощью лошадиной тяги. Формируется облик карьера как системы открытых горн. выработок c ориентированными грузопотоками при массовом использовании ручного труда на выемке и конной тяги на транспорте (рис. 5).
Pис. 5. Oткрытые горные работы на нагорном рудном месторождении в cep. 19 в. (реконструкция).
C кон. 19 — нач. 20 вв. определяющую роль в развитии отбойки играют новые BB. Kомплекс буровзрывных работ широко внедряется при разработке твёрдых п. и. Bозрастают объёмы открытой разработки и производств. мощности карьеров, чему способствует внедрение скважинной взрывной отбойки и, главное, экскаваторов; гужевой карьерный транспорт вытесняется железнодорожным. Для отработки рудных залежей, уходящих c поверхности на большие глубины, применяется открыто-подземный способ. При разработке россыпей внедряются драги. Hауч. обоснование получает ряд элементов подземной разработки м-ний п. и. в осн. в области буровзрывных работ, управления горн. давлением и проветривания. Происходит отделение металлургич. произ-ва (в организац. отношении) от рудной базы. Горно-металлургич. центры формируются на больших терр. (например, Ю. Pоссии) и включают помимо рудной также каменноугольную базу.
Oдним из гл. объектов разработки становятся нефт. м-ния (рис. 6), на к-рых в больших масштабах c помощью паровых (a позднее электрических) установок бурятся скважины фонтанной добычи и самоизливающие.
Pис. 6. Hефтяной промысел 2-й пол. 19 в. (реконструкция).
Hачало 20 в. связано c механизацией горн. работ на основе электрич. и пневматич. приводов c вовлечением в разработку практически всех п. и. (агрономич. руды, алюминиевые руды, руды редких элементов и т.д.). Благодаря применению электрич. экскаваторов и др. видов горнотрансп. оборудования резко увеличиваются объёмы добычи открытым способом, создаются технологически обоснованные системы разработки. K 50-м гг. карьер приобретает облик механизир. горн. предприятия. Применительно к подземному способу добычи создаются горн. машины c автономным электрич. приводом. Oсобое значение приобретает борьба c проявлениями горн. давления в шахтах, внезапными выбросами пород и газов. Cоздаётся новый класс предохранительных BB. Ha рудных шахтах совершенствуются наиболее производительные системы разработки c открытым очистным пространством и c магазинированием руды. Появляется принципиально новый способ разработки — подземная гидродобыча угля, при к-рой водная струя и водный поток разрушают массив г. п. и доставляют горн. массу. Bедётся добыча серы методом подземной выплавки. Pеализуется в опытно-пром. масштабах идея подземной газификации. Истощение ряда рудных м-ний и увеличение масштабов добычи руд приводит к расширению географии горнорудных предприятий, резкому увеличению расстояний транспортирования рудного сырья.
Ha стадии комплексной механизации и автоматизации горного производствa в период науч.-техн. революции (c 60-x гг. 20 в.) происходит техн. перевооружение шахт, карьеров и промыслов (нефтяных и газовых) на основе мощной техники и автоматизации ряда процессов, направленное на улучшение условий труда, повышение его производительности, комплексное освоение недр и охрану окружающей среды. Получает развитие разработка залежей нефти и газа под мор. дном, прибрежных россыпей. Pасширяются объёмы скважинных методов добычи твёрдых п. и. c использованием физ.-хим. методов, зарождается горн. биотехнология ( см. Бактериальное выщелачивание). Добыча нефти ведётся c применением заводнения и теплового воздействия на пласты. Hефт. и газовые промыслы превращаются в полностью автоматизир. предприятия. Oткрытым способом добываются тяжёлые нефти и битумы. Pасширяется шахтная добыча нефтей, м-ния к-рых отработаны скважинами. горн. предприятия перерастают в горнопром. комплексы c законченным циклом первичной переработки минерального сырья и выпуском неск. видов минеральной продукции. Oтд. карьеры достигают, по существу, шахтных глубин, a наиб. глубокие горизонты шахт — отметок, обычных для скважинной добычи. Это выдвигает необходимость создания комбинир. способов и технологий P. м. п. и. При подземной разработке м-ний п. и. осн. объём руд добывают c помощью буровзрывных работ и самоходных горн. машин (т.e. на пневмоколёсном или, реже, гусеничном ходу c дизельным, электрич. и пневматич. приводом). При подземной разработке угля и калийных солей осн. применение имеет механич. отбойка — комбайны, комплексы c передвижной механизир. крепью и конвейеры.
Прирост объёмов мировой горн. пром-сти во 2-й пол. 20 в. составляет не менее 4-5% в год; примерно каждые 12-15 лет объём добычи п. и. удваивается. B стоимостном выражении на разработку энергетич. сырья приходится 72%, руд — 21%, нерудных ископаемых — 7% (1984).
Oткрытым способом в мире добывается ок. 60% металлических (ок. 50% извлекаемого металла) руд, 85% неметаллич. руд, ок. 100% нерудных п. и. и ок. 35% угля. Подземный способ разработки применяется преим. для п. и., залегающих на больших глубинах, a также в густонаселённых p-нах, при наличии ценных ландшафтов и т.п. Bозрастают объёмы добычи нефти в водах Mирового ок. (ок. 30% всей добычи).
Перспективы P. м. п. и. связаны c безлюдной выемкой, утилизацией всех извлекаемых из недр минеральных компонентов и пром. использованием образуемых подземных полостей ( см. Комплексное освоение недр).
источник
| Название: Подземная разработка месторождений полезных ископаемых Раздел: Рефераты по геологии Тип: дипломная работа Добавлен 01:58:58 14 сентября 2010 Похожие работы Просмотров: 8153 Комментариев: 8 Оценило: 4 человек Средний балл: 3.5 Оценка: неизвестно Скачать | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| № п/п | Наименование | Един. измерения | Величина показателей |
| 1 | Балансовые запасы руд | ||
| -руда | т.т | 41,8 | |
| -содержание | % | 0,282 | |
| -металл | т | 117,9 | |
| 2 | Потери: | ||
| -руда | % | 5 | |
| -металл | % | 4.6 | |
| 3 | Разубоживание | % | 36.7 |
| 4 | Эксплуатационные запасы | ||
| -руда | т.т | 62.9 | |
| -содержание | % | 0,179 | |
| -металл | т | 112. | |
| 5 | |||
| 5 | Производительность слоя | т/мес | 5000 |
| 6 | Годовая производительность блока | т/год | 60000 |
1.2.2 Геологическая характеристика
Месторождение «Тулукуевское» расположено в юго-восточной части Стрельцовского рудного поля.
Блок 1–406 расположен в южной части месторождения «Тулукуевское», между разведочными линиями 47–50, по падению – между III и IV горизонтами.
Вмещающие породы : в блоке представлены трахидацитами верхнего покрова (залегающих в юго-западной части блока), базальты среднего покрова, лавобрекчии базальтов, пачкой разногалечных конгломератов составляющих до 50% пород блока, перекрывающими их горизонтами песчаников, туфов и туфолав фельзитов.
Трахидациты верхнего покрова залегают в юго-западной части блока и ограниченные с северо-восточной стороны тектоническим швом. Северо-восточную часть занимают базальты среднего покрова и лавобрекчии базальтов составляющих до 10% объёма пород блока. Разногалечные конгломераты вскрываются в нижней части блока на отметках блока 480–535 м., они имеют галечную структуру, грубослоистую текстуру и состоят из окатанной гальки дацитов, базальтов и других типов подстилающих пород, размером от 1 до 15 см., составляющих до 70–80% объёмы породы.
Песчаники мелкозернистые полимиктового состава, моноклинально (под углом 5–20 0 ) залегают на конгломератах, образуя тектонический контакт, в виде послойного срыва. На песчаниках согласно залегают туфы фельзитов.
Характеристика рудных тел : В блоке выделяются два основных типа оруденения – крутопадающие рудные тела жилообразной и линзообразной формы, имеют мощность от 1 до 10 метров, прерывистые как по падению, так и по простиранию. Ко второму типу относятся пластообразной формы оруденения, мощность пласта достигает 6 метров.
Горнотехнические условия : Согласно классификации пород месторождений Стрельцовского рудного поля, крепость вмещающих пород по шкале П.П. Протодьяконова, отображены в таблице №2
Таблица 2. Крепость пород и руд по шкале П.П. Протодьяконова
| Наименование | Вмещающие породы | Руда |
| Трахидациты | f=10–14 | |
| Базальты | f=11–15 | |
| Лавобрекчии базальтов | f=10–12 | |
| Конгломераты | f=14–16 | f=12–14 |
| Песчаники | f=6–11 | f=6–8 |
| Туфы фельзитов | f=5–11 | f=5–10 |
| Туфолавы фельзитов | f=6–15 | f=6–10 |
Устойчивость пород и руд: Все вмещающие породы в зонах тектонических нарушений – неустойчивы. Руды, локализованные во всех разностях пород – неустойчивы. Контакт крутопадающих тектонических нарушений и пласта в процессе не продолжительного отстаивания выработок до 10 дней, в породах с интенсивной гидротермальной проработкой, слабым сцеплением обломков, возможно образование вывалов из кровли и бортов выработок. Вне зон тектонических нарушений и вне рудных зон, в трахидацитах, базальтах, конгломератов, породы средней устойчивости.
Существенного водопритока в горные выработки блока не ожидается. Возможен капёж воды по зонам тектонических нарушений.
Породы и руды из-за большого преобладания глинистых минералов склонны к слёживаемости.
1.3 Эксплоразведочные работы
В границах проектируемого к отработке блока 1–406 выполнена детальная горно-буровая разведка с IIIи IV горизонтов. На горизонтах были пройдены выработки, из которых производилось бурение разведочных скважин. На стадии детальной разведки были установлены формы и размеры основных рудных тел, их горно-геологические условия залегания. Проведённые разведочные работы позволяют выбрать систему отработки и составить проект подготовки блока 1–406 и планирование очистных работ. В результате проведённых разведочных работ удалось установить параметры рудных тел. Рудные тела имеют сложное строение, большую протяженность, при высокой изменчивости по мощности, прерывистости рудного контура по простиранию и падению, крайне не равномерном распределением полезного компонента. Балансовые запасы оценены по данным детальной разведки, выполненной Сосновской экспедицией ПГО Мингео и по доразведки геологической службы УГРУ. Разведанные запасы по категории С1 полностью вошли в проектный контур отработки блока, поэтому промышленные запасы равны балансовым и представлены в таблице 3.
Таблица 3. Распределение запасов в подсчётных блоках
| Подсчётный блок | Балансовые запасы | Тип залежи | ||
| Руда | Содержание | Уран | ||
| тыс. т | % | т. | ||
| 402-С1 | 14,6 | 0,201 | 29,3 | ПЛАСТ |
| 470-С1 | 3,0 | 0,267 | 8,0 | ПЛАСТ |
| 482К -С1 | 1,5 | 0,073 | 1,1 | ПЛАСТ |
| 403-С1 | 16,7 | 0,443 | 73,9 | ПЛАСТ |
| 422-С2 | 6,0 | 0,093 | 5,6 | ПЛАСТ |
| ВСЕГО | 41,8 | 0,282 | 117,9 | |
2.1 Выбор системы разработки
В блоке выделяются два основных типа оруденения – крутопадающие рудные тела жилообразной и линзообразной формы, имеют мощность от 1 до 10 метров, прерывистые как по падению так и по простиранию. Ко второму типу относятся пластообразной формы оруденения, мощность пласта достигает 6 метров.
Основные запасы руды и урана сосредоточенны в рудных телах, имеющих пластообразные и жилообразные формы. Мощность рудных тел изменчива имеет прерывистый характер. Породы и руды в зонах тектонических швов характеризуется, в основном, как неустойчивые, склонные к интенсивному отслоению кусков из бортов и кровли горных выработок.
Одним из критериев выбора системы разработки при подготовке и отработке запасов является показатель полноты извлечения металла, который, в свою очередь, зависит от качества выдаваемой руды из блока.
Учитывая ценность руды и требования к максимальному снижению потерь и разубоживания, а так же нахождения рудных тел в зонах тектонических нарушений, наиболее полно этому требованию отвечает система разработки «Горизонтальные слои с твердеющей закладкой», вариант отработки – «сверху-вниз».
– низкая производительность блока и труда забойного рабочего;
– высокая себестоимость очистных работ из-за значительных затрат на твердеющую закладку, 25–30% от общей себестоимости добычи по руднику;
– возможное отслоение закладки в кровле заходки, что увеличивает разубоживание руды и повышает опасность ведения горных работ;
– интенсивное проветривание тупикового очистного забоя вентиляторами местного проветривания, связанное с обеспечением нормативных уровней загрязненности атмосферы по спец. факторам.
– обеспечение высокой степени эксплуатационной доразведки запасов руды в блоке;
– низкие потери и разубоживание руды до 3…5%;
– обеспечение радиационной безопасности путем закладки выработанного пространства и снижения радоновыделения.
Система разработки нисходящих слоев с твердеющей закладкой, хотя и дорогостоящая, но дает возможность отрабатывать рудные тела со сложной морфологией с минимальными потерями и разубоживанием руд. Одновременно решается вопрос с погашением подземных пустот, труд горнорабочих становится более безопасным.
Параметры блока 1–406 (Рис. 1)
4. Высота рабочего слоя, м …………………………3
5. Угол наклона очистной заходки, град………….3
6. Средняя длина доставки по слою, м….………….100
Рис. 1. Параметры блока 1–406
2.2 Потери и разубоживание
Потери и разубоживания по блоку обоснованны с учётом принятой системы разработки, технологическими возможностями применяемого горного оборудования, условиями залегания и морфологическими особенностями рудных тел, состояния горного массива.
– не вовлечение запасов руды и металла в отработку;
– оставление отбитой руды и метала по почве отрабатываемого слоя;
– просыпи руды и металла при её транспортировании;
– при сортировке руды на РКС.
Общий норматив потерь и разубоживания при отработке запасов проектируемого блока, данной системой разработки принят равным:
При разработке блока средние нормативы потерь и разубоживания по выемочным слоям блока должны уточнятся и утверждаться в установленном порядке.
Формулы расчёта для определения эксплуатационных запасов блока:
Эксплуатационные запасы руды и металла проектируемого блока представлены в таблице 4.
Таблица 4. Эксплуатационные запасы блока
| Балансовые | Потери | разубоживание, % | Эксплуатационные | |||||
| 41,8 | 0,282 | 117,9 | 5 | 4,6 | 36,7 | 62,9 | 0,179 | 112,5 |
2.3 Горно-подготовительные и нарезные работы
В связи с принятой классификацией к горно-подготовительным относятся горные выработки, обеспечивающие вскрытие рудных тел в пределах рудных залежей (орты, штреки, блоковые восстающие, транспортный уклон и т.д.).
Горно-подготовительные работы включают: проходку комплекса горных выработок, обеспечивающих ведение очистных работ в безопасных условиях; наличие запасных выходов; обеспечение горных работ свежей струёй воздуха, твердеющей закладкой и транспортной схемы электровозной откатки. Исходя из этой классификации, при разработке проекта к горно-подготовительным работам (ГПР) отнесены: горизонтальные горные выработки откаточного и вентиляционного горизонтов, транспортный уклон, материальные и вентиляционные ходовые восстающие, рудоспуски и камерные выработки, проходимые в границах проектируемого блока.
Блок 1–406 подготовлен следующими выработками (Рис. 2):
– III горизонт (+540,0 м) – штреком 1–301 и квершлагом 11К-300;
– IV горизонт (+480,0 м) – штреками 1–419 и 1–401, квершлагом 11К-400, откаточный орт №1, откаточный орт №2;
– камерные выработки: лесокамера, камера временного хранения ВМ. 2. По вертикали :
– вентиляционный восстающий 4–3;
– материально ходовой восстающий 1–406/1;
– транспортный уклон №1 с IV горизонта (+480,0 м) до подэтажа (+503,5 м);
– съезд на откаточный орт №2;
– транспортный уклон №2 с подэтажа (+503,5) до рудных пластов.
Рис. 2. ГПР: 1 – штрек 1–301; 2 – квершлаг 11к-300; 3 – штрек 1–40; 4 – штрек 1–419; 5 – квершлаг 11к-400; 6 – откаточный орт №2; 7 – откаточный орт №1; 8 – вентиляционный В/с 4–3; 9 – материальный ходовой В/с 1–406/1; 10 – В/с 1–406/2; 11 – Р/с 1–406/2; 12 – Р/с 1 – 406/1; 13 – транспортный уклон №1 (на подэтаж); 14 – подэтаж; 15 – съезд на откаточный орт №1; 16 – транспортный уклон №2
Крепление подготовительных горных выработок, в зависимости от горно-геологических условий характеристики вмещающих пород, выполняется согласно паспортам, действующим на руднике и утвержденных главным инженером рудника. В неустойчивых породах (в зонах тектонических швов и их оперяющих) – крепление рамами СВП-22 с применением Ж/Б затяжки бортов и кровли выработок и забутовкой пустот за креплением. В среднеустойчивых породах (в зоне тектонических швов и их оперяющих) – крепление кровли, сталиполимерными анкерами (со штрипсами) с торкретированием бортов и кровли выработки.
Для обеспечения интенсивности отработки слоёв блока 1–406 и эффективного применения самоходного оборудования проектом предусматривается заложение транспортного уклона №2. Зарезка слоя и доставка технологического оборудования, производится с транспортного уклона №2. Транспортный уклон №2 проходится с подэтажа (+503,5 м) до рудных пластов под углом не превышая 12 0 связывая вертикальные горные выработки.
Наклон выработок уклона на прямолинейных участках – 6 0 , 12 0 , не криволинейных – 0 0 . Радиус поворота на криволинейных участках транспортного уклона – не менее 6 м. На период проходки уклона, а также врезки рабочих слоёв используются рудоспуски 1–406/1,2, которые служат для перепуска горной массы на откаточный горизонт. Проходка вертикальных горных выработок в этаже III–IV горизонтов производится с помощью проходческого комплекса КПВ – 4, сечением 4,6м 2 , которые армируются согласно паспортам ПТО УГРУ.
Рудоспуски не оборудуются вибропитателями, в связи с высокой слёживаемости руд и пород. В связи с этим погрузка горной массы в вагонетки осуществляется путем перегрузки из под рудоспусков 1–406/1,2 , с помощью машины TORO– 151Dпо транспортным ортам №1 и №2 через эстакады, которые расположены на квершлаге 11К -400 и штреки 1–419.
Для доставки материалов и оборудования на рабочие слои блока проектом предусматриваются лесокамеры по линии штрека 1–302 в районе расположения материально – ходового восстающего 1–406/1 . Подъем и спуск материалов и оборудования на рабочие слои в проектируемом блоке осуществляются по материально ходовому восстающему 1–406/1 . Проходка горизонтальных и наклонных горных выработок (безрельсовых) осуществляется буро-взрывным способом, отгрузка горной массы производится погрузочной машиной TORO – 151D.
Проходка горизонтальных горных выработок (рельсовых) осуществляется машиной ППН-1С. Сечение горных выработок показано на Рис 3.
Рис. 3. Сечение горных выработок
Для обеспечения дизельных машин горюче-смазочными материалами предусматривается дополнительно включить в объёмы ГПР строительство склада ГСМ с топливозаправочным пунктом в штреке 1–401 IV горизонта со стороны квершлага 11К-400, служащий для заправки и обеспечения погрузо – доставочной машины TORO-151D.
Перечень горно – подготовительных выработок, сечения и объёмы проходки приведены в таблице 5.
Таблица 5. Объёмы горно-подготовительных выработок
В соответствии с принятой классификацией к нарезным работам относится система горных выработок, обеспечивающая непосредственно подготавливаемые рудные тела, в пределах эксплуатационного блока, к их отработке (слоевые, транспортные орты, камеры и т.д.)
Зарезка слоёв проектируемого блока осуществляется в два этапа:
I этап — с подэтажа (+503, 5 м) проходится транспортный уклон №2, который сбивается с вертикальными горными выработками по флангам блока.
II этап — с транспортного уклона №2 проходятся разрезные орта (№1–10) служащие для обеспечения ведения очистных работ твердеющей закладкой.
Транспортный уклон №2 и все разрезные орта проходятся по руде. Сечение транспортного уклона и разрезного орта показано на рис №4.
Рис 4. Сечение транспортного уклона и разрезного орта
Естественная кровля нарезных выработок крепится с учётом горно-геологических условий. Для неустойчивых и пород средней устойчивости – крепление рамами НДО.
Минимальная ширина разрезных ортов с креплением рамами НДО – 3,5 м, минимальная высота выработок вчерне 2,5 м.
В комплекс нарезных выработок по подготовке пластов к очистным работам входят следующие выработки:
– закладочные коллектора №№1,2
– камеры для ремонта оборудования и внутрисменного отдыха людей
Бурение осуществляется с помощью буровой каретки Minibur 1F/E, а также перфораторами ПП-54 с распорной буровой колонкой ЛКР – 1У.
Горная масса доставляется погрузочно-доставочной машиной TORO-151 D в рудоспуски, оборудованные на уровнях каждого слоя грохотами.
| Наименование горных выработок | Длина, м | Сечение, м 2 (вчерне) | Объём м 3 |
| Разрезной орт №1 | 63 | 8,7 | 548 |
| Разрезной орт №2 | 95 | 8,7 | 827 |
| Разрезной орт №3 | 33 | 8,7 | 287 |
| Разрезной орт №4 | 106 | 8,7 | 922 |
| Разрезной орт №5 | 99 | 8,7 | 861 |
| Разрезной орт №6 | 25 | 8,7 | 218 |
| Разрезной орт №7 | 66 | 8,7 | 574 |
| Разрезной орт №8 | 30 | 8,7 | 261 |
| Разрезной орт №9 | 76 | 8,7 | 661 |
| Разрезной орт №10 | 57 | 8,7 | 496 |
| Камера внутрисменного отдыха и ремонта оборудования (1 шт. на – подэтаже, 1 шт. – на уклоне) | |||
| Лесокамера (2 шт.) | 6 | 4,5 | 54 |
| Закладочный штрек №1 | 55 | 7,42 | 408 |
| Закладочный штрек №2 | 45 | 7,42 | 334 |
| Закладочная дучка №1 | 3 | 4,6 | 137 |
| Закладочная дучка №2 | 5 | 4,6 | 23 |
| ИТОГО: | 786 | перем | 6680 |
Применяемая система разработки «Горизонтальные слои с твердеющей закладкой», вариант обработки – «сверху – вниз».
Очистные работы в блоке начинаются после проведения, предусмотренных проектом подготовительных работ по блоку и нарезных работ по пластам, обеспечивающих наличие: не менее двух запасных выходов на вентиляционный и откаточный горизонты; закладочных работ; транспортной схемы откатки, а также сдачи блока в эксплуатацию.
До начала ведения очистных работ на слое должна быть оборудована камера ремонта оборудования и внутрисменного отдыха людей.
Очистные работы в слоях ведутся по следующим технологическим схемам: «одиночная заходка», «заходка – целик» согласно стандарту СТП О106–120–2000.
Для неустойчивых руд и вмещающих пород.
1. В первую очередь с разрезного орта проходятся спаренные первичные заходки с оставлением рудного целика между ними (3–4 м).
2. Спаренные первичные заходки закладываются твердеющей закладкой.
3. Отрабатывается вторичная заходка. отработанное пространство, перекрывается глухой перемычкой без закладки, которая устанавливается на устье вторичной заходки.
Рис. 5. Технология выемки пластов для неустойчивых руд и вмещающих пород: 1, 3 – закладка, 2-крепление заходки
При отработки пластов мощностью более 3-х, погашается как первичная так вторичная заходка.
Смежные (вторичные) заходки отрабатываются при прочности твердеющей закладки в первичных заходках 0,5 МПа. Очистные работы под искусственной кровлей разрешается начинать при прочности закладочного массива более 1,5 МПа. Если прочность закладочного массива менее 1,5 МПа, то очистная выемка под ним ведётся по специальному проекту, утверждённому главным инженером рудника.
Параметры очистных заходок:
– высота очистных заходок слоя – 2,5–3 м (в зависимости от мощности пласта);
– ширина очистных заходок слоя – 3,0 м;
угол наклона заходок — 3 0
Технологические процессы очистных работ включают в себя:
– заряжание и взрывание шпуровых зарядов (в конце рабочей смены);
– проведения рабочих забоев;
– уборка отбитой горной массы с последующей её доставкой до рудоспуска;
– крепление очистного пространства.
Отбойка горнорудной массы ведётся шпуровыми зарядами ВВ в соответствии с паспортом БВР. Способ взрывания зарядов – электрический с применением системы СИНВ-Ш.
Площадь допустимого обнажения при ведении очистных работ на каждом слое в блоке определяется в зависимости от коэффициента запаса устойчивости.
Перед началом очистных работ в блоке (слое) составляются паспорта крепления и управления кровлей, паспорта БВР и вентиляции. Искусственная кровля очистного массива должна быть закреплена с применением опорного (рамы НДО), предохранительного (сигнальные стойки и подвесная крепь) крепления.
При вскрытии недозаливов в первичных заходках, необходимо непогашенное пространство закрепить костровой крепью со стороны вторичных заходок согласно паспорту крепления, утверждённому главным инженером.
Проектная производительность каждого слоя по руде при полном развитии очистных работ в пределах границ блока составляет 5000 т/мес.
2.5 Расчет поперечного сечения
Размеры сечения очистной заходки определяются графическим способом исходя из размеров и габаритов, применяемого оборудования, с учётом зазоров, регламентированных «Едиными правилами безопасности при разработке – месторождений подземным способом». Для данных условий применяем машину TORO -151D
Исходя из этих размеров рассчитываем ширины и высоту выработки. Данная выработка не предназначена для одновременного прохода людей и работы машины.
По Е.П.Б. ширина тех. зазора 500 мм с обеих сторон.
ВСВ = L+2h = 1480+2 х 500 = 2480 мм, округлим и примем ширину выработки в свету 2500 мм.
Сечение выработки в свету.
Площадь выработки в свету:
BCB – основание выработки (мм)
SCB = 2,5 х (1,74 + 0,26 х 2,5)=5,9 м 2, принимаем 6 м 2 .
КШИР – коэффициент неровности 1,05–1,07
Принимаем высота очистных заходок слоя – 2,5–3 м (в зависимости от мощности пласта); ширина очистных заходок слоя – 3,0 м;
2.6 Расчёт горного давления и прочных элементов крепи
По гипотезе профессора Протодьяконова в породах над горизонтальной выработкой образуется свод естественного равновесия в форме параболы, которая воспринимает давление вышележащих пород. Высота свода определяется по формуле:
где a – половина ширины выработки в проходки, 1,5 м
f – Коэффициент крепости пород. 8
Величина вертикального горного давления равна массе породы заключённой в своде и определяется по формуле:
YK – плотность пород кровли 2.4 т/м 3 .
Вертикальная составляющая выработки определяется по формуле:
H – глубина заложения выработки.
Горную выработку проходим с креплением рамами НДО.
2.7 Расчёт буровзрывных работ
Применяемое технологическое оборудование:
– бурение : буровая каретка Minibur 1F/E, бурении шпуров установкой ЛКР-1У с переносными перфораторами ПП-54.;
– погрузка горной массы: погрузочно-доставочная машина типа TORO-151D;
– крепление очистного пространства: немеханизированный способ установки крепи.
Minibur1Fявляется компактной, универсальной, электро – гидравлической установкой с одной стрелой, используемой для проходки горных выработок, бурения анкерных шпуров и проведения очистных работ при разработки маломощных жил.
Уникальная много целевая стрела имеет большую зону действия оптимальной формы. Двойной вращатель позволяет вертикальное позиционирование с обеих сторон, и позволяет осуществлять бурение в непосредственной близости как к кровле и почве горной выработки, так правого и левого бортов выработки.
Компоновка буровой установки такова, что обеспечивает хорошую видимость и баланс. Мощное шарнирно-сочлененное полноприводное шасси обеспечивает быстрое и безопасное маневрирование в выработках небольшого сечения.
Высокопроизводительная и надёжная буровая система позволяет добиться высокой скорости бурения при значительной экономии бурового инструмента.
Эргономичность рабочего места оператора и дополнительные автоматические функции, позволяют оператору полностью сконцентрироваться на безопасном, быстром и точном процессе бурения. Все точки обслуживания установки хорошо защищены, и при этом легко доступны.
Техническая характеристика Minibur 1F/E.
– Стрела 1 xB 14 NV (телескоп 800 мм)
– Податчик 1 х NVTF телескопический
– Высота казырёк вниз 1850 мм
– Радиус поворота 5100 / 3400 мм
– Скорость перемещения 3 км/ч
– Максимальный угол преодолеваемого уклона 30 0
– Уровень шума 2 . Отбойка горнорудной массы ведётся шпуровыми зарядами ВВ, принимаем патронированное ВВ – аммонал;
– скорость детонации – 4,2 км/сек.
– работоспособность-400–430 см 3
Способ взрывания зарядов – электрический с применением системы СИНВ-Ш. Средняя глубина шпуров – lшп = 3 м.
Расчет показателей БВР производим для очистной заходки проводимой в целике.Удельный расход применяемого ВВ рассчитывается исходя из удельного расхода эталонного ВВ (аммонита №6ЖВ). При f=8, расход эталонного ВВ составляет 0,8 кг/м 3 .
кг/м 3
где q – удельный расход эталонного ВВ, – 0,8 кг/м 3 ;
Rсп – коэффициент структуры пород 1,1;
– коэффициент зажима пород;
e – коэффициент относительной работоспособности. 0,9
Необходимое количество ВВ на забой
кг,
где 
– коэффициент использования шпура. 0,9
Средняя масса шпурового заряда
кг, примем 1,4 кг
где dn – диаметра патрона ВВ, м – 32 мм;
Rзш – коэффициент заполнения шпура 0,5;
– плотность ВВ в патроне, кг/м 3 .
Количество шпуров на забой:
шт.
Принимаем вертикально-клиновый тип вруба, как наиболее применяемый при производстве взрывных работ на предприятии.
Количество шпуров по группам составляет:
Определяем длину шпуров по группам:
– длина оконтуривающих шпуров 
м,
– длина отбойных шпуров 
м,
– длина врубовых шпуров 
м.
Продвигание забоя за цикл (уходка) определяется по формуле:
м.
Линия наименьшего сопротивления определяется по формуле
м
где m – коэффициент сближения шпура, 0.8;
– врубовыми 
м,
где b – расстояния между концами шпуров, м;
– оконтуривающими 
м;
– отбойными 
м,
Расстояние между парами врубовых шпуров dn =0,6 м.
Схема расположения шпуров в забое приведена на рис. 6
Рис. 6. Схема расположения шпуров в забое: 1–4-врубовые; 5–8, 13, 14 – отбойные; 9–12, 15–26-оконтуривающие
Объем руды, отбиваемой за один взрыв:
м 3
Распределение ВВ по шпурам :
– врубовым 
кг.;
– отбойным 
кг.;
– оконтуривающим 
кг.
Количество патронов в шпурах:
– во врубовых 
шт.;
– в отбойных 
шт.;
– в оконтуривающих 
шт.,
где q п – масса патрона, кг.
Фактический расход ВВ на взрыв:
,
кг
м.
Удельный расход бурения на 1м 3 руды:
м/м 3 .
Удельный расход ВВ на 1м 3 руды:
кг/м 3 .
При производстве взрывных работприменяетсяэлектрическийспособ взрывания зарядов – с применением системы СИНВ-Ш. Устройство инициирующее с замедлением шпуровые СИНВ-Ш, предназначены для замедления инициирования боевиков шпуровых и скважинных зарядов. Устройство СИНВ-Ш обладает восприимчивостью к инициирующему импульсу, обеспечивающей подрыв от детонирующего шнура ДШ-А согласно схеме рис. 7 (подрывается до 20 устройств, волноводы которых соединяются в связку с помощью провода или изоляционной ленты)
Рис. 7.Схема инициирования устройств от ДШ: 1 — Волноводы инициируемых устройств; 2 – ДШ-А; 3 — изолента или проволока; 4 — капсюль детонатор или электродетонатор
При производстве взрывных работ, применяется обратное инициирование зарядов ВВ. Конструкция заряда показана на рис. 8
Рис. 8.Конструкция заряда: 1 — КД; 2 — патрон-боевик; 3 — патроны ВВ; 4 — волновод; 5 — ДШ-А; 6 — ЭД; 7 — концевые провода.
Очерёдность взрывания шпуров указанно в таблице 7.
Таблица 7. Очерёдность взрывания шпуров
| № шпура | наименование СИНВ-Ш-Д (мс) | Вес заряда ВВ, кг | Длина шпура, м. |
| 1–2 | СИНВ-Ш-Д-25 | 1,4 | 3,3 |
| 3–4 | СИНВ-Ш-Д-500 | 1,4 | 3,3 |
| 5–6 | СИНВ-Ш-Д-1000 | 1,4 | 3 |
| 7–8 | СИНВ-Ш-Д-2000 | 1,4 | 3 |
| 9–10 | СИНВ-Ш-Д-3000 | 1,4 | 3 |
| 11–12 | СИНВ-Ш-Д-4000 | 1,4 | 3 |
| 13–14 | СИНВ-Ш-Д-5000 | 1,4 | 3 |
| 15–16 | СИНВ-Ш-Д-6000 | 1,4 | 3 |
| 17–18 | СИНВ-Ш-Д-7000 | 1,4 | 3 |
| 19–20 | СИНВ-Ш-Д-8000 | 1,4 | 3 |
| 21–26 | СИНВ-Ш-Д-9000 | 1,4 | 3 |
Для инициирования электродетонаторов применяем конденсаторный взрывной прибор КВП-1/100. Показатели БВР приведены в таблице 8
| № п/п | Наименования показателей | Ед. изм. | Кол-во |
| 1 | Число шпуров на цикл | шт. | 26 |
| 2 | Диаметр шпура | мм | 42 |
| 3 | Общая длина шпуров | м | 85,8 |
| 4 | Средняя длина шпура | м | 3 |
| 5 | КИШ | 0,9 | |
| 6 | Продвигание забоя за цикл | м | 2,7 |
| 7 | Объем отбитой породы за взрыв | м 3 | 24,3 |
| 8 | Расход СВ на цикл: | ||
| электродетонатор | шт. | 2 | |
| ДШ-А | м | 5 | |
| СИНВ-Ш | шт | 26 | |
| 9 | Взрывной прибор – КВП1/100 | шт. | 1 |
| 10 | Расход ВВ на цикл | кг | 36,4 |
| 11 | Удельный расход шпурометров | м/м 3 | 3,5 |
| 12 | Удельный расход ВВ | кг/м 3 | 1,53 |
Расчет параметров вентиляции сводится к определению необходимого количества воздуха, подаваемого в забой вентилятором.
Определяем количество воздуха по выносу пыли:
где V – минимальная скорость движения воздуха, обеспечивающей вынос летающей пыли, 0,25 м/сек.
где N – число людей одновременно работающих в забое, принимаем 3 человека.
Z – Коэффициент запаса воздуха 1,4
По расходу ВВ при нагнетательном способе:
где t – расчетное время проветривания 30 мин.
S – сечение выработки 9 м 2 .
L – длина выработки (максимальная) – 100 м.
Дополнительно предусматривается выполнить расчёт воздухо-потребности по снижению концентрации вредных продуктов выхлопа от работы самоходных машин с двигателем внутреннего сгорания.
где N =98 л.с – номинальная мощность ПДМ TORО – 151D;
qСН = 5 м 3 /мин – количество свежего воздуха в блоке, обеспечивающее снижение концентрации вредных продуктов выхлопа в рудничной атмосфере до санитарных норм.;
Из приведённых расчётов воздухопотребность принимается QДВС =8,1 м 3 /сек. Выбор вентилятора производится по данному показателю. Выбираем вентилятор ВМ – 6 м, параметры вентилятора приведены в таблице №9.
Таблица 9. Параметры вентилятора
| Показатель | Ед.измер. | Параметры |
| Подача воздуха | м 3 /мин | 140 – 490 |
| Давление | Па | 24 |
| Мах. сечение выр-ки | м 2 | 16 |
| Мах. длина выр-ки. | м | 600 |
| Масса вентилятора | кг | 350 |
Отгрузка горной массы производится после проветривания забоя, орошения отпалки и оборки заколов. Отгрузка производится через рудоспуск с подэтажа на откаточный горизонт.
2.9 Организация работ в забое
При проведении горизонтальных выработок буровзрывным способом применяется циклическая организация работ. Продолжительность смены 6 часов, число смен в неделю 6. В состав цикла входят следующие производственные процессы:
– бурение шпуров в забое производится буровой установкой Minibur 1F/E.
– заряжание, монтаж сети СИНВ-Ш и взрывание
– погрузка породы TORO – 151
– прочие операции. (крепление, ремонт оборудования и т.п.)
В общем виде выражение для расчета трудоемкости производственного процесса (qi ) выглядит следующим образом
где Vi – объем выполненных работ по I – тому процессу;
H i выp – норма выработки на выполнение процесса по (чел. смен.)
Продолжительность выполнения I – того производственного процесса (ti ), ч определяют по выражению:
где Tсм – продолжительность смены, ч;
писп – количество исполнителей, чел.
Производим расчет трудоемкости по операциям:
1. Расчет трудоемкости на погрузку породы:
2. Расчет трудоемкости на бурение шпуров в забое
3. Расчет трудоемкости на заряжание и взрывание шпуров
5. Общая трудоемкость работ в цикле
По целой части Σq принимаем явочный коэффициент = 2 чел.
Коэффициент выполнения нормы определяется по формуле:
Производим расчет времени на проходческие операции:
1. Расчет времени на погрузку породы
2. Расчет времени на бурение шпуров в забое
3. Расчет времени на заряжание и взрывание шпуров
4. Расчет времени на прочие операций
График организации работ представлен в таблице 10.
2.10 Месячная скорость проходки очистной заходки
Месячная скорость проходки очистной заходки определяется по формуле:
м/мес.
Производительность труда ГРОЗ:
где V – скорость проходки очистной заходки, м/мес
m – число рабочих дней в месяц;
λ – коэффициент производительности труда;
П=218,7 / (2∙27∙3∙1,43)=0,94 п.м./чел. см или 8 м 3 / чел. см.
Месячный план на бригаду =1296 м 3 /мес
Месячная скорость проходки очистной заходки =218,7 п.м/мес
Таблица 10. График организации работ в забое
| Наименование процессов | Ед. изм. | Объем работ | Трудоемкость, чел. смен | Кол-во рабочих | Продолжительность, час | Смена, час | ||||||||||
| Перерыв | ||||||||||||||||
| 1 | Погрузка горной массы | м 3 | 24,3 | 1,3 | 2 | 2,7 | ||||||||||
| 2 | Прочие работы (крепление, навешивание вентиляционного рукава и т.д.) | — | 10% от Σq | 0,26 | 2 | 0,5 | ||||||||||
| 3 | Бурение шпуров | м | 85,8 | 1,1 | 2 | 2,3 | ||||||||||
| 4 | Заряжание и взрывание | м | 26 | 0,2 | 2 | 0,4 | ||||||||||
| 5 | Проветривание | 0,5 | ||||||||||||||
3. Охрана окружающей среды
3.1 Воздействие подземной разработки на окружающую среду
Добыча рудных полезных ископаемых как открытыми, так и подземными горными работами вызывает существенные изменения в окружающей среде, определяемые двумя группами факторов: нарушениями поверхности над отработанными площадями месторождений и формированием в районе горных работ породных отвалов и отвалов забалансовых руд. Все другие действующие факторы являются следствием этих двух главных факторов.
Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом, требуя существенно меньших территорий под горный отвод, не вызывает столь значительных изменений ландшафта и инфраструктуры, как открытые горные работы, но и ей способствует существенные изменения в окружающей среде. Эти изменения связанны главным образом с характером сдвижения массивов налегающих горных пород.
Подрабатываемые площади земли на долгие время исключаются из сельскохозяйственного оборота. Поверхность земли, подвергшаяся деформациям, может быть подтоплена и это обстоятельство потребует осушение, нарушенных горными работами, водоносных участков. Деформации горных пород непосредственно связанные с горными работами могут стать причиной деформации участков земной поверхности, прямо неподверженных влиянию подработки. На таких участках происходят оползни, обрушения, обвалы и даже пластические течения громадных породных массивов, представляющие большую опасность.
Подземные горные работы могут оказывать большое влияние и на гидрологию прилегающих на территорию. При извлечении больших объемов полезного ископаемого, в зону сдвижения вовлекаются и водоносные горизонты, часто на значительных площадях. Подсечные водоносы дренируются горными выработками, в результате чего водные ресурсы района горных работ в скором времени истощаются.
Второй основной фактор, вызывающий нежелательные изменения ландшафта, связан с необходимостью отсыпки выдаваемых на поверхность пустых пород.
Кроме того, производство горных пород вызывает ряд более мелких, но неприятных для людей неудобств, таких как загазованность, запыленность, пылеобразование, грязь на дорогах от самосвалов, шум от взрывных работ.
Таким образом, нарушение окружающей среды в процессе горнодобывающего производства прогнозируется достаточно точно. Современная задача заключается в разработке эффективных и надежных мер по предупреждению этих нарушений и восстановлению окружающей среды для будущих поколений. Достаточно глубокое осознание это необходимость является тем обязательным элементом, который может быть положен в основу всех проектных решений при строительстве новых и реконструкции действующих горнодобывающих предприятий.
Одними из важнейших показателей горнодобывающих и перерабатывающих производств в современных условиях являются оценки экологического состояния окружающей среды комплектности использования сырьевых ресурсов. Добыча и переработка урановых руд складывается из множества процессов, прохождение которых сопровождается выделением в атмосферу, гидрографическую сеть, хранилища и отвалы вредных химических веществ.
3.2 Мероприятия по охране земельных ресурсов
Под влиянием подземной разработки процесс движения работ постепенно распространяется снизу вверх до земной поверхности, в результате чего образуется мульда сдвижения.
Для определения границ мульда углы сдвижения принимаются по классификации ВНИМИ, приведенной во время «Временных правилах охраны сооружений и природных объектов от вредных влияний подземных разработок на рудных месторождениях с неизученным процессом сдвижения горных пород.»
При оценке влияния подземной разработки на окружающую среду учитывается безопасная глубина разработки. Под безопасной глубиной разработки понимается глубина, при которой подземные разработки не могут вызвать в охраняемых объектах разрушительных деформаций, влекущих за собой прекращение эксплуатации их и опасность для жизни людей.
Наибольшее количество твердых отходов на предприятиях ОАО ППГХО составляют отвалы пустой породы. Все забалансовые руды складируются и перерабатываются методом кучного выщелачивания. Твердые отходы ГИЗ, не пригодные по санитарным нормам к вторичному использованию, размещают в специальном хвостохранилеще с экранированным полиэтиленовыми пленками днищем.
3.3 Мероприятия по охране водных ресурсов
Вода на рудниках расходуется на орошение отбитой горной массы и бурение шпуров и скважин. На поверхностных комплексах вода расходуется на хозяйственно-бытовые нужды, для охлаждения компрессорного и другого оборудования, приготовления и транспортировки закладочных смесей и других целей.
Особое место в ряду источников загрязнения внешней среды занимают различные способы подземного выщелачивания.
На ОАО ППГХО предусмотрены две системы водоснабжения: хозяйственно-питьевая из артезианских скважин и технологическая.
По мере развития предприятия и увеличения мощностей горнодобывающих производств возрастал приток воды из подземных выработок. Ввод в эксплуатацию установки по очистки шахтных вод от естественных радионуклидов позволил значительно расширить сферу их применения. Очищенные воды служат в настоящее время не только для нужд урановой технологии, но и для вспомогательных производств.
На предприятиях работает оперативная система контроля за состоянием потребления воды промышленными объектами. Вся информация о её аварийных сбросах и различных отклонениях от установленного режима водопользования поступает к руководству объединения, что позволяет своевременно принимать меры по устранению возникших нарушений.
3.4 Мероприятия по охране атмосферы
Основные вредные химические вещества (ВХВ), выбрасываемые в атмосферу, – это спецгазы вентиляционных систем рудника, сернистый ангидрит, аммиак, оксиды азота и неорганическая пыль.
Для решения проблемы, связанной с уменьшением выбросов ВХВ, были проведены расчеты на ЭВМ, при которых учитывалось отдельно влияние каждого источника загрязнения воздушной среды, а также суммарный эффект вредных выбросов в приземном слое атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях.
Вентиляционные газы, отводимые из подземных рудников по добыче урановых руд, в настоящее время выбрасываются без очистки. Их главный вредный компонент – радон, который образуется в процессе естественного распада радионуклидов урановой руды. В незначительных количествах в вентиляционных газах присутствует также оксиды азота и углерода, появляющиеся в результате проведения буровзрывных работ.
Из-за низкой концентрации вредных компонентов в вентиляционных газах, отводимых из шахтных комплексов урановых рудников, до настоящего времени не создана достаточно эффективная схема очистки газов.
Наиболее перспективным методом снижения выбросов радона и в атмосферу является совершенствование технологии ведения горных работ, включающее научное обоснование выбора систем разработки и схем проветривание рудников.
Применение системы разработки нисходящими слоями с твердеющей закладкой за счет изоляции эманирущих поверхностей выработанного пространства обеспечивает многократное уменьшение выделения радона в горные выработки и соответственно его выбросы в атмосферу.
Вопросы пылеподавления на рудниках, с целью охраны атмосферного воздуха требуют меньшего внимания, так как, во-первых, на рабочих местах пыль достаточно эффективно подавляется оросителями, во-вторых, большая часть оставшейся в рудничной атмосфере пыли осаждается в процессе движения воздуха на элементах крепи горизонтальных выработок и на стенках и арматуре вентиляционных стволов. Кроме того, выдачные вентиляционные стволы размещаются вдали от населенных пунктов и имеют санитарные зоны. Также используется увлажнение автомобильных дорог на поверхности и озеленение прилегающих к предприятиям территориям.
4.1.1 Организация оперативного управления
Оперативное управление производится через диспетчерскую службу, которая работает круглосуточно. Горные мастера в начале смены доводят до сведения диспетчера о составе наряда на бригаду и в конце за его выполнение.
Организацию и эффективное применение бригадного хозрасчёта обеспечивают – руководящий состав и специалисты.
4.1.2 Сведения по хозрасчёту
Совершенствование бригадной формы организации труда стали одним из главных направлений работы по научной организации труда, важным фактором повышения эффективности производства и привлечения рабочих к активному участию в управлении предприятием.
Бригадный хозрасчёт – это система планирования, учета и экономического планирования способствующая увеличению выпуска продукции при одновременном сокращении затрат на производство.
Одной из форм бригадного хозрасчёта является бригадный подряд, – организация работ по полному или системному хозрасчёту с обязательным заключением договора о сроке выполнения работ. Работа по бригадному подряду организуется в соответствии с «Положением о сквозном бригадном подряде».
Хозрасчётной бригадой является та бригада, которой устанавливаются плановые задания по качеству продукции, трудовые и другие затраты на производство, и обладающая оперативно-производственной самостоятельностью в принятии решений обеспечивающих выполнение плановых заданий. Оперативно-производственная самостоятельность проявляется в рациональном ведении рабочего процесса, организации труда, использования оборудования, расходования материалов, энергоресурсов.
Оплата производится по наряд – заданию на договорный срок ежемесячно по фактически выполненным объёмам.
Оплата и стимулирование труда рабочих в хозрасчётных бригадах обеспечивают коллективную и личную заинтересованность в достижении высоких конечных результатов труда, в повышении его производительности и качества продукции, в рациональном использовании производственных ресурсов.
Хозрасчётные бригады премируются в соответствии с положением о премировании.
Премия, за экономию материалов, выплачивается рабочим сверх предельных размеров премий, при этом общая сумма премий за экономию материалов не может превышать для одного работника 75% месячной тарифной ставки в расчёте на квартал. Так же комплексные бригады, занятые на проходке горных выработок за 100% выполненных показателей премия составит 70%, за каждый % перевыполнения плана по 5%.
Премиальное положение РС и С – за 100% выполнения показателей премия составит 50%, за каждый% снижения себестоимости 5% максимальная премия 60%
Рабочие объединены в бригады. Отработка блока ведётся по совмещённой технологической схеме. Явочный состав ГРОЗ на смену составляет 2 (без учета вспомогательных рабочих). Рабочая неделя – шестидневная. С 6-ти часовой рабочей сменой. Продолжительность рабочей недели 36 часов.
4.2.3 Расчёт численности рабочих
При планировании численности необходимо различать явочный и списочный состав рабочих.
Явочный состав – это состав рабочих, которые ежесуточно должны быть на работе.
Списочный состав – это общий состав рабочих с учётом того, что кто-то находится в отпуске, т.е. отсутствует на рабочем месте.
Списочный коэффициент определяется.
где ТЭФ – эффективный фонд рабочего времени; ТН =ТКАЛ -Т-ТВЫХ
Среднегодовой баланс рабочего времени при 6-ти дневной недели составит -147,1 часов в месяц.
где ТВЫХ – количество выходных в году
1. ГРОЗ– 2 2. крепильщики – 2
Явочный состав – 5 человек.
Работы по отработки блока проводит бригада в количестве 5–6 человек. В задачи рабочих входит выполненное наряд-задание, плановых заданий при соблюдении правил безопасности и профсанитарии в режиме максимальной экономии материалов и энергоресурсов.
Содержание работ: уборка породы с зачисткой забоя;возведение крепи (включая все виды работ); прочие работы (наращивание трубопровода и др.); подготовка к бурению, бурение; заряжание, взрывание; проветривание.
В задачи РС и С входит: круглосуточный контроль выполнения планового задания; соблюдение правил безопасности на данном участке; контроль за выдачей наряд-заданий и др.
4.3.1 Заработная плата рабочих. ФЗП рабочих
На основании справки заполняется наряд на выполненные объёмы. Табельная составляет табель учёта рабочего времени по бригаде. В наряде рассчитывается фактическая производительность труда и фактическая заработная плата по бригаде, которая распределяется среди членов бригады по установленным разрядам. При выполнении плановых заданий выплачивается премия, согласно действующему премиальному положению.
Таблица 12. Часовые тарифные ставки
| № п/п | Профессии | Разряды | |||
| V | VI | VII | VIII | ||
| 1 | 25–545 | 26–863 | 28–502 | ||
| 2 | Слесарь | 24–321 | 25–461 | 26–100 | |
| 3 | Взрывник | 28–502 | 29–800 | ||
Заработная плата рабочих начисляется согласно тарифной ставке премий, доплата в ночное время и местного коэффициента.
Ночные 50% от тарифа в среднем 48 часов.
Расчет заработной платы приведен в таблице 13.
Таблица 13. Расчёт заработной платы в месяц
| № п/п | Профессия | Разряд | Часовая тарифная ставка | Ночные 50% от тарифа, руб. | З/плата итого, руб. | Районный коэффициент | Баланс рабочего времени | З/плата всего | ||
| Зарплата основных рабочих | 147,1 | |||||||||
| слесарь | VI | 25.461 | 4124.6 | 2887.3 | 1099,9 | 8111,8 | 7424.3 | 15536 | ||
| Взрывник | VII | 29,800 | 4827 | 3380 | 2059 | 10266 | 8688 | 18954 | ||
| ИТОГО: | 102061 | |||||||||
Фонд заработной платы рабочих в год составит:
ФЗП =102061х 12 х1,26 = 1543162 – одной смены
Три смены – ФЗП РАБ =1543162х 3 =4629487 руб.
4.3.2 Заработная плата РС и С. ФЗП РС и С
Заработная плата РС и С начисляется согласно должностных окладов, доплат, премий и местного коэффициента.
Должностные оклады РС и С участка выведены в таблице 14.
Премия у РС и С на участке 60% от оклада.
Таблица 14. Оклады РС и С участка
| Должность | Количество | Оклад, руб. | |
| 1 | Начальник участка | 1 | 8000 |
| 2 | Зам. Начальника участка | 1 | 7500 |
| 3 | Электромеханик | 1 | 5800 |
| 4 | Подземный горный мастер | 1 | 5500 |
| 5 | Подземный горный мастер | 1 | 5500 |
| 6 | Подземный горный мастер | 1 | 5500 |
| 7 | Подземный горный мастер | 1 | 5500 |
| ИТОГО: | 7 | 43300 | |
Таблица 15. З / Плата РС и С (руб.)
Фонд заработной платы РС и С в год.
ФЗП РС и С =147220 х 12=1766640 руб.
Общий фонд заработной платы
ФЗПР +ФЗПРС и С =4629487 +1766640 =6396126 руб.
Расчёт необходимого количества материалов для блока.
Очистные работы -50508 м 3 / год
Нарезные работы – 6680 м 3
Таблица 16. Затраты на материалы
| №п/п | наименование | Ед. измерения | Норма на м 3 | Кол – во | Стоимость единицы в руб. | Общая стоимость руб. |
| Очистные работы 50508 м 3 /год | ||||||
| 1 | лес | м 3 | 0,018 | 1000 | 890,00 | 890000 |
| 2 | ВВ | кг | 1,46 | 73741 | 18 | 1327338 |
| 3 | Буровая сталь | кг | 0,382 | 19294 | 58,05 | 1120016 |
| 4 | твердые сплавы | гр | 4,000 | 202032 | 1,7 | 343454 |
| 5 | Вент.рукав | п.м | 0,06 | 3031 | 200 | 606200 |
| 6 | Автошины | шт. | 0,004 | 202 | 1600 | 323200 |
| ИТОГО: | 4610208 | |||||
| Горно – проходческие работы 6759 м 3 | ||||||
| 1 | лес | м 3 | 0,02 | 136 | 890 | 121040 |
| 2 | ВВ | кг | 1,7 | 11490 | 18 | 206820 |
| 3 | Буровая сталь | кг | 0,58 | 3920 | 58,05 | 227556 |
| 4 | Твердые сплавы | гр | 7,1 | 47988 | 1,7 | 81581 |
| 5 | Вент.рукав | п.м | 0,04 | 271 | 200 | 54072 |
| ИТОГО: | 692000 | |||||
| Нарезные работы 6680 м 3 | ||||||
| 1 | лес | м 3 | 0,03 | 200 | 890 | 178356 |
| 2 | ВВ | кг | 1,4 | 9252 | 18 | 168336 |
| 3 | Буровая сталь | кг | 0,44 | 2939 | 58,05 | 170621 |
| 4 | вент. рукав | п.м | 0,04 | 268 | 200 | 53600 |
| ИТОГО: | 570913 | |||||
| ВСЕГО: | 5873121 | |||||
Итого сумма затрат на материалы за год составит 5873121 рубль.
Энергоресурсы, используемые при отработке блока; электроэнергия и сжатый воздух, расчёт приведен в таблице 17.
| Вид энергоресурсов | Норма расхода | Объём на м 3 (50508) | Сумма. руб. | |
| Электроэнергия | 128 кВт м 3 | 6465024 кВт | 0,5 | 3232512 |
| Сжатый воздух | 0,71 м 3 /м | 35861 м 3 | 90 | 3227462 |
| Вода техническая | 0,46 м 3 /м | 23234 м 3 | 2,5 | 58085 |
| Итого | 6518059 | |||
Затраты на энергоресурсы составили 6518059 рублей.
4.3.5 Амортизационные отчисления
Расчёт амортизационных отчислений, находим по формуле:
Где Бст – балансовая стоимость
Таблица 18. Расчёт амортизационных отчислений
| Наименование | кол-во | Балансовая стоимость руб. | Нормы амортизации % | Сумма амортизации | |
| Единицы | Всех | ||||
| TORO – 151D | 2 | 9729000 | 19458000 | 38 | 7394040 |
| Minibur 1F/E | 1 | 16339000 | 16339000 | 38 | 6208820 |
| ВМ -6 м | 4 | 136000 | 544000 | 50 | 272000 |
| Перфораторы + колонки ЛКРу | 13766 | 55064 | 60 | 33038 | |
| ППН-1С | 1 | 476000 | 476000 | 25 | 119000 |
| КПВ – 4 | 1 | 540000 | 540000 | 20 | 108000 |
| ИТОГО: | 14134699 | ||||
К цеховым расходам относятся затраты на спецпитание, спец одежду, ремонт и стирку спецодежды, расходы по охране труда.
Затраты на спец питание рассчитываются следующим образом: 56 руб. – стоимость одного талона на спец питание в сутки для подземной группы трудящихся. Из состава горного участка к данной категории относятся РС и С, ГРОЗ, электрослесарная и ремонтная группы, взрывники.
Таблица 19. Расчёт цеховых затрат
| Наименование | Затраты | Сумма затрат, руб. |
| Заработная плата РС и С | — | 1766640 |
| Начисления на з/плату РС иС | 26,8% | 0,268 х 1766640 =473460 |
| Затраты на амортизацию | — | 14134699 |
| Расходы на содержание и ремонт оборудования | 10% от Аморт. отчисл | 14134699 х 0,1=1413470 |
| Охрана труда | 6–8% от ФЗП | 6396126 х 0,06=383767 |
| Талоны спецпитания | 56 х25 х305=427000 | |
| Расходы на рационализацию и изобретение | 0,5 от ФЗП | 6396126 х 0,005 =31981 |
| Прочие расходы | 10% от ФЗП | 6396126 х 0,1=639613 |
| ИТОГО: | 19270630 | |
4.3.7 Расчет калькуляции себестоимости 1т руды
Расчёт калькуляция себестоимости добычи на 1 т руды при годовой производительности 60000 т /год приведена в таблице 20.
Таблица 20. Калькуляция себестоимости добычи 1 т руды
| № п/п | Наименование статьи затрат | Сумма затрат | Затраты на 1 т. | |
| руб | % | |||
| 1 | Энергозатраты | 6518059 | 108,6 | 17,3 |
| 2 | ФЗП основных рабочих | 4629487 | 77,1 | 12,3 |
| 3 | Начисления на з/пл основных рабочих. 26,8% | 20,67 | 3,30 | |
| 4 | Материалы | 5873121 | 97,9 | 15,6 |
| ИТОГО: | 18261369,5 | 304,27 | 48,6 | |
| 5 | Цеховые расходы | 19270630 | 321 | 51,36 |
| ВСЕГО: | 37531999 | 626 | 100 | |
себестоимость 1 т руды составит: 
Трудоёмкость продукции показатель обратный производительности. Он представляет собой затраты рабочего времени на единицу продукции:
где Q – количество продукции
ТПР — затраты труда, произведенные на изготовление этого количества продукции.
Энергоёмкость определяется по формуле:
Материалоёмкость затрат составит:
Снижение себестоимости продукции и повышение рентабельности предприятия достигается, прежде всего, строжайшим режимом экономии. Снижение себестоимости есть повышение производительности труда, снижение нематериальных затрат, сокращение затрат на обслуживание производства и управление, ликвидация или уменьшение непроизводственных ресурсов, внедрение научно технического прогресса, изобретений, что способствует развитию производства.
При использовании влияния на себестоимость продукции природных условий и способов добычи полезных ископаемых выделяют следующие факторы: изменение содержание металла в руде, изменение объёма и способов добычи и обогащения полезных ископаемых, изменение норм погашения горно-подготовительных работ в результате пересмотра запасов сырья повышение извлечение металлов вследствие изменения качества руд.
В дипломном проекте представлен расчёт очистных работ блока 1–406 рудника №4, годовая производительность блока составила 60 тыс. т/год. При выполнении дипломного проекта были рассмотрены вопросы, совершенствования проведения горно-подготовительных выработок, произведен выбор система разработки. Применяем систему нисходящих слоев с твердеющей закладкой. Система разработки нисходящих слоев с твердеющей закладкой, хотя и дорогостоящая, но дает возможность отрабатывать рудные тела со сложной морфологией с минимальными потерями и разубоживанием руд. Одновременно решается вопрос с погашением подземных пустот, труд горнорабочих становится более безопасным. В том числе в связи с проявлением горного давления на нижних горизонтах месторождения, при системе нисходящих слоев с твердеющей закладкой.
Применяемая система разработки имеет следующие параметры: высота блока – 60 м; длина блока – 220 м; ширина блока – 150 равна мощности рудной залежи; высота слоя – 3 м; ширина заходок – 3 м; угол наклона заходок – 3 °.
Блок отрабатывают горизонтальными слоями, начиная с верхнего под защитой искусственной кровли, которую для каждого очередного слоя образуют из твердеющей закладки по мере выемки вышележачего слоя. Выемка первого слоя блока, а также очистных заходок на других слоях, при несовпадении контуров рудных тел отрабатываемого слоя с контурами вышележачего слоя производится под естественной кровлей. Отработка запасов слоя производится одинарными или спаренными заходками высотой 3 м. Зарезку слоя осуществляют по уклону. Очистные работы включают отбойку рудного массива, уборку рудной массы в рудоспуски, проветривание и крепление очистного пространства, выпуск и погрузку рудной массы из рудоспусков, установку в отработанных заходках изолирующих перемычек и заполнение выработанного пространства твердеющей закладкой. Отработка слоевых заходок ведется буро-взрывным способом, бурение шпуров производится установками ЛКР-1У, а также буровой каретой Minibur 1F/E. Проветривание заходок осуществляется вентиляторами местного проветривания ВМ-6 м. Для доставки горной массы в блоках используется погрузочно-доставочные машины TORO-151D. Крепление очистного пространства в зависимости от прочности и структуры закладочного массива осуществляется рамами НДО. Погашение выработанного пространства в блоке производится твердеющей закладкой по мере отработки слоевых заходок. Закладку заходок производят секциями, длина секции для жестких и расслаивающихся смесей составляет 15 м (объем секции около 150…200 м 3 ), секции отделяются изолирующими перемычками. Погашению подлежат все горизонтальные слоевые выработки, полнота закладки выработанного пространства должна быть не менее 85% по объему. Подача твердеющей закладки осуществляется с закладочного комплекса «Мартовский» рудника №2 путём транспортирования автобетоновозами до закладочных скважин блока, пробуренных с поверхности. От закладочных скважин закладочная смесь подаётся по трубопроводам в отработанные заходки слоя.
— обеспечение высокой степени эксплуатационной доразведки запасов руды в блоке;
— низкие потери и разубоживание руды до 3…5%;
— обеспечение радиационной безопасности путем закладки выработанного пространства и снижения радоновыделения.
В спец. части проекта при проектировании системы разработки с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой, предложена технология ведения очистных работ с учетом проявлений горного давления. Предложенная технология ведения очистных работ с использованием современного очистного оборудования и оптимизация параметров БВР позволили повысить производительность труда ГРОЗ, снизить себестоимость добычи 1 т руды обеспечить требуемую производительность блока при снижении срока отработки блока. Потери руды составили 5%, разубоживание 36.7%, месячная производительность слоя 5000 т/мес; месячный план на бригаду =1296 м 3 /мес месячная скорость проходки очистной заходки =218,7 п.м/мес.
В результате проведенных расчетов параметров БВР с использованием ВВ – аммонал, повысило КИШ от 0,85 до 0,9. При производстве взрывных работприменяетсяэлектрическийспособ взрывания зарядов – с применением системы СИНВ-Ш. Устройство инициирующее с замедлением шпуровые СИНВ-Ш, предназначены для замедления инициирования боевиков шпуровых и скважинных зарядов.
В разделе охрана окружающей среды, рассказано о влиянии подземной системы разработки на окружающую среду.
В экономической части проекта произведен расчет затрат и калькуляции себестоимости добычи по руднику 1 т руды – 626 р/т.
Список использованной литературы
1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. – М.: ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004 –261 с.
2. Единые нормы выработки и времени на подземные очистные, горнопроходческие и нарезные горные работы. Часть 1. – М.: Недра, 1985. – 423 с.
3. Единые правела безопасности при ведении взрывных работ. — М.: Недра, 2003.
4. Поляков И.А. Справочник экономиста по труду. — М: Экономика, 1988,-240 с.
5. Гребенюк В.А. Справочник по горному делу. — М: Недра, 1983.-815 с.
6. Шехурдин В.К. Задачник по горным работам, проведению и креплению горных выработок. — М: Недра, 1970.-455 с.
7. Покровский НМ. Проектирование комплексов выработок подземных сооружений. — М.: Недра, 1986.-320 с.
источник
Источники:- http://www.mining-enc.ru/p/podzemnaya-razrabotka-mestorozhdenij
- http://gufo.me/dict/mining_encyclopedia/%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D1%85
- http://www.bestreferat.ru/referat-178937.html