Разработка Тишинского месторождения в Глубоковском районе Восточно-Казахстанской области

Разработка Тишинского месторождения в Глубоковском районе Восточно-Казахстанской области

ВВЕДЕНИЕ

Тишинское месторождение открыто в 1958 году в процессе картировочного бурения на стадии поисковых работ. Месторождение находится на территории Глубоковского района Восточно-Казахстанской области, в 18 км к юго-западу от г. Риддера.

В течение 1958-63 г.г. на месторождении были проведены поисково-оценочные работы, предварительная и детальная разведка до глубины 500 м от поверхности. Первый подсчет запасов выполнен в 1961 году, затем по состоянию на 1 июля 1963 года проведен следующий подсчет запасов. В 1968 году максимальная глубина изученности месторождения в центральной части достигла 960 м от поверхности.

Промышленное освоение месторождения начато в 1965 году открытым способом (карьер полностью погашен в 1976 году по достижении проектных границ), а в 1968 году - подземным способом.

Месторождение вскрыто до 16 горизонта вертикальными стволами шахт «Тишинская», «Вентиляционная», «Западная-Вентиляционная», наклонным съездом, до 6 и 10 горизонтов соответственно стволами шахт «РЭШ» и «Ульбинская», с 10 по 16 горизонт; шахта «Слепая-Ульбинская».

Отработка запасов руды месторождения ведется по проекту Казгипроцветмета системами разработки с подэтажно-камерной и слоевой выемкой с закладкой выработанного пространства.

В настоящее время очистные работы ведутся на этажах 10-15 горизонтов.

Начиная с 1973 года, в связи с недоизученностью глубоких горизонтов, Лениногорской ГРЭ были продолжены разведочные и поисково-оценочные работы на глубинах 1300 м от поверхности.

В период 1993-2000 года рудником были предприняты меры по вовлечению запасов верхних горизонтов в добычу. Отработка запасов 8 горизонта оказалась самой сложной ввиду движения фронта очистных горных работ на встречу «сверху и снизу». Создать предохранительный барьер посредством слоевой проходки не удалось, деформационные силы на стыке горных работ при проведении очистных работ приводили к самообрушениям руд и пород. Искусственная плита, не выдержав давления нарушенного массива 5-7 горизонтов была смята, на участках от 22 до 37 линии ортов появились локальные прорывы с днища карьера.

ГЛАВА 1.

.1 Горные породы и полезные ископаемые

Горные породы - естественные минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел.

Полезным ископаемым называют всякое природное минеральное вещество, которое при современных технико-экономических условиях целесообразно извлекать из недр земли для промышленного использования.

По физическому состоянию различают полезные ископаемые твердые (уголь, руды металлов, горно-химическое и строительное сырье и др.), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (горючие газы).

Твердые полезные ископаемые по промышленному назначению и характеру использования подразделяют на три группы: горючие, или топливо - уголь, горючие сланцы, торф; металлические - руды металлов (железные, медные, алюминиевые, золотые и др.); неметаллические - сера, поваренная соль, апатит и другие.

Полезные ископаемые подразделяют на рудные и нерудные. Отличительной чертой рудных ископаемых является необходимость дальнейшей их переработки для извлечения содержащихся в них полезных компонентов.

Горные породы, окружающие месторождение (вмещающие породы) или включенные в него и не содержащие металла (полезного минерала) или содержащие его в количестве, недостаточном для промышленной переработки, принято называть пустой породой.

Металл в руде редко встречается в чистом виде, большей частью он находится в виде химических соединений - рудных минералов. Рудные минералы в руде обычно смешаны с другими минералами, не представляющими промышленной ценности. Эти сопутствующие минералы принято называть рудной породой.

Строение руд. По строению руды можно разделять на массивные - плотные, без трещин, включений и слоистости; трещиноватые, слоистые и рыхлые.

Из всех физико-механических свойств руд и вмещающих пород наибольшее влияние на выбор системы разработки и технологию добычи оказывают их крепость и устойчивость.

Устойчивость руд и вмещающих пород. Устойчивость заключается в способности массива, подработанного (обнаженного) снизу или с боков, не обрушаться в течение определенного времени. Одни породы допускают обнажение снизу на огромной площади и не обрушаются годами и десятилетиями; другие нуждаются в поддержании лишь в отдельных местах; третьи обрушаются сразу или через короткое время после их обнажения на небольшой площади. Наконец, некоторые породы совсем не допускают обнажения и требуют установки крепи вслед за их подработкой.

Помимо физико-механических свойств пород на устойчивость массива оказывают влияние различные внешние условия, такие, например, как глубина расположения горной выработки от земной поверхности, направление ее по отношению к горизонту, форма и размеры сечения выработки.

По устойчивости руды и вмещающие породы можно разделить на пять групп.

Весьма неустойчивые - совсем не допускают обнажения кровли и боков выработки без крепления и, как правило, требуют применения опережающей крепи. При разработке рудных месторождений такие породы (плывуны, сыпучие, рыхлые породы, насыщенные водой) встречаются очень редко.

Неустойчивые - допускают небольшое обнажение кровли, требующее прочного поддержания ее вслед за выемкой.

Средней устойчивости - допускают обнажение кровли на сравнительно большой площади, требующее поддержания при значительном сроке ее обнажения.

Устойчивые - допускают очень значительное обнажение кровли и боков, требующее поддержания только в отдельных местах.

Весьма устойчивые - допускают огромное обнажение как снизу, так и с боков и длительное время могут стоять, не обрушаясь, без поддержания. Породы этой группы встречаются реже, чем двух предыдущих групп.

Для оценки устойчивости горных пород важен и характер обрушения: происходит ли оно сразу на большой площади или постепенно, на небольших участках в виде вывалов отдельных глыб и слоев; можно ли по внешним признакам предвидеть обрушение и его размеры, имеются ли какие-либо предвестники обрушения или оно происходит внезапно. Часто породы сразу после обнажения не проявляют признаков неустойчивости, но через некоторое время под действием горного давления и атмосферных факторов теряют устойчивость и начинают обрушаться.

В практике разработки широко пользуются коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Однако этот показатель не всегда характеризует устойчивость пород: при наличии трещин породы с весьма высоким коэффициентом крепости могут быть недостаточно устойчивыми.

Трещиноватость горных пород - геологические нарушения, естественные и искусственные трещины.

Коэффициент крепости горных пород характеризует сопротивляемость горных пород различным механическим воздействиям:

f = σ_сж/100

Руда средней крупности - от 100 до 300 мм.

Руда крупнокусковая - от 300 до 600 мм.

Руда весьма крупнокусковая - более 600 мм.

Разрыхляемость. После отделения от массива и дробления на куски отбитая руда увеличивается в объеме. Отношение объема отбитой руды к объему, который она занимала в массиве, называется коэффициентом разрыхления:

 V₂ / V₁,

где V_{2 -} объем отбитой в забое руды или горной породы, м³;₁ - объем того же количества руды или породы в целике, м³.

В зависимости от условий, в которых производится отбойка массива, и гранулометрического состава коэффициент разрыхления одной и той же породы может колебаться в пределах от 1,2 до 1,6. Со временем, по мере уплотнения отбитой руды, коэффициент разрыхления ее уменьшается.

Слеживаемость. Большие массы отбитой руды, находясь в неподвижном состоянии, подвергаются слеживанию - уплотнению в сплошную трудно разрыхляемую массу. Склонностью к слеживанию обладают руды, в которых присутствуют глинистый материал и другие тонкие липкие фракции. Быстро слеживаются некоторые сульфидные руды, в частности руды с большим количеством пирротина. Это происходит вследствие окисления в присутствии влаги поверхности кусков руды и образования на ней пленки спекающихся сульфатов. Слеживаемость руды вызывает при ее разработке значительные трудности.

Окисляемость руд при долгом хранении в отбитом виде иногда затрудняет процесс их обогащения и приводит к снижению коэффициента извлечения рудных минералов.

1.2 Геологическая характеристика ТИШИНСКОГО месторождения

Тишинское месторождение находится в юго-западном крыле Синюшинского антиклинория в центральном блоке Бутачихинско-Кедровской зоны, являющейся юго-западной ветвью Северо-Восточной зоны смятия и приурочено к зоне контакта ильинской и сокольной свит.

В геологическом строении месторождения принимают участие вулканогенно-осадочные породы среднедевонского возраста. В нижней части разреза залегают породы ильинской свиты (D₂е1 iℓ), представленные 2 пачками: нижняя сложена чередованием туфов, туффитов среднего и смешанного состава, туфопесчаников, полимиктовных песчаников преимущественно лилового цвета за счет тонко распыленного гематита; верхняя сложена туфами порфиритов, туфами, туффитами и туфопесчаниками смешанного состава, лавами и лавобрекчиями порфиритов, редко алевролитами и алевропесчаниками. Породы повсеместно хлоритизированы. В пределах рудной зоны породы верхней пачки гидротермально изменены до пирит-хлорит-карбонат-серицит-кварцевых сланцев. В отдельных случаях по этим породам образуются серицитовые микрокварциты, содержащие полиметаллическую минерализацию.

Важной особенностью Тишинского месторождения является наличие мощного ореола гидротермально-измененных пород, в контуры которого и "вложены" рудные тела.

Наиболее широко распространены среди гидротермально-метасоматических пород, образованных по тонкообломочным осадочным породам, карбонат-серицитовые, карбонат-кварц-серицитовые, серицит-кварцевые породы и сланцы, серицитовые микрокварциты и карбонатные микрокварциты.

Характерными гидротермально-метасоматическими породами, образованными по андезитобазальтовым порфиритам, их лавобрекчиям и туфам, являются хлорит-карбонат-серицитовые, хлорит-кварц-серицитовые, карбонат-хлорит-кварц-серицитовые, серицит-кварцевые, хлорит-серицитовые и другие сланцы и породы. Различия между этими разновидностями сводятся к количественному соотношению слагающих их минералов. Все вышеперечисленные разновидности связаны друг с другом постепенными переходами.

Главными рудоконтролирующими структурами для рудных тел, залежей, локализованных в зонах смятия, являются зоны интенсивного рассланцевания и дробления в сочетании с разнонаправленными тектоническими нарушениями, трещинами и пликативными структурами типа изоклинальных, флексурообразных и петлеобразных складок.

Балансовые запасы Тишинского месторождения сосредоточены в пределах Основной рудной залежи, состоящей из Главного рудного тела, его ветвей и серии параллельных рудных тел. Размеры наиболее крупных тел по простиранию колеблются от 1000 до 1250 м. Отмечается четко выраженное склонение рудных тел на запад под углом 85-60°, связанное с погружением осей складчатых структур.

Морфология рудных тел жилообразно-столбообразная с крутым, почти вертикальным падением. Рудные столбы соответствуют участкам пересечения разломов различного направления в сочетании с флексурообразными и петлеобразными складками, которые ограничивают распространение основного богатого оруденения как по простиранию, так и по восстанию. Породы, вмещающие оруденение, представлены различного рода метасоматитами, образованными как по тонкообломочным осадочным породам, так и по андезитобазальтовым порфиритам, их туфам и лавобрекчиям. Соотношение слагающих их минералов (серицита, хлорита, кварца, альбита) различное для разных пород и участков.

Рудные тела характеризуются, в основном, секущими контактами по отношению к вмещающим породам и наложены на сформированный каркас складчатых и разрывных структур.

Распределение оруденения Основной рудной залежи носит крайне неравномерный характер, обусловленный многообразием структурных и литологических факторов его контроля, наличием нескольких стадий и ступеней минералообразования. Все эти факторы обусловливают сложное строение рудной зоны, отдельных рудных столбов, обособление в пространстве различных сортов и типов руд. С глубиной происходит уменьшение содержаний свинца и цинка. При этом содержание свинца уменьшается быстрее, чем содержание цинка. Отчетливой приуроченности повышенных концентраций меди, свинца, цинка или закономерных изменений их соотношений в определенных частях висячего и лежачего бока Основной залежи не наблюдается.

ГЛАВА 2.

.1 Производственная мощность и срок существования подземного рудника

Рудником называется горное предприятие, производящее разработку месторождения, состоящее из одной или нескольких шахт, штолен, карьеров и различных поверхностных цехов.

Годовая производственная мощность рудника определяется по горнотехническим условиям и экономическим соображениям.

Минимальные сроки существования рудника (лет) в зависимости от производственной мощности и условий строительства и эксплуатации рекомендуется принимать из таблицы 2.1.

Таблица 2.1 - Срок существования рудника

^{(1) -} небольшая глубина разработки, обжитой район, простые горнотехнические и горно-геологические условия, рудник входит в действующее предприятие.

^{(2) -} большая глубина разработки, сложные горнотехнические и горно-геологические условия, необжитой район и т.д.

Годовая производительность по горным возможностям означает размер годовой добычи полезного ископаемого, который возможно получить на рассматриваемом месторождении или его части при определенной технике, технологии и организации его разработки.

Годовую производственную мощность рудника по горным возможностям для месторождений с углом падения 30-90⁰ рекомендуется определять исходя из величины годового понижения уровня выемки на месторождении по формуле:

 тыс. т/год,

где - среднее годовое понижение уровня выемки, м;

 - средняя величина рудной площади этажа, тыс. м²;

- поправочные коэффициенты к величине годового понижения, в соответствии с углом падения, мощностью рудных тел, применяемыми системами разработки и числом этажей, находящихся одновременно в работе;

 - плотность руды, т/м³;

 - коэффициенты, учитывающие соответственно потери и разубоживание руды.

Срок существования Тишинского рудника РГОК АО “Казцинк” на запасах руды по состоянию на 01.01.2007г составляет:

лет,

где Qг = 14726 - балансовые запасы руды, тыс.т (на 01.01.07г.);

К_П и К_Р - коэффициенты потерь и разубоживания руды, ед.;

А_г - годовая производительность рудника, тыс.т.

С учетом времени на затухание работ и закрытие рудника срок существования Тишинского рудника составит 13 лет.

Производительность Тишинского рудника определена заданием в объеме 1,4 млн.т руды в год. Достигается заданная производительность за счет применения высокопроизводительных камерных систем разработки, сплошного порядка отработки камер, а также вовлечения в добычу запасов руды 12 горизонта и Западного рудного фланга месторождения.

.2 Схемы и способы вскрытия месторождений

Часть месторождения, отведенная для разработки рудником или шахтой, называется соответственно рудничным полем или шахтным полем.

Размеры шахтных полей в каждом конкретном случае определяются исходя из технико-экономических соображений. При этом сравнивают суммы капитальных и эксплуатационных затрат на 1 т добычи при различных размерах шахтного поля. Каждое шахтное поле характеризуется длиной и шириной в горизонтальных залежах, а в пологих, наклонных и крутых - длиной по простиранию и глубиной.

Под вскрытием шахтного поля понимают проведение после разведки так называемых вскрывающих выработок, открывающих доступ от поверхности земли к месторождению и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок.

Вскрывающие выработки - вертикальные и наклонные шахтные стволы, шурфы; штольни и уклоны; околоствольные выработки (околоствольные дворы, насосные камеры, водосборники, камеры электроподстанций, обгонные и соединительные выработки); подземные бункера, дозаторные камеры и камеры дробильных установок; капитальные рудоспуски и породоспуски, обслуживающие несколько выемочных единиц, по которым производится перепуск руды и породы на концентрационные откаточные горизонты и к стволам шахт; квершлаги и штреки, проводимые для сбойки стволов или капитальных рудоспусков и вскрытия смещенных частей рудных залежей, а также высечки из них (не более 10 м на каждую высечку) для проведения подготовительных выработок; камерные выработки специального назначения (камеры подъемных машин, электровозное депо, ремонтные и заправочные пункты, склады любого назначения, камеры ожидания, медпункты и т. д.); специальные закладочные, вентиляционные, дренажные и водоотливные выработки (стволы, штольни, шурфы, восстающие, гезенки); уклоны по доставке самоходного и другого оборудования с основного на промежуточный горизонт; все выработки концентрационного горизонта.

Шахтный ствол - вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля или его части. Если шахтный ствол не имеет непосредственного выхода на поверхность, его называют слепым.

Шурф - вертикальная неглубокая (до 40 м) горная выработка круглой или прямоугольной формы сечения, пройденная с поверхности и служащая для изучения условий залегания и литологического строения пород, степени сохранности грунтов и их устойчивости, и используемая для целей вентиляции и как запасной выход из подземных выработок.

Штольня - горизонтальная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность, предназначенная для обслуживания подземных или разведочных работ. Штольню проводят в гористой местности.

Квершлаг - горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, пройденная по вмещающим породам вкрест простирания месторождения и используемая для транспорта, вентиляции, передвижения людей, водоотлива, для прокладки кабелей, трубопроводов и линий связи.

Штрек - горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, пройденная по простиранию наклонно залегающего месторождения или в любом направлении при горизонтальном его залегании.

Восстающий - вертикальная или наклонная горная выработка, проводимая по восстанию залежи и служащая для проветривания, передвижения людей, спуска полезного ископаемого или породы, доставки материалов и оборудования, подачи энергии и воды, а также для разведочных целей.

Камеры - подземные горные выработки, имеющие при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенные для размещения оборудования. Камеры располагаются в пределах околоствольного двора, представляющего собой совокупность выработок, служащих для соединения шахтного ствола со всеми остальными выработками шахты.

Работы по проведению выработок вскрытия относятся к горно-капитальным.

Схема вскрытия - это размещение различных по назначению и расположению вскрывающих выработок.

Взаимное расположение главных и вспомогательных стволов определяется принятой схемой проветривания и развития очистной выемки.

При центральной схеме проветривания как главный, так и вспомогательный стволы располагаются в центре шахтного поля или вблизи центра на расстоянии не менее 30 м один от другого.

При диагональной схеме проветривания главный ствол располагается в центре шахтного поля, а вспомогательные стволы - на флангах. Часто этот вариант применяется, когда главный и вспомогательный стволы располагаются на разных флангах.

Центральное расположение главных и вспомогательных выработок имеет ряд достоинств: минимальное число вспомогательных стволов, что особенно важно при большой глубине разработки; компактность расположения всего комплекса поверхностных сооружений; возможность оставления у обоих стволов, если они заложены в висячем боку, общего охранного целика; простота при сбойке главного и вспомогательного стволов, позволяющая ускорить начало очистных работ. Вместе с этим центральное расположение имеет и недостатки. Главные из них: удлиняется путь вентиляционной струи, в результате чего депрессия вентилятора возрастает на 30-40% по сравнению с диагональным расположением; при наступающей выемке возможны утечки воздуха через выработанное пространство на вентиляционный штрек; усложняется выход людей на поверхность в случае аварии. Центральное расположение стволов при вскрытии рудных месторождений применяется реже, чем диагональное. Вместо вспомогательного ствола на одном из флангов в неглубоких рудниках малой производительности иногда проходят вентиляционный шурф, оборудованный лестничным отделением. При разработке тонких жил на небольшой глубине вентиляционные шурфы располагают в нескольких местах по простиранию жилы и соединяют их с верхним этажным штреком.

При значительной производственной мощности рудника или наличии в шахтном поле нескольких рудных тел иногда проходят несколько стволов различного назначения: для спуска и подъема людей, подъема руды разного состава, спуска закладки и выдачи пустой породы из подготовительных выработок, спуска материалов, крупногабаритного оборудования. При значительной длине шахтного поля иногда возникает необходимость разделения каждого из крыльев шахтного поля для проветривания на две секции.

При секционном проветривании вспомогательные стволы закладывают на флангах поля и в промежутках между флангами и главными стволами.

Метод вскрытия рудных месторождений включает в себя основные параметры вскрытия, которые рассматриваются с учетом основных параметров рудника и факторов, влияющих на выбор схемы и способа вскрытия. Кроме того, учитывается: место заложения концентрационных горизонтов, горизонтов для расположения подземных бункеров (и их емкостей), дробильных и водоотливных установок и водосборников, выбор последовательности развития горных работ по проведению основных откаточных выработок. Исходя из горнотехнических условий залегания месторождения, запасов и ценности руды, производственной мощности рудника, глубины разработки, условий труда (температура, запыленность, влажность) и принимаемого режима работы рудника, определяют: число и оснащенность рудоподъемных, вспомогательных и вентиляционных стволов шахт, расположение их относительно рудного тела; последовательность вскрытия совместно залегающих рудных тел; независимое вскрытие каждого рудного тела самостоятельной выработкой; совместное вскрытие всех рудных тел общей главной выработкой, смешанное вскрытие отдельных рудных тел самостоятельными выработками.

Рациональный способ вскрытия должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать безопасность труда и благоприятные физиологические условия для работающих как при проведении горных выработок, так и в период разработки месторождения; быть наиболее экономичным по капитальным затратам, эксплуатационным расходам и обеспечивать полноту выемки запасов руды, необходимые темпы вскрытия и интенсивность отработки месторождения.

Рациональный способ вскрытия выбирается из вариантов, приемлемых для данного шахтного поля, на основе технико-экономического сравнения.

По роду применяемых главных выработок можно выделить следующие способы вскрытия: вертикальным стволом; наклонным стволом; штольней и комбинированным способом. Первые три способа можно объединить в группу простых способов вскрытия.

Главные вскрывающие выработки могут проходить: по месторождению; по пустым породам со стороны лежачего либо висячего боков или с флангов; по пустым породам и руде, пересекая рудное тело.

Основные схемы простых способов вскрытия месторождений.

Из простых способов вскрытия наиболее распространенным вариантом для крутых и мощных месторождений является вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород (рисунок 3.1). При такой схеме вскрытия не требуется оставления охранного целика. Единственным недостатком является увеличение длины квершлагов с понижением уровня горных работ.

Рисунок 2.1 - Схема вскрытия вертикальным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород ( - угол сдвижения горных пород в лежачем боку месторождения)

Вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в висячем боку месторождения (рисунок 2.2), осуществляется лишь в тех случаях, когда по условиям рельефа или застроенности поверхности нельзя ствол расположить в лежачем боку или когда породы лежачего бока сильно обводнены или неустойчивы.

Рисунок 2.2 - Схема вскрытия вертикальным шахтным стволом, расположенным в висячем боку месторождения (- угол сдвижения горных пород в висячем боку месторождения)

Рисунок 2.3 - Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пройденным по месторождению

Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пересекающим месторождение (рисунок 2.4), осуществляют при разработке маломощных большого простирания пологих залежей бедных руд. Необходимость оставления полезного ископаемого в охранном целике для предохранения ствола от разрушения не является препятствием для применения такой схемы вскрытия по двум причинам: во-первых, запасы в охранном целике незначительны по сравнению с общими запасами, а во-вторых, сокращается длина квершлагов.

Рисунок 2.4 - Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пересекающим месторождение

Вскрытие наклонным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения пород (рисунок 2.5), применяют для наклонных и пологих рудных залежей и мощных угольных пластов. Достоинством такой схемы вскрытия является незначительная длина квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.

Рисунок 2.5 - Вскрытие наклонным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения пород

Следует отметить, что схема вскрытия наклонными шахтными стволами, расположенными в лежачем боку, применяется и при разработке мощных крутых месторождений (рисунок 2.6). Основное достоинство этой схемы вскрытия заключается в возможности использования высокопроизводительного конвейерного транспорта. Основной недостаток такого варианта вскрытия - большая длина наклонных стволов.

Вскрытие месторождения штольней применяется при гористом рельефе местности (рисунок 2.7).

Штольни можно располагать как в лежачем, так и в висячем боку залежи. Большое внимание следует уделять месту заложения штольни. Так, устье штольни должно располагаться выше уровня воды в горной долине с учетом возможного разлива рек. Наземные сооружения штольни не должны подвергаться оползням и лавинам. Основными преимуществами вскрытия месторождений штольнями являются отсутствие расходов по подъему и водоотливу, высокие скорости проведения вскрывающей выработки, простота комплекса поверхностных сооружений и др.

Рисунок 2.6 - Схема вскрытия наклонными шахтными стволами, расположенными в лежачем боку при разработке мощных крутых месторождений

Рисунок 2.7 - Схема вскрытия месторождения штольней

В комбинированном способе вскрытия месторождения сочетается несколько простых способов. Это вызвано тем, что при разработке месторождений на большой глубине или при изменяющихся условиях залегания рудного тела в различных частях месторождения применение какого-либо одного простого способа вскрытия не может обеспечить необходимую производственную мощность предприятия. Иногда комбинированный способ вскрытия применяется вынужденно, когда были допущены ошибки в первоначальном выборе способа вскрытия, например, из-за недостаточной разведанности месторождения.

Однако комбинированные способы вскрытия имеют ряд недостатков. Прежде всего, возникает необходимость в проведении и обслуживании нескольких вскрывающих выработок. Ступенчатый подъем приводит к многократным перегрузкам полезного ископаемого. Спуск и подъем людей, материалов и оборудования при комбинированных способах вскрытия значительно усложняется. На рисунке 2.8 показана схема вскрытия вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол (ступенчатое вскрытие).

При такой схеме вскрытия уменьшается длина квершлагов, особенно на нижних горизонтах. Ступенчатое вскрытие позволяет повысить производительность подъема из-за уменьшения глубины подъемных стволов. Заметим, что при большой глубине стволов собственная масса подъемных канатов очень велика, что затрудняет работу подъема, а иногда и делает ее экономически невыгодной.

Рисунок 2.8 - Схема вскрытия вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в вертикальный слепой ствол (ступенчатое вскрытие)

- вертикальный шахтный ствол; 2 - вертикальный слепой ствол

Вскрытие вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в наклонный слепой ствол применяется при разработке глубокозалегающих месторождений, меняющих с глубиной угол падения (рисунок 2.9). Такая схема вскрытия позволяет значительно сократить длину квершлагов на нижних горизонтах.

Рисунок 2.9 - Вскрытие вертикальным шахтным стволом с поверхности с переходом в наклонный слепой ствол

- вертикальный шахтный ствол; 2 - наклонный слепой ствол

Вскрытие штольней с переходом на слепые вертикальные или наклонные стволы применяется в том случае, когда возникает необходимость в отработке части залежи, расположенной ниже уровня штольни (рисунок 2.10). Выбор вертикального или наклонного слепого ствола определяется в основном условиями залегания месторождения.

При выборе способа вскрытия нескольких рудных тел число технически приемлемых вариантов возрастает, так как в этом случае возможны независимое вскрытие каждого рудного тела и совместное вскрытие общей главной выработкой (рисунок 2.11).

Рисунок 2.10 - Вскрытие штольней с переходом на слепые вертикальные или наклонные стволы

- штольня; 2 - слепой вертикальный или наклонный ствол

Рисунок 2.11 - Совместное вскрытие нескольких рудных тел общей главной выработкой

На выбор способа вскрытия оказывают влияние многие факторы.

Рельеф местности иногда полностью определяет схему вскрытия. Для вскрытия рудных тел, залегающих под дном океана, моря или озера, применяют наклонные стволы, которые закладывают с берега материка или острова под углом от 4-8 до 300 и более в зависимости от типа подземного оборудования в стволе.

Неустойчивые и обводненные вмещающие породы усложняют проходку наклонных стволов и заставляют в этих случаях от них отказываться.

В случае высокогорных месторождений большую роль играет разница высотных отметок месторождения и прилегающей долины, которая может быть использована для гравитационного транспорта руды, устройства поверхностных бремсбергов и подвесных канатных дорог.

В сейсмоопасных высокогорных районах землетрясения сопровождаются оползнями и обвалами пород со склонов гор в нижележащие части ущелий. Это часто ведет к разрушению порталов, участков туннелей и штолен длиной до 80-100 м, что требует усиленного их крепления.

Морфология месторождения в определенной степени влияет на размер шахтного поля и место заложения вскрывающей выработки.

Как было отмечено выше, условия залегания месторождения и топография местности часто допускают возможность применения трех-четырех и более вариантов вскрытия.

Окончательно схему вскрытия месторождения выбирают путем технико-экономического сравнения всех возможных вариантов. При этом предпочтение отдают тому варианту, который обеспечивает наибольшую безопасность работ при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах, отнесенных на 1 т добываемого полезного ископаемого. Следует отметить, что варианты, отличающиеся на 5-10% по указанным показателям, считаются равноценными.

Поступают при этом следующим образом. Определив возможные варианты вскрытия, вычерчивают схемы и по чертежам определяют длину капитальных выработок. Затем определяют капитальные затраты, включающие стоимость шахтных стволов (штолен), надшахтных зданий и сооружений, квершлагов и т. д.

По каждому варианту определяют эксплуатационные расходы на подземную откатку, подъем, водоотлив, поддержание выработок и др.

Упомянутые затраты и расходы определяют к полному сроку существования шахты. Полученные результаты сводят в таблицу, позволяющую делать сравнения.

2.3 Выбор метода разработки и вскрытие ТИШИНСКОГО месторождения

Существуют следующие методы разработки месторождений твердых полезных ископаемых: подземный, открытый и комбинированный.

Для выбора наиболее рационального способа разработки необходимо определить предельную глубину перехода от открытого способа разработки к подземному по формуле Б. П. Боголюбова:

, м,

где х - предельная глубина открытой разработки от верхней отметки рудного тела под наносами, м;

 - граничный коэффициент вскрыши;

К_и - коэффициент извлечения руды при открытых работах;

С_п - себестоимость добычи; полезного ископаемого подземным способом, тенге/т;

С_о - себестоимость добычи полезного ископаемого открытым способом, тенге/т;

С_в - себестоимость вскрыши, тенге/т;- горизонтальная мощность рудного тела, м;

, - средние углы откоса бортов карьера, соответственно, в висячем и лежачем боках рудного тела, град.

Тишинское месторождение вскрыто шестью стволами шахт и наклонным съездом:

Шахта "Тишинская" диаметром в свету 7,5 м пройдена с поверхности до 17 горизонта, оборудована клетьевым, рудным и породным подъёмами и выполняет функции основного рудо-породовыдачного и грузо-людского подъёмов.

Шахта "Вентиляционная" диаметром в свету 6 м пройдена с поверхности до 16 горизонта, оборудована клетьевым подъёмом и является основным воздухоподающим стволом и запасным выходом.

Шахта "Западная-Вентиляционная" диаметром в свету 4,5 м пройдена с поверхности до 16 горизонта, служит для выдачи загрязнённого воздуха с западного фланга месторождения, а также является запасным выходом.

Шахта "Ульбинская" диаметром в свету 5,5 м пройдена до уровня 10 горизонта и используется в настоящее время для подачи свежего воздуха на восточный фланг месторождения.

Шахта "РЭШ" диаметром в свету 4,5 м пройдена до уровня 6 горизонта и предназначена для подачи свежего воздуха.

Шахта "Слепая-Ульбинская" диаметром в свету 5,5 м пройдена с уровня 10 до 16 горизонта, оборудована клетьевым подъёмом и служит для подачи свежего воздуха на нижние горизонты, является запасным выходом.

Наклонный съезд сечением в свету 12,6 м² пройдён с поверхности промышленной площадки до 16 горизонта и предназначен для спуска-подъема самоходного оборудования, доставки материалов и передвижения людей, а также для развития горных работ на этажах и подэтажах и для вентиляции горных выработок. Угол наклона съезда с поверхности до 10 горизонта - 12градусов, с 10 по 16 горизонт-8 градуса, на закруглениях и сопряжениях -2-3 градуса.

Шахты "РЭШ" и "Ульбинская" по причине деформации стволов до уровня 3 горизонта от сдвижения массива пород южного и северного бортов карьера находятся в аварийном состоянии: шх. "РЭШ" консервируется, шх. "Ульбинская" требует реконструкции и переоборудования.

Основные горизонты, за исключением 12, связаны со стволами шахт капитальными и подготовительными выработками. 12 горизонт связан с 11 и 13 горизонтами восстающими и лифтовым подъёмником.

На основных горизонтах (13,16) транспортировка руды и породы производится электровозным транспортом.

Для транспортировки руды и породы приняты электровозы К-14 и вагонетки ВГ-4,5 емкостью 4.5 м³. На 13 горизонте руда и порода транспортируется от блоковых рудо-породоспусков до капитальных рудоспусков до перепуска на 16 горизонт, а па 16 горизонте от капитальных рудоспусков и блоковых рудо-породоспусков доставляется к тракту по выдаче руды и породы по стволу шх. «Тишинская». На промежуточных (14 и 15 горизонтах) руда и порода транспортируется самоходными погрузочно-доставочными машинами типа ТОRО и Caterpillar до участковых рудо-породоспусков.

На шх. «Тишинская» работает три подъемные установки: одноклетьевая, двухскиповая и односкиповая.

Одноклетьевая подъемная установка (машина БЦК8/4,5х 2,25, клеть двухэтажная 4500x1500 мм. противовес 14,8 т служит для спуска материалов, оборудования, спуска -подъема людей.

В ноябре 2003 года рудная подъемная машина БЦК8/5х2,7, проработавшая с августа 1976 года, была заменена на специальную машину ЦР6-6,4/1,8 без замены существующего электропривода. Скорость подъема - 8,5 м/с.

Двухскиповая подъемная установка, машина ЦР6-6,4/18, скипы вместимостью 9.5 м3 (с секторным затвором) выдает руду с дозаторной 16 горизонта, с дозаторной 10 горизонта можно выдавать руду в односкиповом режиме или перестановкой скипов. Часовая производительность подъема с дозаторной 16 горизонта - 18 скипов. Односкиповая подъемная машина (подъемная машина БЦК8/4.5x2.25, скип с отклоняющимся кузовом емкостью 5.5 м3 противовес 12,8т) выдает породу. При скорости 8 м/с выдается в час 8 скипов.

Одноклетьевая подъемная установка шх. «Ульбинская» (подъемная машина ЦР-6хЗ,2/0,5 клеть 4500x1500 мм, противовес 9,3 т) служит для осмотра ствола.

Подъемная установка шх.«Западная-Вентиляционная» демонтирована, в настоящее время механизированного подъема не имеет, для осмотра ствола используется ходовое отделение.

Одноклетьевая подъемная установка шх.«Слепая-Ульбинская» (подъемная машина Ц-Зх2,2, клеть 3100x1370 мм -разборная) служит для аварийного подъема людей с 16 на 10 горизонт.

Для подъема людей и материалов с 13 на 11 горизонт работает лифтовой подъемник.

Воздухоснабжение рудника осуществляется от центральной компрессорной станции, в которой установлено 6 турбокомпрессоров К-250-61-2 производительностью по 250 м3/мин.

В шахту сжатый воздух подается по трубопроводу диаметром 426 мм, проложенному по стволу шх. «Вентиляционная».

Водоснабжение горных работ осуществляется по магистральному трубопроводу диаметром 108 мм, проложенному по стволу шх. «Вентиляционная» и по трубопроводу диаметром 108 мм, проложенному по наклонному съезду.

На 16 горизонте работает главная насосная станция, выдающая всю шахтную воду на поверхность к очистным сооружениям, в насосной камере установлены четыре высоконапорных насоса фирмы «Dobersek» - HPH58-25-27-8S производительностью 780 м3/ч. напором 891.5 мм.вод.ст.

Насосы укомплектованы электродвигателями СТ630Х4 мощностью 2750 кВт. частотой вращения 1490 об/мин, напряжением 6000 В.

Перепуск воды с верхних горизонтов на дренажный осуществляется по дренажным выработкам и водоперепускным скважинам. Для улавливания ила выше 16 горизонта построен комплекс дренажных выработок.

Глава 3. Проведение и крепление выработок

В результате выполнения горных работ в земной толще образуются полости, называемые горными выработками. Они различны по назначению, положению в пространстве относительно земной поверхности, форме и размерам, по времени функционирования.

По назначению горные выработки разделяют на разведочные, если их проводят для поисков и разведки, и эксплуатационные, если их проводят для разработки месторождений. Эксплуатационные разделяют на добычные или очистные (в них производят выемку полезного ископаемого) и обслуживающие (предназначенные для транспорта, вентиляции и других целей) выработки. В свою очередь, обслуживающие выработки состоят из вскрывающих - главных и вспомогательных, обеспечивающих доступ к залежи, подготовительных (обеспечивают подготовку руд к выемке) и специальных (для размещения различных служб и оборудования). Вспомогательными являются выработки для вентиляции, передвижения людей, транспортирования породы, доставки материалов и других целей. Главными считаются выработки, предназначенные для транспортирования полезного ископаемого.

Относительно земной поверхности выработки могут быть открытыми (карьерными), если расположены на поверхности и подземными (шахтными), проводимыми в толще земной коры.

По форме поперечного сечения подземные выработки различают прямоугольные, трапециевидные, круглые, полигональные, несимметричные, сводчатые, эллиптические и с почвенным сводом. Протяженность их от нескольких метров до нескольких километров, площадь поперечного сечения от 1-2 м² до 60-80 м², диаметр (ширина, высота) от 1,5 до 12 м.

Элементами выработки являются: кровля, почва, забой, устье и бока. Забой выработки - это поверхность полезного ископаемого или вмещающих пород, передвигающаяся в пространстве, с которой непосредственно осуществляется их выемка. Устье - место примыкания подземной выработки к поверхности или к другой выработке. Кровлей, почвой и боками называют соответственно верхнюю, нижнюю и боковые ограничивающие выработку поверхности.

По времени функционирования выработки могут быть: долговременными, или капитальными (действуют более 10 лет); кратковременными, или участковыми (срок службы до 10 лет) и временными (функционируют до года).

.1 Поперечные сечения горных выработок

горная порода месторождение рудник

По своему пространственному положению горные выработки подразделяют на вертикальные, горизонтальные и наклонные, а по назначению - на разведочные, проводимые с целью поисков или детальной разведки месторождений полезных ископаемых, и эксплуатационные, необходимые при разработке разведанного месторождения. Последние делят на горно-капитальные, горно-подготовительные и нарезные.

Выбор формы поперечного сечения горных выработок производится в зависимости от материала, конструкции крепи, величины и направления горного давления, физико-механических свойств горных пород, пересекаемых выработкой, назначения и срока службы выработки.

Основные формы поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок приведены на рисунке 5.1.

Трапециевидная (а) - при рамной крепи (деревянной, металлической, железобетонной) и при небольшом боковом давлении.

Арочная (б, в) - при креплении выработок арочной металлической или железобетонной крепью для большого давления со стороны свода и небольшого бокового.

Сводчатая (вертикальные степы и коробовый свод) (г) - при креплении выработок монолитной бетонной или железобетонной крепью, набрызгбетонной, анкерной, комбинированной (анкерная и набрызгбетон, анкерная, металлическая сетка и набрызгбетон) для восприятия большого давления со стороны кровли или без крепления в устойчивых крепких породах.

Подковообразная (д) - при креплении выработок монолитной бетонной, железобетонной, каменной, металлической крепью для восприятия значительного давления со стороны кровли и боков.

Шатровая (е) - при креплении выработок монолитной бетонной или железобетонной крепью, анкерной крепью, комбинированной (анкерная крепь и набрызгбетон; анкерная крепь, металлическая сетка и набрызгбетон), при проведении выработок в удароопасных породах.

Круглая (ж) - при замкнутой кольцевой крепи для восприятия всестороннего давления в слабых и неустойчивых породах.

Эллипсовидная (з) - при креплении выработок монолитной бетонной или железобетонной крепью, каменной, металлической, анкерной и набрызгбетонной в условиях, когда горизонтальные напряжения в 1.5-2,0 раза превышают вертикальные, а также при проведении выработок в удароопасных породах.

Определение размеров поперечного сечения горных выработок.

Форма поперечного сечения горной выработки зависит от горнотехнических условий и её назначения. Поперечное сечение горизонтальной выработки определяют графическим способом с учётом максимальных габаритов по ширине и высоте подвижного состава и минимальных зазоров, установленных правилами безопасности.

Рисунок 3.1 - Формы поперечного сечения выработок

а - трапециевидная; б, в - арочная; г - сводчатая; д - подковообразная; е - шатровая; ж - круглая; з - эллипсовидная

Площадь поперечного сечения откаточной выработки определяется, исходя из габаритных размеров сосудов, обеспечивающих производственную мощность в единицу времени. Затем, найденная таким образом площадь сечения выработки проверяется по фактору вентиляции.

Расположение коммуникаций в горной выработке.

В горных выработках на основании паспортов крепления размещаются магистрали трубопроводов, основное оборудование и коммуникации, необходимые для нормальной работы для очистных и подготовительных участков рудников. Для размещения коммуникаций, как правило, не требуется специального расширения выработок.

Коммуникации силовых сетей напряжением 127, 380 и 6000В выполнены бронированными кабелями сечением до 95 мм². Количество прокладываемых кабелей ориентировочно принято 4. Во всех выработках предусматривается прокладка 2-4 кабеля, телефонной связи и сигнализации.

Магистральные трубопроводы рабочего водоснабжения приняты диаметром 100 мм. Трубопроводы сжатого воздуха принимаются до 200 мм. В выработках с расширенным проходом диаметр трубопровода может быть увеличен до 350-400 мм.

Трубопроводы рабочего водоснабжения и сжатого воздуха располагаются со стороны прохода для людей. Такое расположение целесообразно с точки зрения монтажа и эксплуатации этих коммуникаций.

В выработках, где ширина свободного прохода принята равной 700-750 мм коммуникации располагаются не ниже 1800 мм от уровня балласта.

В выработках, имеющих расширенный проход, высота подвески коммуникаций допускается ниже уровня 1800 мм.

Кабели телефонной связи и сигнализации и силовых кабелей располагают на стороне противоположной свободному проходу.

Трубопроводы в горных выработках крепят на подвесках, кронштейнах, а также укладывают на почву, используя деревянные подкладки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С помощью данной курсовой работы я узнал что такое опробование более углубленно, как производится опробование в частности на Тишинском руднике. Я узнал о Тишинском руднике его геологическое строение, о его вскрытии, морфологию, размеры рудного тела, изученность рудника, виды опробования проводимые на руднике, характеристику рудных тел Тишинского месторождения, географо-экономические сведения и т.д.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Единые правила охраны недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых, нефти, газа, подземных вод в Республике Казахстан, Астана, 1999. - 68 с.

2. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом, М.: Недра, 1977. - 225 с.

. Нормы технологического проектирования подземного способа разработки месторождений руд цветных металлов с применением самоходного оборудования, ВНТП-26-84, М: Минцветмет СССР, 1985. - 82 с.

. СНиП П-94-80. Подземные горные работы, М: Стройиздат, 1980.

. Технологический регламент на разработку проекта «Отработка 14-16 горизонтов Тишинского рудника» - Усть-Каменогорск: ВНИИцветмет, 2001. - 152 с.

6. Настольная книга руководителя: ОАО «Казцинк», Усть-Каменогорск. - 179 с.

7. Нормы времени на горные работы ОАО «Казцинк», Усть-Каменогорск, 1999.

8. Проект «Отработка 14-16 горизонтов Тишинского рудника»: Казгипроцветмет, Усть-Каменогорск, 2004.- 130 с.

9. Шахтное и подземное строительство. Проведение горизонтальных и наклонных выработок. / М.В. Корнилков, В.Е. Боликов, Ю.Н. Осколков и др.: Екатеринбург: УГГТА, 2002. - 188 с.

10. Справочник по горнорудному делу / Под ред. В.А. Гребенюка, М.: Недра, 1983. - 816 с.

11. Кожиев Х.Х., Ломоносов Г.Г. Рудничные системы управления качеством минерального сырья. - М.: МГГУ, 2005. - 292 с.

. Каплунов Д.Р., Блюм Е.А., Болотов Б.Б. и др. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений. М.: Наука, 1992. - 256 с.

. Горное дело: Терминологический справочник / Г.Д. Лидин, Л.Д. Воронина, Д.Р. Каплунов и др. - М.: Недра, 1990. - 694 с.

. Агошков М.И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недра, 1983. - 424 с.