ВСКРЫТИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

BCKPЫTИE МЕСТОРОЖДЕНИЯ полезного ископаемого, проведение капитальных горных выработок, открывающих доступ с поверхности ко всему месторождению или его части и обеспечивающих возможность проведения подготовит, горных выработок, необходимых для обслуживания добычных забоев.

Главные цели В. м.- создание трансп. связей между очистными забоями (местом добычи полезного ископаемого) и пунктом приёма его на поверхности, обеспечение условий для безопасного перемещения людей; подача чистого воздуха к рабочим участкам (в шахтах).

Вскрытие для подземной разработки месторождений. Капитальные вскрывающие выработки делятся на главные и вспомогательные. К главным относят выработки, имеющие непосредств. выход на поверхность: вертикальные и наклонные стволы шахтные и штольни; к вспомогательным - квершлаги, гезенки, бремсберги и уклоны. Подготовит, выработки - это гл. обр. штреки, пройденные по полезному ископаемому. Способы В. м. весьма разнообразны и различаются по роду гл. вскрывающих выработок, по их расположению относительно пластов или рудных тел, по наличию вспомогат. вскрывающих выработок, по числу подземных трансп. горизонтов. Способ В. м. зависит от рельефа местности, ценности полезного ископаемого, формы, размеров и глубины его залегания, мощности и угла падения пластов или рудных тел, их числа и расстояния между ними и др. факторов. При выборе способа вскрытия влияние перечисленных выше геол. и горнотехнич. факторов учитывается комплексно. К важнейшим из них следует отнести: минимальные первонач. капитальные затраты и сроки стр-ва шахты; концентрацию произ-ва при условии макс, увеличения добычи с очистного забоя; концентрацию добычи шахты на огранич. числе одновременно разрабатываемых пластов; сокращение протяжённости поддерживаемых горных выработок путём интенсификации очистных работ и периодич. обновления горного х-ва шахты за счёт подготовки новых горизонтов или их реконструкции. В. м. вертикальными стволами является универсальным. Проходят не менее двух стволов (два безопасных выхода из шахты на поверхность), один из к-рых служит для подачи свежего воздуха в шахту, а второй - для отвода воздуха на поверхность.

При вскрытии угольных месторождений находит широкое применение схема (рис. 1), по к-рой стволы 1, 2 проводят на полную проектную глубину; около них сооружают выработки откаточного горизонта (околоствольиый двор, квершлаг 3, главные штреки 4). Вверх по полезному ископаемому проводят комплект наклонных капитальных выработок (бремсберг 5 с ходками), а от них - штреки: откаточный 6 и вентиляционный 7. Между ними располагают длинные очистные забои, к-рые оборудуют механизиров. комплексами для добычи полезного ископаемого. У верх, границы месторождения сооружают выработки вентиляц. горизонта. Уголь из очистного забоя транспортируется по штреку 6, бремсбергу 5, квершлагу 3 и через один из стволов выдаётся на поверхность.

Рис. 1. Вскрытие свиты пологих угольных пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом.

Рис. 2. Вскрытие крутого рудного тела вертикальными стволами и этажными квершлагами.

Рудные месторождения обычно отличаются непостоянством мощности и углов падения рудных тел, наличием большого числа нарушений, незначит. размерами по длине, но с большим распространением в глубину и пр. Поэтому вскрытие их осуществляется вертикальными стволами и квершлагами (рис. 2), проходимыми последовательно, по мере углубления стволов. Стволы 1 для подъёма полезного ископаемого располагают примерно в ср. части месторождения, а стволы 2 для вентиляции - на флангах.

Рис. 3. Вскрытие пласта наклонными стволами: 1 - наклонные стволы; 2 - штреки; 3 - очистные забои; 4 - обрушенные породы.

При добыче полезного ископаемого происходит обрушение горных пород и опускание вышележащих толщ. Поэтому при В. м. крутых и наклонных шахтные стволы проходят в породах лежачего бока (см. Боковые породы) вне зоны сдвижения с тем, чтобы избежать деформации стволов. Кроме того, это исключает потери ценных руд в охранных целиках, необходимых для охраны стволов. Наклонными стволами вскрывают обычно обособленные пласты или рудные тела при сравнительно небольшой глубине их залегания. Стволы проходят под углом до 18° и при вскрытии угольных пластов располагают по полезному ископаемому, а рудных тел - в пустых породах лежачего бока. Первоначально наклонные стволы вскрывают запасы верхнего горизонта; по мере их отработки стволы углубляют до следующего горизонта (рис. 3) и т. д.

В. м. с помощью штолен производят при сильно расчленённом рельефе местности, когда применение вертикальных или наклонных стволов, технически невозможно или экономически нецелесообразно. В зависимости от расположения месторождения по отношению к горному склону штольни проводят по полезному ископаемому или по пустым породам. Возможно сочетание главных вскрывающих выработок, напр, вертикальных и наклонных стволов (комбинированный способ вскрытия). Наклонный ствол в этом случае используется для конвейерного транспорта полезного ископаемого на поверхность, а вертикальный - для вспомогат. целей.

Вскрытие для открытой разработки месторождений включает проведение наклонных (капитальных) открытых выработок с поперечным сечением ступенчатой формы или в виде трапеции (траншей) или треугольника (полутраншей) с поверхности земли или от разрабатываемой части карьера к вновь создаваемым рабочим горизонтам. Непосредственным продолжением капитальной траншеи является горизонтальная выработка с трапецеидальным (треугольным) поперечным сечением - разрезная траншея (полутраншея), проводимая для создания первонач. фронта горных работ.

Определяющими элементами траншеи являются конечная её глубина, продольный уклон подошвы, ширина основания, длина, углы откосов бортов. Глубина капитальных траншей равна высоте одного или неск. уступов. На подошве траншеи размещаются транспортные коммуникации и ширина основания траншей определяется габаритами транспортных сосудов (напр., думпкаров, автосамосвалов). Продольный уклон наклонных капитальных траншей, предназначенный для ж.-д. или автомоб. транспорта, в большинстве случаев не превышает соответственно 40 и 80⁰/₀₀. Крутые траншеи для конвейеров имеют уклон до 18°, а для скипов - до 45°. Если направление перемещения горных пород (грузопотоков) из карьера разное, каждый уступ может вскрываться отд. капитальной траншеей. Групповые траншеи применяются для разделения грузопотоков вскрышных пород и полезного ископаемого. Внеш. стационарными траншеями вскрывают карьеры, разрабатывающие горизонтальные и пологие залежи. В. м. скользящими съездами позволяет уменьшить объём горных работ в период строительства карьера. Скользящими съездами вскрывают обычно 2-4 нижних рабочих уступа при разработке крутопадающих месторождений. В. м. внутр. капитальными траншеями осуществляют при разработке наклонных залежей полезного ископаемого (до 27-30°). Трасса системы капитальных траншей (пространств, положение и направление продольной оси траншей) может быть простой, если траншеи расположены на одном борту карьера и направление движения трансп. средств не изменяется. Сложная трасса состоит из двух или неск. участков различного направления, соединённых между собой посредством тупиков (при ж.-д. транспорте) или петель малого радиуса (обычно при автотранспорте). Спиральная трасса проходит по всем бортам карьера, опоясывая его один или неск. раз. Часто 2-3 верхних уступа карьера вскрывают внеш. траншеями, а нижележащие уступы - внутренними капитальными. Иногда карьеры вскрывают подземными выработками - наклонными и вертикальными стволами со штольнями или тоннелями.

Выбор рационального способа В. м. производится в период проектирования горного предприятия и является сложной инж. задачей в силу специфики горного произ-ва: нестабильность производств, условий (изменчивость природных факторов); разбросанность рабочих мест и их непрерывное перемещение; необходимость постоянного воспроизводства выбывающих (отработанных) очистных забоев.

При проектировании, кроме классич. математико-аналитич., применяется метод комплексной оптимизации проектных решений, при к-ром разрабатывается неск. вариантов В. м. с последующим составлением экономико-матем. модели шахты (карьера). При последующем решении на ЭВМ отыскивается наилучший вариант. О В. м. природного газа, нефти, торфа см. в ст. Газы природные горючие, Нефть, Торф.

Лит.: Шешко Е. Ф., Открытая разработка месторождений полезных ископаемых, 3 изд., М., 1957; А г о ш к о в М. И., Малахов Г. М., Подземная разработка рудных месторождений, М., 1966; Современные методы проектирования угольных шахт, М., 1968; Килячков А. П., Вскрытие и системы разработки угольных месторождений, 3 изд., М., 1968; Ржевский В. В., Технология и комплексная механизация открытых горных работ, М., 1968.

А. П. Килячков, В. В. Ржевский, В. В. Истомин.