При добыче полезного ископаемого происходит обрушение горных пород и опускание вышележащих толщ. Поэтому при Вскрытие месторождения крутых и наклонных шахтные стволы проходят в породах лежачего бока 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 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 и т. д.
Вскрытие месторождения с помощью штолен производят при сильно расчлененном 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, например вертикальных и наклонных стволов (комбинированный способ вскрытия). Наклонный ствол в этом случае используется для конвейерного транспорта полезного ископаемого на поверхность, а вертикальный — для вспомогательных целей.
Вскрытие для открытой разработки месторождений включает проведение наклонных (капитальных) открытых выработок с поперечным сечением ступенчатой формы или в виде трапеции 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 первоначального фронта горных работ.
Определяющими элементами траншеи являются конечная ее глубина, продольный уклон подошвы, ширина основания, длина, углы откосов сортов. Глубина капитальных траншей равна высоте одного или нескольких уступов. На подошве траншеи размещаются транспортные коммуникации и ширина основания траншей определяется габаритами транспортных сосудов (например, думпкаров, автосамосвалов). Продольный уклон наклонных капитальных траншей, предназначенный для или автомобильного транспорта, в большинстве случаев не превышает соответственно 40 и 80‰. 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 отдельной капитальной траншеей. Групповые траншеи применяются для разделения грузопотоков вскрышных пород и полезного ископаемого. Внешними стационарными траншеями вскрывают карьеры, разрабатывающие горизонтальные и пологие залежи. Вскрытие месторождения скользящими съездами позволяет уменьшить объем горных работ в период строительства карьера. Скользящими съездами вскрывают обычно 2—4 нижних рабочих уступа при разработке крутопадающих месторождений. Вскрытие месторождения внутренними капитальными траншеями осуществляют при разработке наклонных залежей полезного ископаемого (до 27—30°). Трасса системы капитальных траншей (пространственное положение и направление продольной оси траншей) может быть простой, если траншеи расположены на одном борту карьера и направление движения транспортных средств не изменяется. Сложная трасса состоит из двух или нескольких участков различного направления, соединенных между собой посредством тупиков (при транспорте) или петель малого радиуса (обычно при автотранспорте). Спиральная трасса проходит по всем бортам карьера, опоясывая его один или несколько раз. Часто 2—3 верхних уступа карьера вскрывают внешними траншеями, а нижележащие уступы — внутренними капитальными. Иногда карьеры вскрывают подземными выработками — наклонными и вертикальными стволами со штольнями или тоннелями.
Выбор рационального способа Вскрытие месторожденияпроизводится в период проектирования горного предприятия и является сложной инженерной задачей в силу специфики горного производства: нестабильность производственных условий (изменчивость природных факторов); разбросанность рабочих мест и их непрерывное перемещение; необходимость постоянного воспроизводства выбывающих (отработанных) очистных забоев. При проектировании, кроме классического математико-аналитического, применяется метод комплексной оптимизации проектных решений, при котором разрабатывается несколько вариантов Вскрытие месторождения с последующим составлением экономико-математической модели шахты (карьера). При последующем решении на ЭВМ отыскивается наилучший вариант. О Вскрытиеместорождения природного газа, нефти, торфа см. в ст.
Разрушение горных пород, буровзрывные работы
Краткие исторические сведения
Первым взрывным веществом был черный (дымный) порох, который применяли в течение нескольких столетий для военных целей.
Порох изобретен в Китае в древние времена; дата его изобретения, а также имена изобретателей не установлены.
На Руси появление пороха относится к XIV в. Первые пороховые заводы, или как их в то время называли, пороховые мельницы, появились в XV в.
В 1548 – 1572 гг. в России порох впервые был использован для подрывания подводных скал и камней на реке Неман.
Первые сведения о применение пороха в горном деле в России приведены в труде великого русского ученого М. В. Ломоносова «О рождении и природе селитры», написанном в 1749 г. В этой работе он дал научное толкование взрывчатого превращения пороха и его действия на разрушаемую среду.
В 1835 г. Были проведены испытания, направленные на усиление действия пороха своеобразными приемами, представляющими собой зачатки использования кумулятивного эффекта.
Первый период развития взрывного дела характерен примитивной техникой буровых работ, которая, по описанию Ломоносова и его современника И. Шлаттера, сводилась к ручному бурению шпуров диаметром 28, 37 и 50 мм, глубиной около 1 м.
Заряжение шпуров производили рассыпным порохом, а при наличии в шпурах воды – патронированным в бумажную оболочку. Для забойки применяли глину. К этому времени были разработаны некоторые правила безопасности, рекомендовавшие, например, взрывнику не входить в забой тотчас же, если не произошел взрыв заряда пороха.
Первая половина XIX в. Ознаменовалась дальнейшим развитием техники буро-взрывных работ: появляются венцовые (крестовые) и другие формы головки буров, уточняются требования к пороху, глубина шпуров увеличивается до 1,5 м. Начинают применять взрывной вруб.
К тому же времени относится первая попытка классификации горных пород по добываемости, проведенная на рудниках Колывано-Воскресенских заводов, и открытие русскими инженерами электрического способа взрывания зарядов.
В 1812 г. В России П. Л. Шиллингом был изобретен первый электро воспламенитель. В 1822 г. Проводятся опыты по электровзрыванию.В дальнейшем вопросы электровзрывания были развиты М. М. Боресковым. Успехам электровзрывания в России немало способствовал известный совецкий ученый электротехник Б. С. Якоби. Идея создания контрольно-измерительных приборов для электрического взрывания принадлежит русским исследователям. Русскими специалистами (Гавриловым и Шпаковым) была разработана также и теория электро-взрывания.
В первой половине XIX в. Появляются перфораторы – вращательные бурильные механизмы, приводимые в действие в ручную.
В 1831 г. В Англии был изобретен огнепроводный шнур (шнур Бикфорда).
В первой половине XIXв. Предложен ряд ВВ. более мощных и безопасных.
В 1853 г. Русским ученым академиком Н. Н. Зининым был изобретен динамит. Обладая большой мощностью и значительным преимуществом по сравнению с порохом, динамит быстро получил распространение в практике взрывных работ.
Изобретение динамита потребовало создания соответствующих мощных инициаторов. В качестве начального импульса Н. Н Зинин применил небольшие пороховые заряды, воспламеняемые огнепроводным шнуром. Этот метод инициирования не позволял получить полную мощность от взрыва динамитного заряда. В 1867 г. Шведским инженером А. Нобелем был изобретен капсюль-детонатор, применение которого повысило эффективность взрывания динамитом.
На базе работ Д. И. Менделеева, разработавшего пироколлодий, русскими химиками в 1890 г. была создана взрывчатка желатина – основа для производства желатинированных динамитов.
В 1867 г. в Швеции были изобретены аммониты.
Вторая половина XIX в. Характеризуется развитием техники взрывных работ; появляются обоснованные требования к выбору места расположения снаряда ВВ с целью получения наибольшего сопротивления и взаимосвязи ее с величиной заряда ВВ.
Большое значение для развития науки и техники взрывного дела имели предложенные М. М. Фроловым и М. М. Боресковым формулы для расчета сосредоточенных зарядов.
В последней четверти XIX в. При переходе на разработку более глубоких горизонтов возникла необходимость в изыскании новых безопасных ВВ для взрывных работ в шахтах, опасных по газу или угольной пыли.
Методы взрывных работ
1. Метод шпуровых зарядов характеризуется удлиненными разрядами в шпурах. Применяется: на подземных разработках при проведении горных выработок и частично при отбойке полезных ископаемых в очистных выработках; на открытых разработках при мощности пласта полезного ископаемого до 6 м.; при селективной добыче, когда мощность отдельных пластов невелика; при разработке ценных полезных ископаемых ,когда необходимо сохранить их структуру или избежать дробления.