Вскрытие и подготовка месторождений полезных ископаемых

-период освоения  проектной мощности – Т_ОСВ.(3 года)

-период стабильной  эксплуатации – Т_СТ. 

-период угасания  добычи – Т_УГ.(на 10–15% меньше Т_ОСВ. ≈2,7 года)  

 

 

(5.17)

 

 

(5.18)

 

 

 

 

 

Тогда срок службы шахты равен:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Выбор способа вскрытия  шахтного поля.

 

Вскрытием шахтногополя называется обеспечение доступа с поверхности земли к месторождению (или его части) путём проведения горных выработок с целью создания условий для подготовки и отработки его запасов.  Различают вертикальные и горизонтальные вскрытия. Вертикальное вскрытие – это обеспечение доступа с поверхности к разрабатываемому горизонту, горизонтальное – собственно вскрытие угольных пластов приделах горизонта.

Способом  вскрытия  называется проведение системы  вскрывающих выработок в шахтном  поле  относительно элементов залегания  пластов, и функциональное назначение этих выработок.

Горные выработки, используемые для вскрытия шахтных  полей, делятся на:

1) главные – проводимые с поверхности земли (вертикальные стволы, наклонные стволы, горизонтальные штольни).

2) вспомогательные – не имеющие непосредственного выхода на земную поверхность и служащие для вскрытия пласта или свиты пластов от главных вскрывающих выработок (горизонтальные – квершлаги; наклонные – квершлаги и скаты; вертикальные – гезенки и слепые стволы).

Главные вскрывающие  выработки могут располагаться  относительно элементов залегания  пластов самым различным образом. На их направление и расположение влияют рельеф местности, глубина залегания  пластов, их мощность и угол падения, а так же свойства вмещающих пород.

Выбор направления  вспомогательных вскрывающих выработок  определяется конкретными горно-геологическими условиями (числом вскрываемых пластов, углом их падения и величиной  междупластья). По размерам запасов, вскрываемых  с помощью вспомогательных выработок, а соответственно и сроку их отработки, все вспомогательные выработки  делятся на:

• капитальные – служат в течение всего срока отработки запасов шахтного поля;
• погоризонтные - служат в течение срока отработки запасов горизонта;
• этажные - служат в течение срока отработки запасов этажа.

Схемой вскрытия называют пространственное расположения вскрывающих выработок относительно элементов шахтного поля. По количеству вскрываемых горизонтов схемы вскрытия делят на одногоризонтные и многоризонтные, в зависимости от взаимного расположение главных вскрывающих выработок – центрально – сдвоенными, центрально-отнесенными, фланговыми, отнесенными или сенционными (блоковыми) стволами.

Таким образам, способ вскрытия дает представления  о том, каким выработками (чем) вскрывается  месторождение, а схема- где эти  выработки расположены.

Для конкретных горно-геологических условиях выбирается рациональный вариант вскрытия шахтного поля, представляющий какую-либо предпочтительную совокупность названых схем и способов вскрытия (например, одно или многогоризонтоне вскрытие вертикальными или наклонными стволами с капитальным, погоризонтными или слепым столами при центральном, отнесенном, фланговом .

7. Выбор схемы подготовки  шахтного поля.

В зависимости  от горно-геологических условий  разрабатываемого месторождения, в  соответствии с нормами технологического проектирования угольных шахт, выбирается один из известных способов подготовки шахтного поля:

этажный –  для крутых и крутонаклонных пластов;

панельный – для наклонных и пологих;

погоризонтный – для весьма пологих;

комбинированный – для пластов с переменным характером залегания.

При этажной  подготовке наклонных и крутонаклонных пластов горизонт по восстанию или падению делят на этажи с наклонной высотой 200–500м. На крутых пластах вертикальную высоту этажа принимают равной  100–120м.

Панельную подготовку обычно применяют на пологих, иногда на наклонных пластах. В этом случае наклонную высоту горизонта принимают  равной наклонной высоте панели, обычно 1000–1200м.

Горизонт  по простиранию делят на панели размером по простиранию 2–3км. Этот размер при проектировании уточняют таким образом, чтобы в границах поля по простиранию разместилось целое число панелей одинаковых размеров. По восстанию панель делят на ярусы, наклонную высоту которых устанавливают в зависимости от мощности и угла падения пласта.

Для данных условий, т.е. для пологого падения пластов, довольно большого междупластья принимается панельный способ подготовки шахтного поля.

8. Выбор системы разработки

Система разработки выбирается в соответствии с главными геологическими и горно-техническими условиями. Так при наклонных и пологих пластах мощностью до 5м. рекомендуется применять систему разработки длинными столбами по простиранию, а на пластах с углом падения до 10 градусов – длинными столбами по падению (восстанию).

Размеры выемочных полей и очистного  забоя.

Для действующих  шахт, отрабатывающие пологие и наклонные  пласты, рекомендуемая длина выемочного поля находится в пределах от 800 до 1500м., крыша панели – от 800 до 1500м. Для проектируемых шахт и новых  горизонтов длину выемочного поля следует принимать не менее 1500м.

 

 

9. Расчет капитальных затрат на  проведение горных выработок  по вариантам.

 

Для того чтобы  способ вскрытия и схема подготовки шахтного поля имели  минимальные  затраты, целесообразно рассмотреть  несколько вариантов, один из которых  будет наиболее выгодный. Суть метода заключается в том, что для решения любой задачи выбирается несколько наиболее вероятных, безопасных и пригодных для использования вариантов, разрабатываются для них проектные решения, обосновываются общие для всех критерии цели, по этим критериям определяется экономическая эффективность каждого варианта и осуществляется выбор из их числа наиболее эффективного.

Важнейшими  правилами и условиями успешного  применения метода вариантов являются следующие. Прежде всего – правильный выбор вариантов для сравнения, который должен основываться на глубоком анализе условий задачи и горно-геологических условий месторождения. Второе важнейшее условие – это выбирать наиболее полно отвечающие условию и характеру задачи критерии оценки, а так же состав объемов горных работ и строительно-монтажных работ и затрат на их выполнение. Важно также иметь в виду, что чем больше число вариантов, тем выше точность, поэтому число вариантов должно быть достаточно большим, но не чрезмерно из-за роста трудоемкости расчетов. Точность и сопоставимость исходных данных должна обеспечивать необходимую достоверность результатов. Варианты должны оцениваться и сопоставляться по абсолютной и относительной величине критерия сравнения.

Исходя из данных нам горно-геологических  условий,   возможные  способы вскрытия - вертикальными стволами, наклонными стволами, или комбинированным способом (главный ствол – вертикальный, вспомогательный ствол – наклонный) схема подготовки - этажная.Порядок отработки пластов нисходящий.

1 вариант

Шахтное поле вскрываем вертикальными стволами ( не менее двух) в породах лежачего бока свиты, при такой расположенности пластов отсутствуют потери полезного ископаемого в предохранительных целиках, а сами стволы не подвергаются деформациям под влиянием очистных работ. Главный ствол оборудуют скиповыми подъёмами. Второй ствол оборудуют клетьевыми подъёмами. Транспортный горизонт включает в себя околоствольный двор и главный квершлаг. Подсчет капитальных затрат на проведение вскрывающих выработок приведен в таблице №1

2 вариант

Вскрывается главным и вспомогательным наклонными стволами. Стволы расположены в лежачем боку свиты. При таком способе вскрытия наклонный ствол подвергается деформации под влиянием очистных работ, что требует дополнительных затрат на поддержание выработки. Подсчет капитальных затрат на проведение вскрывающих выработок приведен в таблице №2

 

3 вариант

Отличается  от предыдущих тем, что главный и  вспомогательный стволы наклонные. Стволы расположены в центре шахтного поля.При таком способе вскрытия увеличиваются потери полезного ископаемого в предохранительных целиках и наклонный ствол подвергается деформации под влиянием очистных работ, что требует дополнительных затрат на поддержание выработки. Но сокращается длина капитальных горных выработок. Подсчет капитальных затрат на проведение вскрывающих выработок приведен в таблице №3

 Вертикальные  и наклонные стволы следует  проводить ниже откаточного горизонта  на 5м, для расположения зумпфа. Тогда длина вертикального ствола  равна 205м. А длина наклонного ствола рассчитывается по формуле:

 

(5.19)

 

 где Н_р. – глубина ведения горных работ, Н_р.=200м;

β – угол заложения наклонного ствола, β=15°;

 

 

 

Длина главного квершлага при проведении наклонных  стволов равна 3035м, при проведении вертикальных стволов – 3370м.

Сравнивая затраты  на проведение выработок, вариант с  наименьшими капитальными затратами  будет выглядеть следующим образом.

Расчет  капитальных затрат на проведение выработок  в сводных таблицах (1), (2) и (3).

Себестоимость прохождения 1 м вертикальной выработки сечением 28,3 м², с учетом заработной платы, расходов на материалы, амортизацию оборудования  и монтажом металлического каркаса = 283019 руб/м;

Себестоимость проходки 1 м горизонтальной выработки вместе с зачислением зар.платы проходческой бригаде, амортизацией оборудования, укладкой рельсового пути и снабжением необходимыми материалами составляет:  42 215 руб/м для выработки сечением 15,5м²;

Себестоимость прохождения 1 м наклонной выработки сечением 23,8 м², с учетом заработной платы, расходов на материалы, амортизацию оборудования  и монтажом металлического каркаса = 169811руб/м;

 

 

 

 

 

Вариант 1       Таблица 1

 

Выработки	S св. М2	Крепь выработки	Объем проведения, м.	Стоимость руб.	Затраты руб.
Главный вертикальный ствол	28,3	бетон	205	283019	58018895
Вспомогательный вертикальный ствол	28,3	бетон	205	283019	58018895
Главный квершлаг	15,5	метал	3370	42215	142264550
Всего					258302340

 

Вариант 2         Таблица 3

 

Выработки	S св. М2	Крепь выработки	Объем проведения, м.	Стоимость руб.	Затраты руб.
Главный наклонный ствол	23,8	бетон	777	84905	65971185
Вспомогательный наклонный ствол	23,8	бетон	777	84905	65971185
Главный квершлаг	15,5	метал	3035	42215	128122525
Всего					260064895

 

Вариант 3         Таблица 3

 

Выработки	S св. М2	Крепь выработки	Объем проведения, м.	Стоимость руб.	Затраты руб.
Главный наклонный ствол	23,8	бетон	777	84905	65971185
Вспомогательный наклонный ствол	23,8	бетон	777	84905	65971185
Главный квершлаг	15,5	метал	2322	42215	98023230
Всего					229965600

 

В результате полученных данных видно, что объём  проведения капитальных выработок, а значит и капитальные затраты  по второму и первому варианту превышают затраты для третьего варианта. При этом необходимо также учесть, что транспортирование горной массы по наклонному стволу дешевле чем по вертикальному. Таким образом, вскрытие и подготовка шахтного поля будет производиться по третьему варианту.

 

Список литературы

 

1. Килячков А.П. Технологии горного производства. – М.: Недра, 1985.-304 с.
2. Бурчаков А.С. Технологии подземной разработки пластов месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1983.- 487 с.
3. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. – М.: Недра, 1982. – 423 с.
4. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей. Под общейй1 редакцией Братченко Б.Ф. – М.: Недра, 1985. – 495 с.
5. Бурчаков А.С., Жежелевский Ю.А., Ярунин С.А. Технология и механизация подземной разработки пластов месторождений– М.: Недра, 1989. – 431 с.