5.1. Сущность метода вариантов.

Выбор способа вскрытия производится методом вариантов, суть которого заключается в том, что для вскрытия конкретного месторождения намечаются все возможные схемы и варианты вскрытия, из них отбираются 2-3 наиболее целесообразные по техническим и экономическим показателям и из отобранных вариантов на основе технико-экономического сравнения устанавливается наиболее целесообразный.

Естественно, что разные варианты отличаются объёмами строительства, величиной первоначальных капитальных вложений, сроками строительства рудника, ежегодными эксплуатационными расходами, зависящими от принятого варианта вскрытия. Поэтому, на стадии предпроектной работы способ и схема вскрытия месторождения могут быть выбраны по приведённым затратам с учётом разновременности использования капитальных затрат на строительство рудника:

, руб/т , (5.1)

где Э - годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.; Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (для горнорудной промышленности Е_н = 0,15); К_д - дисконтированные капитальные затраты по варианту вскрытия, тыс. руб.; А - производственная мощность рудника, тыс. т/год.

Так как способ вскрытия в значительной мере зависит от производственной мощности рудника, то предварительно она должна быть определена. Таким образом, общая схема расчётов при выборе варианта вскрытия месторождения следующая:

1. определяется (или проверяется) производственная мощность рудника (см. главу 1);

2. намечаются все возможные варианты вскрытия и из них отбираются 2 (или 3) наиболее целесообразные;

3. производится конструктивная проработка намеченных вариантов вскрытия, то есть по каждому варианту делается минимум два разреза (обычно вкрест простирания месторождения и план откаточного горизонта) с изображением на них всех вскрывающих выработок;

4. выбираются и проверяются сечения всех вскрывающих выработок;

5. рассчитываются капитальные затраты по каждому варианту вскрытия;

6. если вскрытие по какому-либо варианту производится в 2 и более этапов, то капитальные затраты второго и последующих этапов дисконтируются;

7. по каждому варианту рассчитываются эксплуатационные (годовые) расходы;

8. рассчитываются приведённые затраты и выбирается вариант с наименьшими этими затратами.

5.2. Требования к схеме вскрытия.

Графическое построение схемы вскрытия сводится к вычерчиванию минимум двух разрезов, позволяющих представить расположение в пространстве и взаимосвязи всех вскрывающих выработок. Для крутопадающих месторождений обычно необходимо выполнить разрез вкрест простирания месторождения в районе главной вскрывающей выработки и план откаточного горизонта, а иногда, в сложных случаях необходимо показать проекцию вскрывающих выработок на вертикальную плоскость по простиранию месторождения. Для пологопадающих месторождений основным разрезом является план откаточного горизонта и проекция на вертикальную плоскость всех вскрывающих выработок.

При вскрытии и подготовке рудных тел с помощью стволов необходимо предусматривать наличие (в пределах шахтного поля) не менее двух стволов, служащих выходами на поверхность, оборудованных механическими подъёмами для спуска или подъёма людей с каждого горизонта и имеющих разное направление вентиляционных струй.

На руднике производительностью более 3,0 млн. т должен быть специальный ствол для спуска крупногабаритных грузов, оборудованный клетью, в которой могут размещаться спускаемые грузы, в том числе самоходное оборудование.

При вскрытии штольнями запасные выходы должны предусматриваться в соответствии с табл. 5.1.

Таблица 5.1

Минимальное число выходов в зависимости от расстояния между горизонтами и протяжённости рудного тела

Расстояния между штольнями, горизонтами по вертикали, м	Протяжённость рудного тела в пределах шахтного поля, м	Выходы (минимальное число)
до 40 до 40 40 - 70 40 - 70 более 70 более 70	до 500 более 500 до 500 более 500 до 1000 более 1000	один ходовой восстающий на вышележащий горизонт через каждые 500 м один ходовой восстающий на вышележащий горизонт один ходовой восстающий, оборудованный механическим подъёмом один ходовой восстающий, оборудованный механическим подъёмом и через каждые 500 м – ходовой восстающий один ствол и один восстающий, оборудованные механическими подъёмами два ствола, оборудованные механическими подъёмами

Вскрытие месторождения (или его части), расположенного под нижней вскрывающей штольней, следует производить двумя стволами, оборудованными механическими подъёмами. Оба ствола должны обеспечивать подъём людей с каждого горизонта на поверхность. В случае невозможности проходки одного из стволов непосредственно на поверхность он может быть пройден до вскрывающей штольни. В труднодоступных горных условиях допускается по согласованию с Госгортехнадзором проходка двух слепых стволов, но при этом они должны выходить на две разные штольни.

Вскрытие залежи горизонтального залегания штольнями необходимо осуществлять проходкой не менее двух парных сближенных выработок со сбойкой их между собой через каждые 250 - 350 м или проходкой штольни и ствола, оборудованного механическим подъёмом и выходом на поверхность.

При разработке крутопадающих месторождений этажами высотой более 70 м необходимо предусматривать один лифтовый подъёмник на группу блоков протяжённостью до 500 м; на таком же расстоянии друг от друга необходимо проходить восстающие, оборудованные лебёдками для подъёма на подэтажи материалов и оборудования.

При конструировании схемы вскрытия решаются такие важные вопросы, как выбор мест расположения основных вскрывающих выработок, а также, если это предусматривается схемой вскрытия, размеры охранных целиков в рудном массиве.

Места расположения основных вскрывающих выработок на поверхности выбираются на удобных площадках в районах с хорошими горно-геологическими условиями для проходки выработок вне зоны сдвижения налегающих пород или над месторождением, но с оставлением охранного целика. И выбор мест расположения вскрывающих выработок, и определение размеров охранного целика осуществляется на основе углов сдвижения пород и размеров предохранительных берм, которые принимаются по практическим данным и нормативным документам.

Если неизвестны углы сдвижения, то угол сдвижения пород на пологопадающих месторождениях при системах с обрушением рассчитывается по формуле:

 = 55⁰ + 1,5^{0 .} f (5.2)

где f - крепость пород.

На крутопадающих месторождениях угол сдвижения пород лежачего бока

₁ = 35⁰ + 3,4^{0 .} f , (5.3)

но не более угла падения рудного тела и не более 60⁰ при f  8 , и не более 65⁰ при f  8 .

Углы сдвижения в наносах и выветриваемых коренных породах принимают от 40 до 50⁰.

Размеры предохранительных берм принимаются в соответствии с табл. 5.2.

Таблица 5.2

Размеры предохранительных берм

Категория охраны	Характеристика объекта охраны	Ширина бермы, м
I II III	Сооружения основного подъёмного комплекса (стволы, копры, здания подъёмных машин), основные вентиляционные шахтные стволы, слепые шахты, магистральные железные дороги, здания в 4 этажа и выше, русла больших рек и т.п. Вспомогательные стволы шахт с копрами и подъёмными машинами, капитальные рудоспуски, квершлаги, штольни, штреки, бытовые комбинаты, жилые и общественные здания в 2-3 этажа и т.п. Борта действующих карьеров, сады, парки, шоссейные дороги, одноэтажные здания, подъездные рудничные железнодорожные пути и т.п.	20 10 5

Примечание: при проектировании крупных промышленных сооружений, капитальных стволов, шахт, расположенных в лежачем боку мощных крутопадающих залежей, имеющих значительную протяжённость по простиранию и падению, ширина предохранительной бермы увеличивается до 50м.

При определении числа основных вскрывающих выработок учитываются схема расположения их относительно месторождения, а также все функции, выполнение которых должна обеспечивать схема вскрытия (подъём руды и породы, спуск-подъём людей и оборудования, спуск материалов, закладки, подача энергии, проветривание рудника, водоотлив, наличие и оборудование запасных выходов и т.п.). При этом необходимо учитывать, что должно быть определённое количество клетевых подъёмных установок для выполнения вспомогательных операций:

Годовая производительность рудника, млн.т	до 1,0	1,0-3,0	3,0-5,0	5,0-10,0
Количество клетевых подъёмов	1	2	3	4-5