Условия залегания

Залежи полезных ископаемых, разрабатываемые открытым спосо­бом по углу падения объединяют и следующие группы: горизонтальные и пологие (углы падения до 8—10 °); наклонные (от 8—10 до 25—30^о); крутонаклонные (от 25—30 до 55^о); крутые, или крутопадающие (от 55 до 90^о); сложные, характеризующиеся переменными значениями ази­мутов и углов падения в связи с залеганием в складчатых струк­турах, зонах разрывных нарушений и др.

Рассмотренное членение залежей по углу падения принято на основе технологии ведения открытых горных работ. Так, при го­ризонтальном и пологом залегании вскрытие производят сразу на всю глубину карьера и, как правило, внешними траншеями. На­клонные и крутые залежи вскрывают внутренними траншеями.

От угла падения залежей зависит выбор систем разработки. Размещение отвалов в выработанном пространстве карьера воз­можно при разработке горизонтальных и пологих залежей с при­менением сплошных систем. Реже это допускается при разработке вытянутых наклонных и крутонаклонных залежей.

Условия залегания наклонных и крутопадающих тел, распро­страняющихся на значительную глубину, не позволяют использо­вать выработанное пространство для размещения пустых пород. В этих условиях широко применяются углубочные системы раз­работки с перевозкой вскрыши на внешние отвалы средствами транспорта.

При наклонном и крутом залегании горные породы разрабаты­ваются в глубину. Рабочая зона, т. е. число уступов, находящихся в одновременной работе, в процессе эксплуатации изменяется. Горно-подготовительные работы выполняют в течение всего срока существования карьера. Их относительный объем на каждом ус­тупе обычно возрастает с углублением рабочей зоны. Длина фронта уступа уменьшается, а расстояние транспортирования внутри карьера увеличивается.

При разработке наклонных залежей по условиям устойчивости конечных бортов карьера и размещения вскрывающих выработок обычно не требуется выемка вскрышных пород лежащего бока за­лежи. При крутом падении необходимо производить разработку вмещающих пород как висячего, так и лежачего бока залежи.

Для целей подземной разработки рудные месторождения делят на следующие группы: горизонтальные и весьма пологие (с углом падения до 5-10°); пологие (от 5—10 до 25—30^о); наклонные (от 25—30 до 45°); крутопадающие (от 45 до 90°).

Изменчивость условий залегания плитообразных тел определя­ется интенсивностью изменения угла падения в пределах объектов различного масштаба. По этому признаку выделяют залегание крайне изменчивое (угол падения тела значимо меняется в преде­лах горной выработки), изменчивое (угол меняется в пределах выемочного участка) и устойчивое (в пределах шахтного поля угол не меняется).

Условия залегания рудного тела и их изменчивость влияют на выбор способов и схем вскрытия и подготовки месторождений, па­раметров систем разработки, условий доставки руды в очистном пространстве. Прежде всего, от условий залегания, размеров за­лежей по простиранию и падению зависят схема разделения ме­сторождений на шахтные поля и порядок их отработки. Так, крутопадающие и наклонные месторождения значительной протя­женности по простиранию и с небольшим распространением на глубину делятся на шахтные поля по простиранию, а горизонталь­ные и пологие крупные изометрические—по площади; порядок разработки в обоих случаях последовательно-параллельный. Вы­деление шахтных полей по падению применяется на крутопадающих и наклонных месторождениях с небольшой длиной по прости­ранию, но с большой протяженностью по падению; порядок разра­ботки последовательный в направлении сверху вниз.

При крутом и наклонном залегании рудных тел, шахтные поля при разработке делятся на этажи. Горизонтальные и пологие ме­сторождения небольшой мощности разделяются на панели. Раз­меры этажей и панелей также зависят от условий залегания руд­ных тел и устойчивости этих параметров.

Условия залегания являются важнейшим фактором при выборе способа вскрытия месторождений. В зависимости от угла падения месторождения применяется вскрытие вертикальными или наклон­ными шахтными стволами. Очевидно преимущество вертикальных стволов при крутом падении залежи (свыше 60—75°), когда длина квершлагов незначительна, и при относительно пологом (до 15— 20°), когда длина наклонного ствола значительна. Как правило, при углах падения 15—75° месторождения вскрывают как верти­кальными, так и наклонными стволами шахт, но чаше последние применяют при углах падения 25—50°. Как уже отмечалось, при углах падения от 0 до 15—20^о и от 75 до 90° обычно проходят вертикальные стволы шахт.

Отмеченные зависимости способа вскрытия от угла падения за­лежей имеют весьма общий характер. При выборе конкретных схем вскрытия и подготовки должны быть учтены дополнительные факторы: размеры (по падению и простиранию), мощность за­лежи, гипсометрии почвы, устойчивость и обводненность пород ит. д . Так, при горизонтальном залегании рудные тела вскрывают вертикальными шахтными стволами с подготовкой по рудному телу при ровной почве, но с подготовкой в породах лежачего бока при значительной мощности залежи или сложной гипсометрии почвы. При пологом падении залежи малой и средней мощности вскрывают наклонным шахтным стволом в породах лежачего бока. При наличии мощных наносов вскрытие производится вер­тикальными шахтными стволами. Подобные варианты можно ука­зать для наклонных и крутопадающнх залежей.

Угол склонения месторождения по простиранию влияет на вы­бор типа шахтного ствола при расположении его на фланге место­рождения. При угле склонения до 15—30 ^о обычно применяют вер­тикальные шахтные стволы, а при угле более 45^о—наклонные (для уменьшения длины квершлагов).

Разнообразие условий залегания рудных месторождений опре­деляет различие схем и порядка их подготовки. Подготовка поло­гих, наклонных и крутопадающих месторождений различной мощ­ности проводится этажными штреками, а при весьма большой мощности — этажными штреками и ортами. Подготовку горизон­тальных некрупных месторождений осуществляют главными штре­ками, а крупных — главными и панельными.

Угол падения и мощность рудного тела совместно влияют при выборе систем подземной разработки месторождений на способы доставки руды, возможность применения слоевой или подэтажной выемки, вид крепления выработанного пространства, условия уп­равления горным давлением и выпуска замагазинированной руды. Мощность залежи при крутом паденни ограничивает ширину очи­стного пространства, а при пологом — высоту блока. Поэтому влияние мощности залежи на технологию подземной разработки необходимо рассматривать в зависимости от условий залегания: отдельно при крутом и пологом падении.

Следует подчеркнуть особо, что угол падения рудного тела в значительной степени определяет способ доставки полезного ис­копаемого в очистном пространстве, а иногда и способ (порядок) отработки. Например, в горизонтальных (до 3°) или весьма поло­гих (до 10°) рудных телах возможна подача непосредственно в за­бой соответственно составов вагонеток или самоходных вагонеток. При мощности до 40—50 м такие рудные тела разрабатываются без разделения на этажи. По площади они разделяются на панели или блоки.

В пологих рудных телах доставка руды в очистном простран­стве искусственная, а разработка безэтажная и этажная, обычно с наклонным днищем. Этаж разрабатывается несколькими блоками. В наклонных рудных залежах применяется гравитацион­ная доставка руды по специальным устройствам — рештакам, же­лобам. Разработка этажная с горизонтальным и наклонным дни­щем. Наконец, в крутопадающих рудных телах доставка руды под действием собственной массы осуществляется непосред­ственно по лежачему боку. Разработка их этажная с горизон­тальным днищем.