3.4. Определение границ опасной зоны сдвижения
породного массива
Промышленные и гражданские здания, природные и культурные объекты подлежат охране от вредного воздействия подземной разработки.
При выемке руд под водными объектами горные выработки подлежат охране от прорывов воды и ее притока по трещинам опасных как для людей, так и для нарушения режима эксплуатации рудника.
Меры охраны должны обеспечивать следующие условия:
безопасность ведения горных работ, людей и техники в подрабатываемых горных выработках, охраняемых зданиях и сооружениях;
сохранность объектов в рабочем состоянии;
недопущение сверх нормативных потерь полезных ископаемых в охранных целиках.
Границы зон опасных сдвижений, трещин и обрушения на земной поверхности определяются относительно контуров выработанного пространства соответственно углами сдвижения – δ, β и γ и β1, разрывов – βII , γII, δII и β1 II, обрушения – βIII, γIII, δIII и β1 III – в коренных породах (рис. 3.2). В рыхлых отложениях и наносах границы зоны опасных сдвижений определяются углом φ (см. рис. 3.2).
Величину углов сдвижения и обрушения устанавливают в зависимости от геологического строения массива пород на основе наблюдений и инженерных изысканий. Углы сдвижения в слабых трещиноватых породах обычно принимают в пределах 30–500, в коренных устойчивых породах – 55–800, при влажных – 25–350, в обводненных – 20–300.
а
|
б
|
в
|
Рис. 3.2. Углы, определяющие границы зоны влияния очистной выемки на вертикальных разрезах. а – по простиранию рудных тел; б – вкрест простирания при наклонном падении; в – вкрест простирания при крутом падении. |
Защита поверхностных сооружений и выработок вскрытия от сдвижения пород достигается путем расположения их за пределами зоны сдвижения или оставления под ними охранных целиков (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Схема построения охранного целика.
Охранный целик строят на плане и разрезах по простиранию и вкрест простирания залежи с нанесением границ контура охраняемых объектов. Поскольку значения углов сдвижения имеют вероятностный характер, в целях повышения надежности принимаемых решений, вокруг границ основной зоны очерчивают предохранительную берму. Ширина предохранительной бермы зависит от категории охраняемого объекта и изменяется от 5 до 20 м иногда до 30 и более метров.
Пример построения охранного целика для административно-бытового комбината в условиях разработки пластового месторождения приведен на рис. 3.3. Контуры целика построены под углами сдвижения, определяемыми горно-геологическими особенностями месторождения и физико-механическими свойствами пород.
3.5. Вскрытие вертикальными стволами
Вскрытие вертикальными стволами в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород является наиболее распространенным способом при освоении месторождений. Расположение главных рудоподъемных и вспомогательных стволов зависит от принятой схемы проветривания и определяет порядок развития горных работ в шахтном поле.
При центральном расположении главного и вспомогательных стволов (рис. 3.4), при минимальном расстоянии между ними, компактно размещаются объекты промплощадки предприятия, ускоряется подготовка месторождения к очистной выемке. Однако при этом удлиняется путь вентиляционной струи, усложняется схема проветривания очистных забоев, возрастают утечки воздуха, затрудняется выход людей на поверхность, занятых на флангах месторождения.
|
Рис. 3.4. Схема вскрытия вертикальными стволами. а – центральная, б – диагональная: 1 – вспомогательный ствол, 2 – главный ствол, → направление воздушной струи. |
При диагональной, более распространенной, схеме вскрытия месторождения главный ствол располагается в центре шахтного поля, вспомогательные – на его флангах (рис. 3.4).
На компактном крутопадающем месторождении вскрытие осуществляется с расположением основного и вспомогательного стволов на разных флангах месторождения. Например, на руднике «Брансуик» (Канада) рудное тело было вскрыто основным стволом глубиной 915 м и вспомогательным (вентиляционным) стволом глубиной 130 м (рис. 3.5). Нарезка горизонтов выполнена через 45,7 м. Отметка самого глубокого горизонта – 854 м.
|
Рис. 3.5. Схема вскрытия рудника Брансуик. 1 – ствол №2; 2 – ствол №1; 3 - пальцевые рудоспуски; 4 – перепускные рудоспуски; 5 – дробилка; 6 – конвейер; 7 – бункер скипового подъема. |
Вскрытие вертикальными стволами, расположенными в висячем боку месторождения, при проектировании рудников принимается крайне редко. С одной стороны, это обусловливает оставление охранного целика, с другой – увеличивает объемы проходки квершлагов для нарезки горизонтов. Такое решение может быть продиктовано рельефом поверхности, ее застроенностью, наличием водоносных горизонтов, высокой нарушенностью и весьма неустойчивыми породами лежачего бока.
Для разработки обширных пологопадающих и наклонных залежей больших размеров вскрытие, как правило, осуществляют вертикальными стволами, пересекающими месторождение. В подобных условиях, несмотря на необходимость оставления барьерных целиков, это позволяет сократить сроки строительства и развития добычи руды, уменьшить эксплуатационные затраты, особенно транспортные расходы.
В период проходки стволов производят засечку будущих квершлагов и рудных дворов на проектируемых концентрационных горизонтах. Для ускорения развития добычных работ на первой стадии строительства рудника, шахтным стволом вскрываются обычно два-три этажа. В дальнейшем, для вскрытия нижележащих запасов, производится углубка ствола.