Виды уклонов шахт

Шахта — производственный объект, осуществляющий добычу полезного ископаемого с помощью системы подземных горных выработок [3].

До середины 20 века под термином «Шахта» понималась вертикальная или наклонная горная выработка, пройденная с поверхности земли по полезным ископаемым для разведки или вскрытия месторождений.

Современная шахта представляет собой взаимосвязанную производственную систему подземного хозяйства и технологического комплекса поверхности шахты.

Наряду с сетью подземных горных выработок и комплексом зданий (помещений), сооружений и устройств на поверхности, составными элементами шахт служат: устройства, оборудование, а также средства механизации и автоматизации производственных процессов; оборудование и устройства энергоснабжения; средства и устройства, обеспечивающие безопасную и комфортную работу; средства связи и управления; сооружения и средства, обеспечивающие охрану окружающей среды [4].

Характер ведения горных работ на шахте связан с видом и условиями залегания полезных ископаемых, которые предопределяют средства и способы добычи, организацию работ, режим работы горного предприятия. В единой структуре шахт можно выделить взаимосвязанные в пространстве и во времени зоны ведения очистных работ, работ по воспроизводству фронта очистной выемки, работ, связанных с шахтным транспортом, вентиляцией шахты, дегазацией, водоотливом, энергообеспечением и др. Деятельность шахт в условиях разработки залежей, опасных по газу, внезапным выбросам и суфлярным выделениям, при выделении в шахтную атмосферу взрывоопасных или токсичных газов предопределяет особый режим работы подземного предприятия.

Современная шахта — предприятие, добыча полезных ископаемых на которых, как правило, ведётся на принципах комплексной механизации и автоматизации.

Очистные забои рудных шахт, выемка полезных ископаемых в которых осуществляется в процессе буровзрывных работ, оснащены самоходными буровыми, погрузочными, погрузочно-доставочными и другими машинами и оборудованием [3].

Подготовительно-нарезные работы и горнопроходческие работы характеризуются широким развитием комбайновой технологии на рудниках различных видов самоходного безрельсового оборудования, самоходных полков и другие. Все эти и другие основные и вспомогательные работы и производственные процессы, средства механизации и автоматизации, которыми они обеспечиваются, а также горные выработки, где они осуществляются, на современных шахтах взаимоувязаны в технологических схемах горнодобывающего предприятия. Наряду с шахтами, использующими традиционные технологии, на современном этапе организовано горнодобывающее производство на гидрошахтах, а также на шахтах, действующих на нефтяных месторождениях.

Срок существования шахт устанавливается технико-экономическим расчётом, который зависит от обеспеченности соответствующими запасами полезных ископаемых, вида добываемого сырья, производственной мощности предприятия и других факторов. Обычно этот срок составляет 15−40 лет. Минимальные сроки существования шахт 15−20 лет. Иногда золоторудные шахты, а при небольшой мощности также другие предприятия, эксплуатирующие богатые месторождения некоторых металлов, ценных видов неметаллического сырья, действуют 5−10 лет. Максимальные сроки 100 лет и более (в редких случаях), но обычно 40−50 лет у крупных угольных (сланцевых), а также рудных шахтах. При значительных запасах полезных ископаемых, определяющих длительную службу шахт, на предприятии производится реконструкция или техническое перевооружение. В случае изменения горно-геологических, гидрогеологических или технико-экономических условий разработки месторождения может производиться консервация шахт, а после полной отработки или списания балансовых запасов месторождения и при отсутствии перспектив их прироста — ликвидация шахт (порядок и условия их проведения регламентируются специальной инструкцией).

Штольня — горизонтальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и обычно предназначенная для добычи полезных ископаемых или обслуживания горных работ. Является основной вскрывающей выработкой при разработке месторождений в районах с гористым рельефом [4].

В зависимости от назначения штольни бывают вентиляционными, эксплуатационными, разведочными, водоотливными, очистными и др.

Штольни служат: 1) для разведки месторождения; 2) для отведения воды из рудника; 3) для проветривания его; 4) для уменьшения высоты подъема воды из выработок, лежащих ниже горизонта штольни; 5) для проведения воды к подземным машинам; 6) для доставки добытых ископаемых на поверхность и необходимых для производства материалов в рудниках; 7) для производства очистной добычи, когда штольня проводится по месторождению. Они разделяются так: разведочные штольни — исследуют детально более верхние горизонты месторождения, в отличие от глубоких штолен при глубоком залегании. Наследственный или главный — водоотливные штольни, при их проведении устанавливается известное право пользования ими. Окружные штольни — это длинные штольни, отводящие воду из целой системы рудников. Откаточные, вентиляционные штольни служат для откатки, для проветривания. Обводные штольни — проводятся вокруг шахт для удержания притока поверхностных вод.

Наклонный ствол — наклонная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для тех же целей, что и вертикальный ствол. Наклонный ствол в большинстве случаев проводят по пласту, реже — по породам [3].

Ствол оборудуется канатным подъёмом для выдачи полезного ископаемого в вагонетках или скипах либо конвейерами. Применение рельсового транспорта практикуется при углах наклона до 35°. При больших углах наклона применяют скиповой подъём. На крупных шахтах стволы с углом наклона до 18° оборудуют конвейерами.

Достоинства наклонных стволов для вскрытия шахтного поля: возможность полной конвейеризации для выдачи полезного ископаемого от очистного забоя до поверхности, большая производительность ствола, сокращение сроков строительства шахты и меньшие по сравнению с вертикальными стволами капитальные затраты. Недостатки: большая длина ствола по сравнению с вертикальными при вскрытии одного и того же пласта, большая стоимость поддержания и обслуживания.

При вскрытии месторождения наклонным стволом, пройденным в породах лежачего бока параллельно месторождению, от ствола шахты до рудного тела проводят квершлаги, длина которых значительно меньше, чем при вскрытии вертикальным стволом. Разница в длине квершлагов тем ощутимее, чем меньше угол падения месторождения и чем глубже оно расположено. Вспомогательные стволы на флангах месторождения в этом случае могут быть также наклонными или вертикальными.

При вскрытии наклонным стволом, пройденным по месторождению, квершлаги отсутствуют, и стоимость проходки ствола частично окупается попутно добываемой рудой. Однако, кроме недостатков, присущих любому наклонному стволу, в этом случае возникает необходимость оставления охранного целика с обеих сторон от ствола; ширина этого целика возрастает с глубиной разработки.

Вскрытие наклонным стволом (рисунок 1.1) по месторождению может оказаться целесообразным только для тонких, слаборазведанных пологопадающих и наклонных жил с небольшой глубиной распространения.

Недостатки, присущие наклонным стволам, ограничивают область их применения.

Рисунок 1.1 — Схема вскрытия наклонным стволом.

1- главный подъемный ствол; 2 — вспомогательный наклонный ствол на фланге месторождения; 3 — границы зоны сдвижения.

Когда подъем руды осуществляется с помощью подъемной машины в скипах или вагонетках, наклонные стволы целесообразно применять для вскрытия рудных тел с углом падения от 10 до 30°. В этом случае недостатки наклонных стволов компенсируются резким уменьшением длины квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.