Лекция 1
Введение: горные выработки.
Определение: горные выработки – это полости в земной коре, образовавшиеся в результате проведения горных работ в толще полезного ископаемого или в пустых породах. Могут быть весьма разнообразны по форме, размерам, положению в пространстве и назначению. В зависимости от назначения горные выработки делятся на разведочные и эксплуатационные.
Существуют две категории проходки горных выработок, различающихся в пространственном расположении – открытые и закрытые (подземные). Открытые горные выработки проводятся с поверхности Земли (расчистки, закопушки, канавы, дудки, неглубокие шурфы, карьеры, разрезы). Закрытые проводятся как наращивание открытых горных выработок под поверхностью Земли (шурфы, штольни, штреки, гезенки, орты, квершлаги и др.). Подземные горные выработки характеризуются разноориентирован-ностью, тогда как открытые горные выработки имеют ориентацию вертикально или наклонно до определенного угла. Существенное отличие вышеуказанных категорий проходки горных выработок заключается в том, что открытые горные выработки используются для опоискования и разведки полезных ископаемых, а подземные – как в разведке, так и при эксплуатации месторождений. Естественно и по стоимости работ.
Основная задача проходки горных выработок – это отбор проб для определения количественных и качественных характеристик полезных ископаемых и сопутствующих минералов, а также визуальное геологическое изучение строения россыпей или рудных тел.
Открытые горные выработки на россыпных месторождениях.
Проходка открытых горных выработок проводится во всех этапах поисков, разведки и доизучения месторождений.
К открытым разведочным горным выработкам на россыпных месторождениях относятся такие виды выработок как ямы, расчистки, копуша, дудки и шурфы, траншеи, канавы, карьеры и разведочные карьеры.
Ямы – проходят в основном припоисковых маршрутах для отбора малообъемных проб, а также для оперативного определения качества отработки полигонов добычных работ. Характеризуется произвольными формами и глубиной, не более 0,5 м и малым сечением (буквально в две лопаты). Место заложения выработки и объем пробы определяется геологом.
Расчистка – выработка в виде выемки, проводимая в покровных отложениях с целью обнажения коренных пород при геологической съемке и поисковых работах. Расчистки проводят вручную на склонах при мощности наносов 0,5−0,6 м. Размеры расчисток по низу 0,2x0,2 м, по верху 0,4x0,4 м. Место заложения выработки и объем пробы определяется геологом.
Копуша (закопушка)— выработка в виде выемки произвольной формы, проводимая в покровных отложениях с целью изучения покровного слоя и взятия пробы коренных пород при поисковых работах. Размеры копуши: поверху от 0,8x0,8 до 1x1 м; понизу 0,5х0,6 м; глубина от 0,5 до 1 м.
Шурф - вертикальная горная выработка квадратного или прямоугольного сечения, проводимая с поверхности Земли при поисках и разведке полезных ископаемых, а также при геологической съемке, инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях и т. д. Глубина шурфа может быть различной в зависимости от его назначения и глубины залегания вскрываемого объекта. Делятся по глубине проходки на мелкие (2-5 м), средней глубины 5-10 м, глубокие более 10 м и редко более 20—30 м. Неглубокие шурфы круглого сечения называются дудками. Шурфы, проходимые в неустойчивых и рыхлых породах требуют крепления, а глубиной более 10 м — обязательной вентиляции.
Разведочная канава — выработка, длина которой в 3 раза и более превышает ширину. Проводится с целью геологического изучения вмещающих и коренных пород, а также взятия проб по дну выработки. Площадь сечения канав от 0,6 до 20 м2. Глубина изменяется от 0,5 м до 5—7 м. Протяженность - от нескольких метров до 1 км и более. Является наиболее распространенным видом открытых горно-разведочных выработок, проводимых при поисках и разведке месторождений. Проходку канав проводят на всех стадиях геологических исследований: при поисково-съемочных работах масштабов 1:200 000, 1:50 000 и 1:25 000, при поисковых и разведочных работах масштабов 1:10 000, 1:2000, а также при подготовке запасов по категориям С2, С1, В и А.
С помощью канав проводят обнажения из-под рыхлых отложений мощностью до 5 м (иногда до 7 м) не только коренных пород, но и полезных ископаемых. Наибольший объем канав (до 75 %) проводится в период поисково-съемочных и поисковых стадий разведки, так как при незначительной стоимости по сравнению с другими видами горных работ они дают начальное представление о форме россыпей или рудного тела и количественно-качественных характеристик полезного ископаемого, что позволяет определить направление и объем дальнейших работ.
При вскрытии коренных пород канава задается вкрест простирания; при вскрытии рудных тел — по простиранию, при ширине выхода рудного тела не свыше 2 м или вкрест простирания до пересечения обоих контактов.
Также канавы используются для вспомогательных работ при добычных мероприятиях: для перехвата воды атмосферных осадков и талых вод (нагорные канавы); понижения уровня подземных вод (дренажные); для сбора вод (водосборные); для отвода карьерных и шахтных вод за пределы радиуса влияния карьерного и шахтного водоотлива (водоотводные); укладки различных инженерных коммуникаций и пр.
В основном проходка канав проводится механизированным способом, отбор проб вручную или с использованием специальных пробоотбойников. В редких исключениях канавы проходят вручную, что связано горнотехническими условиями объекта как крутизна склона, дороговизна использования техники при малых объемах и др. факторы.
Рис. 1
Рис. 1. Открытые горно-разведочные выработки:
1 – расчистка; 2 – копуша; 3 – канава; 4 – траншея; 5 – дно; 6 – борта; 7 – торец
Разведочная траншея — выработка, проводимая при разведке россыпных месторождений для взятия крупно объёмных проб. Она отличается от канавы большими размерами поперечного сечения и небольшой протяженностью. Ширина траншеи понизу обычно до 3 м, но может быть и до 40—80 м, глубина до 6 м. Однако известны случаи, когда глубина траншеи достигала 20 м. Угол наклона плоскости борта траншеи к горизонту называется углом откоса борта.
В зависимости от назначения различают траншеи капитальные (создают доступ транспорту с поверхности к разрабатываемому горизонту месторождения), разведочные (для разведки), дренажные (с целью дренажа и водоотлива).
Карьер – горное предприятие, представляющее собой совокупность разнообразных горных выработок (траншей, котлованов, рудоспусков и пр.) и осуществляющее разработку рудного месторождения полезного ископаемого открытым способом. При разработке угля открытым способом карьер называется угольным разрезом.
Разведочный карьер – открытая горно-разведочная выработка, обширная по площади, не имеющая явно выраженной длины и ширины, которая служит для изучения закономерности залегания пород, взятия технологических проб и попутной добычи полезного ископаемого. Отличительной особенностью разведочного карьера является незамкнутый контур (рис. 2).
а) б)
Рис. 2 Разведочный карьер:
а – карьер; б – элементы карьера: 1) покровные отложения; 2, 3) первый и второй уступы; 4) верхняя площадка; 5) торец уступа; 6) откос уступа; 7, 8) верхняя и нижняя бровки;