Основные принципы подземной разработки месторождений.

При подземной разработке необходимо выполнять следующие спе­цифические для нее принципы:

1. Минимальное распространение процессов деформаций и разру­шений в породах, покрывающих и подстилающих толщ.

2. Ведение горных работ всегда под "свежей кровлей" - "золотое правило" подземной разработки.

3. Планомерное управление обрушением вмещающих пород (уп­равление кровлей).

4. Предупреждение аварий:

а) прорывов воды, газов, нефти из подземных и поверхностных источников и старых выработок;

б) взрывов газа и пыли;

в) горных ударов и внезапных выбросов;

г) эндогенных пожаров и т.д.

5. Минимальное разубоживание ПИ.

6. Обеспечение безопасности труда и создание необходимых санитарно-гигиенических условий (профилактика проф.вредностей, обеспечение нормальной температуры, влажности, запыленности и т.д.).

Выполнение этих принципов подземной разработки, для конкрет­ных геологических условий и конкретных комплексов природных про­цессов в данном горном массиве, требует в первую очередь приме­нения соответствующих систем разработки и способов управления горным давлением, а точнее: выбора правильных способов управле­ния физическими процессами в данных конкретных условиях.

2. Горные предприятия. Запасы и потери полезного ископаемого

2.1. Горные предприятия.

Горное предприятие - это промышленное предприятие, на кото­ром ведется разработка месторождений полезных ископаемых.

Горное предприятие, предназначенное для добывания угля (или сланца) подземным способом, называют шахтой. В понятие шахты как самостоятельной производственно-хозяйственной единицы вклю­чаются наземные сооружения и совокупность подземных горных вы­работок.

Несколько шахт, имеющих единый технологический комплекс на поверхности для приема, переработки и отправки угля, образуют рудник.

По относительной метанообильности, т.е. по выделению метана на I т среднесуточной добычи шахты делятся на 5 категорий:

I категория - выделение метана до 5 м3 /т

II категория - -"- от 5 до 10 м3/т

III категория - выделение метана от 10 до 15 м3/т

Сверхкатегорные - -"- 15 м³/т и более

Имеются шахты, опасные по внезапным выбросам угля и газа;

шахты с выбросами породы.

Имеются и негазовые шахты, а также шахты» в которых выделя­ется углекислый газ (например. Подмосковный бассейн).

В зависимости от размеров месторождения для его разработки может быть построено несколько шахт. В этом случае месторожде­ние делят на части.

Часть месторождения, отведенная для разработки одной шахты, называется шахтным полем.

Между соседними шахтными полями обычно оставляют барьерные целики. Они предохраняют горные работы от прорыва воды и газов из отработанной шахты.

Границами шахтного поля являются ограничивающие его верти­кальные и горизонтальные поверхности. В случае негоризонтально­го залегания пластов обычно различают границы ш.п. по восстанию (верхняя граница) по падению (нижняя граница) и по простиранию (боковые границы).

1 - линия выклинивания (граница месторождения по простираний)

2 - сброс (граница по простиранию)

3 - техническая граница месторождения по восстанию

4 - граница разведанности (граница по падению)

5 - барьерные целики

При разделении месторождения на шахтные поля им по возмож­ности придают форму прямоугольникам, вытянутого по простиранию. В этом случае размеры шахтного поля определяются на основании технико-экономических расчетов»

При невыдержанных элементах залегания и наличии крупных нарушений, при необходимости оставлять целики под водоемами и сооружениями шахтные поля могут иметь самую различную конфигу­рацию.

Шахтное поле имеет 2 размера:

S - длину по простиранию - 6-10 до 12-20 км;

H - длину по падению - 4-5 км.

На чертежах и маркшейдерских планах шахтные поля со всеми расположенными в их пределах выработками изображают при пологом и наклонном падении пластов как проекции на горизонтальную плоскость, а при крутом падении - только на вертикальную плос­кость.

Кроме этих проекций дается разрез шахтного поля вкрест про­стирания пластов. Пласты угля здесь наносят с соблюдением их истинного угла падения.

Часть шахтного поля, расположенная по одну сторону от глав­ного ствола, называется крылом шахты. В зависимости от места за­ложения ствола шахтные поля могут быть двукрылыми и однокрылыми.

Запасы и потери угля.

Запасами называют полное количество полезного ископаемого в данном месторождении или его отдельных частях. В зависимости от мощности и условий залегания пласта, а также качества угля различают балансовые и забалансовые запасы полезного ископаемого

Балансовые - по качеству ПИ удовлетворяют требованиям (кон­дициям) их промышленного использования и при современном уровне техники и экономики пригодны для добывания.

Забалансовые - не удовлетворяют этим требованиям и поэтому их использование в настоящее время нецелесообразно. Но их мож­но рассматривать как объект промышленного освоения в дальней­шем с развитием и совершенствованием техники добычи, обогаще­ния и использования.

При разработке месторождения, отработке шахтного поля не все балансовые запасы могут быть выданы на поверхность. Часть из них остается в недрах и составляет потери. Та часть балан­совых запасов, которая может быть выдана на поверхность за вычетом потерь называется промышленными запасами.

Потери полезного ископаемого принято разделять на 3 группы;

I. Общешахтные.

2. Связанные с геологическими нарушениями.

3. Эксплуатационные.

Или на 2 группы - по площади и по мощности.

1. Общешахтные потери - в охранных целиках под зданиями и сооружениями, водоемами и другими поверхностными сооружениями, а также, в барьерных целиках, предназначенных для отделения шахтных полей и некоторых их участков друг от друга. Размеры этих потерь не связаны с применяемой системой разработки.

Потери угля в барьерных целиках. Эти целики работают на сжа­тие под влиянием веса пород покрывающей толщи и на сдвиг под влиянием напора воды, скопившейся в старых выработках. Их раз­меры можно посчитать по методу, предложенному В.Д.Слесаревым или с помощью эмпирических формул.

Эти потери нецелесообразно включать в потери одной из шахт.

Потери угля в охранных целиках. Эти целики оставляются под поверхностными сооружениями, водоемами и т.д. Их размеры опре­деляются на основании правил охраны сооружений от вредного вли­яния горных работ. Ориентированно размеры этих потерь можно при­нимать 0,5-2% при пологих пластах и I,5—4% при крутых от балан­совых запасов.

2. Потери, связанные с геологическими нарушениями определя­ются характером и числом нарушений, их ориентированием в шахт­ном поле, глубиной разработки и т.д.

3. Эксплуатационные потери. Они связаны с применением сис­тем разработки и технологией очистных работ. К этим потерям от­носятся: невынимаемые части целиков у подготовительных выработок, в очистном пространстве и на границах выемочных участков (их называют потерями по площади). Определяются они расчетом пос­ле определения размеров целиков; пачки угля, оставляемые в поч­ве или кровле, или между слоями угля (потери по мощности зависят от строения пласта и технологии работ).

К эксплуатационным относятся и потери от неправильного веде­ния горных работ (целики вследствие завалов и т.д.), от подзем­ных пожаров, выбросов, а также потери при транспортировании, пог­рузке и перегрузке ПИ (принимаются около 0,5% от балансовых за­пасов).

Часть балансовых запасов, которые могут быть выданы на по­верхность при разработке шахтного поля называются промышленными запасами. Они равны балансовым за вычетом потерь.

Количество ПИ, добываемого из месторождения, оценивается коэффициентом извлечения, который показывает какую часть балан­совых запасов добывают, т.е. выдают на поверхность.

При ориентировочных расчетах с достаточной степенью точнос­ти этот коэффициент (С) можно принимать равным:

для тонких пластов - 0,92-0,90; для пластов средней мощности - 0,88-0,85; для мощных пологих пластов - 0,85-0,82; для мощных крутых пластов - 0,80-0,75. При известных размерах шахтного поля промышленные запасы можно ориентировочно подсчитать по формуле:

где

Q - промышленные запасы ш.п., т;

S - размер ш.п. по простиранию, м;

H - размер ш.п. по падению, м;

m - мощность пласта, м;

g - средняя плотность угля, т/м³ (1,2-1,6);

С - коэффициент извлечения.

Если в ш.п. несколько пластов, то запасы по ним суммируются.

3. Основные параметры горных предприятий.

Основными параметрами шахт являются производственная мощность, срок службы и размеры шахтных полей. Эти параметры неразрывно связаны между собой. Их нужно тщательно определять, так как они во многом определяют всю экономику угледобычи.