Вскрытие месторождения полез­ного ископаемого

ВСКРЫТИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ полезного ископаемого, проведение горных выработок для обеспечения доступа с поверхности к залежам полезного ископаемого (ПИ) в недрах. Главные цели вскрытия месторождения - подготовка к выемке ПИ, создание транспортных связей между очистными забоями (местом добычи ПИ) и пунктами приёма его на поверхности, обеспечение условий для безопасного перемещения людей, вентиляция шахт и рудников. Основными видами вскрывающих выработок являются капитальные траншеи, вертикальные и наклонные стволы, наклонные транспортные съезды и штольни. Разнообразие способов и схем вскрытия месторождения определяется многообразием форм и условий залегания ПИ.

Вскрытие месторождения при разработке ПИ открытым способом (карьерное) осуществляется обычно с помощью капитальных траншей и полутраншей (горно-капитальные вскрышные работы), реже посредством шахтных стволов, штолен, капитальных рудоспусков и других подземных выработок, обеспечивающих транспортную связь между пунктами погрузки горной массы в карьере и пунктами её разгрузки на поверхности (рисунок 1). Траншеи используют для вскрытия месторождения в равнинной местности, полутраншеи - в холмистой. В отдельных случаях производят бестраншейное вскрытие месторождения (с помощью башенных экскаваторов и кабельных кранов, а также землесосных снарядов). В зависимости от конфигурации карьерного поля в плане, его глубины, производственной мощности и вида используемого транспорта трасса вскрывающих карьерное поле горных выработок может быть простой (на борту карьера не меняет своего направления) или сложной (тупиковой, петлевой, спиральной и др.).

При вскрытии месторождения с применением средств гидромеханизации горные выработки не только открывают доступ к залежам ПИ, но и создают акваторию для работы плавучих земснарядов или землесосного оборудования. В зависимости от вида вскрывающих выработок различают вскрытия месторождения пионерным котлованом (выработка проводится в виде сектора в пределах карьерного поля с последующим заполнением грунтовыми водами), траншеей-каналом (выработка проводится в контур месторождения, водой заполняется из расположенного вблизи водоисточника) и заводнением поверхности месторождения (осуществляется при расположении карьера выше уровня вод в водоисточнике, подъём воды производят плотинами, насосами и др.). В последнем случае предварительно обваловывают заполняемое водой пространство специальными дамбами.

Вскрытие месторождения при разработке ПИ подземным способом зависит от формы и условий залегания рудных тел, жил и пластов; может осуществляться простыми или комбинированными способами. К простым относятся способы вскрытия шахтного поля основными вертикальными и наклонными выработками и штольнями (со вспомогательными и вентиляционными вертикальными и наклонными стволами, наклонными транспортными съездами, штольнями), проходимыми с поверхности сразу на всю глубину распространения месторождения (рисунок 2 а, б). Комбинированные способы представляют собой разные сочетания простых способов, обусловленные спецификой горно-геологических условий залегания и большой глубиной разработки (рисунок 2 в, г). Способ вскрытия месторождения определяет этапность вскрытия (одноэтапное или многоэтапное вскрытие), величины первого и последующих этапов, расположение основных (концентрационных и эксплуатационных) горизонтов; формирует рудо- и грузопотоки, расположение промышленных площадок, транспортных, энергетических, тепловых и других коммуникаций, порядок водопонижения и осушения месторождения.

В отличие от вскрытия угольных и других пластовых месторождений вскрытие рудных месторождений характеризуется многообразием пространственного расположения выработок в породном массиве. Это объясняется тем, что все угольные пластовые месторождения имеют, как правило, относительно постоянный вещественный состав ПИ, выдержанные и правильные линейные параметры и размеры залегания, которые легко поддаются геометрическому и аналитическому описанию. Каждое же рудное месторождение имеет свои особенности, горно-геологические характеристики и сложную морфологию, что требует индивидуального решения вопросов вскрытия и подготовки, порядка и последовательности выемки ПИ.

При подземной разработке медно-колчеданных, сульфидных и урановых месторождений, отбитые руды которых склонны к самовозгоранию, а пыль взрывоопасна, целесообразно обособленное проветривание выемочных и подготовительных участков. Для таких условий разработан комбинированный способ секционно-блокового вскрытия месторождения в шахтном поле с фланговым или центральным проветриванием каждой секции. С этой целью проходят и оборудуют специальные стволы, которые, помимо подачи свежего воздуха в секцию-блок, могут выполнять ряд вспомогательных функций. Выдача руды на поверхность из всех секций осуществляется централизованно по основным скиповым стволам. Секционно-блоковый способ вскрытия месторождения применяют также для соляных и обводнённых месторождений, при больших размерах шахтного поля, при значительной глубине разработки, когда вентиляторы оказываются малоэффективными. Кроме того, при прорыве воды, самовозгорании отбитой руды, обрушении вмещающих пород и взрыве сульфидной пыли или газа можно быстро изолировать участок (секцию) или крыло шахтного поля посредством секционно-блоковых водогазозащитных или противопожарных перемычек и обособленно эксплуатировать и проветривать остальную часть шахтного поля.

Вскрытие россыпных месторождений (алмазов, золота, олова, редкоземельных элементов и др.). Простота залегания россыпных месторождений предопределяет небольшое число способов и схем вскрытия: вертикальными и наклонными стволами и автотранспортными съездами (погребённых россыпей), штольнями и открытыми траншеями-канавами (террасовых россыпей).

В условиях горной местности для отработки террасовых россыпей и обводнённых коренных рудных месторождений применяют простой способ вскрытия штольнями. Штольни используют также для предварительного осушения месторождений и постоянного водоотлива. При глубине залегания россыпей до 10 м и значительном водопритоке (затрудняющем проходку вертикальных и наклонных выработок и удорожающем водоотлив) вскрытие месторождений осуществляется открытыми траншеями.

Комбинированное комплексное поэтапное вскрытие месторождений заключается в поступательно-последовательном освоении и объединении близко расположенных групп месторождений рудного поля и удалённых рудоносных участков месторождения (рисунок 3). При этом упрощаются технологические схемы подземных и поверхностных рудо- и грузопотоков, уменьшается число промышленных объектов и коммуникаций, сокращаются площади земельных отводов и, соответственно, снижается негативное техногенное воздействие на окружающую среду.

Лит.: Шорохов С. М. Разработка россыпных месторождений и основы проектирования. М., 1963; Агошков М. И., Малахов Г. М. Подземная разработка рудных месторождений. М., 1966; Трубецкой К. Н. О совместном вскрытии карьерного и шахтного полей при комбинированной разработке месторождений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1968. №4; Воронюк А. С. Рациональные схемы и параметры вскрытия рудных месторождений. М., 1993.