МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ
Hans Hamrin
По всему миру есть подземные шахты, использующих целый калейдоскоп методов и оборудования. Существует приблизительно 650 подземных шахт, ежегодная выработка каждой из которых превышает 150.000 тонн, что составляет 90% всей руды, добываемой западными странами. Кроме того, по существующим оценкам, есть 6.000 шахт меньшего размера с выработкой менее чем 150.000 тонн каждая. Каждая шахта уникальна; условия работы, тип установок и характер подземных работ зависят от вида полезных ископаемых и от локализации геологических формаций, а также от экономических условий: наличие рынка для определенного типа добываемых ископаемых и наличия источников финансирования. Некоторые шахты уже непрерывно работают более столетия, в то время как другие только начинают свою деятельность.
Шахты - места повышенной опасности, где большинство работ включает тяжелый физический труд. Рабочих подстерегают самые разные опасности: от катастроф (обвалы, взрывы и пожары) и несчастных случаев до вредного воздействия пыли, шума, высокой температуры и т.д. При должной организации работы на шахте защита здоровья и безопасности работников - один из центральных вопросов, который в большинстве стран регламентируется государственными законами и ведомственными правилами.
Шахты
Шахта - это предприятие, расположенное в коренной породе в толще земли, а работа шахтеров заключается в добыче руды, скрытой в массе горных пород. Шахтерам приходится бурить, закладывать заряд и взрывать скальную породу, чтобы добраться до руды, то есть, породы, содержащая смесь минералов, среди которых, по крайней мере, одно может, после переработки, представлять коммерческую ценность. Руду поднимают на поверхность и перерабатывают в концентрат.
Работа в толще горных пород на большой глубине под поверхностью земли требует специальной подземной инфраструктуры: нужна сеть шахтных стволов, выработок и отсеков, соединяющихся с поверхностью, по которым перевозят рабочих, механизмы и вынутую породу. Шахтный ствол - это главный вертикальный ход под землю, где боковые заезды соединяют околоствольный двор с выработками. Внутренняя наклонная выработка связывает между собой разные уровни (выработки, находящиеся на разной глубине). Вся подземная инфраструктура должна быть соответствующим образом оборудована: иметь вытяжную вентиляцию, подачу свежего воздуха, электроэнергии, воды и сжатого воздуха, систему дренажа и насосов для сбора просочившейся почвенной воды, систему связи.
Подъемные механизмы и системы
Снаружи шахту видно по шахтному копру - высокому строению на поверхности. Копер находится непосредственно над шахтным стволом - главной магистралью шахты, через которую шахтеры попадают на место работы и покидают его; через него же подается энергия, спускается оборудование, а руда и отходы поднимаются на поверхность. Оборудование шахтного ствола и подъемника зависит от необходимого объема работ, глубины и т.д. Каждая шахта должна иметь, по крайней мере, два шахтных ствола, для обеспечения запасного выхода в случае аварийной ситуации.
Подъем и передвижение по шахтному стволу регулируется строгими правилами. Подъемное оборудование (например, шахтная подъемная машина, тормоз, канат) проектируется с большим запасом прочности и проверяется через определенные промежутки времени. Внутренняя часть шахтного ствола регулярно инспектируется (инспектирующие стоят на крыше клети). На всех уровнях есть кнопки аварийного торможения.
На каждом уровне выход шахтного ствола закрыт решетками, которые открываются, только когда клеть находится на уровне. Когда клеть приезжает и полностью останавливается, решетки автоматически деблокируются. Клеть может двигаться вверх или вниз по шахте только после того, как шахтеры вошли в нее и закрыли двери клети. Клетью управляет либо оператор, либо сами шахтеры (инструкции вывешены на каждом уровне). Обычно шахтеры хорошо представляют себе возможные опасности при спуске по стволу и при подъеме, и несчастные случаи происходят редко.
Алмазное бурение
Перед началом разработки месторождение полезных ископаемых внутри горных пород должно быть отмечено на карте. Необходимо определить расположение рудного тела, его длину, ширину и глубину залегания, чтобы получить трехмерное изображение месторождения.
Алмазное бурение применяется, чтобы исследовать массу горных пород. Бурение может быть произведено от поверхности или из штольни в подземной шахте. Бур, армированный небольшими алмазами, добывает цилиндрический керн, который последовательно захватывается серией трубок (керноприемником). Керн достают и анализируют, чтобы выяснить, что находится внутри горной породы. Отрезки керна осматривают визуально; отрезки, содержащие руду, раскалывают и анализируют на содержание металла. Требуются обширные работы по бурению, чтобы определить локализацию месторождений полезных ископаемых; скважины бурят как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях через определенные интервалы, чтобы определить размеры рудного тела (см. рис. 74.9).
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 74.9 Схема расположения скважин. Гарпенберг, свинцово-цинковая шахта в центральной Швеции
--------------------------------------------------------------------------------
Подготовка шахты к эксплуатации
Подготовка шахты к эксплуатации требует проведения предварительного создания инфраструктуры, необходимой для последующей проходки забоев и обеспечения работы шахты. Стандартная инфраструктура, которая формируется методом бурения, взрывания и выемки породы, включает в себя горизонтальные выработки, уклоны и вертикальные или наклонные гезенки.
Проходка шахтного ствола
Проходка шахтного ствола связана с выемкой горной породы и продвижением вниз. Ее обычно выполняет подрядчик, а не сама шахта. Для такой работы необходимы опытные рабочие и специальное оборудование, например, специальный проходческий копер, подъемник с большой подвесной бадьей, многочелюстный грейфер для погрузки породы.
Бригада, углубляющая шахтный ствол, подвергается различным опасностям. Они работают на дне глубокой горной выработки. Люди поднимаются в той же бадье, что и оборудование и взорванная горная порода. На дне шахтного ствола негде укрыться от падающих предметов. Естественно, проходка шахтного ствола - работа для опытных специалистов.
Проходка квершлага и бремсбергов (наклонных съездов и въездов)
Квершлаг - горизонтальная или (реже) наклонная подземная выработка, использующаяся для транспортировки породы и руды. Проходка квершлага - стандартный этап при работе шахты. В механизированных шахтах для бурения забоя используются двойные электрогидравлические буровые каретки. Обычно профиль квершлага имеет сечение 16.0 
, а забой бурится на глубину 4.0 м. Взрывчатое вещество (обычно аммиачная селитра в топочном мазуте) заливается в пробуренные отверстия пневматически со специальной тележки. Используются быстродействующие неэлектрические детонаторы.
Уборка руды выполняется с помощью погрузочно-транспортной машины (см. рис. 74.10), вмещающая примерно 3.0 
груза. Отбитая порода транспортируется прямо к системе рудного ската и перемещается на вагонетку для дальнейшей откатки. Бремсберг - это подземная наклонная горная выработка, соединяющая два или больше шахтных горизонта. Их уклон колеблется от 1:7 до 1:10 (то есть очень крутой, если сравнивать с обычными дорогами). Предназначен для спуска полезного ископаемого на транспортный горизонт этажа или шахты . Бремсберги часто прокладываются по спирали, по типу винтовой лестницы. Проходка бремсбергов - стандартная операция при подготовке шахты; для нее используется то же оборудование, что и для проходки квершлага.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 74.10 Погрузочно-транспортная машина
--------------------------------------------------------------------------------
Проходка гезенка (восстающей выработки)
Следующая часть документа