Тема 10. Управление геомеханическими процессами при комбинированной разработке месторождений полезных ископаемых. 2 часа.
Классификация комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых. Особенности геомеханических задач при комбинированной разработке месторождений. Устойчивость подработанных бортов и уступов карьеров. Предпочтительные направления развития фронтов очистных работ в карьере и руднике. Особенности напряжённо-деформированного состояния промежуточной толщи и опорных целиков в зоне влияния карьера. Погашение подземных пустот в бортах и под дном карьера. Организация контроля безопасного ведения горных работ.
10.1. Классификация комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых.
Комбинированная (открытым и подземным способом) разработка — это самостоятельный способ извлечения полезных ископаемых из недр в пределах одного месторождения с присущими ему особенностями, достоинствами и недостатками. В основу выделения отдельных разновидностей комбинированной разработки положены принципы пространственного и временного сочетания открытых и подземных разработок в пределах одного месторождения (рис. 10.1).
Р
ис.
10.1. Схемы комбинированной разработки
месторождений.
При этом предполагается, что основным признаком пространственно-временного совмещения открытых и подземных горных работ является проведение их в зонах взаимного геомеханического влияния.
С точки зрения пространственного совмещения могут быть варианты совмещения открытых и подземных работ:
в вертикальном направлении (рис.10.1, схема 1);
в горизонтальном направлении (рис.10.1, схема 2);
в вертикальном и горизонтальном направлениях (рис.10.1, схема 3).
В отношении временного сочетания следующие варианты:
открыто-подземная разработка (открытые работы сначала, затем – подземные) – Бакальское, Дегтярское, Чулуктау, кимберлитовые трубки Якутии и др. месторождения;
подземно-открытая – Жезказганское, Шелеинское, Блявинское, Угольный ручей – Норильск 1, Никитовский ртутный рудник, рудники Криворожского бассейна, месторождения солей бора «Барон», меднорудные месторождения «Пимм», «Юнайтед Верде», вольфрамовый рудник «Гетчел» в США, месторождение каолина «Обербрис» в ЧССР, полиметаллический рудник «Крестмор» в Канаде, медное месторождение «Нчанга» в Танзании и др.;
одновременная (совместная) разработка открытым и подземным способом – Тырныаузское, Алтын-Топканское, Высокогорное, Гайское, Меджвежий ручей – Норильск 1, Тишинский рудник, Зыряновский карьер, рудники «Северный» и «Каула» ПО «Печенганикель», рудник «Магнезит», «Эрцберг» - Австрия и др.
При этом наибольшая степень взаимного влияния и технологической взаимосвязи происходит при одновременном ведении открытых и подземных работ, совмещённых в одной вертикальной плоскости; наименьшая степень – при последовательной и раздельной отработке карьерного и шахтного полей, совмещённых в горизонтальной плоскости.
При проектировании, строительстве и эксплуатации горнодобывающих предприятий с комбинированной (совмещенной) разработкой месторождений должны учитываться следующие основные факторы, определяющие специфические условия и представляющие опасность при ведении горных работ:
изменение физико-механических свойств массива горных пород, развитие процессов деформации и сдвижения горных пород с образованием трещин, воронок и провалов в результате ведения работ открытым или подземным способом;
нарушенность массива горных пород подземными выработками, наличие пустот отработанных камер и блоков в контуре карьера;
неблагоприятное воздействие массовых взрывов в карьере и подземном руднике (сейсмическое воздействие на массив горных пород, возможность загазованности горных выработок ядовитыми продуктами массовых взрывов, выброс горной массы в карьер при ведении подземных массовых взрывов и т.д.);
возможность возникновения аэродинамических связей между открытыми и подземными горными работами при комбинированной разработке месторождения;
возникновение пожаров при совмещенной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию;
внезапные прорывы воды в горные выработки карьеров и шахт.
В горной практике выделяется также повторная разработка месторождений (потерянных или оставленных ранее полезных ископаемых), которую некоторые специалисты относят к самостоятельному способу извлечения полезных ископаемых из недр, ввиду ее выраженной специфики. Однако следует заметить, что при повторной разработке рудных месторождений, гораздо чаще используют специальные методы добычи.
К специальным методам относят гидродобычу, выщелачивание, выплавление, бактериологический метод и т.д. Каждый из них обладает особой спецификой технологии добычи, основанной на физико-механических и физико-химических принципах, и, в ряде случаев, эффективно дополняет методы комбинированной и повторной разработки рудных месторождений (как коренных, так и переотложенных).
Причинами, побудившими вернуться к повторной разработке месторождений, могут быть:
изменение кондиций на полезное ископаемое;
снижение стоимости технологии горных работ;
разработка новых схем добычи;
появление высокопроизводительной техники и др.
Из всех перечисленных причин превалирующей является переоценка запасов месторождения. Она может быть следствием изменения кондиционного содержания полезных компонентов в рудах, переоценки потерянных при первичной отработке руд, устранения ранее мешавших факторов (отвод рек, осушение водоемов или массивов пород и др.), в результате влияния которых оставлены запасы.