Сдвижение и обрушение горных пород. Схемы вскрытия месторождений

В результате выемки полезного ископаемого образуется выработанное пространство, которое постепенно, по мере разработки месторождения, увеличивается настолько, что устойчивость его нарушается и оно заполняется обрушающимися породами. Через определенное время обрушение достигает поверхности, что приводит к образованию зон сдвижения и обрушения. В зоне сдвижения происходит оседание участка земной поверхности без нарушения ее сплошности. В зоне обрушения участок земной поверхности подвергается оседанию террасами с образованием трещин и переходом в обрушение (рис. 25.1).

Как следует из рисунка, зоны сдвижения и обрушения можно определять с помощью углов сдвижения и обрушения горных пород. Эти углы получают следующим образом. На разрез вкрест простирания наносят точки, в которых проявилось сдвижение поверхности. Эти точки соединяют с контуром месторождения на горизонте, до которого произведена разработка. Таким образом устанавливают углы сдвижения и обрушения поверхности в лежачем и висячем боках, а также по простиранию месторождения.
Следует отметить, что горные выработки и поверхностные здания и сооружения, находящиеся в пределах зоны сдвижения, могут выходить из строя даже при незначительных деформациях. Чтобы этого не случилось, поверхностные сооружения и выработки должны находиться за пределами зоны сдвижения или, в крайнем случае, необходимо под ними оставлять охранные целики из полезного ископаемого. Заметим, что последующая разработка таких целиков сопряжена с большими потерями полезного ископаемого и значительными материальными затратами.
Из простых способов вскрытия наиболее распространенным вариантом для крутых и мощных угольных месторождений является вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения горных пород (рис. 25. 2, а). При такой схеме вскрытия не требуется оставления охранного целика. Единственным недостатком является увеличение длины квершлагов с понижением уровня горных работ.
Вскрытие вертикальным шахтным стволом, расположенным в висячем боку месторождения (рис. 25.2, б), осуществляется лишь в тех случаях, когда по условиям рельефа или застроенности поверхности нельзя ствол расположить в лежачем боку или когда породы лежачего бока сильно обводнены или неустойчивы.
Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пройденным по месторождению (рис. 25.2, в), встречается крайне редко из-за необходимости оставления значительных запасов полезного ископаемого в целиках.
Вскрытие вертикальным шахтным стволом, пересекающим месторождение (рис. 25.2, г), осуществляют при разработке маломощных большого простирания пологих залежей бедных руд. Необходимость оставления полезного ископаемого в охранном целике для предохранения ствола от разрушения не является препятствием для применения такой схемы вскрытия по двум причинам: во-первых, запасы в охранном целике незначительны по сравнению с общими запасами, а во-вторых, сокращается длина квершлагов.

Вскрытие наклонным шахтным стволом, расположенным в лежачем боку месторождения за зоной сдвижения пород (рис. 25.3, а), применяют для наклонных и пологих рудных залежей и мощных угольных пластов. Достоинством такой схемы вскрытия является незначительная длина квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.
Следует отметить, что схема вскрытия наклонными шахтными стволами, расположенными в лежачем боку, применяется и при разработке мощных крутых месторождений (рис. 25.3, б). Основное достоинство этой схемы вскрытия заключается в возможности использования высокопроизводительного конвейерного транспорта. Практика работы рудника им. С. М. Кирова (Кривбасс) показала, что через один такой ствол можно выдавать на поверхность до 12—15 млн. т и более руды в год. Основной недостаток такого варианта вскрытия — большая длина наклонных стволов.
Вскрытие месторождения штольней применяется при гористом рельефе местности (рис. 25.4). Штольни можно располагать как в лежачем, так и в висячем боку залежи. Большое внимание следует уделять месту заложения штольни. Так, устье штольни должно располагаться выше уровня воды в горной долине с учетом возможного разлива рек. Наземные сооружения штольни не должны подвергаться оползням и лавинам. Основными преимуществами вскрытия месторождений штольнями являются отсутствие расходов по подъему и водоотливу, высокие скорости проведения вскрывающей выработки, простота комплекса поверхностных сооружений и др.