Техника разведки месторождений полезных ископаемых фгбоу впо пермский государственный национальный исследовательский университет
 Скачать 3.23 Mb.
|
|
ТЕХНИКА РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ФГБОУ ВПО ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра поисков и разведки месторождений полезных ископаемых г.Пермь, 2016 г. Горные выработки кровля почва Горная выработка – это искусственное сооружение в виде полости в недрах Земли. бок Вертикальные Горизонтальные Наклонные Могут иметь выход на земную поверхность или не иметь и тогда называются слепыми горными выработками По положению в земной коре горные выработки делятся на Вертикальные горные выработки Поперечное сечение обычно прямоугольное или в виде окружности с обязательной крепью. Имеет большую глубину и поперечное сечение, которое обычно имеет форму окружности и обязательно проходится и держится с крепью, часто специальной. Часто вертикальный ствол называют шахтой, но шахта – это предприяте включающее в себя совокупность горных выработок Шахто-шурф - термин применяющийся в ГРР, обозначает шурфы глубиной от 5,0-8,0 до 50,0 и более м и сечением более 9 м2 Шурф h до 5-8 м шахто-шурф - горизонтальная горная выработка, имеющая выход на дневную поверхность, глубже, чем шурф, h 10-50 м ствол h > 50 м слепой ствол ствол Земная поверхность шахто-шурф - горизонтальная горная выработка, имеющая выход на дневную поверхность, глубже, чем шурф, h 10-50 м ствол h > 50 м слепой ствол гезенк Вертикальные горные выработки Горизонтальные горные выработки штрек А Разрез по сечению А штрек полевой – пройденный по пустым породам Земная поверхность шурф ствол слепой ствол гезенк ствол квершлаг штольня просек орт или рассечка шахто-шурф Вертикальные и горизонтальные горные выработки штрек Наклонные горные выработки Наклонные горные выработки имеющие выход на земную поверхность: наклонный ствол, шурф, штольни. Наклонные горные выработки не имеющие выход на земную поверхность: бремсберг, уклон, скат, ходок, печь. Земная поверхность шурф ствол слепой ствол гезенк ствол квершлаг штрек полевой штольня просек орт или рассечка шахто-шурф бремсберг уклон скат ходок Вертикальные, горизонтальные и наклонные горные выработки Открытые горные выработки применяемые при ГРР 1. Канавы разведочные 2. Траншеи разведочные 2. Шурф, шурфы с рассечками 3. Дудки 4. Шахто-шурфы (разведочные шурфы), шахто-шурфы с рассечками 5. Штольни 6. Пахарные канавы (устар.) 7. Карьеры опытно-промышленные и карьеры технологического опробования Канава – открытая горная выработка, трапециевидного, прямоугольного или ступенчатого поперечного сечения имеющее длину значительно превышающею ширину по дну и глубину, проходимая с целью вскрытия и опробования полезного ископаемого. Обычная глубина без крепления бортов в зависимости от устойчивости пород составляет от 1 до 4-6 м. Обычная длина – 5-15 и более метров. Проходка осуществляется вручную, механической лопатой или горно-взрывным способом в зависимости от категории пород. Проходка канав проводится на стадии поисков, оценки и разведки. Пересечение полезного ископаемого с помощью канав может быть сплошным или частичным, вкрест, по простиранию или произвольно. Способ опробование с помощью канав может быть любым: штуфной, бороздовый, точечный, задирковый, валовый, горстевой и способом вычерпывания. Канавы и траншеи Траншея – открытая горная выработка, трапециевидного, прямоугольного или ступенчатого поперечного сечения имеющее длину значительно превышающею ширину и глубину с целью вскрытия и опробования полезного ископаемого. Отличие траншеи от канавы заключается в ширине по верху, по дну и по глубине проходке. Обычно эти параметры у траншеи выше, чем у канавы. Ширина по дну у траншеи может быть 10 и более метров. Проходка траншей обычно механическое или горно-взрывное проводится на стадии оценки и разведки. Пересечение полезного ископаемого с помощью канав может быть сплошным или частичным, вкрест, по простиранию или произвольно. Способ опробование с помощью канав может быть любым: штуфной, бороздовый, точечный, задирковый, валовый, горстевой и способ вычерпывания. Основное опробование с помощью траншей – это технологически опробование с отбором проб большого объема 50-10 до несколько тысяч м3 или т. ширина по верху ширина по дну Углы откоса бортов h Глубина Параметры канавы и траншеи Поперечные сечения сечение канав и траншей: а – прямоугольное сечение, б – трапецевидное, в – ступенчатое прямоугольное, г – ступенчатое трапецевидное, д – ступенчатое трапецевидное прямоугольное Ширина канав и траншей поверху или на уровне земной поверхности определяется исходя из глубины выработки и принятым углом откоса бортов. Устойчивый угол откоса бортов (θ) у сыпучих (рыхлых) пород, лишенных сил сцепления, обычно равен углу естественного откоса (f), под которым понимают наибольший угол, образуемый откосом свободно насыпанной горной массы в состоянии равновесия с горизонтальной плоскостью и зависит от крупности и формы частиц породы, а также от водонасыщенности. Устойчивый угол откоса θ бортов канав и траншей: θ=45°+φ/2, где φ — угол внутреннего трения. Угол внутреннего трения скальных трещиноватых пород всех типов (нарушенных и ненарушенных взрывом): 38 - 42° несвязных и глинистых пород: 20 - 38° К примеру у лёссов угол внутреннего трения 26 - 29°, каолиновых глин 26 - 16°. Чаще всего угол откоса бортов у канав и траншей принимают равным 50—70°. Прямоугольная форма с отвесными бортами принимается в устойчивых породах или мерзлых грунтах. В талых наносах такая форма может приниматься только при наличии крепи. Трапециевидная форма - не требует крепи даже в рыхлых породах, поскольку угол откоса бортов может быть принят равным углу естественного откоса. Обычно глубина трапециевидных канав не превышает 2 м, исключительно в редких случаях 4-6 м. Ступенчатую форму обычно придают глубоким канавам (более 2 м). Ширину подуступа принимают равной 0,5 м. Такие канавы не крепят. Ступенчатая канава с вертикальными бортами применима только в мерзлых или скальных, полускальных грунтах. При наличии разнопрочных пород в наносах канаве придают переменный угол откоса борта. Такая форма канавы в основном приемлема в песчано-глинистых породах, склонных к оплыванию под действием атмосферных осадков. Если наносные отложения однородного состава, то угол откоса борта соблюдается одинаковым на всей глубине их заложения. Канавы и траншеи, как правило проводятся по рыхлым грунтам, а углубка в горенные породы осуществляется до глубин 0,5 м в зависимости от степени выветрелости, часто, просто до появлення коренных пород. Траншеи, как правило, имеют трапециевидное сечение. Бортам придается устойчивый угол откоса, поскольку траншею никогда не крепят. Сечение канавы и траншеи Угол откоса борта H (h) a b c θ α α = 90-θ c = h tg α b = а +2 с Основные формулы для канав и траншей S – прямоугольника или трапеции V = S l, где l – длина канавы, траншеи Ширина бортовой призмы, Ширина бортов откоса Угол бортовой призмы h1 уступ, ступень h2 H (h) – глубина канавы, траншеи, h1 – глубина ступени или уступа h2 – глубина от ступени (уступа) Шурфы, шурфы с рассечками, шахто-шурфы Шурф разведочный – вертикальная горная выработка прямоугольного сечения с выходом на дневную поверхность с целью вскрытия и опробования полезного ископаемого и вмещающих пород. Шурф разведочный с рассечкой – тоже, что и шурф, но с ортом небольшой длины пройденным с борта шурфа, для вскрытия и дополнительного опробования полезного ископаемого. Шахто-шурф – термин часто употребляемый в ГРР для обозначения глубокого разведочного шурфа большого поперечного сечения с креплением стенок шурфа. Шурфы, одни из самых распространенных разведочных выработок, проходят на всех стадиях геологических исследований — при съемке, как картировочные шурфы, поисках, как поисковые и при разведке, как разведочные шурфы. Классификация шурфом по назначению, глубине и размеру поперечного сечения:
2. Глубиной от 5 до 40 и более метров , сечением до 12-16 м2 – разведочные шурфы или шахто-шурфы с обязательным креплением бортов По глубине шурфы условно делят на мелкие (до 5 м), средней глубины (до 10 м) и глубокие (до 40 м). При крепление бортов горной выработки появляться понятие сечения в свету и сечения в черне. Поперечное сечение горной выработки в свету (1) — поперечное сечение горной выработки по внешнему контуру крепи. Поперечное сечение горной выработки вчерне (2) — поперечное сечение горной выработки без учета крепи или по внутреннему контуру крепи. Поперечное сечением в проходке (3) — сечение горной выработки, образованное в результате отбойки и выемки горной породы в незакрепленном состоянии. Это действительные размеры, которые получаются в результате проведения выработки. Обычно они на 5-7% и более превышают размеры вчерне. Следствием являются различие в площадях поперечного сечения в свету, черне и в проходке. Дудка – вертикальная разведочная горная линия имеющая выход на поверхность, проходящая с целью опробования полезного ископаемого, круглого или овального сечения, часто без крепление бортов и глубиной до 5 м. Дудка может быть и глубокой до 30-40 м. В этом случае она проходится с крепление бортов. В последнее время дудки в ГРР используются редко. Шахто-шурфы (разведочные шурфы) Проходка шахто-шурфов с различными вариантами крепления бортов Штольни – горизонтальная горная выработка с выходом на дневную поверхность с креплением бортов и кровли. Обычно штольня закладывается при благоприятных географических условиях в бортах долин рек или по склонам. Поперечное сечение штолен при ГРР обычно 2-8 до 12 м2. Дина соответствует проектам, неограничен. Пахарные канавы Пахарь Канавы, проходимы в русле рек с использованием ручного ковша, опускаемого с плота. Применялись в ГРР при опробовании русла рек. Способы проходки открытых геологоразведочных выработок: А. Ручной Б. Механический способ проходка землеройными машинами, механической лопатой; В. Горно-взрывной способ - проходка с использованием взрыва для рыхления пород и уборки механической лопатой или землеройными машинами; - проходка с использованием энергии взрыва (взрывание на выброс породы; взрывание на рыхление и ручная уборка); Г. Прочие способы проходки (селевыми потоками, гидромеханизрованный). Выбор способов проходки открытых выработок основывается с учетом следующих условий, факторов : 1) географических условий (местоположение объекта работ, рельеф местности и пр.); 2) сезонности работы работ; 3) инфраструктуры (доступность объекта, категория дорог, расстояние от базы и др.); 4) горнотехнических условий (категория прочности пород, их свойства, вид полезного ископаемого, глубину наносных отложений и др.); 5) технико-экономических условий (сроки проведения и объемы проходки, наличие трудовых и материальных ресурсов, наличие и состояние техники и др.); 6) методических рекомендаций. Объекты ГРР для выбора техники разведки горными работами по условиям (факторам) объекта составляют 4-е группы I группа — участки с талыми наносами I—IV категорий (по шкале ЕНВ), доступные транспорту, — возможно применение любого из существующих способов проходки канав и траншей; предпочтительнее использование землеройных машин; II группа — участки с талыми наносами I—IV категорий, недоступные для транспорта, возможно применение ручного и буровзрывного (взрывание на выброс) способов, а также селевого способа при наличии благоприятного рельефа и достаточных ресурсов воды; III группа — участки с мерзлыми и скальными грунтами V—XX категорий, доступные транспорту, — буровзрывной способ (рыхление пород силой взрыва) с последующей уборкой породы землеройными машинами; IV группа — участки с мерзлыми и скальными грунтами V—XX категорий, недоступные транспорту, — буровзрывной способ проходки (с ручной уборкой породы или взрывом на выброс). В настоящее время ручная проходка канав применяется лишь на тех геологических объектах, где по тем или иным причинам невозможно использование других, более прогрессивных способов. Самым распространенным в настоящее время является буровзрывной способ проходки, на долю которого приходится около 60% общего объема работ. Это объясняется тем, что он пригоден практически в любых горно-геологических условиях и не требует больших затрат. Проведение канав взрывом на выброс иногда оказывается экономически целесообразнее в сравнении с использованием землеройной техники на участках с небольшими годовыми объемами проходки. Однако необходимость ручной доработки канавы после взрыва с целью удаления слоя пород, деформированного взрывом, а также существенные затруднения, связанные с засыпкой выработки и рекультивацией почвенного слоя, делают этот способ в некоторых случаях нецелесообразным. Имеющийся опыт комплексного использования существующих средств бурения, взрывания и уборки породы свидетельствует о целесообразности его широкого внедрения в практику проходки канав и траншей. При этом обеспечивается проходка более глубоких выработок, высокая производительность при относительно невысокой стоимости, возможность использования техники при ликвидации выработок и рекультивации плодородного слоя. |