Авторы: к.т.н., доц. Харин С.А., КЭИ КНЭУ, г. Кривой Рог, Украина, д.т.н., проф. Борщевский С.В., студ. Гончаренко В.В., ДонНТУ, г.Донецк, Украина.
Источник: Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн.
трудов. Вып 17, – Донецк: «Норд – Пресс», 2011. – С. 66–67.
При увеличении глубины шахт, возникает ряд проблем, требующих особого внимания. К ним, в частности, можно отнести следующие. Нарастание воздействия горного давления, влияние которого усиливается с глубиной весьма активно. Вместе с тем имеют место случаи, когда, даже на очень больших глубинах крепь горных выработок в течение длительного времени сохраняется без видимых или, по крайней мере, значительных повреждений.
Указанное наблюдение позволяет утверждать, что на весьма больших глубинах ведение горных работ с точки зрения обеспечения сохранности крепи горных выработок возможно в большинстве случаев при использовании специальных видов крепи, учитывающих конкретные условия, с увеличенными параметрами такой крепи, применением в ней материалов высокой прочности.
Крепление выработок на больших глубинах в целом требует повышенных затрат как в процессе его установки, так и поддержания крепи при эксплуатации горных выработок. Крепление выработок большого поперечного сечения на глубине характеризуется дополнительными сложностями и стоимостью.
Необходимость борьбы с горными ударами, являющимися следствием перенапряженного состояния горных пород, окружающих выработки. Горные удары происходят на глубоких горизонтах шахт, когда напряжения в горном массиве настолько велики, что превышают предел прочности горных пород.
Сложность проветривания и борьбы с пылью. Эта проблема приобретает в условиях глубоких шахт дополнительную значимость в связи с увеличением температуры горных пород и значительным возрастанием протяженности вентиляционных путей. С увеличением глубины шахт возможны случаи очень интенсивного нарастания температуры пород. Вместе с тем известны месторождения, где увеличение температуры с глубиной происходит не столь заметно и позволяет проводить работы в относительно приемлемых условиях даже на весьма больших глубинах. Подобное характерно, в частности, для некоторых железорудных месторождений, где фактические температуры горных пород оказались существенно ниже тех уровней, которые прогнозировались ранее.
Использование специальных методов проветривания и охлаждения воздуха, подающегося в шахту, позволяет во многом нейтрализовать негативные воздействия температуры.
Усложнение подъема полезного ископаемого и пустых пород из глубоких шахт.
Актуальность этой проблемы возрастает с увеличением глубины разработки и масштабов добычи полезных ископаемых. Известно, что производительность подъема падает почти в прямой пропорции с глубиной. При критической глубине наступает такой момент, когда подъемная установка не может поднять не только полезный груз, но и собственно подъемный сосуд и массу каната. Одним из выходов в сложившейся ситуации может быть применение ступенчатого подъема. Анализ показывает, что две одинаковые подъемные машины, установленные последовательно и поднимающие груз на половину общей высоты (двухступенчатый подъем), имеют большую производительность для глубин, превышающих 1100–1200 м, чем те же подъемные машины, установленные параллельно и поднимающие груз с конечной глубины без перегрузки (одноступенчатый подъем). До глубины 1500 м отличие в производительности сравниваемых подъемов невелика, но на глубине свыше 2000 м такое отличие уже весьма заметно и превышает 1/3. При еще большей глубине преимущества многоступенчатого подъема вполне очевидны. С глубиной возрастает требование повышения надежности системы обеспечения безопасности ведения горных работ.
Рассмотренные проблемы возникают на больших глубинах в отдельности или в различных сочетаниях друг с другом.
Анализ показал, что при разработке глубокозалегающих месторождений доминирует способ вскрытия вертикальными шахтными главными и вентиляционными стволами с максимально возможной глубиной первой ступени подъема. Главные стволы используют обычно большего диаметра с тем, чтобы разместить в их сечении скипы и клети значительной грузоподъемности. Вентиляционные стволы, имеющие меньший диаметр, стремятся проходить сразу до конечной глубины разработки месторождения.
Нижние горизонты вскрываются слепыми вертикальными или наклонными стволами исходя из стремления уменьшить общее число ступеней подъема. В мире накоплен значительный опыт разработки различных видов полезных ископаемых на больших глубинах, позволяющий, в определенной мере, рассчитывать на возможность дальнейшего развития работ.