Недвижимость
 
Навигация
Правовые ресурсы

Приложение к ВНТП 13-2-93. Методические указания по технологическому проектированию горнодобывающих предприятий металлургии с подземным способом разработки

(текст документа с изменениями и дополнениями на ноябрь 2014 года)


Утверждены
Комитетом Российской Федерации
по металлургии
(Протокол от 27 января 1993 г. N 1)
по согласованию с Госгортехнадзором РФ
(Протокол от 13 декабря 1992 г. N 4)


В разработке методических указаний принимали участие:

От института Гипроруда: В.В. Берлович (директор института), Н.В. Черевко (главный инженер института), к.т.н. Ю.А. Коротков, Е.Н. Пруц (руководитель работы), А.А. Иванов, А.Г. Костромеев, В.В. Аникушин, Г.И. Владимиров, И.М. Грудникова, М.И. Драя, А.И. Жилкин, Н.Г. Окунев.

От института Кривбасспроект: В.А. Лашкул, И.Я. Сова, В.А. Борисов, В.А. Бакад, В.Г. Корниенко, В.Г. Киселев, Б.П. Каменецкий, А.М. Косик, А.Ф. Моисеев, Н.И. Илиенко, к.т.н. А.А. Ройзен, П.П. Дроздовский, А.Н. Гришков, З.И. Катыба, В.А. Крутов, Б.А. Коршунинников, Г.Ф. Титченко, И.С. Николаевский, В.И. Новожилов, А.А. Чернявский.

От института Гипроцветмет: М.М. Пятилов, О.А. Артемов, Н.Г. Гришутина, В.В. Максименко, Ф.С. Кадаль, С.В. Пармузин, к.т.н. А.И. Воробьев.

От института Унипромедь: Г.И. Бородин, Т.И. Курбатова, Ю.А. Чеснов.

От ИПКОН РАН: академик АЕН РФ, д.т.н. Д.Р. Каплунов, к.т.н. В.В. Болотов, к.т.н. Помельников, к.т.н. В.И. Левин.

От Криворожского филиала Гипроцветмета: А.Я. Торговицкий.


ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания являются приложением к нормам технологического проектирования (НТП) и предназначены для разработки проектной документации на строительство, реконструкцию и техническое перевооружение горнодобывающих предприятий, эксплуатирующих подземным способом рудные месторождения черных и цветных металлов.

При разработке Указаний были учтены последние достижения науки и инженерной практики в области методологии горного проектирования, а также передовой опыт ведения работ на лучших отечественных и зарубежных рудниках.

Методические указания должны использоваться проектировщиками совместно с нормативными требованиями, приведенными в НТП.


1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

1.1. Общие положения

В проектных материалах раздел "Геологическое обоснование проектных решений" должен быть представлен тремя самостоятельными подразделами: "Геолого-промышленная характеристика месторождения", "Гидрогеологическое обоснование проекта осушения месторождения" и "Геологическое обоснование мероприятий по охране природной среды".

Подраздел "Геолого-промышленная характеристика месторождения" должен включать следующие главы:

1. Общие сведения о месторождении.

2. Степень разведанности и подготовленности запасов месторождения для промышленного освоения.

3. Геологическое строение месторождения и характеристика рудных залежей.

4. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия разработки месторождения.

5. Вещественный состав и технологические свойства полезного ископаемого.

6. Запасы и качество полезного ископаемого.

7. Охрана и рациональное использование недр.

8. Геолого-разведочные работы.

Разработка подраздела проекта "Геолого-промышленная характеристика месторождения" состоит из следующих этапов:

сбор исходных данных для проектирования,

определение качественной характеристики полезного ископаемого,

подсчет запасов полезного ископаемого,

обоснование методики и объемов геолого-разведочных работ на стадиях строительства подземного рудника и разработки месторождения.


1.2. Сбор и проверка качества исходных данных

Если месторождение детально разведано и еще не эксплуатировалось, а по выполненным на нем геолого-разведочным работам имеется сводный геологический отчет с подсчетом запасов, утвержденных ГКЗ, сбор исходных геологических данных сводится к получению этого отчета, а также протокола ГКЗ со всеми приложениями. Если месторождение еще разведуется или разведывалось в несколько этапов, а сводный отчет не составлен, или месторождение эксплуатируется, в этих случаях сбор и взаимоувязка исходных материалов представляют большие трудности. Когда проектируется расширение или реконструкция рудника на эксплуатируемом месторождении, исходными данными для проектирования, помимо сводного геологического отчета по детальной разведке, служат: геологическая и маркшейдерская документация по эксплуатационной разведке, опробованию, учету движения запасов и т.д., маркшейдерские планы, отображающие состояние горных работ на дату начала проектирования, геологические планы и разрезы, колонки скважин, зарисовки, таблицы баланса запасов на соответствующую дату и т.п. Указанные материалы создаются обычно на протяжении большого периода времени разными исполнителями и неоднократно пополняются, перерабатываются. Поэтому взаимоувязка всех геологических материалов при проектировании расширения и реконструкции требует особого внимания.

В тех исключительных случаях, когда при проектировании возникает необходимость пересмотра горнотехнических параметров кондиций, по которым производились оконтуривание и подсчет запасов месторождения, в исходные материалы вносятся необходимые изменения на начальной стадии проектирования. Если эти изменения существенны, то они подлежат санкции ГКЗ.

Все недочеты в разведочных работах и исходных материалах выявляются, и, по возможности, до начала проектирования и составляются необходимые задания геолого-разведочным организациям или заказчикам на устранение выявленных недочетов.

В то же время выясняется возможность и допустимость начала проектирования на имеющихся неполноценных исходных данных.


1.3. Подготовка исходных данных для проектирования

Основные требования к исходным геологическим данным для проектирования изложены в разделе 2 книги 1 настоящих Норм.

Состав и объем исходных данных для проектирования горных работ согласовываются исполнителями (геологами и горняками) в каждом конкретном случае.

По согласованию между исполнителями и при участии главного инженера проекта выбирается масштаб (как правило, не мельче 1:5000) и определяется детализация графических материалов.

Исходные материалы для проектирования горных работ могут выдаваться в несколько приемов, а также претерпевать некоторые дополнения и уточнения, обычно вызываемые обстоятельствами, вытекающими из детализации проработки геологических материалов.

Примерный состав исходных данных для проектирования горных работ следующий:

1. Топографический план поверхности месторождения в горизонталях с геолого-разведочными выработками и линиями геологических разрезов.

2. В ряде случаев - гипсометрический план почвы покрывающих пород, а также почвы и кровли отдельных горизонтов пород, выделяющихся по крепости, устойчивости и другим признакам, гипсометрические планы почвы и кровли залежи полезного ископаемого, планы изомощностей (пустых пород, полезного ископаемого и т.д.), а также карты обводненности месторождения.

3. Геологические разрезы, совмещенные с подсчетными, по всем разведочным линиям, увязанные с планами (по пп. 1 и 2).

На разрезах показываются выделенные качественные зоны, типы, сорта полезного ископаемого, границы подсчетных блоков, категории запасов, вмещающие породы, тектонические нарушения, разведочные выработки и прочее.

4. Данные о содержании важнейших полезных и вредных компонентов в выделенных зонах, типах и сортах полезного ископаемого, а также в прослоях пустых пород и боковых породах.

5. Объемная плотность и коэффициенты крепости по шкале проф. Протодьяконова полезного ископаемого, покрывающих и вмещающих пород, влажность полезного ископаемого.

6. Погоризонтные геологические планы с границами качественных зон типов, сортов, подсчетных блоков и категорий запасов полезного ископаемого.

7. Таблицы запасов полезного ископаемого по типам, сортам, подсчетным блокам, качественным зонам, категориям по эксплуатационным этажам, залежам, рудным жилам, участкам и в целом в границах отработки. Таблицы статистических соотношений и коэффициентов рудоносности при невозможности геометризировать типы и сорта руд или внутрирудные прослои пустых пород. Статистические данные о мощностях тел полезного ископаемого, сортов и типов его, а также прослоев пустых пород и т.п. Протокол ГКЗ об утверждении кондиций, положенных в основу подсчета запасов и качественной характеристики.

8. Гидрогеологические исходные данные: гидрогеологическая карта месторождения, гидрогеологические разрезы, результаты опытных фильтрационных работ, данные о притоках подземных вод и атмосферных осадков, химические анализы подземных вод, принципиальная схема осушения и водоотвода, оценка степени сложности гидрогеологических условий месторождения для обоснования выбора системы подземных разработок (с закладкой выработанного пространства или с обрушением).

Форма выдаваемых исходных данных зависит от конкретных особенностей проектируемого объекта и поэтому не может быть типизирована.

Перечисленные материалы после соответствующей доработки и оформления включаются также в состав подраздела "Геолого-промышленная характеристика месторождения".

Такие материалы, как планы горизонтов, запасы полезного ископаемого и количество пустых пород в контуре разработки по эксплуатационным этажам, могут быть созданы лишь после того, как выбран участок отработки и система вскрытия месторождения, определены отметки рабочих горизонтов, определены границы шахтных полей, то есть после проработки этих вопросов в проекте горных работ. Упомянутая проработка выполняется сначала на геологических материалах, выданных предварительно. Эти предварительные материалы (геологические разрезы, планы месторождения, данные о запасах, коэффициентах рудоносности и качестве полезного ископаемого и т.п.) заимствуются из геологического отчета и выдаются без соответствующей обработки.

Проработка вопроса использования забалансовых запасов является обязательной и выполняется на одном из первых этапов проектирования, так как в зависимости от результатов этой проработки находятся важнейшие проектные решения: годовая производительность рудника и рудоподготовительного комплекса, технологическая схема добычи и переработки, капитальные и эксплуатационные затраты, срок существования предприятия и т.п.

Ниже приводятся некоторые особенности методики составления перечисленных выше графических геологических материалов.

План поверхности месторождения является составной частью генерального плана предприятия и должен быть с ним увязан.

При составлении гипсометрических планов (кровли или почвы залежи) в качестве направления интерполяции неизменно принимаются кратчайшие расстояния между выработками, а в случае квадратной разведочной сети соблюдается правило, согласно которому выбранное направление интерполяции для одного плана (например, кровли) выдерживается при составлении других гипсометрических планов и планов изомощностей.

Несоблюдение указанного правила ведет к неоправданным искажениям изображения условий залегания полезного ископаемого или пустых пород на чертежах.

Геологические и гидрогеологические разрезы, прилагаемые к проекту, составляются на основе соответствующих графических приложений к геологическому отчету. Если к отчету приложены отдельно взаимно неувязанные геологические и подсчетные разрезы, то на геологических разрезах в проекте контуры рудных тел даются в соответствии с подсчетными разрезами. Прочие геологические границы на разрезах даются в соответствии с геологическими разрезами геологического отчета, а также непременно в увязке с другими геологическими чертежами (планами изогипс и изомощностей, планом поверхности и т.д.).

Погоризонтные геологические планы составляются следующим образом. Контуры подлежащих выделению пород (по крепости), а также самого полезного ископаемого (различного качества) на погоризонтных планах отстраиваются или по выписанным на планы данным опробования разведочных выработок, или путем вынесения (проектирования) с геологических разрезов, где они были ранее построены на основании данных опробования разведочных выработок. Увязка контура в плане выполняется с учетом геологической структуры, тектонических нарушений и эрозионных срезов, для чего на маркшейдерскую основу планов предварительно наносятся все тектонические элементы (проекции шарниров складок, линии сбросов, направления и углы падения, амплитуды, и направления и углы склонения и т.д.), а в случаях, когда построены планы изогипс почвы и кровли залежей полезного ископаемого, - также изогипсы кровли и почвы залежи.

При экстраполяции контуров рудных тел придерживаются, как правило, тех самых углов падения, расстояний и мощностей, какие приняты в подсчете запасов, утвержденных ГКЗ; в противном случае неизбежны значительные расхождения между запасами, подсчитанными в проекте и утвержденными ГКЗ. Отклонения от этого правила могут допускаться лишь в тех случаях, когда из опыта эксплуатации месторождения установлена иная закономерность выклинивания рудных тел.

Погоризонтные планы отстраиваются на полноценной маркшейдерской основе в масштабе, наиболее удобном для выделения всех необходимых элементов, осуществления подсчета запасов по типам и сортам и составления календарного плана горных работ.

Все остальные графические и другие материалы, необходимые для проектирования и отсутствующие в геологическом отчете, составляются заново с использованием первичной документации (колонок буровых скважин, зарисовок горных выработок, результатов химических анализов и др.).


1.4. Методика определения качественной характеристики полезного ископаемого

Выбор метода определения качества полезного ископаемого в проектируемых к отработке этажах или на участках шахтных полей производится с учетом конкретных особенностей рассматриваемого месторождения и сложившейся практики проектирования.

Расчет химического состава, как и многих других показателей характеристики, ведется от частного к общему, т.е. от элементарных частей запасов к их совокупности. В наиболее общем виде это означает, что характеристика запасов в контуре отработки должна получиться из характеристики отдельных эксплуатационных участков или залежей; характеристика качества запасов участка или залежи - из характеристики запасов эксплуатационного этажа и т.п. (т.е. из запасов качественного участка, типа, сорта, разновидности).

В соответствии с этим подсчету предшествует выделение качественных участков, а в пределах этих участков выделение в соответствии с кондициями (или иными специальными техническими условиями) типов, сортов и разновидностей полезного ископаемого, имеющих какое-либо практическое (например, технологическое) значение. Подробнее о выделении типов сортов руд и т.п. сказано ниже.

Массовые доли основных и сопутствующих химических компонентов, имеющих промышленное значение, в полезном ископаемом определяются для каждого качественного участка и для каждого технологического сорта или типа его даже в тех случаях, когда последние не поддаются геометризации и по этой причине подсчитываются статистическим методом. Определение массовых долей основных компонентов осуществляется по рядовым пробам и лишь в тех случаях, когда весь метраж выработок охвачен групповыми пробами, допускается определение их по групповым пробам.

Массовые доли основных компонентов в качественных участках (типах, сортах, разновидностях) должны определяться как для месторождения в целом, так и для отдельных его частей и эксплуатационных этажей.

При наличии достоверных разведочных данных (например, в границах запасов категории A или на площадях, опробованных по сети, близкой по размеру проектируемой сети эксплуатационной разведки) предпочтение необходимо отдавать вычислению содержания в эксплуатационном этаже.

Для этого на слоевые (погоризонтные) геологические планы у разведочных выработок выносятся средние по качеству (типу, сорту, разновидности) содержания основного компонента в отрезках скважин, заключенных в границах данного эксплуатационного этажа, после чего в этаже выделяются качественные участки. Средние массовые доли основного компонента в качественных участках при однотипности полезного ископаемого определяются средним арифметическим способом, а среднее содержание основного компонента по слою в целом - взвешиванием на запасы полезного ископаемого в качественных участках.

Для запасов категорий A, B и (для месторождений 3 - 4-ой групп сложности геологического строения - категорий , , и ) качественная характеристика может быть принята также по блокам подсчета запасов.

Характеристика каждого блока в целом в этом случае распространяется на любую часть блока.

При невозможности получения характеристики полезного ископаемого по содержанию основных компонентов для каждого эксплуатационного этажа, что всегда бывает связано с малой плотностью разведочной сети или крутым падением рудных тел, выделение качественных участков должно производиться по группе этажей или шахтному полю в целом.

В тех случаях, когда полезное ископаемое представляется совершенно однородным и необходимости в выделении качественных участков (типов, сортов, разновидностей) не возникает, залежь полезного ископаемого следует разделить по простиранию и падению (для крутопадающих залежей) или по площади (для пологопадающих и горизонтальных) на несколько частей и по этим частям вычислять среднее содержание основного и других (при необходимости) компонентов. Только на основе такого подсчета допускается делать окончательное заключение об однородности состава полезного ископаемого.

Во всех случаях расчленения залежей необходимо придерживаться, чтобы в одной и той же выделенной части (качественном участке, типе, сорте, разновидности) не было резкой невыдержанной по плотности разведочной сети.

При наличии такой невыдержанности следует разделять выделенные части (качественные участки, типы, сорта, разновидности) по степени разведанности (по категориям запасов).

При вычислении среднего содержания химических компонентов (например, железа, серы, фосфора и др. в железорудных месторождениях) необходимо помнить, что не все разведочные выработки допустимо учитывать одинаково. Например, данные канав и шурфов следует исключить вовсе из расчетов по химической (и физико-механической) характеристике полезного ископаемого из первичной зоны, если залежи в месторождении погружаются на большую глубину и в них четко выражена вертикальная зональность (например, при наличии зоны выветривания или окисления), пересечения разведочной выработкой залежей по косым углам должны учитываться иначе, чем нормальные пересечения и т.д.

Качественная оценка интервалов, секущих залежь под углом менее 45°, учитывается с поправочным коэффициентом на длину интервала, равным синусу угла встречи разведочной выработки с контуром залежи.

Рассчитанное вышеуказанным способом содержание основных компонентов в полезном ископаемом, залегающем в недрах, принимается при составлении календарного плана горных работ для проекта.

Одной из главных задач при составлении календарного плана является обеспечение выдержанности во времени состава полезного ископаемого, направляемого в рудоподготовку, как по содержанию основных компонентов, так и по соотношению типов, сортов и разновидностей. Чаще всего эта выдержанность может достигаться на относительно непродолжительный период.

В таких случаях в проекте рудоподготовительных фабрик должно учитываться изменение состава добываемого полезного ископаемого во времени.

Если проектируется использование полезного ископаемого без обогащения, то таким же образом, как это делается в отношении основного компонента, подсчитываются содержание других лимитируемых компонентов (например, сера, фосфор, кремнезем, глинозем, окиси кальция и магния и другие полезные или вредные примеси, медь, цинк, свинец, мышьяк, никель и т.п.).

Если проектируется использование полезного ископаемого с обогащением, подсчет содержания в нем вредных флюсующих и прочих попутных компонентов, кроме извлекаемых при обогащении промышленно ценных, может производиться упрощенно статистическим или среднеарифметическим методом по качественным участкам, типам, сортам и разновидностям или по кривым корреляционной зависимости между содержанием этих компонентов и содержанием основного компонента.

Содержание же попутно извлекаемых промышленно ценных компонентов или вредных примесей должно подсчитываться точно так же, как основного компонента (например, фосфора в апатитмагнетитовых рудах) по качественным участкам, типам, сортам полезного ископаемого.

Объемная масса для подсчета запасов полезного ископаемого в проекте принимается по данным геологического отчета, апробированного ГКЗ, или по данным эксплуатации (для действующих предприятий), также апробированным в установленном порядке.

Для металлических полезных ископаемых объемная плотность определяется по кривым или уравнениям зависимости объемной плотности от содержания основного компонента, которые обычно прилагаются к геологическому отчету, или по кривым, которые могут быть построены при проектировании по первичным данным определения объемной плотности.

Для плотных полезных ископаемых, представленных скальными породами, практического значения не имеет вопрос о том, какая объемная плотность определяется при разведке, при естественной влажности, в водонасыщенном или сухом состоянии, так как влияние влажности в этом случае значительно меньше точности определения объемной плотности. Когда же полезное ископаемое представлено рыхлыми или полускальными породами, и влажность их может меняться в широких пределах, что, естественно, должно сказываться на величине объемной плотности, в проекте принимается объемная плотность полезного ископаемого при естественной влажности. Соответственно этому и запасы в проекте учитываются во влажной массе, причем в таблицах указывается влажность, при которой подсчитывались запасы полезного ископаемого. Для пустых пород, в случае отсутствия специальных исследований, объемная плотность определяется по справочникам.

В проектах расширения и реконструкции рудников на эксплуатируемых месторождениях влажность руд, направляемых на обогатительные фабрики, принимается, как правило, на основании данных, накопленных при эксплуатации.

Коэффициенты крепости руд и пород по шкале проф. Протодьяконова определяются в проекте по прямым данным геологического отчета или косвенно по данным о пределах прочности при сжатии, о категориях буримости и прочим показателям исследований физико-механических свойств. По эксплуатируемым месторождениям коэффициенты крепости пород и полезного ископаемого определяются с учетом данных эксплуатации.

При определении крепости на основе данных петрографического описания пород и полезного ископаемого и данных о пределах прочности при сжатии, приводимых в геологическом отчете, должна учитываться необходимость внесения поправочных (понижающих) коэффициентов в связи с ослабленностью массива, наличием отдельностей, трещиноватости и т.д. Особенно это необходимо для полезных ископаемых и пород с высокими значениями предела прочности при сжатии.

Если полезное ископаемое и породы, слагающие месторождение в целом или отдельные его участки, обладают какими-либо особыми свойствами (повышенная глинистость, плитчатость, рассланцованность, наличие ослабленных зон и т.п.), то следует уделить особое внимание характеристике таких свойств, чтобы они могли быть учтены в соответствующих разделах проекта.

Объем и характер определения качественной характеристики полезного ископаемого при проектировании зависят от полноты и качества исходных данных материалов. В идеальном случае блокировка запасов в последних должна отвечать условию, при котором блоки подсчета запасов (геологические блоки) не должны включать в себя:

запасы полезного ископаемого разных типов, сортов;

рудную массу, значительно различающуюся по коэффициенту рудоносности.

При таком состоянии исходных материалов и незначительных колебаниях качества в пределах сорта данные для качественной характеристики полезного ископаемого в проекте могут быть заимствованы, как уже было сказано выше, из исходных материалов подсчета запасов. В таких случаях качественная характеристика подсчетного блока может быть распространена на любую долю подсчетного блока (эксплуатационный блок, этаж и т.п.).

В случае же неполноценной блокировки подсчета запасов в исходных материалах и больших колебаний качества в пределах сорта при проектировании необходимо устранить выявленный недостаток путем изменения блокировки, выделения качественных зон, перехода на подсчет методом ближайшего района или другими путями, в зависимости от конкретных особенностей месторождения.


1.5. Методика подсчета запасов полезного ископаемого

Запасы полезного ископаемого в границах разработки, принимаемые для определения производительности предприятия и сроков его существования и подлежащие маркшейдерскому учету при эксплуатации, подсчитываются по общеизвестным формулам и методам для каждого эксплуатационного этажа.

Запасы в границах разработки подсчитываются с подразделением на балансовые и забалансовые раздельно по категориям A, B, и .

При подземном способе разработки месторождения подсчет запасов производится методом вертикальных параллельных сечений (по геологическим размерам) с разделением на эксплуатационные этажи или каким-либо другим методом, отвечающим геологическим особенностям месторождения.

Если подсчет запасов месторождения был произведен другим способом, например, методом геологических блоков или методом однородного геологического разреза, тогда подсчет запасов по этажам производится также методом вертикальных геологических разрезов, но отдельно по каждому выделенному блоку.

Во всех случаях запасы и массовые доли компонентов подсчитываются по выделяемым в проекте типам и сортам полезного ископаемого. Наряду с подсчетом запасов и содержаний в границах разработки подсчитываются (для контроля) запасы и содержание за границами разработки. В сумме те и другие должны быть равны запасам и содержаниям, утвержденным ГКЗ или по Государственному балансу запасов.

При расхождении данных проектных подсчетов с запасами, утвержденными ГКЗ, проектные подсчеты приводятся в соответствие с цифрами по протоколу ГКЗ, если расхождение находится в пределах точности подсчета (5 - 10%), в противном случае должны быть выявлены и подробно разработаны причины расхождения.

Если на месторождении учтены запасы попутных полезных ископаемых и компонентов, они должны быть подсчитаны в проекте.

Результаты подсчета сводятся в таблицы, в которых запасы по типам и сортам приводятся как в объемных единицах, так и в единицах массы. Запасы даются с подразделением на эксплуатационные этажи, балансовые и забалансовые и на категории A, B, и .

Статистические данные о мощности тел полезного ископаемого, его сортов и типов его, а также прослоев пустых пород получают выборкой по разведочным выработкам, расположенным по равномерной сети.


1.6. Обоснование методики и объемов геолого-разведочных работ

В проекте должны быть обоснованы методика и объемы геолого-разведочных работ, подлежащих выполнению на стадиях строительства горного предприятия и промышленной эксплуатации месторождения.

Поскольку основными задачами эксплуатационной разведки являются уточнение условий залегания, количества и качества полезного ископаемого в эксплуатационном блоке или другой выемочной единице сеть разведочных выработок должна обеспечить получение надежной информации по каждой из этих единиц.

Методической основой для определения видов и объемов работ эксплуатационной разведки являются действующие и отрасли нормативные и инструктивные документы по геолого-разведочному обслуживанию горных предприятий.

Основу сети эксплуатационной разведки, как правило, должны составлять горные выработки.

Скважины в основном используются для сгущения разведочной сети и оконтуривания рудных тел на эксплуатационных горизонтах и подэтажах.

Для бурения разведочных скважин должны предусматриваться камеры, размеры которых определяются габаритами применяемого оборудования и правилами техники безопасности.

Объемы горных и буровых работ по эксплуатационной разведке определяются количеством добычных единиц, обеспечивающих годовую производительность предприятия по сырой руде, и создаваемой густой разведочной сетью в них.

Расчетное количество разведочных скважин и их общий метраж в эксплуатационных блоках следует увеличить на 20 - 30% на непредвиденные работы.

Количество и размеры камер для проходки разведочных скважин определяются условиями расположения их в этаже и техническими характеристиками применяемого оборудования.

Потребное количество буровых установок (m) для выполнения проектного объема разведочных скважин эксплуатационной разведки определяется по формуле:


, (1.1)


где L - проектный объем бурения скважин на расчетный год, м;

k - поправочный коэффициент на сложность бурения;

n - норма времени на бурение 1 м скважины, станко-смен;

p - количество рабочих смен в году;

z - коэффициент использования буровых станков.

Для проходки скважин предусматриваются камеры размещения бурового оборудования.

Опробование полезного ископаемого и вмещающих (засоряющих) пород должно осуществляться путем отбора проб из керна разведочных скважин и стенок выработок или геофизическими методами.

Длины интервалов опробования должны быть равными и кратными минимальной промышленной мощности рудного тела (залежи) и максимальной мощности внутрирудных прослоев слабооруденелых или пустых пород. Стенки горных выработок опробуются штуфным или бороздовым способом. Сеть опробования, длина и сечение борозды выбираются в зависимости от целей опробования и физико-механических показателей полезного ископаемого. Необходимость бороздового и штуфного опробования на проектируемом руднике должна рассматриваться в каждом конкретном случае.

В период эксплуатации месторождения основным видом опробования должны стать геофизические методы.

Годовые объемы геофизического опробования зависят как от объемов разведочных работ, так и объемов взрывных скважин, подготовительных и нарезных выработок. Химическое опробование в этом случае должно выступать как контрольное.

Расчетное количество геофизического оборудования определяется на основе объемов геофизического опробования, технических характеристик принимаемой аппаратуры и режима работы работников геологической службы предприятия. Сметная стоимость приобретаемого оборудования устанавливается по соответствующим ценникам.

Штаты геологической, гидрогеологической, маркшейдерской и геофизической служб проектируемого предприятия определяются исходя из его мощности, группы сложности месторождения и запроектированного объема работ по эксплуатационной разведке и гидрогеологическому обслуживанию.

Численность буровых рабочих определяется по ЕНВ на буровые работы на основе объемов бурения и количества одновременно работающих станков и режима работы предприятия. Численность замерщиков геологической службы на подземных рудниках должна устанавливаться по фактической среднеотраслевой статистике.

Численность инженерно-технического персонала подземных рудников устанавливается по действующим нормативам или по фактической среднеотраслевой статистике.

В проектах подземных рудников должны определяться виды и объемы геолого-разведочных работ, необходимые для обеспечения строительства капитальных горных выработок (стволов, квершлагов, штреков, камер различного назначения и т.д.).

Объемы этих работ зависят от геологических особенностей месторождения, степени его изученности, местоположения вскрывающих горных выработок и перечня требуемой геологической, инженерно-геологической и гидрогеологической информации.

Затраты на эти работы определяются по существующим ценникам и включаются в главу 2 сводного сметно-финансового расчета на строительство горного предприятия.

Кроме того, в проекте должны быть предусмотрены средства на геологическое обслуживание строительства горнокапитальных выработок. Затраты на эти работы зависят от продолжительности строительства капитальных выработок и численности геологической службы, обслуживающей эти работы.

В стоимость геологического обслуживания включаются заработная плата работников (основная, дополнительная и премии), расходы на приобретение спецодежды, инструментов и других материалов, которые в общей сумме принимаются в размере 3% от основной заработной платы работников геологической службы.

Затраты на геологическое обслуживание строительства горнокапитальных выработок включаются в главу "Прочие затраты" сводного сметно-финансового расчета проекта.


2. ОСУШЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

2.1. Основные положения

Проект осушения должен предусматривать:

предотвращение притоков подземных вод в горные выработки в количествах, нарушающих нормальные условия разработки месторождения;

предупреждение прорывов подземных вод из окружающих пород, из выработанного пространства и с поверхности, так как это нарушает устойчивость пород и крепления выработок, а, следовательно, представляет опасность для людей, работающих в шахте, и нарушает нормальную эксплуатацию месторождения;

возможность своевременной эвакуации людей при массовых прорывах подземных вод в шахту;

водоотлив и водоотвод рудничных и поверхностных вод к местам их сброса и очистки;

предотвращение угрожающего истощения ресурсов подземных вод, обеспечивающих водоснабжение окружающих рудных объектов, и их загрязнения;

предотвращение размыва берегов русел поверхностных водотоков, нарушения их режима и эрозии поверхностного слоя почвы;

предотвращение опасных последствий деформации горных пород в районе месторождения из-за понижения уровня подземных вод;

сооружение устройств и другие мероприятия, предусматривающие регулирование притока подземных вод в выработки с учетом возможного повышения их напора;

обеспечение проведения других мероприятий, предотвращающих нарушение экологии окружающей среды;

использование, по возможности, всех откачиваемых вод для целей водоснабжения (после необходимой очистки).


2.2. Выбор способа осушения

В проекте осушения при выборе способа осушения рекомендуется руководствоваться следующими положениями:

поверхностный способ осушения шахтных полей следует применять при наличии высоких фильтрационных параметров, большой мощности и высоких напоров водоносных горизонтов подземных вод. В безнапорных пластах этот способ следует применять при коэффициентах фильтрации 2 - 3 м/сут, а в напорных пластах - не менее 0,5 - 0,3 м3/сут;

подземный способ осушения осуществляется только подземными выработками при наличии устойчивых пород с высокими фильтрационными параметрами.

В "чистом" виде подземный способ осушения применяется довольно редко. Для интенсификации водоотдачи пород, достижения наибольшего эффекта осушения к дренажным горным выработкам дополнительно предусматриваются другие дренажные устройства из горных выработок, т.е. по существу этот способ осушения становится комбинированным;

комбинированный способ осушения осуществляется совместной работой водопонизительных скважин, сквозных фильтров или других дренажных устройств, закладываемых с поверхности, и подземными выработками, часто с закладываемыми из них скважинами.

Кроме того, следует рассматривать в проектах следующие варианты последовательности производства дренажных работ:

параллельное осушение месторождения, осуществляемое параллельно со строительством эксплуатационной шахты, в тех случаях, когда без этого возникают затруднения по строительству горнокапитальных и капитально-подготовительных выработок в отношении безопасности или снижения темпов их проходки;

опережающее осушение предусматривать лишь в том случае, когда по гидрогеологическим, организационным или технико-экономическим соображениям к осушению месторождения или его отдельных участков необходимо приступать до начала горнокапитальных работ.

Глубину водопонижения в различные периоды разработки месторождения принимать с учетом гидрогеологических условий месторождения, последовательности отработки горизонта рудника и проведения горнокапитальных и подготовительных выработок.

При этом надлежит принимать во внимание наличие старых подземных выработок и других особенностей месторождения.

Необходимо также учитывать и экономическую целесообразность принимаемых вариантов.

При наличии возможности осушения штольневыми выработками может оказаться целесообразным вместо двух или нескольких горизонтов иметь один более глубокий горизонт осушения.

Схему расположения дренажных скважин или дренажных фильтров проектировать с учетом имеющихся подземных выработок, проекта их последующего прохождения, а также расположения отработанных участков месторождения и их обводненности.


2.3. Подземные дренажные выработки

При проектировании осушения дренажными шахтами принимать один из следующих режимов эксплуатации:

незатопляемый, когда затопление выработок не может быть допущено даже на короткое время (например, из-за ослабления устойчивости пород);

кратковременный, когда затопление выработок может быть допущено на короткое время в период интенсивных паводков (весенних или ливневых);

затопляемый, когда допускается более или менее длительное затопление дренажных выработок паводковыми водами или водой из карстов (при этом окружающие породы не должны терять необходимой устойчивости).

При затоплении дренажных выработок все выработки, не подлежащие затоплению, должны быть ограждены герметичными перемычками, рассчитанными на максимально возможный напор подземных вод или пульпы.

При проектировании того или иного способа осушения, предусматривающего использование подземных дренажных выработок, следует рассматривать следующие варианты осушения:

совмещение дренажных и эксплуатационных выработок в одной шахте;

сооружение автономной дренажной шахты, не связанной с выработками эксплуатационной шахты.

В первом случае емкость водосборников центральной насосной водоотливной установки должна быть не менее 4-часового нормального притока воды, помноженного на коэффициент 1,2. Во втором случае она может быть принята равной 2-часовому притоку с тем же коэффициентом.

В обоих случаях в соответствии с параграфом 3.30 СНиП 2.06.14-85 следует предусматривать при значительных притоках воды в шахту использование специальных водосборных штреков, параллельных основным штрекам, располагаемых на более низких отметках.

Уклоны основных и водосборных штреков в этом случае необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы вода из заполненного водосборного штрека не поступала по сбойкам его с основным штреком и не преграждала бы путей отхода людей по основному штреку к околоствольному двору. Особенно важно это при возможных массовых прорывах воды. Сбойки должны беспрепятственно пропускать поток прорвавшейся воды на водосборный штрек. В местах сопряжения водосборного штрека с коллекторами заглубленной насосной станции следует предусматривать глухую герметичную перемычку с трубами, рассчитанными на максимально допустимую пропускную способность, которая также может регулироваться запорными устройствами.

На основной выработке должна предусматриваться герметичная перемычка с дверью, рассчитанная на ожидаемые напоры.

При выборе формы и размеров сечения выработок и оборудования шахтных стволов дренажных шахт следует учитывать удобство расположения водоотливных трубопроводов, их ремонта и осмотра, а также обеспечение возможности спуска и подъема крупногабаритного оборудования (электродвигатели, электровозы и др.).

При выборе сечения дренажных выработок необходимо:

учитывать пропускную способность и, соответственно, размеры водоотливных канавок, которые должны рассчитываться на пропуск максимальных притоков воды в паводковый период или в период ливней принятой обеспеченности;

при необходимости проходки для целей осушения парных штреков, из которых один нижний является водосборным, а другой основным (следует, как правило, опережающие дренажные скважины бурить из верхнего штрека, а также производить подсечку сквозных фильтров);

бурение дренажных скважин из дренажных выработок следует производить из специальных буровых камер, а подсечку сквозных фильтров производить из "камер подсечки".

При подсечке скважин следует применять тампоны, предотвращающие гидравлические удары, а при бурении в сильно обводненных породах применять превенторы.

Крепление водоотводных канавок следует принимать, как правило, сборными железобетонными лотками.

В целях недопущения разбрызгивания воды и размыва почвы в камерах водоперепускных скважин и камерах подсечки сквозных фильтров следует предусматривать:

трубы или рукава для плавного отвода воды в канавку;

легко очищаемые от шлама водобойные колодцы;

устойчивое крепление самих камер.

При наличии заглубленных водосборных выработок, откатку по ним и другим выработкам дренажной шахты производить аккумуляторными электровозами.

При проектировании проветривания подземных дренажных выработок при всасывающем проветривании следует учитывать подсос воздуха, а при нагнетательном проветривании - потери воздуха через водопонизительные скважины и сквозные фильтры.

Ориентировочное количество воздуха, подсасываемого или теряемого по скважинам, принимать по формуле (с последующим уточнением после депрессионной съемки):


Q = 0,001g, (2.1)

где Q - количество теряемого или поступающего воздуха;

g - расход воды по скважинам.

Для расчета производительности водоотливных установок шахтного водоотлива дренажных шахт принимать, что максимальный приток воды в шахту складывается из нормального притока и увеличения его в паводковый период.

В остальном руководствоваться требованиями Единых правил безопасности ведения горных работ, а также СНиП 2.06.14-85 (§ 3.20 до § 3.47).


2.4. Дренажные устройства

В зависимости от гидрогеологических, горнотехнических условий шахтного поля и принятой схемы осушения проектируются следующие дренажные устройства:

водопонизительные скважины - следует применять в безнапорных пластах при их мощности не менее 10 м и коэффициенте фильтрации не ниже 1 - 3 м/сут, а в напорных пластах - при меньшей мощности и меньшем коэффициенте фильтрации (но не менее 0,5 м/сут). Водопонизительные скважины можно бурить с поверхности и из подземных выработок;

водопоглощающие скважины следует применять в случае, когда водопроводимость нижележащего водоносного горизонта больше водопроводимости верхнего, за счет чего последний может быть сдренирован;

сквозные фильтры следует использовать для осушения водоносных горизонтов, залегающих выше горных выработок в значительном расстоянии от их кровли, в связи с чем дренирование этого водоносного горизонта забивными фильтрами не представляется возможным.

Бурение сквозных фильтров следует производить с поверхности земли по линии горных выработок. Первоначально они могут быть использованы как водопонизительные скважины, а затем подрезаются по мере проходки горными выработками и после оборудования устьевой части продолжают работу в горных выработках.

Восстающие дренажные скважины (или наклонные) проектировать при невозможности технически осуществить бурение забивных фильтров.

Горизонтальные (слабо наклонные) скважины проектировать для дренажа различных зон горных пород повышенной водообильности. Горизонтальные (слабо наклонные) скважины в условиях повышенной обводненности необходимо бурить в забой выработки с их веерным расположением как опережающие и одновременно дренажные.

Для уточнения геологического строения, для уменьшения напора водоносного горизонта, залегающего в почве выработки, бурятся разгрузочные дренажные скважины или проходятся понизительные колодцы.

Разгрузочные скважины закладывать в почву выработок для уменьшения напора водоносного горизонта в почве выработки.

Понижающие колодцы применять в случае, когда самоизлив из скважин не обеспечивает снятия напора водоносного горизонта, залегающего в подошве горной выработки. Глубину колодцев принимать не более 8 м.

Эжекторные иглофильтровые установки применять для снижения уровня воды от 5 до 20 м в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) применять для осушения обводненных песков при проходке стволов. Снижение уровня воды при помощи ЛИУ достигается не более 4 - 5 м. Коэффициент фильтрации водосодержащих пород для работы ЛИУ должен быть 5 - 50 м/сут без обсыпки вокруг иглофильтров, 5 - 5 м/сут - с песчано-гравийной обсыпкой. ЛИУ может быть использована также для осушения песков в почве горизонтальных горных выработок.

Установки вакуумного водопонижения применять для осушения глинистых песков и супесей с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 2 м/сут на глубину 5 - 7 м.

Контрольно-разведочные скважины закладывать на места бурения водопонизительных скважин для уточнения гидрогеологических и инженерно-геологических особенностей горных пород. При бурении контрольно-разведочных скважин предусматривать комплекс гидрогеологических, инженерно-геологических и геофизических исследований.

Наблюдательные скважины предусматривать для наблюдения за развитием депрессионной воронки, химическим составом подземных вод, температурой, изменением уровня воды на шахтном поле в процессе осушения.

Водопропускные скважины закладываются в пониженных местах дна карьера для сброса ливневых и подземных вод из карьера в подземную дренажную систему или с вышележащего горизонта горных выработок на расположенный ниже горизонт, оборудованный насосной станцией.


2.5. Способы сооружения дренажных устройств и их конструкции

Выбор сооружения (бурения) дренажных устройств принимать с учетом конкретных геолого-гидрогеологических условий, назначения, глубины и диаметра скважины и производить по таблице 2.1.


Таблица 2.1


Способы сооружения дренажных устройств

-----------------------------+---------------------------------------------
¦       Способ бурения       ¦      Рациональная область применения       ¦
+----------------------------+--------------------------------------------+
¦Вращательный, с промывкой   ¦Скважины в благоприятных гидрогеологических ¦
¦глинистым раствором         ¦условиях;                                   ¦
¦(роторный или колонковый)   ¦на водоносные горизонты, ранее хорошо       ¦
¦                            ¦изученные и надежно опробованные, с учетом  ¦
¦                            ¦возможного снижения дебита в результате     ¦
¦                            ¦кольматации пород глинистым раствором       ¦
+----------------------------+--------------------------------------------+
¦Вращательный с промывкой в  ¦В многолетне-мерзлых породах;               ¦
¦устойчивых скальных породах ¦необводненных трещиноватых и закарстованных ¦
¦водой или продувкой воздухом¦породах                                     ¦
¦(роторный или колонковый)   ¦                                            ¦
+----------------------------+--------------------------------------------+
¦Вращательный с обратной     ¦Скважины глубиной до 60 м диаметром         ¦
¦промывкой (роторный)        ¦до 1000 км и более, в рыхлых отложениях,    ¦
¦                            ¦без большого количества крупной гальки;     ¦
¦                            ¦при глубине залегания уровня подземных      ¦
¦                            ¦вод 3 м и более от поверхности земли        ¦
+----------------------------+--------------------------------------------+
¦Канатно-ударный             ¦Скважины в рыхлых породах глубиной 150 м    ¦
¦                            ¦(в скальных породах допускается на глубину  ¦
¦                            ¦более 150 м), на безнапорные водоносные     ¦
¦                            ¦горизонты;                                  ¦
¦                            ¦в районах, где затруднительно организовать  ¦
¦                            ¦водоснабжение для промывки скважин          ¦
¦                            ¦в процессе бурения                          ¦
+----------------------------+--------------------------------------------+
¦Комбинированный (канатно-   ¦Скважины глубиной более 150 м в сложных     ¦
¦ударный и роторный)         ¦гидрогеологических условиях бурить: ударным ¦
¦                            ¦способом в рыхлых безнапорных водоносных    ¦
¦                            ¦породах;                                    ¦
¦                            ¦роторным - до водоносного горизонта,        ¦
¦                            ¦намечаемого к эксплуатации                  ¦
-----------------------------+---------------------------------------------

В конструкции водопонизительной скважины предусматривать следующие колонны труб: шахтовое направление, кондуктор, технические колонны, фильтровая коронка.

Нижнюю часть каждой колонны обсадных труб оборудовать утолщенной трубой длиной 0,4 - 0,5 м с коническим срезом (башмаком).

Диаметр бурового наконечника для бурения скважины под фильтровые колонны принимать более наружного диаметра фильтра не менее чем на 50 мм, а при обсыпки фильтра гравием - не менее 100 мм.

Зазор между колонной обсадных труб и стенкой скважины при диаметрах до 500 мм принимать от 25 до 100 мм, а при диаметрах более 500 мм - от 120 до 150 мм.

Диаметр эксплуатационной колонны труб в скважине принимать в зависимости от установленных насосов:

с электродвигателем над скважиной - на 50 мм больше номинального диаметра насоса;

с погружным электродвигателем - равным номинальному диаметру насоса.

Высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве принимать:

для кондуктора (шахтового направления) - до устья;

для промежуточных и эксплуатационных колонн - в зависимости от необходимости изоляции вышележащих водоносных горизонтов.

Для цементирования обсадных колонн в многолетне-мерзлых породах применять, как правило, расширяющийся глиноземистый цемент марки не ниже 400.

Для ускорения схватывания и твердения предусматривать добавление в раствор хлористого кальция или других ускорителей схватывания и твердения. Кроме того, необходимо предусмотреть прогрев затрубного пространства с помощью циркулирующей в колонне жидкости с температурой не ниже +20 °C.

Для регулирования свойств цементных растворов и процессов взаимодействия их с горными породами и трубами предусматривать применение активных и наполнительных добавок, руководствуясь указаниями СНиП.

При агрессивных подземных водах для цементирования обсадных колонн применять специальные химически стойкие цементы.

Для оборудования устья водопонизительных скважин предусматривать превышение на 500 мм над поверхностью земли верхней части обсадных труб, на которых монтируется оголовок.

Конструкцию сквозных фильтров принимать с учетом:

минимально допустимых при креплении обсадными трубами зазоров в затрубном пространстве 8 - 15 мм;

оборудования водоспускной части сквозного фильтра задвижкой и манометром.

Во избежание прорыва подземных вод в горные выработки бурение сквозных фильтров предусматривать на 5 м ниже подошвы водоприемного штрека; забой сквозного фильтра располагать в 3 - 5 м от оси дренажного штрека.

Затрубное пространство сквозного фильтра цементировать с оставлением цементного стакана в трубах, а также устанавливать резиновый тампон или предохранительную пробку.

В рыхлых отложениях сооружение иглофильтров предусматривать с помощью гидравлического погружения, а при наличии плотных глин и валунно-галечниковых отложений - путем бурения скважин с последующей гравийной обсыпкой.

Насосные установки для погружения иглофильтров принимать:

в мелкозернистых песках - производительностью 20 - 30 м3/ч;



Интересные материалы
...




Разное

Разное

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100