Расположение шахты в подземном руднике 

Основные принципы баланса между эффективностью транспортировки и инженерными затратами (I) Совместное проектирование для коротких расстояний и небольших объемов инженерных работ В горнодобывающей промышленности расположение скип-шахт играет решающую роль в общей эффективности транспортировки и инженерных затратах. Ключевой задачей является минимизация расстояний транспортировки между верхними и нижними уровнями. Использование передовых технологий трехмерного моделирования рудных тел и программного обеспечения для моделирования систем разработки позволяет точно определить оптимальные точки соединения между промежуточными точками разгрузки и основной транспортной системой. Например, в плане добычи для определенного месторождения металла детальное моделирование рудного тела позволило уточнить места добычи и направления потока руды с разных уровней. Это позволило избежать неэффективной обратной транспортировки, вызванной расхождениями в положении, например, когда руда с верхнего уровня должна быть транспортирована обратно на нижний уровень желоба.
Для дальнейшей количественной оценки анализа на практике можно применить алгоритм минимизации транспортной энергии. Этот алгоритм комплексно учитывает распределение руды, затраты на проходку туннелей и энергопотребление оборудования для определения оптимального вертикального расстояния вдоль простирания рудного тела. На примере крупного рудника после применения этого алгоритма транспортное расстояние на каждом уровне было сокращено на 15-20 % по сравнению с традиционными схемами, при этом объем инженерных работ по проходке туннелей был уменьшен примерно на 30 %. Такой подход не только существенно снижает транспортные расходы, но и ускоряет скорость перемещения руды, тем самым повышая общую эффективность производства. (2) Двойные соображения удобства строительства и безопасности производства При выборе места следует отдавать предпочтение районам с пологим рельефом поверхности и непрерывными подземными горными породами, чтобы облегчить эффективную работу строительной техники. Например, для выемки вертикальных желобов требуется стабильный уклон породы, чтобы избежать увеличения затрат на укрепление стен шахты из-за развития стыков. Наклонные желоба должны проектироваться с углом наклона более 60°, при этом следует избегать нестабильных пластов, таких как слои зыбучего песка, чтобы минимизировать риск попадания воды и обвалов во время строительства. Во время производства, чтобы обеспечить безопасную и стабильную работу желоба, можно зарезервировать буферный слой руды (примерно одну треть глубины желоба) для смягчения износа стенок желоба, вызванного ударом выгружаемой руды. Одна шахта внедрила эту меру в реальной производственной практике, что позволило эффективно продлить срок службы желоба на 2-3 года, сократить частоту и затраты на техническое обслуживание, а также обеспечить непрерывность и безопасность производства. 02
Основные технические требования к геологической пригодности (I) Критерии количественной оценки устойчивости горной породы Устойчивость желоба в значительной степени зависит от целостности окружающей его горной породы. Поэтому при выборе места расположения желоба необходимо провести количественную оценку устойчивости горной породы. Как правило, желоба должны располагаться в когезионных горных породах с одноосной прочностью на сжатие >80 МПа и расстоянием между стыками >1,5 м. Этот критерий не является произвольным, а основан на обширной инженерной практике. В практических оценках обычно используются инженерно-геологические изыскания и акустические испытания. Геологические изыскания дают подробную информацию о стратиграфической литологии и структурных характеристиках, а акустические испытания измеряют скорость упругих волн, чтобы сделать выводы о целостности и прочности горных пород.
Например, в рамках проекта по добыче металлов сначала было предложено построить шахту в месте, которое казалось подходящим. Однако подробные геологические исследования и акустические испытания выявили в этой области зону разлома шириной более 2 метров. Строительство шахты в этом месте серьезно угрожало бы стабильности ее стен, что привело бы к частым обрушениям и заторам. В результате проектная группа перенесла желоб, в конечном итоге разместив его в скарнифицированном мраморе. Эта порода имеет прочность на сжатие 120 МПа, относительно большие расстояния между стыками и хорошую целостность. По сравнению с первоначальным планом, перенос желоба в эту область сократил частоту обслуживания стен шахты на 60% и уменьшил количество случаев блокировки на 40%, что эффективно обеспечило нормальную работу шахты. Однако в некоторых исключительных случаях желоба могут неизбежно проходить через слабые горные породы. В таких случаях необходимо принять эффективные меры поддержки для обеспечения безопасности желоба. Обычно используются железобетонная облицовка или комбинированные системы анкерных болтов и тросов с минимальной толщиной опоры 0,8 метра. Такие опорные конструкции повышают несущую способность стенок желоба, противостоят деформации и разрушению окружающих горных пород и обеспечивают надежную гарантию стабильной работы желоба. (2) Инженерные стратегии по предотвращению неблагоприятных геологических особенностей Помимо оценки стабильности горной породы, необходимо применять проактивные стратегии для предотвращения неблагоприятных геологических особенностей. Для структурно активных зон, таких как разломы, классифицированные как F3 или выше, необходимо соблюдать минимальное безопасное расстояние 15 метров. Это связано с тем, что разломы класса F3 и выше, как правило, имеют значительные размеры и оказывают выраженное разрушительное воздействие на горные породы, существенно ухудшая их стабильность. Если желоб расположен слишком близко к таким разломам, активность разломов во время горных работ может вызвать деформацию и разрушение горной породы, что приведет к повреждению желоба. При столкновении с карстовым рельефом крайне важно провести предварительное исследование для составления карты распределения полостей. Карстовые особенности, такие как провалы и растворительные трещины, приводят к разрушению и неоднородности горной породы, что создает существенные риски как для строительства желоба, так и для целостности его работы. На одной из шахт из-за невыполнения карстового обследования во время строительства желоба произошла утечка полезных ископаемых всего через три месяца после ввода в эксплуатацию. Значительная утечка руды через полости не только привела к потере ресурсов, но и серьезно нарушила график производства. Последующее устранение последствий этого инцидента потребовало значительных трудовых и материальных ресурсов, а также времени, а дополнительные затраты составили 2 миллиона иен. Этот случай подчеркивает чрезвычайную важность приоритезации геологических исследований. Чтобы предотвратить подобные инциденты на карстовой местности, предварительная обработка с помощью заполнения стальным волокнистым бетоном может повысить целостность и стабильность горной породы, обеспечив безопасность шахты. Формации, в которых наблюдается приток воды более 5 м³/ч, также требуют тщательного рассмотрения. Строительство шахты в таких пластах приводит к эрозии стенок шахты под воздействием воды, что снижает прочность окружающей породы и увеличивает риск обрушения. Для решения этой проблемы вокруг шахты следует установить перехватывающие галереи и дренажные отверстия, чтобы отвести грунтовые воды от шахты и предотвратить эрозию ее стенок.