Горные выработки

Горные выработки

ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ, пустые пространства, которые остаются в результате производства горных работ. Горные выработки называются открытыми, если они проведены под открытым небом, на дневной поверхности, и подземными, если они проведены на глубине, под поверхностью земли. Та сторона подземной выработки, которой она выходит на дневную поверхность, называется началом выработки, противоположная - концом или вершиной. Если выработка удлиняется, то подвигающийся конец ее называется забоем. Плоскости, ограничивающие выработку с боков, называются стенами или боками выработки; плоскость, ограничивающая выработку снизу, - почвой или подошвой, сверху - кровлей или крышей. Совокупность работ, имеющих целью устройство той или иной горной выработки, называется проходкой. Если горная выработка проводится сверху вниз, то в этом случае проходка носит название углубки, а забой углубляющейся выработки - дна или зумпфа; если горная выработка проводится снизу вверх, то проходка ее называется заработкой вверх. В зависимости от цели горные выработки бывают разведочные и эксплуатационные; в зависимости от направления - вертикальные, наклонные и горизонтальные.

При вертикальных горных выработках пустую породу, получающуюся при проходке, полезное ископаемое, а также притекающую в выработки воду приходится поднимать на дневную поверхность при помощи тех или иных механических приспособлений. Если рельеф местности позволяет достигнуть полезного ископаемого при помощи горизонтальной выработки, то для доставки пустой породы и полезного ископаемого не требуется специальных подъемных устройств, а вода спускается из выработки самотеком. Наконец, в некоторых случаях оказывается выгодным проводить наклонную выработку, непосредственно по самому полезному ископаемому: выгода здесь заключается в том, что часть полезного ископаемого будет получаться при самом проведении выработки.

Главные типы горных выработок: 1) Вертикальные (шахтообразные) горные выработки. Шахтой называется такая вертикально направленная вниз горная выработка, которая при более или менее значительной глубине имеет сравнительно небольшие поперечные размеры и обладает одним выходом на дневную поверхность. В зависимости от назначения шахты бывают: разведочные, предназначенные для целей детального исследования месторождения, и эксплуатационные, проводимые для целей эксплуатации полезного ископаемого. Шахты последнего вида нередко получают и свои специальные названия, например, подъемные шахты, через которые полезное ископаемое поднимается на дневную поверхность; водоотливные шахты, служащие исключительно для откачки воды; вентиляционные, или воздушные, шахты, через которые входит или выходит необходимый для дыхания рабочих воздух; путевые шахты, служащие для спуска и подъема рабочих в подземные выработки. Обычно одна и та же шахта выполняет несколько назначений, - подъемная шахта служит одновременно и путевой и водоотливной, а иногда и вентиляционной. Совокупность нескольких шахт, соединенных между собой подземными выработками, которые проводятся по известному плану, составляет рудник. Наиболее глубокая и солидно оборудованная подъемная шахта на руднике носит название главной, или капитальной, а все остальные по отношению к ней - вспомогательными.

К шахтообразным выработкам относятся также шурфы, колодцы, дудки, лихтлохи и гезенки. Шурфы - разведочные шахтообразные горные выработки, имеющие непосредственный выход на дневную поверхность и предназначенные только для вскрытия пласта полезного ископаемого при разведках или для пересечения ряда пластов при геологических исследованиях. Глубина шурфов обычно бывает незначительной: от 5 до 20—30 м. Колодцы - шахтообразные горные выработки, предназначенные для эксплуатации жидких полезных ископаемых, например, воды, рассолов, нефти и т. д. При разработке твердых полезных ископаемых колодцами называют и шахтообразные горные выработки, от которых не проводятся никакие дополнительные выработки, и, таким образом, выбирается только та часть полезного ископаемого, которая непосредственно прилегает к колодцу. Дудки - неглубокие шахтообразные горные выработки круглого поперечного сечения, проходимые для эксплуатации гнездовых месторождений. Лихтлохи - шахтообразные горные выработки, назначенные для ускорения проведения штолен или тоннелей (фиг. 1, А).

Лихтлохи - шахтообразные горные выработки

Гезенки, или слепые шахты, - шахтообразные горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность и назначенные для эксплуатации тех частей месторождения, которые находятся выше или ниже рабочего горизонта шахты (фиг. 2, А).

Гезенки, или слепые шахты, - шахтообразные горные выработки

В зависимости от назначения, гезенки, как и шахты, приобретают свои специальные названия: подъемных, спускных, путевых, воздушных и т. д. Поперечное сечение шахтообразных выработок бывает квадратное, прямоугольное, многоугольное, криволикое, эллиптическое и круглое. Наиболее устойчивым является круглое сечение. Шахты круглого, эллиптического и криволикого сечения обычно закрепляются каменной крепью или бетоном, а квадратные и прямоугольные - крепятся деревом. Поперечное сечение шахты, имеющей несколько назначений, обычно разделяется на несколько отделений: подъемное, лестничное, трубное и т. д.

2) Горизонтальные (штольнеобразные) горные выработки. Штольней называется такая горизонтальная, пройденная по простиранию или вкрест простирания месторождения, горная выработка, которая при значительной длине имеет сравнительно небольшие поперечные размеры и, кроме того, один непосредственный выход на дневную поверхность (фиг. 3, А Б).

Штольня

В зависимости от назначения, штольни бывают разведочные, откаточные, водоотливные, вентиляционные и т. д.; на рудниках обычно одна и та же штольня исполняет несколько назначений. Для облегчения откатки полезного ископаемого и стока воды, штольнеобразным выработкам придается некоторый незначительный уклон. К штольнеобразным выработкам относятся: тоннели, квершлаги и горизонтальные штреки, пройденные по месторождению полезного ископаемого. Тоннелем называется штольнеобразная выработка, имеющая два выхода на дневную поверхность и служащая обыкновенно не для эксплуатации месторождения, а для сообщения противоположных склонов горы. Квершлаги - штольнеобразные выработки, не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность и пересекающие месторождение вкрест простирания пород (фиг. 4, А).

Квершлаги - штольнеобразные выработки

Штреки - штольнеобразные выработки, проводимые главным образом по пласту полезного ископаемого и не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность. Полевые штреки - это штреки, идущие не по пласту полезного ископаемого, а по соседнему пласту пустой породы; водосточные - штреки, проводимые ниже горизонта основного откаточного штрека и назначенные для подвода воды к водоотливной шахте. Ортом называется горизонтальный штрек, проводимый в мощных пластах или жилах от висячего к лежачему боку месторождения, т. е. не выходящий из пределов пласта или жилы. Поперечное сечение штольнеобразных выработок бывает прямоугольное, трапецеидальное, сводчатое, эллиптическое и т. д. Крепление бывает чаще деревянное или бетонное, реже каменное, кирпичное и железобетонное.

3) Наклонные горные выработки проводятся как по пустым породам, так и по месторождению полезного ископаемого. Эти выработки могут иметь непосредственный выход на дневную поверхность, но могут и не иметь его. К первым относятся: наклонные шахты, шурфы и наклонные штольни; ко вторым - наклонные гезенки, квершлаги и штреки. К наклонным штрекам принадлежат: бремсберги, скаты, уклоны (или наклоны), диагональные штреки и восстающие выемочные штреки. Бремсбергом называется восстающий штрек, назначенный для спуска полезного ископаемого с верхних горизонтов на нижние, причем спуск вагонеток с полезным ископаемым происходит здесь под влиянием собственного веса. Скат (фиг. 5) - это наклонный штрек, проводимый также для спуска полезного ископаемого с верхних горизонтов на нижние, причем полезное ископаемое здесь непосредственно скатывается по почве выработки, без откаточных сосудов.

Скат - наклонный штрек

Скаты устраиваются обычно при крутом падении. Уклоном называется штрек, пройденный по падению пласта и назначенный для подъема полезного ископаемого из нижних горизонтов работ на верхние с помощью конной или, чаще, механической тяги. Диагональные штреки проводятся как по восстанию, так и по падению для доставки полезного ископаемого, и в этом случае заменяют собой или бремсберги или уклоны. Наклонные выемочные штреки являются вспомогательными выработками, проводимыми при очистных и подготовительных работах. Наклонные горные выработки имеют те же формы сечения и крепятся так же, как и горизонтальные.

4) Камерные выработки - подземные помещения, имеющие при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину. К числу камер относятся: рудничный двор, насосная и машинные камеры, депо для возов, конюшни, ламповая, динамитный склад, колесницы, горные мельницы, выемочные и погрузочные камеры.

На фиг. 6 и 7 представлено расположение рудничного двора и прилегающих к нему подземных горных выработок на двух разных горизонтах на одном из каменноугольных рудников Донецкого бассейна:

Расположение рудничного двора и прилегающих к нему подземных горных выработок на двух разных горизонтах на одном из каменноугольных рудников Донецкого бассейна

Расположение рудничного двора и прилегающих к нему подземных горных выработок на двух разных горизонтах на одном из каменноугольных рудников Донецкого бассейна

А - капитальная шахта, Б - вспомогательная шахта, В - рудничный двор, Г - обходная выработка, Д - обходные квершлаги, Е - откаточные квершлаги, Ж - откаточные штреки, 3 - конюшни, И - насосные камеры, К - динамитный склад, соединенный выработкой Л с откаточным квершлагом, М - конторка, Н - шорная, О - сенник.

Рудничный двор - камера на рабочем горизонте, непосредственно примыкающая к шахте; в ней производится нагрузка и разгрузка движущихся по шахте подъемных приспособлений. Ширина рудничного двора делается часто равной ширине шахты, но высота рудничного двора у шахты больше, чем в остальной его части, для того чтобы иметь возможность доставлять в рудник наиболее длинные предметы (рельсы, балки и проч.); длина рудничного двора определяется специальным расчетом. Прилегая одним концом к шахте, рудничный двор вторым своим концом сопрягается с квершлагом или коренным откаточным штреком. На рудничный двор подаются поезда с гружеными вагонетками, здесь же принимаются порожние вагонетки, которые поступают с поверхности, формируются поезда, а иногда производится и предварительная сортировка полезного ископаемого. Насосная камера предназначается для установки водоотливных агрегатов; нередко в ней же помещается и трансформаторная подстанция. Насосная камера располагается обыкновенно поблизости к шахте. При насосной камере устраивается резервуар или зумпф (колодец), в который собираются рудничные воды, подводимые канавками. Зумпфом иногда служит и нижняя часть шахты, которая в этом случае углубляется ниже горизонта рудничного двора. При большом притоке воды, а также для отстойки ее, устраиваются часто зумпфштреки, т. е. резервуары для воды, имеющие вид более или менее длинных штреков. Машинные камеры - помещения для установки машин и механизмов, обслуживающих механическую откатку рудничных вагонеток. Депо для возов - камера, где производится текущий ремонт подвижных двигателей; здесь же помещаются и запасные возы. Подземные конюшни устраиваются на рудниках, применяющих конную откатку. Ламповая устраивается обычно только на газовых рудниках и служит для хранения запаса готовых, заправленных предохранительных ламп для обмена их на потухшие во время работ. Динамитный склад - камера для хранения взрывчатых веществ, необходимых для производства горных работ. По правилам безопасности, динамитный склад должен отстоять от шахты не менее чем на 65 м и от ближайшего откаточного штрека на 20 м. К динамитному складу д. б. устроены два отдельных хода. Колесницы - камеры для гидравлических колес. Горные мельницы - камеры для добычи пустой породы, идущей в закладку выработанного пространства. Выемочные камеры - выработки, применяемые при некоторых системах очистных работ, служат для добычи из них полезного ископаемого. Погрузочные камеры устраиваются при устьях восстающих выемочных и откаточных штреков и служат для образования некоторого запаса полезного ископаемого, доставляемого из очистных работ.

При открытых горных работах проводятся следующие горные выработки: разрезы, разносы, карьеры, ломки, глинокопни и т. д. Разрез - разведочная открытая горная выработка, имеющая при значительной длине небольшую глубину, иначе называется рвом или канавой. Разнос -  открытая эксплуатационная горная выработка более или менее значительных поперечных размеров при сравнительно небольшой глубине. Карьер - разнос, служащий для добычи руды, песка и строительного камня. Ломка - разнос для добычи строительных камней. Глинокопня (или глинище) - разнос для добычи глины. Кроме перечисленных горных выработок, при разведочных работах, а также для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых в толще земной коры проводятся небольшого диаметра и значительной длины цилиндрические углубления, называемые буровыми скважинами. Буровые скважины проводятся как с поверхности, так и из подземных выработок и могут иметь различные направления: вверх, вниз, наклонно и горизонтально. См. Бурение.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.