Забойка – это процесс добычи желаемой руды или другого минерала из подземной шахты , оставляющий после себя открытое пространство, известное как забой . [1] Забойка применяется, когда вмещающая порода достаточно прочна, чтобы не обрушиться в забой, хотя в большинстве случаев также предусматривается искусственная поддержка.
Самые ранние формы остановки проводились с помощью ручных инструментов или путем поджога ; позже был введен порох . Начиная с 19 века, в употребление вошли различные другие взрывчатые вещества, электроинструменты и машины. По мере продвижения горных работ забой часто засыпают хвостами или, когда это необходимо для прочности, смесью хвостов и цемента. В старых шахтах забои часто обрушиваются позже, оставляя на поверхности кратеры. Они представляют собой неожиданную опасность, когда записи о подземных горных работах с течением времени теряются.
Остановка считается «производительной работой» и противопоставляется «мертвой работе», работе, необходимой просто для доступа к месторождению полезных ископаемых, такой как проходка шахт и ворот , прорезание штольней , туннелей и уровней, а также создание вентиляции и транспорта. [2]
Забой можно создать разными способами. Конкретный метод остановки зависит от ряда соображений, как технических, так и экономических, основанных в основном на геологии разрабатываемого рудного тела. К ним относятся наклон месторождения (плоский, наклонный или вертикальный), ширина месторождения, сорт руды, твердость и прочность окружающей породы, а также стоимость материалов для опор. [3]
Обычно шахты роют вертикально вниз, чтобы добраться до рудного тела, а затем пробивают через него горизонтальные уровни. Затем происходит остановка на этих уровнях.
Когда рудное тело более или менее горизонтально, могут иметь место различные формы камерной и столбовой выемки, выемки и засыпки [ 4] или разработки длинными забоями . В крутопадающих рудных телах, таких как залежи олова , забои представляют собой длинные узкие почти вертикальные пространства, которые, если они достигают поверхности, известны как гуннис или гоффен. [1] Распространенным методом добычи таких вертикальных рудных тел является забойка, см. ниже.
Открытая остановка обычно делится на две основные формы в зависимости от направления: вертикальную и нижнюю остановку, которые относятся к удалению руды сверху или снизу уровня соответственно. Также возможно совместить эти два процесса в одной операции.
Нижняя выемка, также известная как горизонтальная выемка или подрезка, представляет собой разработку рудного месторождения сверху вниз. Как и усадочная выемка, нижняя выемка наиболее подходит для крутопадающих рудных тел. [5] Из-за механического преимущества, которое он дает, когда ручные инструменты ударяют вниз (а не вверх, против силы тяжести), этот метод был доминирующим до изобретения взрывных работ и механических инструментов. [6]
При остановке сверху отложение обрабатывается снизу вверх, в противоположность остановке снизу. С появлением горно-взрывных работ и электродрелей оно стало преобладающим направлением стоянок. [3]
При комбинированной остановке отложение одновременно обрабатывают снизу вверх и сверху вниз, объединяя приемы верхней и нижней остановки в единый подход.
Остановка груди - это метод, используемый в горизонтальных или почти горизонтальных рудных телах, где сила тяжести не позволяет перемещать руду. [7] В грудном упоре отсутствуют характерные «ступени» как для нижнего, так и для верхнего упора, поскольку он добывается единственным разрезом. Комната и столб – это разновидность грудной остановки.
Ограждение - это форма заглушки, используемая при добыче твердых пород , при которой используются систематические или случайные крепления («стойла»), помещаемые между подошвой и висячей стенкой жилы. Этот метод требует, чтобы висячая стена, а часто и нижняя стенка, были изготовлены из прочного камня, поскольку единственной искусственной опорой являются стойла. Забои этого типа использовались на глубине до 3500 футов (1077 м) и с интервалами до 12 футов (3,7 м) в ширину. [8] Авария на шахте Долкоат в Корнуолле в 1893 году была вызвана выходом из строя опор, удерживающих огромный вес пустой породы. [9]
Квадратная опалубка была изобретена в Комстоке Лоуд , Вирджиния-Сити, Невада, в 1860-х годах.
Квадратная остановка - это исторический метод остановки, который основан на соединении бревен, установленных на месте, образующих сетку, плотно прижатую к скале. По мере продвижения добычи, как правило, вверх, добавляются новые наборы древесины, чтобы заполнить пустоту. Руда свободно сбрасывается через комплекты или подается в желоба и либо загружается в рудовозы, либо вывозится оттуда.
В зависимости от горных условий и других технических соображений, как только забой достигнет проектной высоты, его можно оставить открытым или засыпать для поддержки. Распространенный исторический метод гидравлического заполнения заключался в сбросе пустой породы в законченный забой с последующим замешиванием смеси мельничного песка и воды. Вода стекает, оставляя песок, фиксирующий наполнитель на месте. Другие методы гидравлической засыпки с использованием цемента и мелкозернистого песка, такие как засыпка пастой, являются более современными методами заделки и вряд ли используются в сочетании с устаревшим методом укладки брусьев.
Усадочная остановка наиболее приемлема для крутопадающих рудных тел (70°—90°). При остановке усадки добыча ведется снизу вверх, горизонтальными срезами (аналогично добыче с выемкой и засыпкой), при этом разбитая руда остается на месте, чтобы горняки могли работать над ней. Поскольку взорванная порода занимает больший объем, чем порода на месте (из-за фактора разбухания), часть взорванной руды (приблизительно 40%) необходимо удалить, чтобы обеспечить рабочее пространство для следующего куска руды. После достижения вершины забоя вся руда удаляется из забоя. Забой может быть засыпан или оставлен пустым, в зависимости от горных условий. [10]
Для остановки длинных скважин, как следует из названия, используются отверстия, пробуренные эксплуатационным буром по заранее заданной схеме, разработанной горным инженером. Остановка длинных скважин является высокоселективным и продуктивным методом добычи и может применяться при различной толщине и наклоне руды (0–90 градусов). Он отличается от ручных методов, таких как бревенчатая обработка и усадка, поскольку после начала фазы взрывных работ к забою не может получить доступ персонал. По этой причине взорванная порода спроектирована таким образом, чтобы она падала в поддерживаемую точку выдачи или удалялась с помощью ПДМ с дистанционным управлением (погрузочная, транспортировочная, разгрузочная машина) .
Самым большим ограничением этого метода является длина скважин, которые можно точно пробурить с помощью эксплуатационного бура; скважины большего диаметра, используемые в перфораторах, могут иметь длину более 100 м, тогда как длина перфораторов с плавающей стрелой ограничена ~30 м. м.
Отверстия, пробуренные под землей, обычно просверливаются перпендикулярно, радиально вокруг привода. Чтобы взрывные скважины могли успешно извлечь рудный материал, они должны иметь возможность стрелять в пустоту впереди. В каждом забое требуется прорезь для обеспечения первоначального пустоты. Щель часто является самым сложным, дорогостоящим и наиболее рискованным компонентом разработки забоя. В зависимости от формы, высоты и других факторов можно использовать различные методы создания прорези, например: