Промышленные месторождения. Разработка полезных ископаемых (месторождений), совокупность горных работ для извлечения ископаемых из недр земли. Оксплоатация месторолодепий полезных ископаемых производится разнообразными способами. Разработка твердых полезных ископаемых ведется подземными или открытыми работами. При подземных разработках непосредственному извлечению ископаемого должно предшествовать вскрытие месторооюде-пил (см.). Часть месторождения, отведенная лдя эксплоатации самостоятельной производственной единицей (шахтой, штольней) и называемая поэтому шахтным полем (или по-;ieM штольни), вырабатывается за время существования этой производственной единицы, причем выработка шахтного поля ведется последовательно, почти всегда т. н. этажами. В настоящее время под термином э т а ж в горном исхусстве понимают часть шахтного поля (или поля штольни), которая со стороны восстания и падения месторождения ограничена основными штреками, проводимыми по мере развития работ до границ поля, а по простиранию-границами шахтного поля. Гораздо реже, при горизонтальном залегании или очень малом падении .(угол наклона) месторождения, шахтное поле разделяется не на этажи, а на т. н. п а н е л и, т. е. отдель- пые участки, имеющие прямоугольную или квадратную форму и отделенные друг от друга ц е л и к а м и (т. е. невыработанными частями) полезных ископаемых. Производство подготовительных работ как в пространстве, так и во времени и их отношение к очистным работам (см. Горные работы) должны подчиняться определенному порядку. Этот порядок ведения подготовительных и очистных работ называется системой разработки данного месторолодения. В виду многочисленности и изменчивости факторов, влияющих fla выбор системы разработки, нередки случаи, когда в пределах одного и того же шахтного поля, этажа или его участка применя-Еотся различные системы разработки. Правильная система разработки должна обеспечивать безопасность, экономичность (наименьшая затрата рабочей силы, механической энергии и материалов) и наименьшую потерю полезных ископаемых в недрах. Системы разработки, сопровождаемые большими потерями полезных ископаемых, называются хищническими. Значительные потери допустимы толь-

ко при Р. п. и. малоценных, притом таких, запасы к-рых в природе чрезвычайно велики (строительные камни, мел, гипс, каменная соль и нек-рые др.). На выбор системы разработки влияют следующие факторы: форма месторолодения, мощность его, угол падения, строение и свойства ископаемого, свойства п интенсивность обрушения боковых пород, количество гремучего газа, водоносность пород, механизация добычи и наконец требования рынка к качествам ископаемых. 1) Как форма, так и залегание месторождения бывают различными (пласт, пластообразная залежь, россыпь, жила, шток и т. п., геологически спокойное или нарушенное склад-тсами или сбросами залегание). 2) По мощности месторонодения (преимущественно пластовые) условно подразделяются на 3 группы: тонкие месторождения (мощностью до 1,5 м), когда при проходке штреков приходится кроме выемки самого полезного ископаемого (фиг. 1, а) еще подрывать и боковую

породу;месторождения средней мощности (от 1,5 до 2,5-3 м), в к-рых проведение штреков производится без подрывания пород (фиг. 1 ,б), и м о щ н ы е (т о л с т ы е) месторождения (более 2,5-3,0 м), в которых над (или под) штреками остается некоторая толща полезных ископаемых (фиг. 1,в). 3) В зависимости от угла падения (наклона к горизонтальной плоскости) месторонедения подразделяют на пологопадаюшке, или пологие (О-30°), наклонные (30--45) и крутопадающие, или крутые (45-90°). 4) Крепость ископаемого обусловливает способы, инструменты и ма-пшны очистной выемки; направление к л ив а ж а (способность полезных ископаемых или пустой породы по нек-рым иаправления]м более легко отделяться от общей массы) нередко обусловливает расположение очистного забоя; чистота месторождения или, наоборот, наличие прослойков или включений пустых пород также влияет на способ очистной выемки; склонность ископаемого к самовозгоранию требует полной по возможности

выемки его. 5) Свойства боковых пород (степень устойчивости, трещиноватость, направление трещин, способность обрушаться и оседать отдельными массами, падать внезапно илт! же плавно прогибаться, способность к поддуванию, т. е. к приподниманию в выработках почвы) влияют на способы выемки ископаемого; при разработке пологопадаю-щих месторождений наиболее важны свойства кровли, при крутопадающих-и свойства почвы. Выработанные пространства (см. Горные выработки) влияют на устойчивость вышележащих (а при крутом падении и нижележащих) пород. В зависимости от отношения к выработанным пространствам различают три основных принципа разработки месторождений полезных ископаемых: а) среди выработанных, пространств а, а (фиг. 2) навсе- .,. 1 ..,. . рда оставляются неиз-

влекаемые части по-юзных ископаемых б, . о, называемые с т о л-0 а м и или целиками и играющие роль колонн, поддерживающих вышележащие породы; б) выработанные пространства заполняются 3 а к л а д к о ii (см. Механизация горных работ); в) в выработанных пространствах целики не остав.тяются и закладка не возводится, происходит обрушение боковых пород (разработка с обрушением, разработка без закладки). На практике эти три основных принципа нередко комбинируются между собою, например возводится не полная закладка, а частичная; кроме оставляемых целиков применяется и закладка; целики полезных ископаемых оставляются временно и т. д. При системах разработки, сопроволсдаемых обрушением или оседанием кровли, крайне ваншо, чтобы последние происходили планомерно, не распространяясь на части выработанного пространства, необходимые для работы. Мероприятия для осуществления этого условия (способы крепления забоев, качество и способ возведения закладки и др.) называются управлением кровли. 6) Наличие или отсутствие гремучего газа и формы его выделения в каменноугольных рудниках, в виде исключения в нек-рых других-калийных, медных, в алмазных копях Южной Африки,-оказывают значительное влияние на способы разработки, доставки, освещения рудников и пр. 7) Вода в местах работы понюкает производительность труда и опасна для здоровья (простуды, возможность поскользнешься и упасть; при наличии соответствующих темп-рных условий появление особых глистов-болезнь ankylostomiasis). Поэтому необходимо вести разработку так, чтобы вода не мешала работам. 8) Механизация добычи оказывает огромное влияние на систему разработки, побуждая в корне менять мрюгие прежние положения горного искусства (длпиа и форума забоев, величина ежедневного подвигания забоев, размеры и производительность выемочных участков и т. д.). Преобразование системы разработки под влиянием механизации есть одно из характернейших явлений в горной промышленности СССР за последнее пятилетие. Нельзя сомневаться, что под влиянием механизации и концентрации производства в будущем появятся совершенно новые системы

разработки помимо известных (описываемых ниже) до настоящего времени. 9) Требования рынка к качествам полезных ископаемых (кусковатость, допустимый % мелочи и зольности и пр.) тоже влияют на выбор способа выемки в забоях.

Закладка выработанных пространств, т. е. заполнение последних пустыми породами или, очень редко, малоценным полезным ископаемым, бывает сухая или гидравлическая (мокрая). Промежуточное место занимает изредка применяемая полумокрая закладка. Сухая закладка может возводиться мускульным трудом (обыкновенная, ручная закладка) или помощью особых закладочных машин (машинная закладка) или сжатым воздухом (пневматическая закладка). Разработка с закладкой имеет след. важные преимущества перед разработкой с. обрушением: 1) при закладке уменьшается, а иногда и вовсе устраняется вредное влияние подземных разработок на земную поверхность 2) в рудниках уменьшается давление пород на крепление выработок, 3) в очистных забоях уменьшается вероятность обвалов, вредных для правильного ведения производства и опасных для людей, 4) сокращаются потери полезных ископаемых, 5) у.тучшается вентиляция. С другой стороны, получение закладочного материала, его перемещение к забоям и возведение закладки требуют лишних, обычно значительных, расходов. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо тщательно сравнивать в техническом и экономическом отношении систему разработки без заклад1си и с закладкой выработанного пространства. Закладка особо важна для мощных месторождений.

Сухая закладка. Источники закладочного материала могут находиться под землею или на дневной поверхности. К первым принадлежат: прослойки или включения пустых пород среди полезных ископаемых; боковые породы, добываемые при проходке выработок или в очистных забоях; иногда в выработанных пространствах проводятся специально слепые штреки (исключительно с целью добычи закладочного материала), горные мельницы (см. Горные выработки) или даже специальные камеры (напр. в массивах каменной соли, идущей на зак.тадку при добыче калийных содей). Для получения закладочного материала на земной поверхности организуют открытые работы (карьеры) в местах залегания пород, добыча которых не представляет особых затруднений (песок, глина, разрушенные выветриванием на выходах более крепкие породы), по возмолгности блилсе к выработкам, по которым производится спуск закладки в подземные работы. Добыча закладки в карьерах ведется приемами, принятыми для открытых работ (см. ниже). Реже представляется возможным добывать материал для закладки из других источников: старые отвалы пустых пород, отходы обогатительных ф-к, отбросы химич, переработки, шлаки металлургич. заводов, шлаки из топок паровых котлов, строительный мусор и т. п. От места добычи г; месту спуска в подземные работы закладочный материал транспортируется, в зависимости от местных условий, в больших Лг.-д. саморазгружающихся вагонах, в рудничных вагонетках, подвесными дорогами и т. п.

При незначительных расстояниях от места добычи до спускного ската возможна добыча и доставка закладки скреперами. Спуск закладочного материала под землю производится самотеком по скатам, наклонным или вертикальным, по трубам или в шахтных вагончиках. Под землей по главным выработкам сухая закладка транспортируется в шахтных вагончиках. Закладочный материал после помещения в выработанное пространство занимает больший объем, чем он имел на месте залегания. Коэф. разрыхления, т. е. число, показывающее увеличение объема тела в разрыхленном состоянии против объе-

Фиг. 3.

ма в плотном теле, для рыхлых наносных пород колеблется ок. 1,3, для коренных пород- ок. 1,5. Но так как фактически выработанное пространство закладывается не полностью (из-за наличия крепежного леса, подготовительных выработок и пр.), то закладка считается хорошей, когда коэф. закладки (отношение объема выработанного пространства к первоначальному объему закладочного материала) достигает 1,8-2,5. Закладка под воздействием давления пород и собственного веса способна давать усадку, характеризуемую примерно следующими цифрами (в %) отношения высоты выработанного пространства после спрессовывания закладки к первоначальной высоте.

Хорошая мокрая закладка ...... . 85-95

Сухая закладка при крутом падении:

мелкозер. порода ...........75 - 85

порода в крупных кусках......60 - 75

Сухая закладка при пологом падеш1и: при доставке закладки в выемочное

поле извне...............40 - 60

из источников закладки, находянщх-сп в самом выемочном поле . . ; . . 15 - зо

Пневматическая закладка состоит в том, что сухой закладочный материал в кусках не крупнее 80 мм разносится на некоторые расстояния по руднику и забрасывается в выработанное пространство помощью сжатого воздуха (см. Механизация горных работ).

Гидравлическая (мокрая) з а к .л а д-к а. Материал, предназначенный для закладки, смешивается с водой на поверхности или при глубинах, начиная с 300-400 м,

на подземных горизонтах. На фиг. 3 показано смешивающее устройство в виде воронки аб, с решеткой в в нижней ее части. Падающие в воронку куски предварительно разбиваются о поставленные ребрами кверху уголки г. На уровне решетки вокруг воронки имеется кольцевой канал д, к которому по трубам е подается вода, поступающая в воронку через многочисленные отверстия в трубах. Добавочная вода подается через трубу ж и отверстия в стенках ее. Иногда у устья воронки устраивают склады песка, обогреваемые в зимнее время, из которых песок смывается в воронку водобоями (см. Гидравлические разработки). В СССР до настоящего времени мокрая закладка не применялась, хотя этот вопрос не раз изучался для ряда месторождений с мощными каменноугольными пластами (например для Тквибульского на Кавказе, Челябинского, Кемеровского в Кузбассе и некоторых других).

Полумокрая закладка состоит в том, что рыхлый закладочный материал в сухом виде размещается в выработанном пространстве последовательными слоями около 0,8-1,0 м и потом каждый раз заливается водою. Ее основной недостаток-необходимость транспорта закладочного материала вместо его автоматич. движения по трубам. Применяется редко.

Система разработки каменноугольных месторождений. 1) Пласты тонкие и средней мощности. Сплошная система разработки характеризуется тем, что впереди очистных забоев а (фиг. 4) подготовительных выработок не имеется, т.е. ископаемое вырабатывается сплошь. На фиг. 4 представлена часть этажа, обслуживаемого откаточным штреком б и вентиляционным штреком в. Расстояние между штреками называется наклонной высотой этажа (от нескольких десятков до немногих сотен ж). Этаж промежуточными штреками гид разделяется на несколько подэтажей. Добываемое в верхнем и среднем очистных забоях полезное ископаемое транспортируется по промежуточным штрекам до бремсберга (или ската) е (см. Горные выработки); из нижнего подэтажа уголь выдается прямо на откаточный штрек.

Направление

Фиг. 4.

Часть этажа, заключенная между двумя соседними бремсбергами (или скатами), называется выемочным полем, часть подэтажа между двумя бремсбергами называется выемочным участком. Очистные забои образуют зигзагообразную линию, что способствует устойчивости кровли над очистными забоями; однако в последнее время, в особенности в Германии, при разработке пластов с полной закладкой забои делаются совершенно прямолинейными. Такие забои