Выбор и расчет системы вентиляции шахты “Скалистая” рудника “Комсомольский”

эруптивные брекчии и контактовые габро-доллетиты;

безоливиновые, оливинсодержащие габро-доллетиты;

пикритовые, токситовые и контактовые габро-доллетиты;

С последними связаны промышленные типы руд. К придонной части интрузива приурочены сплошные богатые сульфидные руды. К эндоконтактам  сплошных богатых сульфидных руд приурочен промышленный тип «медных» руд. Основными породообразующими минералами слагающими интрузивный массив являются оливин, пироксен и плагиоклаз. К вторичным относятся халькопирит, кальцит, принит и т.д.

Контакты сплошных сульфидных руд с вмещающими породами резки. Сплошные сульфидные руды образуют три залежи – Первую, Вторую и Третью, погружающиеся в северо-восточном направлении под углом 10-200 Залежь Первая Северная имеет параметры: длина - 1400м, ширина до 600м, площадь - 0.61км2, средняя мощность рудного тела - 9.9м. Более крупной является вторая Северная Вторая с площадью 0.95км2 при длине 2900м, ширине до 650м и средней мощности - 10.9м. Объектом разведки и первоочередной эксплуатации является залежь Первая Северная. Богатые руды залежи локализованы в нижнем экзоконтакте дифференцированной рудоносной интрузии и представлены. сплошными сульфидными рудами халькопирит-пирротинового состава, на флангах и залежи отмечены руды с повышенным содержанием халькопирита. На почве сплошных сульфидных руд залегают известняки Каларгонской свиты, а на флангах залежи вмещающими являются терригенные тунгуской серии, представленные в основном кварц-полевошпатовыми роговиками.

Абсолютные отметки кровли рудного тела изменяются от -650м на юге до –850 м на северном фланге залежи, в поперечном сечении она имеет линзовидную форму, с плавным уменьшением мощности в направлении восточного, северного и южного флангов. Контакты, сплошных сульфидных руд как с подстилающими так ч с перекрывающими породами четкие ровные или полого-волнистые, ослабленные за счет развития на эвальбандах вторичных минералов. Конфигурация рудного тела обусловлена синклинальной структурой в приразломной части -массива, при этом падение рудного тела на восток-северо-восток на отдельных участках, особенно в пределах панели - 3, достигает углов в 25° - 30°. Рудное тело разбито на тектонические блоки за счет активного разлития, особенно в западной части, нарушений второго и третьего порядка, преимущественно это амплитудные сбросы со смещением до 3 - 5 метров. Отмечены также и горизонтальные смещения блоков. Выявленные тектонические нарушения в основном субпараллельны НХР либо ориентированы к нему под острым углом.

 

1.7 Гидрогеологические особенности  месторождения

 

Норильский район относится к северо-западной окраине Тунгусского артезианского бассейна и приурочен к зоне многолетней мерзлоты. Многолетняя мерзлота обуславливает три вида вод: надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Местами имеются сквозные талики. Водонепроницаемая многолетнемерзлая талица исключает инфильтрации поверхностных и надмерзлотных вод и гидравлическую связь с подмерзлотными водами.

Что касается коэффициента фильтрации трещинных вод коренных пород, то для талицы базальтов он равен от 0.0006 до 0.04 м/сут и возрастает в зоне тектонических нарушений в 100 и более раз.

Обводненность горных пород в пределах поля шахты «Скалистая» слабая, из пробуренных скважин иногда отмечается капеж и струйный излив воды, прекращающийся   через непродолжительное время. Из кровли выработок, пройденных в зонах высокой трещиноватости и в непосредственной близости к интрузиву, также иногда отмечался капеж воды. Таким образом, гидрогеологические условия месторождения Талнахского рудного поля весьма благоприятны.

 

1.8 Газоносность пород

 

Шахта «Скалистая» как и рудник «Комсомольский» работает на индивидуальном газовом режиме и характеризуется наличием Норильско-Хараелахского разлома, по которому возможно поступление вредных газов

Газообильность пород и руд слабая, битумопроявления возможны в породах девона.  Основными источниками газа являются угленосные отложения тунгуской серии.

 

1.9 Геомеханические особенности  месторождения

 

К особенностям геомеханических условий рассматриваемого месторождения относятся неоднородность по-ля напряжений, причиной служит: наличие Норильско-Хараелахского разлома, тектоническая нарушенность горных пород, литостатическое давление, наличие участков с преоб-ладанием сжимающих растягивающих напряжений. При проведении горных работ возможны горные удары, микроудары или выбросы, толчки, стреляние, шелушение, заколообразование.

 

1.10 Физико-механические свойства  руд и вмещающих пород

 

Сплошные сульфидные руды склонны к самовозгоранию. Процесс окисления сульфидных руд идет непрерывно и сопровождается выделением тепла, окислительная активность руды возрастает в 1.4-1.6 раза при повышении температуры на каждые 10оС.

Объемный вес:

сплошных руд      4.3 т/м3;

«медистых» руд      3.1 т/м3;

вкрапленных руд      3.0 т/м3;

выдаваемой товарной руды

(насыпной) составляет     3.0 – 3,6 т/м3.

 

Значение коэффициента крепости по шкале М.М. Протодьяконова:

Для богатых руд  – от 7 до 10;

Для медистых руд   – от 7 до 15;

Для вкрапленных руд  – от 10 до 16;

Для вмещающих пород  – от 10 до 16.

 

Физико-механические свойства породы и руды месторождения приведены в приложении №1.

 

1.11 Качественная характеристика  руд и рудных минералов

 

Талнахские медно-никелевые руды являются комплексными, из них современными технологическими методами извлекают:

цветные металлы: никель, медь, кобальт;

благородные металлы: золото, серебро;

главные элементы платиновой группы: платина, палладий, родий;

попутно извлекают: придий, осьмий, рутений, селен, теллур.

С вводом в эксплуатацию НМЗ начато извлечение серы, содержание которой в сплошных рудах достигает 30о/о.

Помимо названных компонентов, руды содержат целый ряд других элементов, из которых важно отметить железо, уходящее в шлаки и вредные примеси, из которых главными являются селен цинк и мышьяк, спорадически встречающиеся в рудах.

К числу шлакообразующих компонентов в первую очередь относятся окислы кремния, железа, алюминия, магния, кальция и некоторые другие.

По структурно-текстурным особенностям, качеству и технологическим свойствам различают три главных промышленных типа руд:

«богатые» сплошные;

 вкрапленные в интрузиве;

вкрапленные руды во вмещающих породах – «медистые» руды.

По минеральному составу Норильские руды отличаются от сходных руд других месторождений мира необычно большим числом минеральных видов. Минералы, слагающие норильские руды  делятся на следующие четыре группы:

 

Главные:  пирротин, пентландит, халькопирит, талнахит, моикухит, кубанит, магнетит.

Второстепенные: марказит, миллерит, сфалерит, халькозин, минералы группы валерита.

Редкие: виоларит, годлевскит, ковеллин, маухерит,  никелин, молибденит, станин.

Минералы благородных металлов:  сперрилит, урванцевит, самородные золото и серебро, минералы платины и палладия.

Сплошные сульфидные руды образуют плито- и линзообразные тела, залегают у нижнего контакта интрузива. Главными минералами этих руд являются: пирротин, халькопирит (CuFeS2), пентландит, кубанит, талнахит. Второстепенное значение имеют магнетит (Fe3O4), борнит, халькозин, валлермит, в незначительных количествах встречаются галенит (PbS) и сфалерит.

Вкрапленное оруденения в интрузии приурочено к пикритовым, такситовым, контактовым габбродолеритам. Содержание рудообразующих минералов в них колеблется от 2-3 до 15-30 о/о, основными из них являются: пирротин, халькопирит и пентландит, второстепенное значение имеют кубанит, талнахит, пирит, магнетит.

Прожилково-вкрапленные и «медистые» руды в породах экзоконтакта интрузии отличаются повышенным содержанием меди при относительно небольших содержаниях никеля. Главными рудными минералами являются: халькопирит, пирротин, пентландит, второстепенное значение имеют: пирит, борит и магнетит. «Медистые» руды имеют ограниченное распространение, представляя собой  разрозненные тела с оруденением прожилково-вкранленного типа в роговиках тунгуской серии и в приконтактовой зоне известняков каларгоновской плиты. В основном "медистые" руды локализованы в нижнем экзоконтакте сплошных сульфидных руд, либо в незначительном удалении от него, составляя; горизонт МП-ОН (основной нижний). Площадь распространения горизонта МП-ОН сопоставима с площадью залежи богатых руд. В плане и в разрезе "медистые" руды имеют сложную конфигурацию и, при оконтуривании по мощности в 1 метр, распадаются на серию рудных тел в виде разрозненных протяженных линз, Средняя мощность по горизонту МП-ОН составляет 3.65м. Абсолютные отметки залегания горизонта МП-ОН изменяются от 750м на юге до -1150м на севере рудного поля. Нарушенность пород, несущих "медистое" оруденение, оценивается как сильная на 70%, а 30% "медистых" руд имеют среднюю нарушенность. В кровле богатых руд выделяется верхний горизонт "медистых" руд (МП-ОН) .•локализованный в роговиках и скарнах, представленный серией маломощных, и вытянутых по протяженности интрузива линзовидных тел, имеющих гораздо меньшее распространение, чем руды Нижнего горизонта. вкрапленыe руды приурочены к нижней части дифференцированной интрузии (пикритовые и такситовые габбро-долериты) и образуют выдержанное по площади и в разрезе линзовидное рудное тело. Площадь вкрапленных руд в пределах поля рудника составляет 5.5км2 при ширине до 900 метров и мощности от 3 до 70 метров. Средняя мощность вкрапленных руд в поле рудника составляет .30 метров. Нарушенность интрузивных пород, вмещающих вкрапленное оруденеиие, оценивается на 100% как сильная.

 

2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1 Вскрытие

      На основании данной  горно-геологической характеристики  залежи «Первой Северной (С-1)», характера  земной поверхности и представленных  в задании условий принимаем  вскрытие месторождения вертикальным  скиповым стволом на  всю глубину  залегания посередине линии падения вне зоны сдвижения горных пород.

В  случае  вскрытия  комбинированным  способом  (верти-

кальным  скиповым  и  наклонным  конвеерным  стволом)

необходимо  будет  провести  большой  объем  работ  по

проведению  наклонных  конвеерных  выработок, большого

количества  подземных  дробильных  камер. Кроме  того

применение  конвеерной  доставки  руды, исходя  из  годовой

производительности  рудника  (2 млн.т.) нецелесообразно.

    В  случае  вскрытия  месторождения  стволом ,

Расположенным  в центре, возникает  значительный  эконо-

мический  ущерб  от  потерь  балансовых  руд  в  охранном

целике. 

 

 

2.1.1   Определение площади  земельного отвода

 

По исходным данным строим план залегания месторождения на рис.2 (приложение №2).

Аналитическим путем определяем величину отстояния границ зоны сдвижения горных пород от границ оруденения: на поверхности в лежачем боку Рис.

Х1=Нн·tg(90-β), м,  (2.1)

   Х1=800·0,3639=291 м;

в висячем боку

Х2=Нв·tg(90-δ), м,   (2.2)

  Х2=660·0,3639=240 м;

по середине линии падения

Х3=(Х1+Х2)/2=(291+240)/2=265 м.   (2.3)

Определяем горизонтальную проекцию линии падения:

ВГ=В·cosα, м,

ВГ=650·0,9848=640 м.

Определяем площадь земельного отвода по формуле:

(2.4)

 

2.1.2    Определение балансовых  запасов

 

Б=L·B·m·g, т,   (2.5)

где L - длина месторождения по простиранию, (1200 м);

         B - длина месторождения по падению, (650 м);

         m - нормальная мощность рудного тела, (24 м);

         g - объемный вес богатой руды, (4,3 т/м 3).

Б=1200·650·24·4,3=80,5 млн.т.

2.1.3  Вскрытие вертикальным скиповым  стволом на всю глубину по  середине линии падения, вне зоны  сдвижения горных пород

Данный способ вскрытия предполагает проведение следующих вскрывающих выработок: скипового ствола,  четырех вскрывающих квершлагов, а также клетевого и вентиляционно-закладочного стволов, капитальных рудоспусков. Изображаем этот вариант на рис. 3 (приложение №2).

 

Определим длины вскрывающих выработок:

Длину скипового ствола определяем как:

Нсс=Нн+Нц+Нкр+Нз , м,   (2.6)

       где  Нн – нижняя граница оруденения, (800 м);

        Нц – размер предохранительного целика,(10 м);

        Нкр – глубина капитального рудоспуска, (15 )м;

        Нз – глубина зумпфа, (10 м),

Нсс=800+10+15+10=835 м.

Длину клетевого ствола определяем как:

Нкс=Нн+Нц+Нз,м,   (2.7)

  Нкс=800+10+15=825 м.

  Нпзс= Нкс=825 м 

 

Общую длину вскрывающих квершлагов определяем как:

ΣLкв=4·(Х3+Хо), м,   (2.8)

где  β - угол сдвижения вышележащих пород, 70˚ ,

    Хо – величина охранной бермы, м, принимаем Хо=50 м;

ΣLкв=4·(265+50)=1260 м.

Длину вентиляционных стволов определяем как:

Нвзс=Нв-Нц+Нз ,м,   (2.9)

где  Нв – верхняя граница оруденения, (650 м),

Нвс=650-10+10=650 м.

Характеристики стволов приведены в приложении №2.

 

2.1.4   Выбор типа скипа.

 

Сечение скипового ствола:

    (2.10)

S=pR2;

Производительность подъема:

    (2.11)

где c - коэффициент неравномерности;

      N - число рабочих дней;

      n - число рабочих часов в сутки.

Средняя скорость движения скипа:

  (2.12)

    (2.13)

   (2.14)

где TП - время подъема скипа;

       nчас - число подъемов скипа в час;

      QГ - наивыгоднейший груз, поднимаемый 1 раз в скипе.

   (2.15)

где tП - время пауз.

  

Объем скипа:

   (2.16)

Выбираем четыре скипа: 1СН 4-2;

Емкость (м3) - 4;

  Грузоподъемность (т) – 8,8;

  Размеры (мм) –1350 Х 1350.

 

2.2   Подготовка месторождения

 

К выбранному способу вскрытия подбираем соответствующую схему подготовки месторождения.

Для разработки месторождения выбираем панельную схему подготовки откаточного и вентиляционно-закладочного горизонтов. Принимаем 2 откаточных и 1 вентиляционно-закладочных горизонт. Выработки откаточных горизонтов сечением 12 м2 пройдены в подстилающих породах с минимальным расстоянием от почвы рудного тела Нц=10 м. Выработки вентиляционно-закладочного горизонта сечением 14,5 м2 пройдены в висячем боку месторождения по той же схеме, что и откаточные горизонты.