Розкриття родовищ

Схеми розкриття родовищ твердих корисних копалин, що залягають під морським дном, в даний час тісно ув’язані з берегом. Підземні розробки під морем — природне продовження континентальних гірських робіт — у сутності їх крайові, найбільш віддалені від основних розкриваючих виробок виїмкові поля. У міру вироблення центральних ділянок рудного поля основне навантаження лягає на фланги родовища. Схеми розкриття перетерплюють істотні зміни і стають переважно гірничо-морськими. Існують пропозиції щодо розкриття корінних родовищ під морем з тунелів, розміщених на морському дні.
В Англії найбільш поширеним варіантом розкриття вугільних шахт під морем є спосіб проведення вертикальних або похилих стволів з магістральними горизонтальними виробками, що відкривають доступ до вугільних пластів, виявлених в надрах морського дна. Така схема характерна для шахти «Ісінгтон». В кінці XIX ст., коли на узбережжі була розпочата проходка першого стовбура, гірники зіткнулися з великими притоками морської води. Вона проникала в гірничі виробки через тріщини у вапняках, що перекривають вугільні пласти. Тим не менш роботи не були припинені, застосування високопродуктивних водовідливних засобів дозволило ввести шахту в дію, яка функціонує і донині. Зараз на шахті розкрито кілька вугільних пластів, що знаходяться під дно моря. Найбільш віддалені від берега забої знаходяться на відстані понад 7 км від стовбурів.

В деяких випадках виявляється доцільним застосувати комбіновану схему розтину, поєднуючи проведення вертикальних і похилих стволів з підготовкою шахтних полів горизонтальними виробками. В кінцевому підсумку раціональна схема розтину визначається на підставі техніко-економічного порівняння з вибором безпечного і економічного варіанту.
При надмірному видаленні робочих ділянок під морське дно виникають труднощі, пов’язані із здійсненням провітрювання робочих місць, забезпеченням механізмів силової енергією та організацією доставки у віддалені забої допоміжних матеріалів, запасних частин, елементів кріплення виробок, а також транспортування людей. При цьому значне спрощення схеми розкриття родовища досягається проведенням допоміжного ствола з штучного або природного острова. Через такий допоміжний ствол робочі швидко досягають своїх вибоїв. Свіже повітря найкоротшим шляхом потрапляє в робочі ділянки. Скорочується довжина кабельних ліній, трубопровідних магістралей та транспортних комунікацій. Для будівництва такого ствола підшукують відповідну ділянку морського дна. Найкращим варіантом було б виявлення поблизу берега острова, з якого можна було б пройти допоміжний ствол. Але при його відсутності виявляють ділянка з найменшою глибиною і твердими породами для спорудження штучного острова.
Спосіб розтину підводного родовища з допоміжним стовбуром, пройденим з штучного острова, застосований на японській шахті Пер, де вугільний пласт залягає на глибині 50 м від морського дна. Невеликий штучний про-Цукусима (площа 5 тис. м2) створений на відстані 400 м від берега о-ва Хонсю. Вертикальний стовбур, пройдений з цього острова, призначений для відкачування води і вентиляції. Проходка стовбура шахти здійснена наступним чином. В морі при глибині 8,2 м встановлена залізобетонна труба діаметром 5,5 м, довжиною, що перевищує глибину моря в місці її установки. Над трубою змонтовані майданчик, вишка і підйомні механізми. Гірські породи, що вилучаються при проходці вертикального допоміжного ствола, скидали в море, нарощуючи площа штучного острова.

Зведення в море штучних островів пов’язано зі значними витратами. Тому перевагу віддають варіантів з штучними стовбурами, сооружаемыми при відносно невеликих глибинах моря. Представляє інтерес спорудження стволів із залізобетонних елементів за принципом будівництва маяків, що виготовляються в гавані і доставляються на плаву до місця установки. Породи, які добуваються при проходці стовбура, йдуть на спорудження штучного острова.

Виявлення відповідного місця для створення штучного, а тим більше знаходження природного острова може виявитися проблемою, не здійсненним в даних конкретних гірничо-геологічних умовах. При цьому наявність такого острова не позбавляє від необхідності проходити протяжні горизонтальні виробки для зв’язку з основними вскрывающими виробками.
За прогнозами геологів в шельфовій зоні морів корінні родовища цінних руд та інших корисних копалин можуть бути виявлені на значній відстані від берега, причому без усякого зв’язку з ним. Тому вченими та інженерами підготовлені проекти розробки корисних копалин у більш віддалених і глибоких ділянках шельфу. У числі таких проектів заслуговує уваги пропозиція англійських інженерів, які вважають, що такі родовища в ряді випадків економічніше розкривати з великих штучних островів, ніж шляхом проведення протяжних горизонтальних розкриваючих виробок, яким супроводжують високі витрати на спорудження протяжних транспортних, трубопровідних та силових ліній і експлуатаційні витрати на транспорт, провітрювання та перевезення людей.

Такий проект був розроблений стосовно до умов розтину вугільного родовища на узбережжі Нортумберленд (Англія). В проекті передбачено спорудження великого штучного острова на відстані 11 — 13 км від берега з 15-20 млн. т гірських порід. Підраховано, що витрати на насипну частину острова складуть приблизно п’яту частину загальної суми витрат. За статтями витрат асигнування повинні бути розподілені таким чином: на якорі і хвилерізи, а також пристрій бункерів і навантажувальних пристроїв для суден-рудовозів приблизно по 10%; на житлово-побутові і допоміжні приміщення близько 30%; проведення стволів з обладнанням та інші витрати — 60%.
З міркувань економії у проекті запропоновано розмістити деякі підсобні споруди в тілі острови або зробити їх виносними, оскільки в умовах моря буде доріг кожен квадратний метр поверхні острова. До числа таких споруд можуть бути віднесені, наприклад, причали, еластичні склади пально-мастильних матеріалів і рідин, які можна розташувати поблизу острова на морському дні. Приміщення для технічних споруд острови будуть виготовлені на березі і доставлені на плаву до місця установки.

На поверхні острова розміститься звичайний комплекс обладнання наземної шахти — надшахтное будівля, бункера, підстанції, аварійні склади, механічні майстерні, будівлі вентиляторної, компресорна, насосна і т. п. Тут же будуть побудовані майданчики для вертольотів, адміністративно-господарські будівлі та складські приміщення. Способи розкриття корінних родовищ у надрах морського дна вертикальними, похилими і горизонтальними виробками в різних поєднаннях принципово мало відрізняються від схем розкриття континентальних родовищ. Специфічні умови зведення вертикальної виробки в море з подальшим утворенням навколо неї штучного острова. При цьому необхідна надійна герметизація стиків між елементами залізобетонних конструкцій; особливо відповідальним є місце сполучення вертикальної конструкції з гірськими породами дна. Повинна бути забезпечена жорстка фіксація стовбура щоб уникнути зсувів, осідань і просочування всередину морської води Проведення гірничих виробок вимагає виконання цілого ряду охоронних заходів: забезпечення достатньої потужності охоронних ціликів; буріння випереджальних розвідувальних шпурів у вибої; застосування датчиків, що сигналізують про надходження морської води в виробітку; своєчасної ізоляції порушень тектонічного характеру і тріщин, що з’являються внаслідок зрушень порід з-за підробки масиву, гірничими виробками.

Посилання на основну публікацію