Полезные ископаемые

Схемы вскрытия месторождений твердых полезных ископаемых, залегающих под морским дном, в настоящее время тесно увязаны с берегом. Подземные разработки под морем — естественное продолжение континентальных горных работ — в сущности их краевые, наиболее удаленные от основных вскрывающих выработок выемочные поля. По мере выработки центральных участков рудного поля основная нагрузка ложится на фланги месторождения. Схемы вскрытия претерпевают существенные изменения и становятся преимущественно горно-морскими. Существуют предложения по вскрытию коренных месторождений под морем из тоннелей, размещенных на морском дне.

В Англии наиболее распространенным вариантом вскрытия угольных шахт под морем является способ проведения вертикальных или наклонных стволов с магистральными горизонтальными выработками, открывающими доступ к угольным пластам, обнаруженным в недрах морского дна. Такая схема характерна для шахты «Исингтон». В конце XIX в., когда на побережье была начата проходка первого ствола, горняки столкнулись с большими притоками морской воды. Она проникала в горные выработки через трещины в известняках, перекрывающих угольные пласты. Тем не менее работы не были прекращены, применение высокопроизводительных водоотливных средств позволило ввести шахту в строй, которая функционирует и по сей день. Сейчас на шахте вскрыто несколько угольных пластов, простирающихся под дно моря. Самые удаленные от берега забои находятся на расстоянии более 7 км от стволов.
 
В некоторых случаях оказывается целесообразным применить комбинированную схему вскрытия, сочетая проведение вертикальных и наклонных стволов с подготовкой шахтных полей горизонтальными выработками. В конечном итоге рациональная схема вскрытия определяется на основании технико-экономического сравнения с выбором безопасного и экономичного варианта.

При чрезмерном удалении рабочих участков под морское дно возникают трудности, связанные с осуществлением проветривания рабочих мест, обеспечением механизмов силовой энергией и организацией доставки в удаленные забои вспомогательных материалов, запасных частей, элементов крепления выработок, а также транспортировки людей. При этом значительное упрощение схемы вскрытия месторождения достигается проведением вспомогательного ствола с искусственного или естественного острова. Через такой вспомогательный ствол рабочие быстро достигают своих забоев. Свежий воздух кратчайшим путем попадает в рабочие участки. Сокращается длина кабельных линий, трубопроводных магистралей и транспортных коммуникаций. Для строительства такого ствола подыскивают подходящий участок морского дна. Наилучшим вариантом было бы обнаружение вблизи берега острова, с которого можно было бы пройти вспомогательный ствол. Но при его отсутствии выявляют участок с наименьшей глубиной и твердыми породами для сооружения искусственного острова.

Способ вскрытия подводного месторождения со вспомогательным стволом, пройденным с искусственного острова, применен на японской шахте Убе, где угольный пласт залегает на глубине всего 50 м от морского дна. Небольшой искусственный о-в Цукусима (площадь 5 тыс. м2) создан на расстоянии 400 м от берега о-ва Хонсю. Вертикальный ствол, пройденный с этого острова, предназначен для откачки воды и вентиляции. Проходка ствола шахты осуществлена следующим образом. В море при глубине 8,2 м установлена железобетонная труба диаметром 5,5 м, длиной, превышающей глубину моря в месте ее установки. Над трубой смонтированы площадка, вышка и подъемные механизмы. Горные породы, изымаемые при проходке вертикального вспомогательного ствола, сбрасывали в море, наращивая площадь искусственного острова.

Возведение в море искусственных островов связано со значительными затратами. Поэтому предпочтение отдают вариантам с искусственными стволами, сооружаемыми при относительно небольших глубинах моря. Представляет интерес постройка стволов из железобетонных элементов по принципу строительства маяков, изготавливаемых в гавани и доставляемых на плаву к месту установки. Породы, извлекаемые при проходке ствола, идут на сооружение искусственного острова.

Обнаружение подходящего места для создания искусственного, а тем более нахождение естественного острова может оказаться проблемой, не осуществимой в данных конкретных горно-геологических условиях. При этом наличие такого острова не избавляет от необходимости проходить протяженные горизонтальные выработки для связи с основными вскрывающими выработками.

По прогнозам геологов в шельфовой зоне морей коренные месторождения ценных руд и других полезных ископаемых могут быть обнаружены на значительном расстоянии от берега, причем без всякой связи с ним. Поэтому учеными и инженерами подготовлены проекты разработки полезных ископаемых в более удаленных и глубоких участках шельфа. В числе таких проектов заслуживает внимания предложение английских инженеров, считающих, что такие месторождения в ряде случаев экономичнее вскрывать с крупных искусственных островов, чем путем проведения протяженных горизонтальных вскрывающих выработок, которым сопутствуют высокие расходы на сооружение протяженных транспортных, трубопроводных и силовых линий и эксплуатационные затраты на транспорт, проветривание и перевозку людей.

Такой проект был разработан применительно к условиям вскрытия угольного месторождения на побережье Нортумберленд (Англия). В проекте предусмотрено сооружение крупного искусственного острова на расстоянии 11 — 13 км от берега из 15—20 млн. т горных пород. Подсчитано, что затраты на насыпную часть острова составят примерно пятую часть общей суммы расходов. По статьям расходов ассигнования должны быть распределены следующим образом: на якоря и волнорезы, а также устройство бункеров и погрузочных устройств для судов-рудовозов примерно по 10%; на жилищно-бытовые и вспомогательные помещения около 30%; проведение стволов с оборудованием и прочие расходы — 60%.

По соображениям экономии в проекте предложено разместить некоторые подсобные сооружения в теле острова или сделать их выносными, поскольку в условиях моря будет дорог каждый квадратный метр поверхности острова. К числу таких сооружений могут быть отнесены, например, причалы, эластичные склады горюче-смазочных материалов и жидкостей,  которые  можно расположить вблизи острова на морском дне. Помещения для технических сооружений острова будут изготовлены на берегу и доставлены на плаву к месту установки.

На поверхности острова разместится обычный комплекс оборудования наземной шахты — надшахтное здание, бункера, подстанции, аварийные склады, механические мастерские, здания вентиляторной, компрессорная, насосная и т. п. Здесь же будут построены площадки для вертолетов, административно-хозяйственные здания и складские помещения. Способы вскрытия коренных месторождений в недрах морского дна вертикальными, наклонными и горизонтальными выработками в различных сочетаниях принципиально мало отличаются от схем вскрытия континентальных месторождений. Специфичны условия возведения вертикальной выработки в море с последующим образованием вокруг нее искусственного острова. При этом необходима надежная герметизация стыков между элементами железобетонных конструкций; особенно ответственным является место сопряжения вертикальной конструкции с горными породами дна. Должна быть обеспечена жесткая фиксация ствола во избежание смещений, просадок и просачивания вовнутрь морской воды Проведение горных выработок требует выполнения целого ряда охранных мероприятий: обеспечения достаточной мощности охранных целиков; бурения опережающих разведочных шпуров в забое; применения датчиков, сигнализирующих о поступлении морской воды в выработки; своевременной изоляции нарушений тектонического характера и трещин, появляющихся вследствие подвижек пород из-за подработки массива, горными выработками.


You have no rights to post comments

Контактная информация

О сайте

Наш сайт посвящен любым полезным ископаемым, а также описанию различной техники. Копирование материалов разрешено при указании обратной ссылки на сайт www.x-mineral.ru