Технология проведения горно-разведочных выработок

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

 

 
 
В.Г. Лукьянов, А.В. Панкратов, В.А. Шмурыгин 
 
 
 
 
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ  
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК 
 
 
 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 
по высшему образованию в области прикладной геологии в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 
130102 «Технологии геологической разведки»  
 
2-е издание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Томского политехнического университета 
2015 
 

 

УДК 622.26(075.8) 
ББК 33.15я73 
         Л84 
 
Лукьянов В.Г. 
Л84  
Технология 
проведения 
горно-разведочных 
выработок : 
учебник / В.Г. Лукьянов, А.В. Панкратов, В.А. Шмурыгин ; Томский политехнический университет. – 2-е изд. – Томск : Изд-во 
Томского политехнического университета, 2015. – 550 с. 

ISBN 978-5-4387-0529-1 

В учебнике рассмотрены технические характеристики и конструкции 
современных горнопроходческих машин и комплексов, используемых при 
разведке месторождений полезных ископаемых, правила их технической эксплуатации и техники безопасности; назначение и классификация горноразведочных выработок, основные физико-механические свойства горных 
пород и их влияние на устойчивость выработок. Изложены способы разрушения горных пород, принцип действия бурильных машин, состав и свойства 
промышленных взрывчатых веществ, способы и средства взрывания зарядов. 
Описаны конструкции крепи, механизация крепления, техника, технология и 
организация работ по проведению горно-разведочных выработок, последовательность выполнения процессов проходческого цикла при однозабойном и 
многозабойном методах проходки, вопросы безопасности. Приведены технико-экономические показатели и примеры скоростных проходок. 
Предназначен для студентов геологических специальностей, инженерно-технических работников, занимающихся горным делом, а также может 
быть полезен слушателям курсов дополнительного обучения на право технического руководства горными и взрывными работами. 
УДК 622.26(075.8) 
ББК 33.15я73 
 
Рецензенты  
Доктор технических наук, профессор  
зав. кафедрой строительства подземных сооружений и шахт 
Кузбасского государственного технического университета 
В.В. Першин 

 
Доктор технических наук, профессор 
директор Тульского научно-исследовательского  
геологического предприятия 
В.И. Власюк 
 
 
ISBN 978-5-4387-0529-1  
© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2011 
 
© Лукьянов В.Г., Панкратов А.В.,  
Шмурыгин В.А., 2011 
 
© Оформление. Издательство Томского  
политехнического университета, 2015 

 

Посвящается Учителю, 
основателю томской научной школы в области  
шахтного и подземного строительства 
Сергею Николаевичу Леонтьеву 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
В общем комплексе работ при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых горно-разведочные работы занимают важное место, 
обеспечивая высокое качество и достоверность получаемых геологических 
данных, особенно в условиях разведки месторождений цветных, редких и 
благородных металлов. Бывшим Министерством геологии СССР при разведке месторождений, главным образом на стадии детальной разведки, ежегодно 
проводилось около 300 тыс. м горизонтальных горно-разведочных выработок. 
Такой же объём горно-разведочных выработок ежегодно выполнялся и в других отраслях горнодобывающей промышленности. 
Для сокращения сроков разведки месторождений и ввода их в эксплуатацию одной из главных задач является увеличение скорости проведения 
подземных горно-разведочных выработок. Академик Е.А. Козловский неоднократно указывал на необходимость довести проходку горных выработок 
скоростными методами до 60 % общего объема. В связи с этим вопрос совершенствования технологии и организации работ приобретает исключительно важное значение. 
Организация труда в забоях за последние десятилетия характеризуется 
все большим совмещением отдельных процессов во времени и пространстве. 
Эта тенденция в настоящее время является основой развития организации 
проходческих работ. 
В настоящее время актуальна народно-хозяйственная задача сокращения 
сроков и стоимости освоения месторождений твёрдых полезных ископаемых, 
разведка которых требует больших объёмов подземных горных выработок. 
Эта задача успешно решается в части месторождений, подлежащих первоочередному освоению, путем совмещения детальной разведки с промышленным освоением, т. е. сооружения и использования для детальной разведки 
горно-капитальных и горно-подготовительных выработок (выработок разведочно-эксплуатационного назначения). 
Путь этот связан с использованием на этапе разведки части капитальных 
вложений, предназначенных для строительства предприятий, и может быть 
оправдан только в отношении наиболее перспективных месторождений, промышленная ценность которых очевидна без детальной разведки. По данным 
Ю.Т. Смирнова, применение разведочных выработок с эксплуатационными 
значениями параметров на стадии детальной разведки может дать экономию 
средств, выделяемых на капитальное строительство горнодобывающих предприятий, реконструируемых разведочных выработок. 

3

Внедрение новой техники и технологии горно-разведочных работ на ба
зе современных достижений науки и техники позволит создать горноразведочные предприятия нового типа, оснащенные высокопроизводительной 
горнотранспортной техникой на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. 

Однако временный характер горно-разведочных работ, их небольшие объ
емы по сравнению с работами горных предприятий, разбросанность, отдаленность от промышленных центров, производство работ в труднодоступных районах все еще затрудняют внедрение передовой технологии и механизации. 

Работы по производству средств комплексной механизации проведения 

горизонтальных наклонных и вертикальных выработок ведутся в направлении 
создания более совершенных бурильных установок, погрузочных машин, крепеукладчиков, транспортных машин, проходческих комбайнов и комплексов. 

Если уровень механизации таких проходческих операций, как бурение 

шпуров и погрузка, можно считать достаточно высоким, то в операциях по 
креплению горных выработок еще велика доля ручного труда. Мало механизированы и вспомогательные операции. 

Авторы учебника разработали и внедрили в производство буропогру
зочную машину, крепеукладчики и вагоноперестановщики (защищенные авторскими свидетельствами на изобретения), а также способ возведения крепи 
устья горной выработки. Впервые предложена классификация технологических схем, способствующая повышению качества проектирования горноразведочных работ и более широкому внедрению в практику многозабойного 
метода проведения горно-разведочных выработок. 

Курс «Технология проведения горно-разведочных выработок» изучается 

после общетехнических дисциплин, дисциплин геологического цикла и имеет 
целью ознакомить студентов с комплексом работ по технологии и организации проведения горно-разведочных выработок, позволяющих осуществлять 
проектирование и руководство такими работами. 

Главы XVIII и XIX написаны А.Д. Громовым. 
В конце каждого раздела, в соответствии с требования Минобразования 

науки РФ к учебной литературе, содержится перечень контрольных вопросов 
и заданий. 

Авторы благодарны рецензентам за сделанные ими замечания и предло
жения, которые были учтены в процессе работы над учебником. 

Авторы также считают своим долгом выразить глубокую благодарность 

за моральную и финансовую поддержку президенту фонда геологического 
наследия и социальной поддержки ветеранов геологии кандидату экономических наук Н.П. Пинчуку. 

4

 

РАЗДЕЛ I 
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ, ГОРНЫЕ 
ВЫРАБОТКИ И МЕХАНИКА ГОРНЫХ ПОРОД 
 
ГЛАВА 1  
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ И ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ 

1.1. Общие сведения 

Разведка сложных месторождений – это комплекс работ (буровых, 
геофизических, горных, геологических и т. д.), проводимых с целью 
определения промышленного значения месторождений полезных ископаемых, получивших положительную оценку в результате поисковооценочных работ. При разведке сложных месторождений проведение 
горных выработок является обязательным условием. В этом случае в 
структуре геологоразведочного предприятия выделяется горный участок (отдел), осуществляющий проведение горных выработок. 
Одно из составляющих горного участка – горно-разведочный объект, который включает систему подземных или открытых выработок, 
производственно-бытовых сооружений (на земной поверхности или в 
самих выработках) и оборудования. 
В организационном плане он является вполне обособленным 
участком, так как характеризуется наличием индивидуальных транспортных и энергетических магистралей, индивидуального технического 
надзора, независимой группы основных (проходческие бригады) и 
вспомогательных рабочих, технического проекта и задания. 
В процессе разведки создается система горно-разведочных выработок, проводимых из основной горизонтальной (штольни), вертикальной 
или наклонной (ствол) выработки. Вся совокупность выработок, включая ствол (вертикальный или наклонный), штольню, комплекс наземных 
и подземных сооружений, машин, механизмов для спуско-подъемных 
операций, выдачи горной массы в отвал и обеспечения проходческих 
работ на объекте, называется разведочной шахтой. 
Для промышленных предприятий, разрабатывающих полезное ископаемое, под шахтой понимается горное производство, осуществляющее добычу угля подземным способом и отгрузку его непосредственно 
потребителям или на центральную обогатительную фабрику. Шахту, в 
которой добывают руду, как правило, называют рудником. 
Комплекс работ, выполненный в процессе создания вскрывающей 
или подготовительной (прослеживающей) выработки, называется проведением выработки. Работы (процессы) по проведению, креплению и под
5

 

держанию горных выработок и выемке полезного ископаемого называются горными (горные работы). 
Горная выработка – сооружение в недрах Земли или на её поверхности, созданное в результате ведения горных работ и представляющее собой полость в массиве. С целью выполнения ее функционального назначения и сохранения в течение определенного срока времени 
горная выработка может быть оснащена разного рода транспортными и 
инженерными устройствами и специальной конструкцией, называемой 
крепью. Горные выработки, проведенные в недрах Земли, независимо 
от того, имеют они выход на поверхность или нет, называются подземными, а проведенные на поверхности Земли – открытыми. 
В зависимости от народно-хозяйственного значения различают горные 
выработки разведочные, используемые для поиска и разведки полезных 
ископаемых, и эксплуатационные, используемые для эксплуатации месторождений. Классификация горных выработок приведена в табл. 1. 
В зависимости от количества рудных тел, формы, мощности, условий и глубины залегания залежи выработки могут располагаться вкрест 
или по простиранию. 
При разведке одиночного рудного тела вскрывающая выработка 
(штольня) может быть одновременно и прослеживающей. При разведке 
двух и более близко расположенных рудных тел в условиях горной 
местности штольни закладываются вкрест простирания. На местности 
со сглаженным рельефом доступ к месторождению создается стволами 
или шурфами. Указанные выработки называются вскрывающими. Из 
штолен, стволов, шурфов по рудному телу проводят штреки, штреки с 
рассечками, могут также проводиться восстающие, гезенки и пр. Такие 
выработки называются прослеживающими. 
Таким образом, вскрывающие выработки создают доступ с земной 
поверхности к полезному ископаемому или к его части и обеспечивают 
возможность проведения других выработок непосредственно в пределах 
рудного тела. Прослеживающая же выработка позволяет определить 
элементы залегания, качественные показатели полезного ископаемого и 
границы его распространения. По окончании разведки часть разведочных выработок может использоваться при последующей эксплуатации 
этого участка месторождения. То есть разведочная выработка выполняет функции эксплуатационной. 
Капитальные выработки – выработки, проведенные за счет капитальных вложений и числящиеся на балансе основных фондов предприятия.  
К капитальным выработкам относятся все вскрывающие (стволы, штольни, 
квершлаги, уклоны, капитальные восстающие, шурфы) выработки, а также 
некоторые основные подготовительные выработки и отдельные камеры. 

6

Таблица 1 

Классификация горных и горно-разведочных выработок 

 

Класс 
Признак 
класса 

Показатели 
признака 

Характеристика 

выработки 

Наименование 

выработки 

I 
Место 

проведения 

Недра земли 
Подземные 

Ствол, штольня, квершлаг, 
штрек, рассечка, орт,  
восстающий, шурф, 
скважина, уклон, гезенк, 
скат, служебные камеры, 
шпур, очистные выработки, 
околоствольные дворы  

На 

поверхности 
Открытые 
Канава, траншея, карьер, 
разрез, копуша, расчистка  

II 
Назначение 

Разведка МПИ
Разведочные 

Ствол, штольня, штрек, 
квершлаг, рассечка,  
восстающий, шурф, канава, 
копуша, расчистка,  
околоствольные дворы  
и служебные камеры  

Разработка 

МПИ 

Эксплуатацион
ные 

Выработки I класса, кроме 
рассечек плюс просек, 
бремсберг, ходок  

III 
Выполняемые 

функции 

Вскрытие  

месторождения
Вскрывающие 
Ствол, штольня, квершлаг, 
восстающий, рассечка  

Разведка МПИ Прослеживающие Штольня, штрек, рассечка, 

орт, восстающий  

Обслуживание 
горных работ 

Околоствольные 

дворы 

Круговые, петлевые,  
челночные, тупиковые, 
смешанные  

Служебные 

камеры 

Насосная станция,  
электроподстанция,  
склад ВМ, 
гараж-зарядная, медпункт  
и др.  

7

 

Продолжение табл. 1 

Класс 
Признак 
класса 

Показатели 
признака 

Характеристика 

выработки 

Наименование 

выработки 

IV 

Наличие  
выхода на 
дневную  

поверхность 

Подземные 

Имеют выход 
Ствол, штольня, шурф  

Не имеют 

выхода 

Все остальные,  
перечисленные в классе I  

V 

Количество 
выходов на 

дневную  

поверхность 

Подземные 

Два выхода 
Тоннели  

Один выход 
Ствол, штольня, шурф 

Не имеют 

выхода 

Остальные,  
перечисленные в классе I  

VI 

Угол  

наклона оси 
выработки, 

град. 

До 3 
Горизонтальные 

Все, указанные в классе I, 
кроме ниже  
перечисленных

От 3 до 50 
Наклонные 

Наклонный ствол, 
гезенк, уклон,  
восстающий  

Более 50 
Вертикальные 
Ствол, восстающий, шурф 

VII 

Зависимость 

между  

площадью  
поперечного 

сечения и  

протяженно
стью 

Длина выработки намного превосходит поперечное сечение 

Протяженные 

Ствол, шурф, квершлаг, 
штрек, канава, траншея, 
восстающий 

Длина и 
площадь  

соизмеримы 

Объемные 
Камеры, околоствольный 
двор, шурф 

VIII 
Форма 
сечения 

Замкнутый 

контур 

Круглая 
Ствол, шурф, иногда 
квершлаг, штрек 

Прямоугольная 

Шурф, восстающий, скат, 
ствол, рассечка, служебные камеры 

Трапециевидная 

Наклонный ствол, 
штольня, штрек, квершлаг, 
уклон, просек, гезенк 

8

 

Окончание табл. 1 

Класс 
Признак 
класса 

Показатели 
признака 

Характеристика 

выработки 

Наименование 

выработки 

VIII 
Форма 
сечения 

Замкнутый 

контур 

Прямоугольно
сводчатая 

Штольня, штрек,  
квершлаг, рассечка 

Полигональная 
Квершлаг 

Арочная 
Штрек, квершлаг 

Эллиптическая 
Вертикальный ствол 

Незамкнутый 

контур 

Трапециевидная 
Канава 

Прямоугольная 
Канава, траншея 

IХ 

Положение 

оси выработки 
к простиранию 

полезного  

ископаемого 

Ось 

выработки 
параллельна 

По 

простиранию 
Штольня, штрек 

Направлена
под углом 

Вкрест 

простирания 
Квершлаг, рассечка, орт 

X 
Место  

проведения 

По породам, 
вмещающим 

полезное  

ископаемое 

Полевая 

Ствол, штольня, штрек, 
квершлаг, скат, шурф, 
восстающий 

По 

полезному 

ископаемому

Рудная 

Просек, лава, печь, штрек, 
уклон, восстающий, иногда штольня, ствол 

 

1.2. Открытые горно-разведочные выработки 

Открытая горная выработка – выработка, имеющая незамкнутый 
контур поперечного сечения. Название «горно-разведочная» указывает 
на ее функциональную направленность. 
К открытым горно-разведочным выработкам относятся расчистка, 
копуша, канавы (рис. 1), а также траншеи и разведочные карьеры. 
Расчистка – выработка в виде выемки, проводимая в покровных отложениях с целью обнажения коренных пород при геологической съемке 
и поисковых работах. Расчистки проводят вручную на склонах при мощности наносов 0,5…0,6 м. Размеры расчисток по низу 0,2×0,2 м, по верху 
0,4×0,4 м. 

9

 

Копуша – выработка в виде выемки произвольной формы, проводимая в покровных отложениях с целью изучения покровного слоя и взятия пробы коренных пород при поисковых работах. Размеры копуши: по 
верху от 0,8×0,8 до 1×1 м; по низу 0,5×0,6 м; глубина от 0,5 до 1 м. 
Разведочная канава – открытая горная выработка небольшого сечения, трапециевидной, реже прямоугольной формы. Длина канавы в  
3 раза и более превышает ширину. Проводится с целью геологического 
изучения коренных пород методом зарисовки строения пород и взятия 
проб по дну выработки. 
Канава является наиболее распространенным видом открытых горно-разведочных выработок, проводимых при поисках и разведке месторождений. Канавы проводятся на всех стадиях геологических исследований: 
при 
поисково-съемочных 
работах 
масштабов 
1 : 200000, 
1 : 50000 и 1 : 25000, при поисковых и разведочных работах масштабов 
1 : 10000, 1 : 2000. Канавы проводят для обнажения из-под рыхлых отложений мощностью до 5 м (иногда 7 м) не только коренных пород, но 
и полезных ископаемых, а также при подготовке запасов по категориям 
С2, С1, В и А. 
Наибольший объем канав (до 75 %) проводится в период поисковосъемочных и поисковых стадий разведки, так как при незначительной 
стоимости по сравнению с другими видами горных работ они дают 
начальное представление о форме рудного тела и качестве полезного 
ископаемого, что позволяет определить направление и объем дальнейших работ. 
При вскрытии коренных пород канава задается вкрест простирания; при вскрытии рудных тел – по простиранию (при ширине выхода 
рудного тела не более 2 м) или вкрест простирания до пересечения обоих контактов. 
Канавы используются: для перехвата вод атмосферных осадков и 
талых (нагорные канавы); понижения уровня подземных вод (дренажные); для сбора вод (водосборные); отвода карьерных и шахтных вод за 
пределы радиуса влияния карьерного и шахтного водоотлива (водоотводные); укладки различных инженерных коммуникаций и пр. 
Разведочная траншея – открытая горная выработка трапециевидной формы (рис. 1), проводимая при разведке месторождений (в основном россыпных) для взятия крупнообъемных проб. Она отличается от 
канавы значительными размерами поперечного сечения и небольшой 
протяженностью. Ширина траншеи по низу обычно до 3 м, но может 
быть до 40…80 м, глубина до 6 м. Угол наклона плоскости борта траншеи к горизонту называется углом откоса борта. 

10