Производственные процессы подземной разработки рудных месторождений

УДК 622.273.06:622.34
ББК 33.33
 
Л75

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» 
СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом 
России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение 
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия 
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.10

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением высших учебных заведений 
Российской Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51-16/72 от 
16 ноября 2010 г.)

Рецензенты:

докт. техн. наук, проф., зав. кафедрой «Разработка месторождений стратегических 
видов минерального сырья и маркшейдерского дела» А.Б. Макаров (Российский 
государственный геологоразведочный университет);
чл.-корр. РАН, докт. техн. наук, проф., зав. отделом Д.Р. Каплунов (ИПКОН 
РАН)

•

•

© Г.Г. Ломоносов, 2011 
© Издательство «Горная книга», 2011
© Дизайн книги. Издательство 
 «Горная книга», 2011

ISBN 978-5-98672-258-0
УДК 622.273.06:622.34
ББК 33.33

Ломоносов Г.Г.
Л75  
Производственные процессы подземной разработки рудных месторождений. — М.: издательство «Горная книга», 2011. — 517 с. 
ISBN 978-5-98672-258-0 (в пер.)

Приведены основные сведения о производственных процессах добычи руд и нерудных 
полезных ископаемых, осуществляемых в рамках технологических схем подземных рудников. Рассмотрены производственные процессы очистной выемки, внутрирудничного 
транспорта и подъёма полезного ископаемого, а также проведения эксплуатационных 
горных выработок, непосредственно связанных с добычными работами. Большое внимание уделено производственным процессам управления качеством продукции рудников, 
посредством которых обеспечиваются повышение концентрации полезных компонентов 
в добытой руде и стабилизация её состава.
Книга иллюстрирована рисунками и фотографиями, отражающими современное 
горное оборудование и производственные процессы, технологическими схемами горных 
работ с их техническими характеристиками, а также расчётными графиками и другими 
материалами.
Г.Г. Ломоносов — докт. техн. наук, профессор кафедры «Технология подземной разработки рудных и нерудных месторождений» МГГУ.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» направления подготовки «Горное 
дело».

ПРЕДИСЛОВИЕ

Подземная разработка твёрдых полезных ископаемых включает в себя 
два существенно различающихся вида горных технологий:
подземную разработку пластовых месторождений, объектами производства которой являются пластовые залежи с относительно небольшой 
прочностью полезных ископаемых и вмещающих горных пород, и
подземную разработку рудных и нерудных месторождений, для которой 
характерны более сложные форма и структура рудных тел, а сами полезные ископаемые и вмещающие горные породы — главным образом 
прочные скальные.
Разработка пластовых месторождений осуществляется в основном машинным способом с применением различного типа горных комбайнов и другого 
выемочного оборудования, при работе которого обеспечивается обычно 
непрерывное (поточное) производство. Такие технологии чаще используют 
для добычи минеральных углей, горючих сланцев, а также калийных солей, 
гипса, марганцевых руд и других мягких полезных ископаемых, залегающих 
в пластовых месторождениях.
Разработка рудных и нерудных месторождений базируется на разрушении 
массива горных пород действием взрыва. Взрывные работы кардинально 
влияют на технологию горно-добычных работ, создавая цикличность выполнения производственных процессов. При этом возникают сложности, 
связанные с негативным воздействием взрывов на массив горных пород, 
горные выработки, коммуникации и оборудование.
С другой стороны, более прочные массивы горных пород в рудных месторождениях — более устойчивы к обрушению, что существенно облегчает 
решение проблемы поддержания в безопасном состоянии рабочего пространства. Кроме того, в основной своей массе рудные и нерудные месторождения 
не содержат взрывоопасных газов.
Будучи более универсальными, горные технологии этого типа применяются для подземной добычи большинства видов твёрдых полезных ископаемых. 
Их арсенал состоит из большого числа модификаций, соответствующих 
самым разнообразным природным условиям.
Принципиальные особенности рудных и нерудных месторождений и 
технологий разработки предопределяют необходимость их углублённого 
изучения в рамках специализации.
Со времени последнего издания учебника по производственным процессам подземной добычи руд (автор — В.Р. Именитов, «Недра», 1984) минуло 
более 25 лет. За этот период в рудниках произошли заметные изменения 

•

•

в техническом оснащении и соответственно в технологии и организации 
горных работ. Так, в области отбойки крепких горных пород стали широко 
использоваться буровые установки с гидроударными перфораторами, что существенно повысило производительность бурения, в результате чего буровые 
работы перестали быть узким местом горного производства. В подземных 
условиях теперь повсеместно применяются простейшие взрывчатые вещества 
местного изготовления, заметно изменившие содержание процесса взрывных работ и удешевившие их. В рудниках, наряду с совершенствованием 
традиционных средств инициирования зарядов взрывчатых веществ (ВВ), 
используются неэлектрические системы типа «Nonel», обладающие рядом 
преимуществ в части технологии и безопасности применения.
Для погрузки, доставки и транспорта рудной массы созданы новые марки 
горного оборудования, превышающего по своим техническим характеристикам прежние технические средства. Так, появились более совершенные 
погрузочно-доставочные машины, компактные гидравлические экскаваторы 
с большим диапазоном вместимости ковшей, рудничные автосамосвалы 
с грузоподъёмностью до 80 м3, троллейвозы, а также средства рельсового 
транспорта с улучшенными техническими характеристиками. Ныне в арсенале вспомогательных технических средств разрушения горных пород имеются новые высокопроизводительные гидромолоты, сфера использования 
которых в подземном пространстве расширяется.
В области управления горным давлением наибольшие успехи достигнуты в совершенствовании закладочных работ, что делает их более результативными и менее затратными. Основные направления прогресса — это 
создание связующих материалов и наполнителей твердеющей закладки из 
дешёвых местных материалов, а также совершенствование технологических 
схем закладочных работ. С начала 90-х годов прошлого века в зарубежных 
рудниках стали применять пастовые закладочные смеси, обладающие рядом 
достоинств перед обычными твердеющими материалами.
Имеются и другие достижения в механизации и технологиях горных 
работ.
Важная сторона технического перевооружения современных рудников — это всё более широкое использование радиоэлектронных и компьютерных средств во внутрирудничных системах информации и связи, а 
также автоматизация не только отдельных производственных операций, но 
и процессов в целом. При этом, наряду с традиционными направлениями 
автоматизации работ по подъёму, транспорту, механическому дроблению 
и др., стали в целом автоматизировать такие производственные процессы, 
как бурение шпуров и скважин, а также погрузку и доставку руды самоходными средствами. Для рудников стали реальными средства дистанционного 
управления этими работами без непосредственного нахождения людей в 
опасной зоне, постепенно превращая наиболее опасные работы в безлюд

ные. В производственные процессы добычи руд внедряются современные 
рентгенорадиометрические средства получения оперативной информации о 
составе полезных ископаемых и на их основе создаются более эффективные 
системы управления качеством продукции рудников.
Таким образом, в результате технических достижений в подземных рудниках появились новые возможности для дальнейшего совершенствования 
технологии практически всех производственных процессов горных работ.
Объективные изменения в технике и технологии современного горнодобывающего производства предопределили структуру и содержание настоящего учебника. В нём, с сохранением в соответствии с действующей 
учебной программой основных знаний о предмете, даны дополнительные 
сведения по ряду производственных процессов. Так, существенно полнее 
рассмотрены вопросы технологии, организации и безопасного выполнения 
буровзрывной отбойки руд, что вызвано необходимостью более глубокого 
и профессионального изучения будущими специалистами этого вида работ. 
Отбойка, которая занимает первую позицию в технологической схеме добычи руды, во многом предопределяет успешное выполнение последующих 
производственных процессов не только в руднике, но и на обогатительной 
фабрике.
В данном учебнике, в отличие от предыдущих,  полнее рассмотрены 
технологические аспекты и всех последующих производственных процессов — внутрирудничного транспорта, подъёма руды и поверхностного 
комплекса рудника, а также подготовительно-нарезных работ. В этой связи 
в учебнике даются знания о механическом дроблении руды в подземных 
дробильных комплексах, о бункеризации рудной массы внутри рудника и на 
его поверхности, о штабельном складировании. Большое внимание уделено 
мероприятиям по повышению качества руды в процессе её добычи.
Одна из особенностей учебника — изложение материала о горно-добычных работах в рамках общей технологической схемы рудника, для чего раскрыто содержание этого понятия и приведены соответствующие расчётные 
обоснования параметров технологической схемы. При этом производственные процессы представлены по всей технологической цепи добычных работ, 
начиная от очистного забоя и завершая местом складирования товарной 
руды на промплощадке рудника. Рудник рассматривается как составная 
производственная единица горно-перерабатывающего комплекса, находящаяся в начале цепи производств металлов, химических, строительных и 
других материалов, которая оказывает существенное влияние на конечные 
технологические, экологические и экономические результаты всего производственного комплекса.
За годы, прошедшие после издания последнего учебника, в стране произошли коренные изменения в социально-хозяйственной системе. Переход к 
рыночной экономике потребовал внесения в учебный материал коррективов 

по мотивации деятельности рудников и по критериям оценки их результатов. Конкурентоспособность горно-металлургического производства в 
значительной мере предопределяется не только себестоимостью производства, но и качеством рудно-минерального сырья. В этой связи в учебнике 
вопросу управления качеством руды при её добыче уделяется достаточно 
серьёзное внимание.
При работе над учебником автор стремился сохранить всё ценное и 
ныне актуальное, что имелось в учебниках акад. М.И. Агошкова, проф. 
Р.П. Каплунова, проф. В.Р. Именитова, а также в трудах других авторов 
учебной литературы в области подземной разработки рудных и нерудных 
месторождений.
Настоящий учебник является результатом многолетней инженерно-производственной, научно-педагогической и экспертной деятельности его автора 
в области горно-добывающего производства.
Автор надеется на объективную оценку и конструктивную критику его 
работы со стороны коллег — преподавателей вузов, учёных и специалистов 
горного производства.
Реплика: Пользуясь случаем, автор обращает внимание специалистов 
горного производства, и особенно преподавателей вузов, на необходимость 
активного противодействия существующей практике неоправданного упрощения и искажения горно-технических терминов и понятий, зачастую в 
таком виде употребляемых не только в разговорной речи, но и в печатных 
изданиях, в том числе в учебной литературе. К сожалению, всё чаще стали не 
только говорить, но и писать «порода» вместо «горная порода», «выработка» 
вместо «горная выработка», «ствол» вместо «шахтный ствол» и т.д.
К этому же можно отнести нехарактерную для литературного русского 
языка постановку ударения на первом слоге в словах «добыча» и «рудник», 
привнесённую в горно-техническую терминологию из просторечья южных 
шахтёрских регионов, но толкуемую некоторыми специалистами как отражение некой горной специфики. К этой же категории относится и нередко 
употребляемое словосочетание «выдать на-гора», не имеющее ничего общего 
с горно-техническим понятием. Имеются и другие сомнительные искажения 
горно-технической терминологии, с которыми необходимо вести бескомпромиссную борьбу.
К сожалению, все эти искажения и неточности не такие уж и безобидные, 
поскольку они начинают восприниматься новыми поколениями специалистов как лексическая норма, что не может не наносить существенный вред 
горному образованию.

Профессор Г.Г. Ломоносов

ВВЕДЕНИЕ

Основное предназначение горно-добывающей промышленности — добыча полезных ископаемых, которые используются в качестве минерального сырья для производства металлов, сельскохозяйственных удобрений, 
строительных материалов, различных пластмасс и композитов, тепловой и 
электрической энергии, тепла и горючего, изоляционных и абразивных материалов, ювелирных изделий и многих других видов продукции. Ряд полезных 
ископаемых, таких, например, как вода, песок, глина, мел, минеральные 
угли, торф, пищевая соль и др., могут быть объектами непосредственного 
потребления без сложной их переработки.
Горно-добывающее производство является одним из старейших материальных производств, определяющее значение которых со временем не только 
не снижается, но и неуклонно возрастает. Ныне при населении земного 
шара, превышающем 6 млрд человек, объёмы добычи горных пород достигли 
порядка 20 т/год на одного человека. С дальнейшим ростом населения Земли возрастают и потребности практически во всех известных минеральных 
продуктах. При этом размещение месторождений разных видов полезных 
ископаемых по континентам и территориям государств весьма неравномерное и в мире периодически появляется дефицит в тех или иных видах 
полезных ископаемых. Владение богатыми земными недрами создаёт благоприятные условия для эффективного промышленного развития государств, 
их могущества и экономической независимости. Как следствие этого, и в 
прошлой истории человечества, и в современном мире межгосударственные 
конфликты во многом возникали из-за стремления перераспределения земных территорий и недр — источников энергии, металлов, неметаллического 
минерального сырья и других природных ресурсов.
Россия, обладая крупнейшими минерально-сырьевыми источниками, 
занимает 1−6-е места по запасам важнейших видов полезных ископаемых — 
газа, нефти, угля, руд чёрных, цветных, редких и благородных металлов, 
алмазов и др. Рациональное и грамотное использование этих богатств на 
благо российского народа и государства во многом зависит не только от 
промышленников и правительственных органов, но и от конкретных горных 
инженеров, их квалификации и гражданской позиции.
Естественно, что обеспечение возрастающих потребностей в продукции 
горно-добывающих производств сопровождается интенсивным извлечением 
из недр минеральных ресурсов, запасы которых далеко не безграничны. Это 
наиболее заметно на примере нефти, горючих газов, руд цветных и благородных металлов, драгоценных и поделочных камней, а также некоторых 
других полезных ископаемых, запасы которых истощаются наиболее быс

трыми темпами. Прогнозные расчёты подтверждают, что основные запасы 
целого ряда полезных ископаемых могут быть в основном исчерпаны уже 
в ближайшие десятилетия, а для других — сроки истощения запасов также 
просматриваются достаточно определённо. При этом, конечно, в будущем 
будет открыто ещё немало новых месторождений полезных ископаемых. 
Также будет происходить доизвлечение полезных компонентов из старых, 
ранее отработанных залежей и из техногенных (т.е. созданных в результате деятельности человека) минеральных скоплений, с использованием 
всё более новых технологий добычи и переработки. Но всё это не может 
принципиально изменить общую тенденцию сокращения мировых запасов 
основных видов минерального сырья, а лишь на определённые сроки продлит 
существование источников запасов тех или иных ископаемых продуктов. 
Естественно, что ресурсы земных недр ограниченны и об этом следует не 
только помнить, но и принимать действенные меры к более рациональному 
их использованию.
В общей себестоимости конечных продуктов переработки руд (цветных 
и чёрных металлов, химических удобрений), в зависимости от качества и 
других характеристик руды в недрах, затраты на добычу составляют 40−60%, 
на обогащение — 20−30% и на металлургический передел — 20−40%. Кроме 
того, результативность процессов обогащения и металлургии в значительной мере предопределяется тем, каким качеством обладает руда после её 
добычи. Поэтому от горно-добывающих предприятий в значительной мере 
зависит эффективность деятельности перерабатывающих производств и 
горно-металлургического комплекса в целом.
Говоря о значении горно-добывающего производства, необходимо отметить и другую сторону вопроса, а именно огромное влияние горных работ 
на состояние природной среды. Ныне большая часть отходов на земной 
поверхности имеет минеральное происхождение. Это отходы не только 
самих горно-добывающих производств, но и предприятий, перерабатывающих полезные ископаемые (обогатительных фабрик, металлургических и 
химических заводов, заводов строительных материалов, теплоэлектростанций и др.). Существует чёткая тенденция того, что со снижением качества 
полезных ископаемых количество промышленных отходов увеличивается, 
соответственно ухудшается состояние окружающей среды.
Таким образом, на горно-добывающем производстве лежит немалая доля 
ответственности не только за обеспечение минеральным сырьём современного общества, за состояние запасов минеральных ресурсов и рациональное 
их извлечение из земных недр, но и за серьёзные экологические последствия, 
возникающие в результате его деятельности. Очевидно, что разработка месторождений полезных ископаемых должна повсеместно вестись с учётом 
интересов не только настоящего, но и будущих поколений человечества. 
Обеспечение возрастающих потребностей современного общества в по