Подземная разработка месторождений

Москва 
ИНФРА-М
2023

ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА 
МЕСТОРОЖДЕНИЙ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 

В.И. ГОЛИК

Допущено Учебно-методическим  
объединением вузов Российской Федерации 
по образованию в области горного дела в качестве  
учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по специальности 
«Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»  
направления подготовки 21.05.04 «Горное дело»

Голик В.И. 
Подземная разработка месторождений : учебное пособие / В.И. Голик. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 117 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/657.

ISBN 978-5-16-006752-0

В учебном пособии изложены аспекты добычи полезных ископаемых по 
специальностям горного дела в рамках учебных программ для студентов горных специальностей.
Рассмотрены вопросы классификации технологий разработки, способы с 
поддержанием выработанного пространства и с обрушением, комбинированные способы, методика выбора систем разработки. 
Предлагаемые материалы могут быть использованы для оптимизации 
технологии разработки месторождений полезных ископаемых с повышением 
эффективности горных предприятий при существенном улучшении использования природных ресурсов и экологии горного производства.
Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей вузов, 
а также горных инженеров. 

УДК 622.2(075.8)
ББК 33.3я73

Г 60

УДК 622.2(075.8)
ББК 33.3я73
Г 60

ISBN 978-5-16-006752-0 
© Голик В.И., 2014

Рецензенты:
П.Ю. Шелехов, д-р техн. наук, профессор Северо-Кавказского горнометаллургического института (СКГМИ ТУ);
К.Г. Каргинов, д-р техн. наук, советник первого заместителя генерального директора ОАО «ГМК Норильский никель»

ВВедение

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых — 

раздел горных наук, обеспечивающий осуществление технологий 
добычи минерального сырья посредством проведения системы подземных выработок и выполнения комплекса подземных работ специального назначения.

Объектами этого раздела являются: вскрытие и подготовка мес
торождений к эксплуатации; технологические процессы извлечения 
полезных ископаемых; технологии управления состоянием природных и искусственных массивов горных пород; взаимодействие технологических процессов с массивом горных пород; состояние атмосферы подземного комплекса; методы управления качеством добывеаемых минеральных ресурсов.

Целью дисциплины «Подземная разработка месторождений по
лезных ископаемых» является установление объективных закономерностей и оптимизация взаимосвязей между параметрами подземных выработок, порядком их проведения во времени и пространстве, 
технологическими процессами горных работ, безопасностью и экономической эффективностью добычи полезных ископаемых.

Рекомендации, предоставляемые горной наукой производству, 

должны обеспечить безопасность работающих, полноту использования недр и экономическую эффективность добычи ресурсов.

Разделы дисциплины включают в себя: схемы вскрытия и подго
товки месторождений полезных ископаемых; порядок производства 
горных работ; системы разработки месторождений полезных ископаемых; параметры процессов подземной добычи полезных ископаемых; организацию процессов добычи полезных ископаемых; управление качеством полезных ископаемых и некоторые другие.

Для решения комплекса задач, формирующих проблему приро
доохранного пользования минеральными ресурсами, важно уточнение понятий о происхождении и характеристиках месторождений 
и категориях запасов полезных ископаемых. Оптимизация процессов 
добычи и переработки руд зависит от начальных сведений о свойствах 
руд и пород, в том числе их химико-минералогической характеристики. Рационализация горного производства зависит от степени систематизации представлений о месторождениях полезных ископаемых, 
классификации горных пород и месторождений.

Для решения задач горного производства важны сведения об эта
пах, порядке и способах выемки полезных ископаемых, количественных и качественных показателях добычи и производственной мощности предприятия.

В настоящее время в учебной литературе недостаточно полно рас
сматриваются вопросы взаимной увязки основных дисциплин горного дела. Это не позволяет комплексно использовать достижения 
науки и передового опыта в практике горного дела и учебном процессе и требует уточнения.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность про
фессорам В.И. Комащенко, О.Н. Полухину и Ю.И. Разоренову за 
участие в подготовке книги к изданию.

Глава 1. 
ТеХнОЛОГии РАЗРАБОТКи 
МеСТОРОЖдениЙ

1.1. 
СиСТеМы РАЗРАБОТКи РудныХ МеСТОРОЖдениЙ

Система разработки рудного месторождения — это порядок, кон
струкция выработок и технологические процессы очистной выемки 
руды, увязанные во времени и пространстве.

Для конкретных горно-геологических условий систему разработ
ки определяет порядок проведения подготовительных и очистных 
выработок во времени и пространстве. К системе разработки предъявляются требования безопасного ведения работ, минимальных потерь полезного ископаемого в недрах, высоких и стабильных технико-экономических показателей.

Системы разработки различают по признаку состояния вырабо
танного пространства во время отработки запасов рудного тела:

 
• с естественным поддержанием выработанного пространства за 

счет прочности обнажаемых пород, опирающихся на целики или 
временно магазинируемую руду;

 
• с искусственным поддержанием выработанного пространства за
кладочным материалом, крепью или их комбинацией;

 
• без поддержания выработанного пространства или с обрушением 

вмещающих пород.
Классификация систем разработки — основа для систематизации, 

изучения, оценки и выбора способа разработки месторождений полезных ископаемых. К классификации предъявляются требования 
простоты и удобства для практического использования. 

Существует более 200 основных разновидностей систем подземной 

разработки рудных месторождений. Известны классификации 
Н.И. Трушкова, Р.П. Каплунова, Н.А. Старикова, В.Р. Именитова и других ученых. Наиболее распространена классификация М.И. Агошкова (1949), в основе которой лежит признак состояния очистного 
пространства в период выемки. 

В основу классификаций систем разработки при разделении их 

на классы и варианты последовательно положены наиболее важные 
признаки:

 
• порядок очистной выемки, влияющий на напряженно-деформи
рованное состояние массива;

 
• конструкция — пространственная совокупность подготовительных, 

нарезных и очистных выработок и возводимых в них сооружений;

• комплекс технологических процессов при извлечении руд на вы
емочном участке.
Приоритетную роль играет порядок очистной выемки, который 

определяет состояние вмещающего массива.

Конструкция системы и комплекс технологических процессов 

учитываются при разделении классов на группы и более мелкие структуры.

Класс объединяет системы, сходные по состоянию выработанно
го пространства. 

Тип объединяет системы, сходные по технологическим приемам 

обеспечения требуемого состояния выработанного пространства.

Вариант объединяет системы, сходные по второстепенным при
знакам, например направлению работ.

1.2. 
КЛАССифиКАция СиСТеМ РАЗРАБОТКи

Для сравнительной оценки и выбора систем разработки исполь
зуется классификация (табл.1.1).

Таблица 1.1

Классификация систем подземной разработки рудных месторождений

Класс
Тип
Вариант

1. С естественным поддержанием

С открытым очистным 
пространством

Почвоуступные 
Потолкоуступные 
Сплошной выемки
Камерно­столбовые 
Камерно­подэтажной выемки
Камерно­этажной выемки

С магазинированием руды

С отбойкой из магазина
С отбойкой из выработок
С отбойкой скважинами

2. С искусственным поддержанием

С закладкой

Горизонтальные слои 
Наклонные слои 
Потолкоуступные 
Сплошные 
Полосами

С креплением

С усиленной распорной и станковой крепью
С каменной и комбинированной 
крепью

С креплением и закладкой

Горизонтальными слоями и уступами 
Вертикальными прирезками и короткими блоками со станковой 
крепью 
Сплошные 

Класс
Тип
Вариант

3. С обрушением

С обрушением пород

Слоевое обрушение
Столбовые с обрушением кровли
Щитовые

С обрушением руды и пород

Подэтажное обрушение
Этажное самообрушение
Этажное принудительное обрушение

Комбинированные
Сочетание двух и более 
типов

С открытым очистным пространством
С магазинированием руды
С закладкой

Системы с открытым очистным пространством — варианты, при 

которых очистное пространство, образующееся в результате выемки 
руды, остается свободным или ничем не заполненным. Массив поддерживается оставляемыми в рудном теле целиками руды. Условием 
для применения систем является достаточная устойчивость вмещающих пород и руды.

Системы с магазинированием руды — варианты, при которых очис
тное пространство по мере развития работ в блоке заполняется отбитой рудой. По окончании отработки блока руда полностью выпускается, поэтому варианты относятся к 1-му классу. Рудные целики 
служат основным средством поддержания массива. Магазинированная руда лишь способствует поддержанию массива между целиками. 
Условием для применения систем является устойчивость вмещающих 
пород и руды и крутое падение рудного тела.

Системы с закладкой — варианты, при которых очистное простран
ство заполняется закладочным материалом. Закладка служит основным средством поддержания вмещающих пород. Условием для применения систем является недопущение обнажений боков и кровли 
на большой площади.

Системы с креплением — варианты, при которых в очистном про
странстве возводится крепь, служащая основным средством поддержания массива. Условием для применения систем является небольшое 
горное давление.

Системы с креплением и закладкой — варианты с заполнением 

очистного пространства закладкой и крепью, которые выполняют 
главную роль в поддержании массива. Системы применяют в неустойчивых вмещающих породах и рудах, склонных к обрушению даже 
при небольшом их обнажении.

Системы с обрушением пород — варианты с заполнением очистно
го пространства после выемки руды обрушенными породами. Усло
Окончание табл. 1.1

вием для применения систем является склонность пород к управляемому обрушению.

Системы с обрушением пород и руды — варианты, при которых 

предварительно подсеченный снизу и с боков рудный массив обрушается вместе с вмещающими породами, в результате чего очистное 
пространство заполняется рудой и породой.

Комбинированные системы — варианты, при которых сочетаются 

системы различных классов. Например, этаж или панель делят на 
камеры и междукамерные целики, вынимаемые последовательно в две 
стадии разными системами: в первую очередь снизу вверх — камеры, 
а во вторую очередь сверху вниз — целики. 

Способы управления массивом классифицируют и по принципу 

состояния выработанного пространства на время завершения работ 
по погашению, что отличает эту классификацию от классификаций 
по состоянию во время очистной выемки.

Состояние выработанного пространства при очистной выемке не 

является окончательным. Например, замагазинированная руда по 
окончании работ в блоке выпускается и перестает участвовать в поддержании вмещающих пород. Открытые камеры в стадии очистной 
выемки впоследствии могут быть заполнены принудительно или естественно обрушаемыми породами.

Предлагаемая классификация развивает и дополняет классифи
кации систем разработки Н.И. Трушкова, М.И. Агошкова, В.Р. Именитова и др.:

 
• способы с естественным поддержанием массива характеризуются 

изоляцией погашаемых участков массива, отличаются небольшими затратами, полнотой использования недр, но требуют достаточно полной информации о массиве;

 
• способы с поддержанием массива искусственными массивами из 

пород, твердеющих смесей и крепи отличаются высокими показателями извлечения, универсальностью и гарантированной сохранностью земной поверхности, но ограничены в применении 
дороговизной закладочных смесей;

 
• способы без поддержания массива отличаются естественным или 

принудительным обрушением пород, малой трудоемкостью работ, но сопровождаются повышенными потерями и разубоживанием;

 
• комбинированные способы погашения объединяют способы, не 

вписывающиеся в рамки вышеперечисленных классов, например, 
отработку камер и целиков в две и более стадий, погашение перепуском пород с поверхности или вышерасположенных горизонтов, хвостами подземного выщелачивания, а также иные варианты сочетания первых трех классов.

Классы подразделяют на группы по основному отличию данного 

класса. Внутри групп выделяют варианты по признаку существенного 
отличия.

Способы погашения пустот с гарантированным сохранением зем
ной поверхности классифицируют по состоянию массива на момент 
окончания работ, связанных с погашением. Эта классификация исключает способы с опасностью разрушения земной поверхности 
(обрушение).

Погашение пустот изоляцией применяется сравнительно редко. 

Это объясняется отсутствием полноты представлений о поведении 
массивов при разработке и достаточно разработанных научных основ 
технологии. Известные же случаи относятся к разработке рудных тел 
небольшого сечения, залегающих в породах крепких и средней крепости.

Изоляцией погашают пустоты на Джезказганском, Миргалимсай
ском, Гюмушлугском, Шамлугском, Хайдарканском, Сумсарском 
месторождениях, на участках СУБР, ЮБР и т.д. За рубежом способ 
широко применяется при разработке урановых руд в США, Канаде, 
ЮАР (табл.1.2).

Таблица 1.2

Классификация способов погашения пустот при разработке 

месторождений

Классы
Группы
Варианты

С изоляцией пустот

Перемычками
Породными завалами

Деревянными, бетонными
Подрывкой кровли и боковых пород
С подачей материала извне

С закладкой

Твердеющими смесями 

Сыпучими материалами

Слоевые системы
Камерные системы 
Гидравлическая
Сухая

С обрушением пород

Принудительное обрушение

Управляемое обрушение

Вместе с рудой
В открытую камеру
Вместе с рудой
В открытую камеру

Комбинированные 
способы

Перепуск пород извне

Хвостами подземного выщелачивания
Сочетание способов изоляции и закладки твердеющими смесями 
Сочетание способов с закладкой и хвостами выщелачивания

Вместе с рудой
В открытую камеру 
Без разделения на этажи
С разделением на этажи
С разделением искусственными 
массивами
С изоляцией пустот в искусственных 
массивах 
Без разделения по восстанию
С разделением по восстанию искусственными массивами

Погашение пустот твердеющими смесями обладает следующими 

преимуществами:

 
• повышение устойчивости вмещающих пород при разработке мес
торождений в сложных горно-геологических условиях;

 
• сохранение дневной поверхности от сдвижений и обрушений по
род под влиянием горных работ;

 
• уменьшение потерь и разубоживания руды при отработке место
рождений;

 
• возможность изоляции локальных источников физико-химичес
ких процессов (эндогенные пожары, эманирующие источники 
и пр.);

 
• предупреждение опасности горных ударов при перераспределении 

горного давления на естественные и искусственные массивы;

 
• возможность утилизации отходов горнодобывающих, перераба
тывающих и местных производств;

 
• повышение безопасности ведения горных работ при отработке 

совместно открытым и подземным способами, а также под водоносными горизонтами, охраняемыми объектами и др.
Основной недостаток способа заключается в относительно высо
кой стоимости (до 55–65% от общих затрат на добычу), прежде всего 
основного вяжущего компонента — цемента, достигающей 25–60% 
стоимости закладочных материалов. Поэтому дальнейшее расширение области применения этого способа связано с научно-техническим 
прогрессом в области технологии приготовления закладочных смесей. 
Твердеющей закладкой широко пользуются в Канаде, США, Австралии, Швеции, Японии, Финляндии, Болгарии и других странах. В Канаде удельный вес закладки при погашении пустот достигает 40%. 
Широкое распространение способа там объясняется высокой ценностью руд и большой глубиной разработки.

На рудниках Японии с закладкой добывают около 43% руд цветных 

металлов. В Финляндии этим способом производят около 85% руд. 
В Австралии с закладкой извлекают до 80% руд по объему.

По данным зарубежных рудников, применяющих твердеющую 

закладку, около 49% добычи руд приходится на системы слоевой выемки и примерно 37% — на долю камерных систем с последующей 
закладкой пустот. Основное назначение способа — улучшение показателей извлечения руд и сохранение целостности земной поверхности с целью предотвращения затопления шахт водой.

Способ погашения пустот твердеющей закладкой позволяет:

 
• формировать искусственные потолочины днища и целики между 

камерами;

 
• укреплять часть обрушенных пород или руд для придания им 

свойств, необходимых по условиям безопасности работ;