Проведение горно-разведочных выработок

 
 
 
 
 
 
 
О. И. Калиниченко 
 
 
 
 
 
ПРОВЕДЕНИЕ 
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ 
ВЫРАБОТОК 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
Инфра-Инженерия 
2024 
 

УДК 622.26 
ББК 33.15 
К17 
 
 
Рецензенты: 
Республиканский академический научно-исследовательский 
и проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики, 
геофизики и маркшейдерского дела 
(доктор технических наук, профессор Антипов И. В.); 
ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет» 
(доктор технических наук, профессор Борщевский С. В.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Калиниченко, О. И. 
К17  
Проведение горно-разведочных выработок : учебное пособие / 
О. И. Калиниченко. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 
236 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1688-7 
 
Обобщены общетехнические понятия и наиболее существенные аспекты горноразведочной системы. Раскрыты специфика и технологические процессы проходческого цикла при проведении разведочных выработок. Приведены сведения о горнопроходческом оборудовании, средствах проветривания, уборки породы, водоотлива 
и способах крепления выработок. Рассмотрены основы проектирования параметров буровзрывных работ, крепления и проветривания выработок, механизации погрузочнотранспортных работ. Освещены вопросы организации горнопроходческих работ и принципы построения графика цикличной организации проходческих работ. 
Для студентов, обучающихся по специальности 21.05.03 «Технология геологической разведки», специализация «Технология и техника разведки месторождений 
полезных ископаемых». 
 
 УДК 622.26 
 ББК 33.15 
 
 
ISBN 978-5-9729-1688-7 
” Калиниченко О. И., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
........................................................................................................ 5 
 
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИЯХ                                       
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 
............................................................................... 6 
1.1. Классификация месторождений полезных ископаемых ............................... 6 
1.2. Запасы полезных ископаемых.......................................................................... 9 
1.3. Критерии подготовленности месторождения к освоению 
.......................... 11 
 
2. ПОРОДЫ КАК ОБЪЕКТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК .... 14 
2.1. Основные физико-механические свойства                                                      
и горнотехнические параметры горных пород ................................................... 15 
2.2. Классификации горных пород ....................................................................... 23 
 
3. ГОРНЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ 
............................................................................... 29 
3.1. Общие сведения о горных и горно-разведочных предприятиях 
................ 29 
3.2. Технологические процессы строительства горного предприятия ............. 30 
3.3. Объекты поверхностного комплекса шахты ................................................ 31 
3.4. Комплекс горных и горно-разведочных выработок .................................... 32 
3.5. Вскрывающие и прослеживающие выработки ............................................ 37 
3.6. Специфика проведения горно-разведочных выработок ............................. 42 
3.7. Обобщенная классификация комплекса горно-разведочных выработок 
.... 43 
 
4. ПРОВЕДЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ                         
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК .......................................................... 46 
4.1. Технологические процессы при проведении выработок ............................ 46 
4.1.1. Способы и средства разрушения горных пород .................................... 46 
4.1.2. Процессы и средства уборки породы при проведении выработок 
...... 74 
4.1.3. Рудничный транспорт в горизонтальных и наклонных                           
горно-разведочных выработках 
......................................................................... 83 
4.1.4. Крепление горизонтальных и наклонных разведочных выработок .... 98 
4.1.5. Вентиляция горных выработок ............................................................. 106 
4.1.6. Водоотлив при проходке горизонтальных                                                 
и наклонных выработок.................................................................................... 119 
4.1.7. Настилка рельсового пути 
...................................................................... 121 
4.1.8. Прокладка в выработке кабелей и трубопроводов                                     
различного целевого назначения 
..................................................................... 124 
4.1.9. Освещение горных предприятий 
........................................................... 125 
 
5. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ           
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ВЫРАБОТОК ............................. 129 
5.1. Выбор формы и размеров поперечного сечения выработок .................... 129 
5.1.1. Определение размеров сечения выработки                                         
трапециевидной формы .................................................................................... 131 
5.1.2. Определение размеров сечения выработки                                         
прямоугольно-сводчатой формы 
..................................................................... 133 
3 
 

5.1.3. Определение размеров поперечного сечения крутонаклонных          
восстающих различного назначения 
............................................................... 134 
5.1.4. Типовые сечения горно-разведочных выработок 
................................ 136 
5.2. Проектирование крепи выработок .............................................................. 142 
5.2.1. Определение горного давления в горизонтальных                                     
и наклонных горных выработках .................................................................... 144 
5.2.2. Расчет рамной деревянной крепи 
.......................................................... 148 
5.2.3. Расчет подвесной крепи ......................................................................... 152 
5.2.4. Расчет набрызг-бетонной крепи ............................................................ 153 
5.2.5. Расчет анкерной крепи ........................................................................... 154 
5.2.6. Расчет комбинированной крепи ............................................................ 161 
5.3. Проектирование параметров буровзрывных работ ................................... 162 
5.4. Проектирование системы проветривания выработок ............................... 174 
5.5. Механизация погрузочно-транспортных работ ......................................... 179 
5.6. Организация горнопроходческих работ ..................................................... 186 
5.6.1. Режимы работы горного предприятия 
.................................................. 187 
5.6.2. Организация труда в забое горной выработки [16] 
............................. 189 
5.6.3. Построение графика цикличности проходческих работ 
..................... 190 
 
6. ПРОВЕДЕНИЕ РАЗВЕДОЧНЫХ ШУРФОВ .............................................. 196 
6.1. Шурфы на стадиях геологоразведочных работ 
.......................................... 196 
6.2. Формы и типовые сечения шурфов 
............................................................. 196 
6.3. Основные требования и практические рекомендации                                    
к построению сечения шурфа ............................................................................. 198 
6.4. Способы и технологические схемы проведения шурфа ........................... 201 
6.4.1. Факторы, влияющие на выбор способа и технологию проведения 
шурфов ............................................................................................................... 201 
6.4.2. Проведение шурфов на основе применения                                           
опережающих забивных крепей ...................................................................... 203 
6.4.3. Проведение шурфов в мягких и рыхлых породах [12] ....................... 204 
6.4.4. Технология проведения шурфов в крепких породах .......................... 210 
6.5. Буровзрывные работы при проведении шурфов 
........................................ 210 
6.6. Проветривание шурфов ................................................................................ 212 
6.7. Водоотлив в процессе проходки шурфов ................................................... 214 
6.8. Крепление шурфов 
........................................................................................ 215 
6.8.1. Виды и способы возведения венцовой крепи шурфов 
........................ 216 
6.8.2. Основы расчета параметров венцовой крепи ...................................... 220 
6.8.3. Крепь шурфов круглого сечения 
........................................................... 221 
6.9. Механизированная проходка шурфов 
......................................................... 222 
6.10. Геологические наблюдения при проходке шурфов 
................................. 225 
6.11. Организация работ при проведении шурфов ........................................... 226 
6.12. Ликвидация шурфов 
.................................................................................... 228 
6.13. Основные правила безопасности при проходке шурфов 
........................ 230 
 
ЛИТЕРАТУРА ....................................................................................................... 233 
 
4 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Горное производство тесно связано с геологией, поисками и разведкой 
полезных ископаемых. Наиболее распространенным способом разведки является бурение скважин. Вместе с тем, целый ряд месторождений разведывают- 
ся комплексно по данным бурения скважин и проведения горно-разведочных 
выработок, либо только с помощью подземных горно-разведочных выработок 
(при установлении запасов месторождений с крайне неравномерным содержанием полезных компонентов и невыдержанностью рудных тел по мощности, 
которые нельзя разведать буровым способом). В этом плане горно-разведочное 
дело как часть технологических систем горного производства становится существенным элементом в деле освоении земных недр.  
Независимо от вида полезного ископаемого ближайшим определяющим 
условием развития горно-эксплуатационных работ является обеспечение строящихся или работающих добычных предприятий надежными геологическими 
данными с высокой степенью изученности запасов. В стратегическом плане осуществление задач обусловливает выполнение полномасштабных геологоразведочных работ, неотъемлемой частью которых, является проходка, прежде всего, подземных горно-разведочных выработок. Такие выработки находят применение на стадиях разведки для решения задач, обусловленных необходимостью: 
изучения структурных особенностей и качества полезных ископаемых (в т. ч., 
сложных коренных и россыпных месторождений), на стадии доразведки месторождений на флангах и глубоких горизонтах, при детальной разведке, предусматривающей вскрытие и подготовку месторождений к разработке. В процессе 
поисково-оценочных работ, выработки обеспечивают основной прирост запасов промышленных категорий различных видов минерального сырья.  
В разработанном учебном пособии обобщены имеющиеся в технической 
и учебной литературе материалы по основам горно-разведочного производства, 
а также апробированные в статьях и монографиях, результаты научных исследований известных ученых в области горного и горно-разведочного производства: Багдасарова Ш. В., Бейсебаева А. М. Грабчака Л. Г., Ильяша В. В., Лукьянова В. Г., Мухтарова Г. Г., Насонова И. Д. Рогинского В. М., Трубецького К. Н., 
Шехурдина В. К. и др. 
Изучение дисциплины «Проведение горно-разведочных выработок» призвано ознакомить студентов с комплексом понятий, формирующих область деятельности человека при освоении земных недр и приобрести базовые навыки 
проектирования и руководства комплексом работ по технологии и организации 
проведения горно-разведочных выработок с учетом современных тенденций и 
специфики горно-разведочного производства. 
Учебное пособие составлено в соответствии с аннотацией дисциплины и 
требованиями программы подготовки горных инженеров по специальности 
21.05.03 «Технология геологической разведки» (специализация – «Технология 
и техника разведки месторождений полезных ископаемых»). 
 
5 
 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИЯХ  
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 
 
Полезным ископаемым (ПИ) называют природное минеральное образование, которое используется в народном хозяйстве в естественном виде или после 
предварительной обработки путем дробления, сортировки, обогащения для извлечения ценных металлов или минералов.  
Месторождением полезного ископаемого называется естественное скопление ПИ, занимающее определенный объем в земной коре, которое по условиям залегания, количеству и качеству минерального сырья при данном состоянии экономики и техники может служить объектом промышленной разработ- 
ки в настоящее время или в ближайшем будущем. 
Из признаков, характеризующих месторождение, наибольшее влияние на 
технологию их разработки оказывают физическое состояние, морфология, форма, размеры, условия залегания рудных тел и др.  
 
1.1. Классификация месторождений полезных ископаемых 
 
1. Полезные ископаемые в зависимости от физического состояния: 
x твердые (большинство полезных ископаемых, которые применяются 
как химические элементы или их соединения, а также кристаллы, минералы, 
горные породы); 
x жидкие (нефть, рассолы, воды); 
x газообразные (горючие газы углеводородного состава и негорючие инертные газы).  
 
2. Полезные ископаемые по промышленному использованию: 
x металлические служат для извлечения из них металлов и элементов: 
- черных (железо, титан, хром, марганец);  
- легирующих (никель, кобальт, вольфрам, молибден);  
- цветных (алюминий, медь, свинец, цинк, сурьма, ртуть);  
- благородных (золото, серебро, платина, палладий);  
- радиоактивных (уран, радий, торий);  
- редких и рассеянных (висмут, цирконий, ниобий, тантал, германий, кадмий, индий);  
- редкоземельных (лантан, церий, иттрий и др.). 
x неметаллические:  
- строительные горные породы (естественные камни, пески, глина); 
- индустриальное сырье (алмаз, графит, асбест, слюды, драгоценные и поделочные камни, пьезокристаллы, оптические минералы),  
- химическое и агрономическое сырье (сера, флюорит, барит, галит, калийные соли, апатит, фосфориты). 
6 
 

x горючие служат энергетическим и металлургическим (кокс) топливом, 
а также сырьем для химической промышленности: торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, горючие сланцы, нефть, горючий газ. 
x газоминеральные (негорючие инертные газы): гелий, неон, аргон и др. 
x гидроминеральные:  
- подземные воды (питьевые, технические, минеральные и др.); 
- нефтяные воды, содержащие ценные элементы (бром, йод и др.); 
- рассолы (озерные рассолы, минеральные грязи, илы). 
 
3. По форме залегания месторождения твердых ПИ выделяют правильные 
и неправильные. 
x Правильную форму залегания обычно имеют пласты и пластообразные 
МПИ осадочного происхождения (уголь, горючие сланцы, соли, гипс и т. п.).  
Области почти непрерывного распространения пластовых осадочных полезных ископаемых (от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч квадратных километров) называются бассейнами. В Донбассе к такому типу относят- 
ся бассейны угля (Донецкий), минеральных солей (Артемовско-Славянский), 
металлических и неметаллических руд (железа – Криворожский, Керченский; 
марганца – Никопольский).  
Пласт – плитообразная форма ПИ, имеющая значительное распространение в земной коре и ограниченная двумя более и менее параллельными плоскостями. Породы, залегающие над пластом полезного ископаемого, называются 
кровлей, а залегающие ниже пласта – почвой.  
Пласты могут иметь однородное (простое) (рис. 1.1, а) и сложное строение (рис. 1.1, б, в), иметь раздувы и пережимы мощности.  
Тонкие слои пустой породы, заключенные в пласте, называются прослойками.  
Тела полезного ископаемого неосадочного происхождения, близкие по форме к пластам, принято называть пластообразными залежами.  
x Неправильную форму залегания, в основном, имеют рудные месторождения. Как правило, такие месторождения имеют форму жилы.  
Жилы представляют собой трещины в горных породах, заполненные минеральным веществом полезного ископаемого. Их считают также плитообразными телами, поскольку, протягиваясь по простиранию и на глубину на десятки и сотни метров, они характеризуются незначительной мощностью, которая 
обычно изменяется от нескольких сантиметров до первых метров. Жилы так же, 
как и пласты делятся на простые (рис. 1.1, г) и сложные (рис. 1.1, д).  
К простым относятся одиночные минерализованные трещины, к сложным – 
системы переплетающихся трещин, зон дробления, рассланцевания. Ответвления от жил называют апофизами. 
Залегание жил, может быть: 
x наклонным (в случае наклонного залегания породы, перекрывающие жилу, называют породами висячего бока, а подстилающие ее – породами лежачего бока; 
x вертикальным; 
x горизонтальным (редко).  
7 
 

 
Рисунок 1.1. Формы залегания тел полезного ископаемого 
 
4. В зависимости от угла падения и способа разработки, твердые ПИ делятся на 5 типов (табл. 1.1): 
x горизонтальные; 
x пологие; 
x крутонаклонные; 
x крутого падения.  
 
Таблица 1.1. Классификация залежей  
по углу падения полезных ископаемых и способа разработки 
Угол падения, градус 
Тип пласта 
(залежи) по углу 
падения 
угольных пластов 
рудных 
месторождений 
при подземной 
разработке 
при открытой 
разработке 
Горизонтальный 
– 
0 
0 
Пологий 
0…18 
до 10 
до 25 
Наклонный 
19…35 
10…30 
25…45 
Крутонаклонный 
36…55 
– 
– 
Крутой 
> 55 
> 30 
> 45 
 
5. Кроме того, все месторождения классифицируются по нормальной мощности, которая представляет собой расстояние по нормали между кровлей и 
почвой залегающего полезного ископаемого (табл. 1.2). 
8 
 

Таблица 1.2. Классификация залежей полезных ископаемых по мощности 
Мощность, м 
при открытой разработке 
Тип пласта 
(залежи) 
по мощности 
угольных пластов 
рудных 
месторождений 
при подземной 
разработке 
наклонные 
и крутые 
горизонтальные 
и пологие 
Весьма тонкий 
до 0,7 
– 
– 
до 0,6 
Весьма маломощный 
– 
до 3…5 
до 15…25 
 
Тонкий 
0,71…1,2 
– 
– 
0,6…2 
Малой мощности 
– 
6…20 
25…75 
– 
Средней мощности 
1,21…3,5 
20…40 
75…100 
2…5 
Мощный 
более 3,5 
– 
– 
5…20 
Весьма мощный 
– 
– 
– 
>20 
Большой мощности 
– 
более 40 
более 100 
– 
 
1.2. Запасы полезных ископаемых  
 
Запасы полезных ископаемых – это количество полезных ископаемых 
в недрах Земли, установленное по данным геологоразведочных работ или в процессе разработки месторождений.  
Подсчет запасов и определение прогнозных ресурсов полезных ископаемых, являясь итогом геолого-промышленной оценки месторождений, выполняется для месторождений или его участка, рудных полей, бассейнов, регионов, 
стран, континентов, акваторий и Земли в целом.  
Запасы измеряются в единицах объема или массы:  
x природный газ, нерудные полезные ископаемые и строительные материалы – в м3; 
x нефть, уголь, руды – в т; 
x благородные металлы, редкие элементы – в кг; 
x алмазы – в каратах. 
Данные о запасах полезных ископаемых используются: 
x при разработке схем развития отраслей народного хозяйства, добывающих и использующих минеральное сырье;  
x при составлении планов экономического и социального развития государства;  
x при планировании геологоразведочных работ; для проектирования горных предприятий.  
Для разработки долговременных планов развития минерально-сырьевой 
базы и установления потенциальных возможностей рудных зон, полей, бассейнов и районов, на основе общих геологических представлений определяются 
так называемые прогнозные запасы, представляющих собой возможное количество полезных ископаемых в геологически слабо изученных участках земной 
9 
 

коры. Такие запасы оцениваются комплексно до глубин, доступных для эксплуатации при современном или возможном в ближайшей перспективе техникоэкономическом уровне разработки месторождений, с учетом особенностей качества и технологических свойств данного вида минерального сырья.  
Обобщенная классификация запасов месторождения приведена на рисунке 1.2 [9]. 
 
 
Рисунок 1.2. Классификация запасов полезных ископаемых 
 
Общие запасы месторождения или его части, включающие в себя общее количество полезных ископаемых, выявленных при разведке месторождения называются геологическими (
геол
Z
). 
По относительной ценности (народнохозяйственному значению) геологические запасы подразделяются на две группы, подлежащие отдельному учету:  
I – балансовые 
)
(
бал
Z
 – разведанные и изученные запасы, удовлетворяют 
промышленным кондициям, и экономически выгодны для разработки;  
II – забалансовые 
)
(
заб
Z
 – разведанные и изученные запасы, но вследствие низкого содержания полезного компонента, малой мощности рудного тела, сложности условий его разработки или вследствие необходимости применения очень сложных процессов переработки не могут быть использованы в настоящее время, но могут рассматриваться как объект освоения в будущем 
заб
бал
геол
Z
Z
Z

 
. 
 
10