11-08-2025

Горизонтальная горная выработка

Обзоры и сравнения Промышленные откровения

Горизонтальные горные выработки и их назначение

Горизонтальная подземная горная выработка – это полость, пройденная в толще горных пород с незначительным уклоном (обычно 3-5о). Она предназначена для транспортирования грузов, передвижения людей, вентиляции, водоотведения или разведки месторождений. В отличие от вертикальных и наклонных, горизонтальные имеют минимальный перепад высот между входом и выходом, что делает их использование проще.

Горизонтальные выработки — это важный элемент горного дела, особенно при разработке глубоких месторождений, а также строительстве подземных объектов, например, метро, гидроэлектростанций.

Совершенствование технологий их проведения повышает безопасность и экономическую эффективность добычи полезных ископаемых.

Фотография гидромолота HammerMaster в процессе работы на подземной горной выработке

Классификация

Горизонтальные горные выработки различаются по назначению, сроку службы, форме, другим параметрам.

По назначению выделяют:

Транспортные, которые используются для перемещения рудной массы, породы, оборудования (штреки), для соединения шахтных стволов с рудными телами (квершлаги), проезда техники и коммуникаций (тоннели).
Вентиляционные обеспечивают воздухообмен. Для усиления проветривания строят гезенки – вертикальные или наклонные выработки. Их соединяют с горизонтальными. Они имеют небольшое сечение и выход на земную поверхность.
Разведочные штреки проходятся с целью оценки месторождения. Для изучения залежей вырабатывают орты – ответвления от основных штреков небольшой длины.
При осушении месторождений используют дренажные штольни. Для отведения подземных вод обустраивают водоотливные канавы.
К вспомогательным относятся камеры, в которых размещают оборудование, и ниши – углубления для укрытия людей и техники.

Некоторые выработки, например, транспортные штреки и вентиляционные тоннели, имеющие усиленное крепление из бетона и металлоконструкций, используют в течение всего срока работы шахты или рудника. Более простые с креплением из дерева или анкеров используют только на определенных этапах добычи. Пример таких проходок – разведочные орты.

Относительно рудного тела выделяют рудные проходки, которые закладывают непосредственно в теле месторождения, и вмещающие. Второй тип проходят вне массива полезного ископаемого.

Фотография процесса горизонтальной горной выработки

Конструктивные особенности

Конструкция горизонтальных выработок определяется их назначением, сроком службы, горно-геологическими условиями. Основные элементы включают форму сечения, тип крепи, тип системы обеспечения функционирования.

Можно выделить несколько форм поперечного сечения: трапециевидные, прямоугольные, арочные, круглые. Форма поперечного сечения зависит от устойчивости породы, величины горного давления, срока службы шахты. Значение имеют также требования к проветриванию и транспортировке.

Трапециевидное сечение применяют в устойчивых, средней устойчивости породах. Такие выработки легко укрепляются деревянными рамами, но неустойчивы при больших нагрузках.
Прямоугольные применяют в крепких устойчивых породах при небольшом сроке службы. Такая форма сечения позволяет максимально использовать площадь. Но в зонах повышенного давления шахты прямоугольного сечения также недостаточно устойчивы.
Проходки арочного сечения применяют в неустойчивых породах, а также для создания основных выработок. Несмотря на высокую сложность возведения, в них лучше распределяется горное давление.
Круговые проходки строят в слабых, обводненных породах, при высоком горном давлении. Они максимально устойчивы, хотя требуют больших затрат на прокладывание и крепление.

Для устойчивости на протяжении всего эксплуатационного периода применяют различные виды крепи. Ее выбор зависит от предполагаемого срока службы и устойчивости породы.

Для временных выработок в устойчивых породах используют деревянную крепь, для проходок со средним жизненным циклом – металлическую. Для постоянных тоннелей в сложных условиях необходимо применение бетонной или железобетонной крепи. В устойчивых, средней устойчивости породах используют анкерную крепь, которая отличается высокой скоростью крепления, минимальным сужением сечения. В зонах тектонических разрушений сочетают разные типы.

Конструкция горизонтальной выработки выбирается на основе комплексного анализа условий залегания пород, срока службы, назначения.

Фотография гидромолота HammerMaster в процессе горизонтальной горной выработки

Технология проходки

Проходка горизонтальных выработок представляет собой комплекс взаимосвязанных процессов. Она требует тщательного планирования, применения современных технических средств. В зависимости от горно-геологических условий применяют различные методы и технологии.

Основные этапы проходки включают подготовительные работы (геологоразведка, маркшейдерские работы, проектирование трассы), непосредственно проходческие операции, завершающие мероприятия.

Наиболее распространенным методом при работе в крепких породах является буровзрывной способ. После бурения шпуров, проведения взрывных работ появляется много негабаритных кусков породы, для разрушения которых применяют бутобойные системы.

В российских условиях хорошо зарекомендовали себя бутобои Impulse, которые эффективно справляются с устранением заторов в приемных бункерах, дроблением негабарита и смерзшейся породы. Они могут работать как с гидромолотом, так и с другим навесным оборудованием: ковшами, челюстными захватами, грейферами. Их применение позволяет сократить простои при ликвидации негабарита до 25% по сравнению с ручными методами. Применение бутобоев повышает безопасность работ за счет снижения вибрационного воздействия на крепь.

Комбайновая проходка применяется в породах средней крепости. Современные проходческие комбайны оснащаются манипуляторными установками для монтажа крепи, что значительно повышает безопасность. Ее недостаток – высокая стоимость оборудования.

Щитовая проходка используется в сложных условиях (слабые, обводненные породы). Продвижение щита происходит постепенно, с одновременным креплением. Этот метод безопасен в сложных условиях, но требует много времени.

Безопасность и охрана труда

Меры безопасности включают в себя контроль устойчивости пород, проветривание, газовый мониторинг, а также применение средств индивидуальной защиты. Большое внимание уделяют взрывным работам. При комбайновой и щитовой проходке применяют автоматизированные системы остановки оборудования и аварийного крепления.

Все процессы регламентируются строгими нормативами (ГОСТ, ФНиП), требуют регулярного обучения персонала. Современные технологии, такие как датчики микросдвигов и цифровые системы контроля, дополнительно повышают уровень безопасности, минимизируя риски для горняков.

Фотография гидромолота Impulse 150 Classic на горизонтальной горной выработке

Современные технологии и автоматизация

Горные предприятия внедряют цифровые технологии для повышения эффективности проходки. Автоматизированные системы управления позволяют контролировать параметры выработки в реальном времени, включая устойчивость крепления, качество проветривания.

Роботизированные проходческие комбайны с дистанционным управлением снижают риск для персонала в опасных зонах, а использование моделирования помогает точно планировать траекторию проходки.

Горизонтальные горные выработки остаются важным элементом подземной добычи. Совершенствование их технологий влияет на экономику отрасли.

Внедрение автоматизации, инновационных разработок, «умных» систем мониторинга открывает новые возможности для безопасной и эффективной проходки.

Бутобой Impulse B320R