Производство закладочных работ. На примере Таштагольского подземного рудника

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

А. Н. Анушенков

ПРОИЗВОДСТВО ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ

НА ПРИМЕРЕ ТАШТАГОЛЬСКОГО

ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА

Учебное пособие

2-е издание, переработанное и дополненное

Красноярск

СФУ
2022

УДК 622.273.21(07)
ББК 33.144я73

А735

Р е ц е н з е н т ы:
Г. Г. Крушенко, доктор технических наук, профессор, главный 

научный сотрудник ФГБУН Института вычислительного моделирования 
СО РАН;

Н. И. Сартаков, кандидат технических наук, заведующий лабо-

раторией геомеханики и инженерных исследований АО «Полюс»

Анушенков, А. Н.

А735
Производство закладочных работ. На примере Таштагольского 

подземного рудника : учеб. пособие / А. Н. Анушенков. – 2-е изд., пе-
рераб. и доп. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2022. – 136 с.

ISBN 978-5-7638-4719-2

Рассмотрены способы приготовления и транспортирования закладочных 

смесей и возведения закладочных массивов с заданными характеристиками несущей 
способности, обеспечивающей добычу полезных ископаемых в сложных гео-
механических условиях.

Предназначено для студентов специальности 130404 «Горное дело».

Электронный вариант издания
УДК 622.273.21(07)

см.: http://catalog.sfu-kras.ru
ББК 33.144я73

ISBN 978-5-7638-4719-2
© Сибирский федеральный

университет, 2022

Оглавление 

3 

 
 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
 
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 5 

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ................................................................................... 6 

1. ОБЩИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ .............................................................................. 11 
1.1. Горно-геологические условия отработки  
       Таштагольского месторождения и нарушений  
       горных пород .......................................................................................... 11 
1.2. Выбор и подготовка систем разработки рудных тел .......................... 24 
1.3. Производство закладочных работ ........................................................ 30 
1.4. Закладочный трубопровод .................................................................... 34 
Контрольные вопросы и задания ................................................................. 38  

2. ТРЕБОВАНИЯ  К  ЗАКЛАДОЧНОМУ  МАССИВУ ................................ 39 
2.1. Выбор систем разработки ...................................................................... 39 
2.2. Подготовка камер к закладке ................................................................ 42 
2.3. Закладочный массив .............................................................................. 44 
2.4. Сроки и порядок формирования закладочного массива .................... 47 
Контрольные вопросы и задания ................................................................. 48 

3. ЗАКЛАДОЧНАЯ  СМЕСЬ ........................................................................... 49 
3.1. Требования к материалам и составам для закладочной смеси ......... 49 
3.2. Состав и виды закладочной смеси ....................................................... 54 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 56 

4. ПРИГОТОВЛЕНИЕ  ЗАКЛАДОЧНЫХ  СМЕСЕЙ  НА  РУДНИКЕ ...... 57 
4.1. Технологическая схема ......................................................................... 57 
4.2. Определение расхода материалов ........................................................ 61 
4.3. Подача расходных материалов и дозирование ................................... 62 
4.4. Запуск оборудования в работу ............................................................. 64 
4.5. Процесс производства закладочных смесей на руднике ................... 65 
4.6. Последовательность остановки закладочного комплекса ................. 67 
4.7. Ликвидация закупорок трубопроводов ............................................... 68 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 69 

5. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ  ЗАКЛАДОЧНЫХ  СМЕСЕЙ ........................ 70 
5.1. Условия транспортабельности твердеющих смесей  
       и критическая скорость транспортирования ...................................... 70 
 

 

Оглавление 
 

4 

5.2. Доставка твердеющей смеси до мест укладки ................................... 74 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 82  

6. ВОЗВЕДЕНИЕ  ЗАКЛАДОЧНОГО  МАССИВА ...................................... 83 
6.1. Технологические схемы укладки литых  
       и пластичных закладочных смесей ...................................................... 83 
6.2. Контроль за полнотой заполнения камер  
       и углами растекания смеси ................................................................... 86 
6.3. Укладка жестких смесей с дозакладкой камер ................................... 92 
6.4. Закладка на Таштагольском руднике .................................................. 93 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 95 

7. СИСТЕМЫ  И  СТАДИИ  ПОДЗЕМНОЙ  РАЗРАБОТКИ,  
    ОЧИСТНЫЕ  РАБОТЫ     
    ПРИ  ЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ  СИСТЕМЕ  РАЗРАБОТКИ  
    С ЗАКЛАДКОЙ ............................................................................................. 96 
7.1. Стадии разработки ................................................................................. 96 
7.2. Рудник как система, производящая ценность .................................... 98 
7.3. Очистные работы как стадия горных работ  
       при этажно-камерной системе разработки ......................................... 99 
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 100 

8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  КОНТРОЛЬ  
     НАД  ПРИГОТОВЛЕНИЕМ,  ПОДАЧЕЙ  
     ЗАКЛАДОЧНОЙ  СМЕСИ  И  КАЧЕСТВОМ  ВОЗВЕДЕНИЯ 
     ЗАКЛАДОЧНОГО  МАССИВА ................................................................. 101 
8.1. Контроль процесса приготовления смесей ....................................... 101 
8.2. Контроль дозировки компонентов смеси ......................................... 106 
8.3. Контроль качества трубопроводной транспортировки  
       закладочных смесей ............................................................................ 113 
8.4. Контроль качества закладочного массива ........................................ 113 
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 117 

9. ТРЕБОВАНИЯ  К  БЕЗОПАСНОСТИ  ПРОИЗВОДСТВА 
    ЗАКЛАДОЧНЫХ  РАБОТ ......................................................................... 118 
9.1. Требования к безопасности  
       при производстве закладочной смеси ............................................... 118 
9.2. Требования к безопасности при производстве  
       закладочных работ в шахте ................................................................ 122 
9.3. Требования к персоналу на закладочных работах ........................... 123 
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 125 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК .......................................................... 126 

Введение 

5 

 
 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
В данном учебном пособии использованы проектные решения и научные 
исследования Института горного дела Сибирского отделения Российской 
академии наук, открытого акционерного общества «Институт          
по проектированию предприятий горнорудной промышленности «Сибгипро-
руда», Восточного научно-исследовательского горнорудного института,       
а также теоретический и практический опыт подземных рудников цветной 
и чёрной металлургии по применению систем отработки с закладкой выработанных 
пространств, ведению закладочных работ, применяемому оборудованию, 
технологии выполнения отдельных производственных процессов 
при этажной и подэтажно-камерной системах разработки с закладкой.  
Здесь рассмотрены способы и приёмы приготовления и транспортирования 
закладочной смеси, возведения закладочных массивов с заданными 
характеристиками устойчивости и несущей способности, обеспечивающие 
отработку богатых легкообогатимых магнетитовых руд на участках Восточный 
и Северо-Западный системами этажного и подэтажно-камерного 
обрушения с закладкой в общем количестве 36,717 млн т со средним      
содержанием железа 47,4 %, оставленных в охранных целиках под р. Кондомой, 
железнодорожным мостом, железнодорожными путями МПС, 
станцией Таштагол-1, а также объектами промплощадки и жильем.  
В настоящем учебном пособии изложены основные характеристики 
месторождения, технологические процессы, выполняемые при производстве 
закладочных работ, на закладочном комплексе и в руднике при транспортировании 
закладочной смеси и формировании закладочного массива. 
Обоснованы требования безопасности и охраны труда при выполнении 
этих процессов.  
Рассмотрены технологические аспекты закладочных работ, рецептуры 
составов закладочных смесей, способы их приготовления и транспортировки, 
конструкции перемычек и процессы формирования возводимого искусственного 
массива в выработанных массивах Таштагольского рудника.

 

Основные термины 
 

6 

 
 

 
ОСНОВНЫЕ  ТЕРМИНЫ 
 
 
Балансовые запасы – это запасы, которые при существующем 
уровне техники и технологии экономически выгодны для разработки. 
Бремсберг – наклонная горная выработка, не имеющая выхода на 
земную поверхность, оборудованная механизированным подъемом и служащая 
для подъема или спуска полезного ископаемого, материалов и др. 
Гидравлическая закладка закладка, представляющая собой 
влажный сыпучий материал, поданный в выработанное пространство в виде 
гидросмеси. 
Гидравлическая закладочная смесь смесь заполнителя и воды, 
которая в выработанном пространстве создаёт гидравлическую закладку. 
Горная выработка – сооружение в недрах земли или на ее поверхности, 
созданное в результате ведения горных работ.  
В зависимости от назначения различают выработки капитальные, 
эксплуатационные и разведочные.  
Капитальные выработки – все выработки, пройденные в период 
строительства рудника до пуска его в эксплуатацию, обслуживающие горные 
предприятия в течение всего срока его работы или значительной части 
его жизненного цикла. Обычно к капитальным выработкам относятся 
стволы, околоствольные дворы, капитальные квершлаги, штреки, восстающие 
и рудоспуски.  
Эксплуатационные выработки – подразделяются на подготовительные 
и очистные.  
Подготовительные выработки – для подготовки отдельных участков 
шахтного поля к очистной выемке.  
Очистные выработки – предназначены для непосредственной          
выемки полезных ископаемых.  
Забой – передвигающаяся в пространстве поверхность полезных          
ископаемых или вмещающих их пород, с которой непосредственно осуществляется 
выемка. 
Призабойное пространство (непосредственно примыкающий к забою 
участок)  – основное рабочее место при выполнении проходческих             
и добычных процессов. 
Выработки делятся на вертикальные, наклонные и горизонтальные.  
Вертикальные выработки – шахтный ствол, слепой ствол, шурф, 
восстающий и рудоспуск.  

 

Основные термины 

7 

Восстающий – вертикальная горная выработка, служащая для проветривания, 
передвижения людей, разведки, доставки материалов и т. д. 
Горный отвод – часть недр, предоставляемая организации для промышленной 
разработки содержащихся в ней залежей полезных ископаемых. 

Горная порода – природное образование минералов, слагающих  
самостоятельные геологические тела. 
Забалансовые запасы – это запасы, которые в настоящее время по 
экономическим соображениям непригодны для разработки, но в будущем 
могут являться объектом промышленного освоения (разграничение балансовых 
и забалансовых запасов осуществляется на основе промышленных 
кондиций). 
Закладка материал, поданный в выработанное пространство и заполняющий 
его. 
Закладочные материалы материалы, используемые для заполнения 
выработанного пространства. 
Закладка выработанного пространства – совокупность процессов 
по заполнению выработанного пространства закладочными материалами. 
Закладочный массив массив, представленный закладкой в пределах 
камеры и обладающий определенными физико-механическими свойствами. 

Закладочный трубопровод трубопровод, служащий для транспортирования 
закладочных смесей от закладочного комплекса до закладываемого 
выработанного пространства (состоит из магистрального закладочного 
трубопровода, который стационарно проложен по скважинам, горизонтальным 
и наклонным выработкам и служит для доставки смесей к участку 
ведения закладочных работ, и участковых закладочных трубопроводов, которые 
переносятся по мере развития очистных и закладочных работ и служат 
для доставки смесей непосредственно в выработанное пространство). 
Закладочная перемычка конструкция, служащая для ограждения 
закладываемого выработанного пространства и предотвращения попадания 
закладочной смеси в соседние выработки. 
Запасы – объемное или весовое скопление полезных ископаемых          
и их компонентов, заключенное в недрах на определенной площади (все 
запасы полезных ископаемых, выявленные на определенной площади, называются 
геологическими; по экономическим и технологическим возможностям 
извлечения из недр геологические запасы, подлежащие отдельному 
учету, делятся на балансовые и забалансовые). 
Квершлаг – горизонтальная горная выработка, пройденная по пустым 
породам вкрест простирания рудной залежи (в зависимости от назначения 
различают квершлаги капитальные; погоризонтные, или этажные). 

Основные термины 
 

8 

Комбинированный закладочный массив закладочный массив          
в пределах камеры, образованный различными видами закладки в различных 
сочетаниях. 
Кондиции – это граничные параметры месторождения, ниже которых 
разработка полезных ископаемых становится экономически невыгодной.  
Коэффициент компрессии относительное уменьшение высоты 
образца закладки под давлением в условиях трехосного напряженного состояния. 

Коэффициент усадки закладочной смеси уменьшение объема  
затвердевшего закладочного массива по сравнению с объемом поданной 
закладочной смеси, образующееся за счет дренажа избыточной воды из закладки 
и выраженное в процентах или долях единицы. 
Кубиковая прочность закладки прочность, определяемая по образцам кубикам, приготовленным из закладочной смеси в лаборатории 
закладочного комплекса в контрольные сроки твердения. 
Месторождение – естественное скопление в земной коре полезных 
ископаемых органического и неорганического происхождения (понятие 
геолого-географо-экономическое). 
Нормативная прочность закладки прочность на одноосное сжатие, 
при которой возможно ее безопасное обнажение горной выработкой        
заданных размеров в принятые проектом сроки (определяют расчетным 
способом). 
Околоствольный двор – совокупность камерных выработок, пройденных 
в районе ствола (штольни, уклона), предназначенных для обслуживания 
горных работ, приема и выдачи полезных ископаемых на поверхность (
в нем размещаются дробильный комплекс, электроподстанции,          
вагонное и электровозное депо, камеры водоотлива, противопожарного 
оборудования и т. д.). 
Орт – горизонтальная горная выработка, пройденная вкрест простирания 
рудной залежи (предназначена для доставки руды, людей, материалов 
и проветривания рабочих забоев). 
Плотность закладочной смеси масса единицы объема закладочной 
смеси (количественно равна сумме удельных расходов ее компонентов). 
Поверхностный закладочный комплекс (ПЗК) совокупность          
сооружений и установленного в них оборудования, служащего для приготовления 
закладочных смесей. 
Полнота закладки выработанного пространства степень заполнения 
выработанного пространства закладкой, выраженная в процентах 
или долях единицы от его объема. 
Промышленные запасы – часть балансовых запасов, подлежащих 
излечению из недр. Устанавливаются при выполнении проектных работ. 

Основные термины 

9 

Пустая порода – горные породы, окружающие месторождение (или 
включенные в него), которые не содержат полезных компонентов или содержат 
их в недостаточных для промышленного использования количествах. 
По промышленному назначению руды подразделяются на металлические 
и неметаллические.  
Металлические руды – черные (железо, титан, хром, марганец); легирующие (
никель, кобальт, молибден, вольфрам); цветные (алюминий, 
медь, цинк, свинец, олово, ртуть); благородные (золото, серебро, платина, 
палладий); редкие и рассеянные (висмут, цирконий, ниобий, тантал, германий, 
галлит); редкоземельные (иттрий, цезий, семорий).  
Неметаллические полезные ископаемые – строительные горные 
породы (пески, глины, гранит, мрамор и т. д.), индустриальное сырье (алмазы, 
графит, слюда, драгоценные камни, кристаллы), химические и агрохимические (
сера, флюорит, барит, апатит, фосфориты, калийные соли). 
По количеству полезных компонентов различают руды монометаллические (
или мономинеральные), биметаллические и полиметаллические. 
Последние наиболее часто встречаются в природе рудных месторождений. 
По химико-минералогическому составу металлические руды делятся 
на руды самородных металлов (золото (Au), медь (Cu) и др.); сернистые (
представлены сульфидными формами соединений цветных и редких 
металлов – халькопирит (CuFeS), галенит (PbS), сфалерит (ZnS) и др.); 
окисленные (представлены окислами, карбонатами и сульфатами многих 
черных, цветных и редких металлов – гематит (Fe2O3), касситерит (SnO2)        
и др.);  силикатные (в них рудный минерал является силикатом или алюмосиликатом (
берилл (Be3Al2), циркон (Zn SiO4) и др.)); смешанные (представлены 
смесью руд предыдущих основных типов). 
Руда – скопление природного минерального сырья, содержащего  
полезные компоненты в количестве, достаточном для их промышленного 
извлечения при современном состоянии технологии, техники и экономики. 
Рудная масса – смесь полезных ископаемых с породой, которая        
попадает в руды в процессе их выемки. 
Рудное тело (рудная залежь) – ограниченное со всех сторон естественное 
скопление руды, приуроченное к определенному структурно-
геологическому элементу или комбинации таких элементов. 
Рудоспуск – то же, что и породоспуск (для перепуска полезного ископаемого 
или пустой породы).  
Уклон – наклонная горная выработка, предназначенная для вскрытия 
части шахтного поля или подготовки отдельного его участка к очистной 
выемке, передвижения самоходной техники, людей, доставки руды           
и породы. Уклоны бывают капитальные и участковые. 

Основные термины 
 

10 

Твердеющая закладка закладка, в процессе нахождения в выработанном 
пространстве приобретающая определенную прочность и образующая 
устойчивые боковые и горизонтальные (в кровле) обнажения. 
Твердеющая закладочная смесь смесь вяжущего, заполнителя           
и воды, которая в выработанном пространстве после твердения создает 
твердеющую закладку. 
Фактическая прочность закладки реальная прочность массива           
в каждый конкретный момент времени. 
Шахтный ствол – вертикальная или наклонная выработка, имеющая 
выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных 
работ в пределах шахтного поля. Слепой ствол не имеет выхода на 
земную поверхность. 
Верхняя часть ствола – устье, нижняя (ниже уровня последнего  
горизонта) – зумпф. Главный ствол служит для подъема на поверхность 
полезных ископаемых, вспомогательный – для спуска, подъема людей, 
оборудования, материалов, вентиляции. 
Шахтное поле – месторождение или его часть, отрабатываемые одним 
предприятием (рудником, шахтой), входящие в границы горного отвода. 
Штольня – горизонтальная горная выработка, проведенная к месторождению 
с поверхности и служащая для тех же целей, что и шахтный 
ствол. 
Штрек – горизонтальная горная выработка, пройденная по простиранию 
залежи (по руде – рудный, по породе – полевой). В зависимости от 
назначения штреки бывают откаточные (доставочные), вентиляционные, 
закладочные, этажные и подэтажные. 
Шурф – вертикальная (редко наклонная) выработка, пройденная           
с поверхности и служащая для выполнения геологоразведочных и эксплуатационных 
работ. На действующих неглубоких рудниках шурфы используются 
для спуска оборудования, материалов и в качестве запасного выхода 
на поверхность. 

1.1.  Горно-геологические условия отработки Таштагольского месторождения и нарушений горных пород 

11 

 
 

 
1. ОБЩИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ 
 
 
1.1. Горно-геологические условия отработки  
Таштагольского месторождения и нарушений горных пород 
 
Таштагольское месторождение магнетитовых железных руд открыто 
в 1931 г. прошлого столетия. Первоначально утвержденные ГКЗ СССР запасы 
железной руды составляли 33 млн т. В 1939 г. начато строительство 
рудника, а в 1941 г. пущена в эксплуатацию временная схема транспортирования 
руды. Третьего июля 1941 г. отгружен первый эшелон руды,           
добытый открытым способом, а в 1948 г. начаты подземные горные работы,  
с начала которых и до 2015 г. добыто более 180 млн т руды, произведено 
175 млн т железорудного концентрата.  
Таштагольское железорудное месторождение (рис. 1, 2, 3) эксплуатируется 
по настоящее время подземным способом. 
 

 
Рис. 1. План земной поверхности Таштагольского месторождения 
 
На площади месторождения развиты вулканогенно-осадочные средне-
кембрийские отложения Мундыбашской свиты, прорванные интрузивными 

 

1. Общие положения 
 

12 

телами среднекембрийского габбро-сиенитового комплекса. Вулканогенно-
осадочные породы представлены андезитовыми и андезитобазальтовыми 
порфиритами и туфами, туффитами, туфопесчаниками, туфоалевролитами, 
трахитовыми туфами и известняками.  
 

 
Рис. 2. Горизонтальная проекция рудной зоны 

 
Рис. 3. Вертикальная проекция рудной зоны 
 
В результате процессов метаморфизма эти породы превращены в метаморфические 
сланцы различного состава, мраморированные известняки