ВЫСОКОГОРСКИЙ ГОК. ШАХТА «МАГНЕТИТОВАЯ»

Сайт «Рудники Урала»

Автор Михаил Мишайник

Высокогорский ГОК: Шахта «Магнетитовая»

Высокогорское железорудное месторождение было известно местными жителями-вогулами еще в XVII веке. Официальная заявка о наличии железных руд на горе Магнит (Высокой) была подана Яковом Савиным в 1696 году. В мае 1697 года Виниус писал с Урала за границу Петру I: «Я сыскал зело добрую руду из магнита железную, какой лучше быть невозможно, и во всей вселенной не бывало, чтоб из магнита железо плавить, притом же богатая и так мягка, что можно пушки и мозжера (мортиры) плавить».

Систематическая добыча железных руд на горе Высокой началась лишь с лета 1721 года. Первое время руду отвозили на Выйский медеплавильный завод. В 1726 году в 4 верстах от горы был построен Нижнетагильский чугуноплавильный и железоделательный завод, который стал главным потребителем Высокогорской руды.

В декабре 1725 года на Нижнетагильском заводе была пущена первая доменная печь, на то время крупнейшая в Европе.

Добываемые окисленные руды не содержали вредных примесей (фосфора и серы), поэтому выплавляемый металл отличался высоким качеством и имел марку «Старый соболь». Кроме этого, примесь марганца и меди улучшали свойства железа и являлись природнолегирующими компонентами.

До революции месторождение разрабатывалось, главным образом, открытыми работами. За это время было добыто 7,5 млн тонн руды.

Систематические геологоразведочные работы на Высокогорском месторождении начались после Октябрьской революции и проводились в 1925-1935 годах трестом «Востокруда» (В.И. Станкевич), в 1936-1944 годах — Высокогорской геологоразведочной партией.

Высокогорское железорудное месторождение является старейшим и крупнейшим месторождением на Урале.

Рудные тела Высокогорского месторождения сосредоточены в двух рудно-скарновых поясах: Западном (Нижнем) и Восточном (Верхнем), отделенных друг от друга роговиками и туфами.
Высокогорское месторождение разбито тектоническими нарушениями, части которых выделяются в геологические блоки. Восточная зона включает участки: Восточно-Ревдинский (ВРЗ), Западно-Ревдинский (ЗРЗ), Ново-Меднорудянский (НМРЗ), Верх-Исетский и Медно-Рудянский. Западная зона включает: Северный, Центральный, Южный и Юго-Западный участки.

На открытых горных работах в Главном карьере производилась как добыча коренных и валунчатых руд, так и селективная добыча на нижних горизонтах мартитовой зоны. Несмотря на это, вскрышные работы сильно замедляли добычу железных руд и, следовательно, выполнение плана по руде.

В 1940-х годах для ускорения использования запасов сернистых руд приступили к проходке штольни «Жуковская» и разведочно-эксплуатационной шахты «Многосернистая». Кроме этого, были пройдены четыре разведочных шахты №3, №31, №32 и «Мартовская» — все с деревянными копрами.

Штольня «Жуковская» была пройдена из Жуковского разреза Верх-Исетского участка для разработки верхней части залежи, выходящей на поверхность почти у самой вершины горы Высокая. Система разработки — открытые камеры с подэтажными штреками, бурение производилось пневматическими молотками ПБ завода «Коммунист». Из штольни «Жуковская» слепой шахтой отрабатывался гор. +190 м.

Ряд залежей не попадал в зону разработки карьера, в связи с этим в 1941-1942 годах на предприятии началась подготовка к подземной добыче: проходились вскрывающие выработки, осуществлялись подготовительные и нарезные работы, велась проходка стволов шахт. Для добычи глубинных залежей сернистых руд в 1942 году началась проходка шахт «Сернистая», «Первомайская», «Мартовская» и «Полевская». К этому же году шахта «Многосернистая» была пройдена уже до гор. -50 м.

Шахта «Сернистая» была закреплена деревом и имела прямоугольное сечение на три отделения. Шахтой отрабатывались залежи Западно-Ревдинского участка на гор. +200 м, +150 м, +90 м.

Для вскрытия мартитов Грабена на южном склоне горы была пройдена вспомогательная шахта – «Мартитовая». Но по причине оползней в Главном карьере в 1959 году проходка шахты «Мартитовая» была прекращена.

В мае 1942 года Высокогорский рудник стал первым горным предприятием, которое получило знамя Государственного Комитета Обороны и звание «Лучший рудник СССР».

Для увеличения объемов подземной добычи в августе 1944 года началась проходка новой крупной шахты — «Магнетитовая».

Ствол шахты «Магнетитовая» диаметром 5,5 м в свету закреплён бетоном и пройден до -610 гор. Ствол оборудован двумя скипами емкостью 6 м³ и клетью на вагонетку 1,6 м3. Копер шахты — металлический.

В годы войны Высокогорский рудник снабжал сырьем 65 металлургических и машиностроительных заводов СССР, за что 22 раза ему присуждали места во Всесоюзном соревновании, а в апреле 1945 года Высокогорский рудник был награждён высшей наградой Родины — орденом Ленина.

Подземная добыча руды на шахте «Магнетитовая» началась в 1946 году. За первый год работы было добыто 145 тыс. тонн руды.

В 1948 году был пройден ствол шахты «Первомайская». В 1950 году на шахте «Первомайская» впервые на Урале была применена система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды вертикальными скважинами на всю высоту этажа. Впервые в горной практике рудный массив разбуривался вертикальными скважинами с помощью специально реконструированных для подземных условий станков ударно-канатного бурения и вращательно-дробового бурения (КП III и ВЖР). Скважины диаметром 150-200 мм располагали по сетке 4х4 и 5х5 м, что определяло большой выход негабарита. В последующем эта система была усовершенствована и стала основной.

В 1953 году впервые в СССР на гор. +90 м шахты «Магнетитовая» был пущен дробильно-скиповый комплекс, оснащенный дробилкой производства УЗТМ. Уже в следующем году ДСК и скипо-клетьевой ствол шахты «Магнетитовая» были введены в эксплуатацию, что позволило объединить все подземные выработки в единое шахтное поле.

На первом этапе развития подземных работ в 1950-1955 годы была внедрена система открытых камер с отбойкой вертикальными скважинами.

В 1956 году был сдан в эксплуатацию дробильно-транспортный комплекс с гор. +30 м с доставкой руды по конвейеру на гор. +90 м. Это позволило подавать дробленую руду в дозаторную скипового подъема гор. +30 м.

С 1956 года на Высокогорском руднике начали внедрять новые варианты системы блокового принудительного обрушения с отбойкой руды на вертикальные компенсационные камеры.

В 1956 году был разработан проект нового уникального комплекса шахты «Магнетитовая-бис».

Работы по проходке ствола начались в 1958 году силами шахтеров Высокогорского рудоуправления совместно с трестом «Свердловскшахторудстрой». Строительство наземных сооружений было поручено тресту «Тагилстрой».

При проходке горняки встретились с большими водопритоками, что сильно усложняло ведение работ.

Одновременно с проходкой ствола велось строительство наземных сооружений. Для сокращения срока ввода в эксплуатацию шахты на поверхности началось строительство 71-метрового башенного копра. Стальной каркас позволил построить копер на стенде и путем надвижки на ствол ввести его в эксплуатацию в условиях действующего предприятия. Копер весом 10 тыс. тонн за двое суток был надвинут на шахту, что позволило сократить срок ввода на полгода.

В 1962 году вступила в строй шахта «Магнетитовая-бис» с многоканатным подъёмом и конусной дробилкой КД-1200. Ствол «Магнетитовая-бис» впервые в Союзе был оснащен тремя многоканатными подъемными машинами МК-3,25×4, изготовленными Ново-Краматорским машиностроительным заводом.

Для уменьшения вибрации головных канатов скипового подъема были установлены виброгасители. В качестве хвостовых канатов используются резинотросовые разработанные канаты ВНИИОМШС и изготовленные Волгоградским сталепроволочным канатным заводом совместно с Курским заводом резино-технических изделий.

Ствол шахты «Магнетитовая-бис» диаметром 8 м в свету закреплён бетонными тюбингами и пройден до гор. -610 м. Ствол оборудован двумя скипами ёмкостью 6 м³ и клетью на вагонетку 4 м³.

Проектная мощность шахты составляла 4 млн. тонн руды в год. В 1966 году производительность шахты достигла 3652 тыс. тонн.

Для отработки мощных рудных тел с 1966 года на подземном руднике была внедрена система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды секциями на зажатую среду и отрезные щели.

В эти годы широко внедрялась механизация всех основных процессов добычи руды. На проходке восстающих применялись комплексы КПВ-1А, что значительно увеличивало скорость проходки. Бурение веерных шпуров производилось станками НКР-100М и БА-100.

На проходке откаточных штреков применялись буровые каретки СБКН-2М, разработанные «НИПИГормаш» на базе каретки СБКНС-2 производства Дарасунского завода горного оборудования. На погрузке горной массы работали высокопроизводительные погрузочные машины МПР-6. Зарядка глубоких скважин производилось гранулированным ВВ с помощью установок УЗС-6000, УЗС-1500 и УЗДМ-1.

На шахте автоматизировано управление вентиляторами, водоотлив, вентиляционных дверей, стрелочных переводов, скиповых подъемов и дозаторных.

К 1967 году были механизированы крепежные работы с помощью набрызг-бетона агрегатами БМ-60.

В 1970 году была произведена первая реконструкция шахты «Магнетитовая» с заменой скиповых машин и установкой щековой дробилки на горизонте -130 м.

С 1970 года в течение пяти лет шахта выдавала «на-гора» более 4 млн. тонн руды в год.

В 1972 году на шахте внедряется вибровыпуск руды с помощью вибролюков РПУ, что позволяет увеличить добычу руды.

В 1973 году приступили к строительству шахты «Клетьевая». Ствол шахты «Клетьевая» диаметром 8 м в свету пройден до гор -610 м. До гор. -370 м ствол закреплён бетонными тюбингами, а ниже – бетоном.

Копер шахты «Клетьевая» башенного типа оснащен многоканатной подъемной машиной на одну вагонетку емкостью 4 м³.

Стальной каркас высотой 57 м позволил построить копер на стенде и путем надвижки на ствол ввести его в эксплуатацию в условиях действующего предприятия.

В 1973-1974 годах объем добычи составил более 4,5 млн. тонн, тем самым шахта «Магнетитовая» становится крупнейшей шахтой на Урале.

Кроме основных стволов, на месторождении пройдены вспомогательные стволы шахт №11, №13, №14, №15.

Шахта №11 после отработки запасов используется как дренажная при заполнении Главного карьера.

Шахта №13 пройдена до горизонта -50 м и используется для подачи свежего воздуха вентилятором ВОКД-2,4.

Шахта №14 пройдена до гор +30 м, оборудована газовыми калориферами и служит для подачи свежего воздуха вентилятором ВОД-30.

Шахта №15 пройдена до горизонта +90 м и служит для выдачи отработанной струи вентилятором ВОКД-3,6.

Для проветривания очистных работ на нижних горизонтах имеется множество слепых вентиляционных стволов, пройденных вблизи рудных тел: «Сернистая-бис», «Слепая-Вентиляционная №1», «Слепая-Вентиляционная №2», «Слепая-Вентиляционная №3».

Шахтой «Магнетитовая» отрабатываются рудные тела Высокогорского месторождения до глубины -610 м.

Для отработки мощных залежей применяется система разработки принудительного блокового обрушения на компенсационные камеры с разбуриванием камер и целиков восходящими и нисходящими веерами скважин диаметром 105 мм.

Для отработки залежей средней мощности применяется система открытых камер с этажной и подэтажной отбойкой руды скважинами.

В связи с сокращением рудных площадей и нахождением запасов в охранных целиках под Высокогорским механическим заводом (ВМЗ) в количестве 40 млн. тонн, в 1972-1978 годах Магнитогорским горно-металлургическим институтом совместно с «Уралгипроруда» и ГУ НТМК были выполнены исследования по вовлечению в разработку запасов охранных целиков шахты «Магнетитовая» и ВМЗ. Рассматривались варианты разработки камерными системами с потерей 50% запасов, перенос охраняемых объектов и системами с закладкой.

В 1984 году начата отработка охранного целика ВМЗ системой с твердеющей закладкой. Закладка приготовлялась на поверхности и по трубам доставлялась в отработанные камеры. В состав закладки входил цемент М300, гранулированный шлак НТМК и хвосты МОФ.

Отработка охранного целика ВМЗ с закладкой производилась до 1996 года на горизонтах: -210 м и -290 м. После проведенных изысканий и наблюдений за устойчивостью массива, гор. -370 и -450 м отрабатывались без закладки выработанного пространства до 2009 года.

За все время работы шахты было пройдено 10 горизонтов шахты, нижний из которых -610 м расположен на глубине 840 метров от поверхности промплощадки.

Проходка горизонтальных выработок осуществляется с помощью самоходного оборудования и скреперных лебедок, при проходке вертикальных и наклонных выработок применяется полок КПВ и скважинное взрывание.

При проходке горизонтальных откаточных выработок на данное время используются погрузочно-доставочные машины ППН-3.

В разное время на горизонтах +30 м, +90 м, -50 м, -130 м, -290 м и -450 м были введены в эксплуатацию щековые дробилки. В последнее время основным концентрационным горизонтом являлся гор. -450 м, где были установлены две щековые дробилки 900×1200 («Магнетитовая») и 1200×1500 («Магнетитовая-бис»).

С гор. -370 м руда поступала в дробильные комплексы через рудоперепуски. С гор. -530 м руда переспускалась на гор. -610 м, где вместе с рудой гор. -610 м в вагонетках по стволу шахты выдавалась на гор. -450 м.

После дробления руда выдавалась на поверхность скиповыми подъемами по стволам шахт «Магнетитовая» и «Магнетитовая-бис».

В 1980-е годы в связи с уменьшением запасов на нижних горизонтах производственная мощность шахты снизилась до 1,8 млн. тонн. В последующем производительность шахты сократилась до 1,5 млн. тонн руды в год.

Разведанные запасы руд залегают до гор. -930 м (1170 м от поверхности), но отработка запасов ниже гор. -610 м является нецелесообразной по причине низкого содержания железа в руде. По этой причине пришлось отказаться от строительства ДСК на горизонте -610 м.

Для сохранения годовой производительности шахты на уровне 1,5 млн. тонн, в 2005 году силами Шахтостроительного управления закончилось строительство дробильно-конвейерного комплекса на горизонте -530 м и третьей очереди горизонта -610 м.
В настоящее время очистные работы ведутся на двух горизонтах -530 м и -610 м. Доставка и погрузка руды производится скреперными лебедками ЛС-55 мощностью 55 кВт.

На гор. -530 м горная масса транспортируется в 10-тонных вагонах с боковой разгрузкой, а на гор. -610 м – в 10-тонных глухих вагонах ВГ-4,5. Состав из 8 вагонов по гор. -610 м и 10 вагонов по гор. -530 м транспортируется 14-тонными электровозами к местам разгрузки.
Руда с гор. -610 м в вагонетках ВГ-4,5 поднимается по стволу на гор. -450 м, где с помощью кругового вагоноопрокидывателя и пластинчатого питателя поступает на щековую дробилку СМД-111, дробится и скиповым комплексом выдается «на-гора».
По гор. -530 м руда доставляется к дробильно-конвейерному комплексу, где дробится до нужной фракции и поступает в дозаторную скипового подъема. В скипах дробленая руда выдается на поверхность.

В связи с доработкой запасов Высокогорского месторождения производительность шахты «Магнетитовая» будет постепенно снижаться.

Выражаю благодарность и признательность редакции газеты «Высокогорский горняк» и руководству шахты «Магнетитовая» за организацию и проведение экскурсии по предприятию, а также маркшейдеру шахты «Магнетитовая» Гражданову Н.В. за сопровождение по шахте.

Использованная литература и источники:

-Валиев Н.Г., Славиковский О.В. Проблемы восстановления площадей на урбанизированных территориях Урала с развитым горнопромышленным комплексом. // «Геомеханика в горном деле: доклады Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 1–3 октября 2013 г». 2014.
-Валиев Н.Г., Славиковский О.В., Славиковская Ю.О. Геоэкологические аспекты применяемых геотехнологий на урбанизированных территориях Урала. // «Горный информационно-аналитический бюллетень». 2013, №4.
-Виноградов В.С. Охрана недр и улучшение условий труда в горнорудной промышленности черной металлургии. // «Безопасность труда в промышленности». 1976, №2.
-Галкин А.В. Основные этапы совершенствования системы управления охраной труда и промышленной безопасностью в ОАО «Высокогорский ГОК». // «Горный информационно-аналитический бюллетень». 2010, №10.
-Гельбинг Р.А., Жильцов А.В., Булыгина Н.В., Штанько Л.Т. Совершенствование технологического процесса при реконструкции участка мокрого обогащения. // «Известия высших учебных заведений. Горный журнал». 2006, №3.
-Григорьев Д.В., Турсуков А.Л. Влияние структурно-тектонического строения массива горных пород на сейсмическое воздействие массового взрыва на здания и сооружения. // Шестнадцатая уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник научных материалов. 2015.
-Дубынин Н.Г. и др. Опыт внедрения сибирской технологии добычи руды. // «Горный журнал». 1975, №12.
-Дягилев Р.А. Макросейсмика техногенных землетрясений Урала. // «Горный информационно-аналитический бюллетень». 2017, №3.
-Зебзиев К.В., Киселев Н.А. Фондоотдача на железорудных предприятиях Урала. // «Горный журнал». 1967, №8.
-Игнатов А.А. Появление окислов азота на аглофабриках и ДОФ. // «Безопасность труда в промышленности». 1982, №2.
-Игнатов А.А., Корежатков Г.П. Проветривания железорудных шахт Урала. // «Безопасность труда в промышленности». 1984, №7.
-Кимский Э.А., Скакун Г.П. и др. Из опыта повышения эффективности применения пучков параллельносближенных скважин. // «Горный журнал». 1985, №7.
-Киселев И.В. Самоходная буровая каретка СБКН-2М. // «Горный журнал». 1975.
-Коваленко А.И. Влияние отклонений взрывных скважин на качество дробления руды. // «Горный журнал». 1977.
-Кравченко Г.И., Кондратов А.Б., Дягилев В.К., Пыхтин Г.Ф. Исследование укрепления трещиноватых пород методом цементации на шахтах Нижнетагильского металлургического комбината. // «Горный журнал». 1975, №10.
-Лимин Я.И., Зубков А.В. Геомеханически обоснованная геотехнология – надежный путь повышения безопасности и эффективности горных работ на длительную перспективу. // Геотехнологические проблемы комплексного освоения недр. Сборник научных трудов. 2008, Вып. 4.
-Липин Я.И. Геомеханические аспекты обеспечения безопасности при разработке мощных слепых рудных залежей с обрушением налегающих пород. // «Горный информационно-аналитический бюллетень». 2013, №7.
-Мельник В.В., Усанов С.В., Балек А.Е. Проблемы безопасности при ликвидации горнодобывающих предприятий. // «Проблемы недропользования». 2014, №3.
-Николаев В.П. применение двусветовой сигнализации на шахтах Высокогорского рудоуправления. // «Горный журнал». 1975.
-Николаев С.И. Высокогорский железный рудник – мощное горнорудное предприятие Урала. // «Горный журнал». 1967.
-Панченко Р.Д., Волков Д.Н., Дарьин К.Б. Применение триботехнических составов на горном оборудовании в условиях Высокогорского ГОКа. // «Известия высших учебных заведений. Горный журнал». 2006, №3.
-Пешков В.Я. Проходка восстающего с помощью скважин. // «Горный журнал». 1954.
-Сашурин А.Д., Барях А.А. Условия формирования областей концентрации напряжений и деформаций в массиве горных пород и механизм их катастрофического высвобождения. // «Геомеханика в горном деле: доклады Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 1–3 октября 2013 г». 2014.
-Славиковский О.В., Осинцев В.А. Подземная разработка рудных месторождений на Урале и основные направления совершенствования технологии добычи. // «Известия высших учебных заведений. Горный журнал». 1997, №11-12.
-Старкова И.М., Осламенко В.В. Достижения и задачи в области экологии на Высокогорском комбинате. // «Известия высших учебных заведений. Горный журнал». 2006, №3.
-Усанов С.В., Ручкин В.И., Желтышева О.Д. Нелинейные деформационные процессы в зданиях под воздействием поля напряжений, действующих в горном массиве. // «Геомеханика в горном деле: доклады Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 1–3 октября 2013 г». 2014.
-Фридман А.Г. Ликвидировать травматизм от обрушения кусков руды и породы. // «Безопасность труда в промышленности». 1965, №7.
-Цимбаленко Л.Н. Фондоотдача на железорудных шахтах среднего Урала. // «Горный журнал». 1966, №5.
-Ястребов Р.А. Выполним стоящие перед нами задачи. // «Безопасность труда в промышленности». 1972, №2

Сайт «Рудники Урала» https://uralmines.ru/