Обоснование технологий разработки месторождений полезных ископаемых

План

1. Анализ данных по условиям залегания

2. Формирование комплексов горных выработок для вскрытия подготовки и разработки месторождения

3. Анализ необходимости и сущности БВР

4. Анализ возможностей и сущностей проведений подготовительных выработок по механизированной технологии

5. Вспомогательные процессы при проветривании горных выработок

6. Анализ и обоснование параметров очистной выемки полезного ископаемого

7. Процессы подземного транспортирования

8. Анализ разработки месторождения открытым способом

9. Комплексы на поверхности горных пород предприятий

10. Опасности в шахтах Список литературы

1. Анализ данных по условиям залегания Запасы. Потери Геологическими называют общее количество запасов полезного ископаемого месторождения или его части.

Балансовыми называют такие запасы, разработка которых экономически целесообразна.

Забалансовые запасы этим требованиям не отвечают, поэтому в настоящее время их не разрабатывают. Но их можно рассматривать как объект промышленного освоения в дальнейшем в связи с развитием техники и совершенствованием технологии добычи, обогащения и использования.

где

— размер шахтного поля по простиранию;

— размер шахтного поля по падению;

— суммарная мощность пластов по данным;

— средняя объёмная плотность полученного ископаемого;

— коэффициент извлечения.

= 2400 м

= 700 м так как эскиз шахтного поля :

то:

следовательно площадь пласта будет равна Ѕ от площади данного прямоугольника.

т/м3

С пластов средней мощности

m2=1,45 м т

Производительность пласта т/м2

Kпот — коэффициент потерь (безразмерная величина):

— для пологих пластов 0,5

— для крутонаклонных пластов 0,5 — 1,5

— для мощных пластов до 10

Kпот m2=1,45 м (пласт средней мощности; крутонаклонный (=37°)) составит 0,5 — 1,5 потери.

Системы вскрытия Основными факторами, влияющими на выбор схемы вскрытия шахтного поля или его части, являются: число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства боковых пород, расстояние между пластами, мощность наносов или покрывающей непродуктивной толщи, наличие плывунов и других водоносных пород, нарушенность месторождения, глубина разработки, газоносность пластов, рельеф местности; производственная мощность шахты; размер шахтного поля; срок службы шахты; уровень развития горнодобывающей техники; способ подготовки шахтного поля, системы разработки и схема вентиляции и др.

2. Формирование комплексов горных выработок для вскрытия подготовки и разработки месторождения Система вскрытия вертикальными стволами и этажными квершлагами.

Применяется для вскрытия крутых и крутонаклонных пластов. Целевой пласт имеет размеры H=700м, S=2400м, угол падения 37є

Рис. 2.22. Схема многогоризонтного вскрытия свиты крутых пластов вертикальными стволами и этажными квершлагами:

/, 2 — главные стволы; 3 и 4 — откаточный и вентиляционный квершлаги; 5 и 6 — откаточный* и вентиляционный штреки; 7 — разрезные печи; 8 — гезенк.

Сущность этого способа: первоначально стволы сооружают до горизонта откаточного штрека первого этажа и оборудуют околоствольные дворы на откаточном и вентиляционном горизонтах (рис. 2.22). От стволов проводят этажные квершлаги: откаточный и вентиляционный до пересечения их с верхними пластами свиты. От места пересечения этажных квершлагов с пластом в обе стороны проводят этажные штреки: откаточные на длину 50—70 м и вентиляционные на длину 20—25 м.

По обе стороны от откаточного квершлага на расстоянии 15— 20 м проводят разрезные печи, из которых начинают очистные работы. Оставляемый между разрезными печами целик предохраняет вентиляционный квершлаг от влияния подработки.

За 1,5—2 года до окончания выемки запасов первого этажа должен быть подготовлен второй этаж. Для этого стволы углубляют до откаточного горизонта второго этажа, т. е. на глубину, равную вертикальной высоте этажа. И так далее.

Основное преимущество способа вскрытия вертикальными стволами и этажными квершлагами — полное отсутствие наклонных выработок и, следовательно, всех неудобств, связанных с их проведением и эксплуатацией, простота схемы проветривания, небольшие первоначальные капитальные затраты, затраты на проведение и поддержание подготовительных выработок, высокие нагрузки на очистные забои и выемочные поля.

Схема вскрытия свиты пластов вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами при делении шахтного поля на блоки:

главный ствол; 2 — вспомогательный ствол; 3 — блоковый ствол;

4 — погоризонтные квершлаги; 5 — вентиляционный квершлаг Рис, 3.4. Этажный способ подготовки:

1 — капитальный квершлаг; 2 — шурф; 3 — главный откаточный штрек; 4— капитальный бремсберг; 5 и 6 — ходки; 7 — этажный откаточный штрек; 8 — параллельный штрек; 9 — этажный вентиляционный штрек Недостатки — частые углубки стволов и меньший срок службы горизонта (по сравнению со вскрытием капитальными квершлагами), значительные затраты на проведение и поддержание квершлагов и главных штреков.

Сущность этого способа подготовки состоит в проведении по пласту от места его пересечения Этажным квершлагом этажного откаточного штрека и просека на всю длину этажа или на ту часть этажа, которую предполагается вынимать в первую очередь. Таким же образом от места пересечения пласта вентиляционным квершлагом проводят этажный вентиляционный штрек и параллельный ему вентиляционный просек. На расстоянии, равном длине выемочного поля (400 — 600 м), вентиляционный и откаточный штреки соединяют бремсбергами и ходками.

Этажный способ подготовки применяется при разработке пластов любой мощности с углами падения свыше 35°. В некоторых случаях он находит применение на пологих и наклонных пластах при вскрытии шахтных полей наклонными стволами, пройденными по пласту, при вскрытии шахтных полей вертикальными стволами с ограниченными размерами шахтного поля по простиранию, при разработке сильно газоносных пластов.

Достоинства данного способа — простота схемы проветривания, что очень важно при разработке сильно газоносных пластов, небольшой объем подготовительных выработок, возможность быстрого ввода шахты в эксплуатацию.

Недостатки — отсутствие возможности для широкого развития фронта очистных работ, необходимость проведения откаточных и вентиляционных штреков на всю длину шахтного поля и поддержание их в течение всего периода отработки этажа.

Система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением, плавным опусканием кровли, полной закладкой выработанного пространства.

Под системой разработки пластовых месторождений понимается определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ, увязанный во времени и пространстве.

Система применяется на пластах мощностью 0,5−2,0 м с углом падения более 350.

Проходятся групповой (полевой) вентиляционный и конвейерный штреки., которые потом соединяются разрезными печами и отрабатываются.

Схема очистного забоя с комплексом КГУ Достоинствами систем являются большая наклонная высота горизонта, позволяющая снизить удельные затраты на проведение штреков; постоянная длина лавы и большие размеры выемочных столбов; значительная концентрация горных работ в пределах выемочных участков, одновременная подготовка нескольких столбов, которая позволяет проводить предварительную дегазацию, особенно в тех случаях, когда отработка ведется через один или два столба; облегчение управления кровлей благодаря уменьшению давления на кровлю призабойного пространства.

К недостаткам рассматриваемых систем относятся: ограниченность области применения из-за отсутствия средств комплексной механизации для работы на пластах с углами падения более 35є; трудность доставки вспомогательных материалов, оборудования и людей по бремсбергам до очистного забоя; затруднение активного тушения пожаров в выработках с нисходящим проветриванием из-за уменьшения количества воздуха в результате тепловой депрессии.

3. Анализ необходимости и сущности БВР Буримость горных пород — способность породы разрушаться. БВР также применяют при отбойки угла в лавах.

Коэффициент крепости угла, хотя он и мал, но при определенных условиях можно производить БВР Для разрушения породы в контуре проектного сечения выработки в ней бурятся шпуры. По назначению их разделяют на врубовые, взрывом которых в забое создается врубовая полость — дополнительная открытая поверхность, повышающая эффективность действия отбойных шпуров, которые взрываются вслед за врубовыми и расширяют врубовую полость. Последними взрывают оконтуривающие шпуры, которые разрушают породу по контуру выработки, по возможности ближе к проектному сечению.

Схема расположения шпуров в призматическом (прямом) врубе В любых породах. В выработках любой площади сечения. Наиболее эффективен призматический вруб из трех, пяти и шести шпуров. Расстояние между врубовыми шпурами 10—20 см, длина их 2,5—3 м. Прямые врубы особенно эффективны при использовании мощных буровых кареток. При проведении горизонтальных и наклонных выработок чаще применяют клиновые врубы.

Рациональное число шпуров при проведении выработок по породе

ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ Буровзрывные работы применяются при отбойке угля в лавах, разделке ниш и кутков, а также для предварительного ослабления массива перед выемкой комбайном и стругом в случае крепких углей. При гидродобыче взрывание используют для предварительного рыхления массива угля.

В лавах, разрабатывающих тонкие и средней мощности пласты, шпуры глубиной 1,8 м бурят на расстоянии один от другого 2—3 м в 1—2 ряда и заряжают зарядами по 0,2—0,3 кг (1 патрон). Удельный расход ВВ составляет 0,07— 0,21 кг/т (табл. 5.18). Расход ВВ и ВМ на 1000 т угля для взрывания по углю в лавах приведен в табл. 5.18.

Взрывная выемка пластов угля мощностью более 1,5 м с углом падения более 35° и устойчивыми боковыми породами производится сквозными или тупиковыми скважинами, пробуренными параллельно линии очистного забоя на глубину 20—40 м.

Этаж высотой 80—100 м разделяется на 2—3 подэтажа. Работы в нижнем подэтаже ведутся с опережением на 40—50 м. На пластах мощностью до 3 м бурят один ряд скважин диаметром 100 мм, при большей мощности — 2 ряда, расстояние между скважинами 1,3—2,5 м. Заряжание скважин производят патронами аммонита Т-19 рассредоточенными зарядами с применением ДШ или сплошными. Взрывание производят от двух ЭД. В нижней части скважины размещаются песчано-глиняная забойка длиной 1,0—1,3 м и деревянная пробка, предохраняющая заряд от выпадения. После окончания заряжания скважины заполняются водой.

4. Анализ возможностей и сущностей проведений подготовительных выработок по механизированной технологии В системе угольной шахты подготовительные выработки обеспечивают выполнение следующих функций: транспортирования угля, породы, материалов и оборудования, размещение или передвижение людей, пропуск воздуха, удаление подземных вод.

Сечения и крепь выработки выбирается зависимости от её функционального назначения, свойств окружающих горных пород, материала крепи и характеристики проходческого оборудования. В нашем случае применяем агрегатированную крепь поддерживающего типа — 1КГУ.

Крепь 1КГУ — поддерживающего типа, агрегатированная, состоит из однотипных линейных и концевых секций. Все секции связаны по падению пласта гидравлическими штангами и попарно-гидравлическими домкратами передвижения, расположенными диагонально между основаниями секций. Каждая секция со стороны выработанного пространства и забоя снабжена ограждениями.

Ее характеристики: угол падения пласта 35−90, высота секции 560−1000, основные размеры 2900−910, ее масса 1.6, шаг передвижки секции 0.9.

Используется комбайн 1КНД (смена).

Комбайн КПД («Смена») оснащен двумя шнеками — опережающим и отстающим. Опережающий шнек разрушает пачку угля у почвы, а отстающий — оставшуюся пачку у кровли.

Комбайн работает по односторонней схеме аналогично комбайнам типов «Темп» и «Комсомолец» и отличается от них более высокой энерговооруженностью, совершенной конструкцией исполнительного органа, наличием специального погрузочного желоба для транспортирования угли вдоль корпуса комбайна и возможностью работы последнего в комплексе с изгибающимся рештачтым ставом.

Может работать с индивидуальной или в комплексе с механизированной крепью.

Погрузочная машина ППМ4У на колесно-рельсовом ходу предназначена для механизированной погрузки горной массы в шахтные вагонетки и другие транспортные средства при проведении наклонных горных выработок буровзрывным способом.

Черпание горной массы из штабеля осуществляется исполнительным органом, состоящим из ковша, цепей и стрелы. Горная масса из ковша выгружается в бункер конвейера, который подает ее в вагонетку.

На рабочей поверхности ленты имеются шипы, позволяющие транспортировать горную массу при повышенных углах наклона выработки.

Машина оборудована лебедкой, подвесным устройством и тормозом, что позволяет работать на уклоне. Лебедка смонтирована на раме и служит для подтягивания машины вверх по уклону и удержания ее в наклонной выработке.

Машина на уклоне подвешивается на подвесном устройстве, состоящем из балки, двух распорных стоек, обводного блока и лебедки.

5. Вспомогательные процессы при проветривании горных выработок К числу вспомогательных процессов относятся проветривании, освещения, водоотлив.

При углублении горной выработки необходимо прибегать к искусственному проветриванию (т.к. во время взрывных работ образуются вредные газы или выделяются из окружающих пород). Подача свежего воздуха и осуществляется вентиляторами (нагнетающими или отсасывающими). Обычно применяются металлические или текстовинитовые вентиляционные трубы.

Освещение выработок электрическое. Число ламп и их мощность определяется из расчёта 15 Вт на 1 м² забоя и 10 Вт на 1 м² подвесного полка (напряжение сети 380 В (660)). Такие у каждого рабочего имеется переносной аккумулятор.

Водоотлив осуществляется следующим образом: при малых водопритоках (до 5м3/ч) вода удаляется в бадьях одновременно с выдачей породы. Перекачка осуществляется по шлангу с пневматическими забоиными наносами. При больших водопритоках применяются подвесные вертикальные электрические насосы (подача воды к ним осуществляется забоиными насосами). Для уменьшения притока воды в забой применяют водоулавливание — система желобов, расположенных ниже водоносных горизонтов. Получая вода отводится по трубам в перекачную станцию.

В данном случае можно применить всасывающий способ вентиляции мачты (применяется на газообильных шахтах как при единой, так и при секционной системах вентиляции, на рудниках до глубин 1500м).

Используя прямоточную схему проветривания. Также применяется диспетчерская связь и оповещение об авариях, технологическая связь и предупредительная сигнализация в забоях и на транспорте.

6. Анализ и обоснование параметров очистной выемки полезного ископаемого Под очистной выемкой понимают совокупность производительных процессов, выполняемых в определенной последовательности в пространстве и времени и направленных на получение готовой продукции.

В данном случае используем механизированный комплекс (взаимосвязанный набор машин и оборудования, обеспечивающих механизацию всех основных процессов в очистном забое).

Используем комплекс: 1КГУ, Комбайн КНД (Смена), пластинчатый изгибающий конвейер ПУ-50 и канатную систему подачи 1СПК Очистной узкозахватческий комбайн (угол падения более 30є):

Комбайн КНД («Смена») оснащен двумя шнеками — опережающим и отстающим. Опережающий шнек разрушает пачку угля у почвы, а отстающий — оставшуюся пачку у кровли.

Комбайн работает по односторонней схеме аналогично комбайнам типов «Темп» и «Комсомолец» и отличается от них более высокой энерговооруженностью, совершенной конструкцией исполнительного органа, наличием специального погрузочного желоба для транспортирования угля вдоль корпуса комбайна и возможностью работы последнего в комплексе с изгибающимся рештачным ставом.

Скребковые конвейеры предназначены для транспортирования угля вдоль очистного забоя. Применим пластинчатый изгибающий конвейер ПУ-50

Канатная система подачи 1СПК предназначена для перемещения очистных комбайнов на пластах с углом падения более 30° и для их удержания при выключенном приводе 1СПК или при обрыве одного из канатов — тягового или предохранительного.

Система подачи 1СПК состоит из механизма подачи, предохранительной лебедки, блока с аппаратурой автоматизации и связи и обеспечивает дистанционное включение и выключение пускателей забойного оборудования, автоматическое регулирование работы комбайна, двустороннюю громкоговорящую связь лавы со штреком, предупредительную сигнализацию перед началом комбайна.

В ремонтную смену происходит осмотр и текущий ремонт оборудования. Работы выполняет ремонтное звено из электрослесарей и горнорабочих очистного забоя.

Кроме того, при отделении угля от массива происходит большое пылеобразование, поэтому, часто предварительно увлажняют угольный массив, путём нагнетания воды со специальными добавками в специально пробуренные скважины.

7. Процессы подземного транспортирования Транспортирование угля от очистных забоев очистных забоев по горизонтальным и наклонным выработкам выемочного участка должно производиться, как правило, ленточными конвейерами.

Основными технологическим требованиями, предъявляемыми к конвейерам при их выборе для конкретных горнотехнических условий, являются: возможность приема на несущий орган поступающих максимальных минутных грузопотоков без просыпания угля на почву и обеспечение нормального режима работы привода, ленты в периоды максимального поступления: угля на конвейер.

В конвейерном штреке устанавливается пластичный изгибающий конвейер ПУ-50.

В промквершлаге устанавливается скребковый конвейер СР-70М.

В групповой (полевой) транспортный штрек устанавливается толкатель, выбирается в зависимости от типа вагонеток.

Транспортное оборудование, размещаемое подлазой, должно обеспечивать быстрое и нетрудоемкое укорачивание конвейерной линии вслед за подвиганием очистного забоя. Для этого узлы сопряжения лавы с конвейерной выработкой оборудуются телескопическими комплексами, состоящими из приставного перегружателя и телескопического ленточного конвейера, или надвижными перегружателями, осуществляющими погрузку угля с помощью стрелы непосредственно на ленточный конвейер.

Для обслуживания конвейерных линий (монтаж и демонтаж ковейеров; профилактический ремонт конвейеров и выработок) в качестве вспомогательного транспорта рекомендуется применять:

Для транспорта материалов и оборудования по наклонным выработкам выемочного участка.

При углах наклона свыше 18є применяем одноконцевую канатную откатку вагонеток.

Транспортирование оборудования, людей и породы по главному и вспомогательному стволу осуществляется подъёмными установками (скиновой и клетевой подъём).

8. Анализ разработки месторождения открытым способом При разработке наклонных и крутых залежей помимо покрывающих пород необходимо удалить и часть вмещающих пустых пород для создания транспортного доступа к различным частям залежи по глубине и для обеспечения устойчивости массива вмещающих пород после выемки полезного ископаемого. Так как для этих целей угол откоса породного массива должен быть не более 25—30°, при открытой разработке наклонных залежей удаляются только вскрышные породы со стороны висячего бока залежи, а породы лежачего бока не вынимаются. При разработке крутых залежей вынужденно удаляют породы со стороны висячего и лежачего ее боков.

При ведении горных работ с земной поверхности создается техническая возможность, а большие объемы горных работ обусловливают необходимость применения в карьерах мощного оборудования для разрушения, выемки и транспортирования пород.

Выемка полезного ископаемого, покрывающих и вмещающих пород производится слоями с опережением верхними нижних; в результате разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов. Между смежными слоями (уступами) оставляют площадки для размещения экскаваторов, транспортных коммуникаций и других производственных целей. В результате выемки полезного ископаемого и вскрышных пород в земной коре образуется ступенчатая поверхность уже выработанного пространства. Размеры выработанного пространства при разработке горизонтальных месторождений увеличиваются в плане, а при разработке наклонных и крутых месторождений— одновременно в плане и по глубине, так как постепенно создаются (нарезаются) новые слои (уступы) по глубине залежи. Глубина выработанного пространства при разработке мощных крутых залежей может достигать нескольких сотен метров.

Выемка пород и полезного ископаемого в нижнем слое или создание (нарезка) нового слоя возможны только после выемки горной массы во всех вышележащих слоях или части их. Поэтому выемка вскрышных пород должна опережать во времени и пространстве выемку полезного ископаемого.

Для того чтобы уменьшить затраты на перемещение пород, покрывающих или вмещающих залежь, при разработке горизонтальных и пологих залежей стремятся перемещать вскрышные породы по кратчайшему расстоянию в ранее созданное выработанное пространство. При наклонном и крутом падении залежей в большинстве случаев отсутствует возможность размещения вскрышных пород в выработанном пространстве и их вывозят за пределы карьера.

При неустойчивых породах откосы выемок выполаживаются, что увеличивает объем работ и затраты на них. При большой мощности неустойчивых покрывающих пород открытая разработка месторождения может оказаться сложнее и дороже подземной.

Для производства открытых горных работ необходимы большие размеры горных выработок (широкие площадки, большая длина уступов и др.) с целью применения оборудования большой мощности и производительности. Производительность карьерных экскаваторов может достигать десятков миллионов кубических метров породы в год, для чего необходимы высококвалифицированный персонал и четкая организация производства.

Достоинства: возможность обеспечения высокого уровня комплексной механизации; высокая производительность труда; более низкая себестоимость полезного ископаемого; меньшие затраты на строительство предприятия; более высокая безопасность и лучшие условия труда.

Основные недостатки: необходимость временного отзедения значительных площадей земли; нарушение водного баланса недр.

При открытой разработке месторождений полезного ископаемое добывают непосредственно с земной поверхности.

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в результате чего открывается доступ к месторождению.

В зависимости от времени выполнения открытые горные работы подразделяются на следующие периоды: подготовительный, горно-капитальный, эксплуатационный и погашения. Работы эти начинают в определенной последовательности, а затем ведут одновременно, однако при некотором опережении в пространстве: подготовка поверхности и осушение месторождения опережают вскрышные работы, а вскрышные работы, в свою очередь, опережают добычные и т. д.

Подготовительный период включает следующие основные этапы: подготовка поверхности, осушение месторождения и ограждение его от стока поверхностных вод.

Подготовка поверхности. Прежде чем приступить к разработке месторождения открытым способом, необходимо провести ряд подготовительных работ, связанных с удалением искусственных и естественных препятствий, мешающих разработке: вырубить лес, отвести поверхностные воды и осушить водоемы, снести здания и сооружения на площади карьера, подготовить место для отвалов пустых пород, подвести к карьеру железную и шоссейные дороги, построить производственные, служебные и жилые помещения, обеспечить предприятие электроэнергией и т. д.

Осушение месторождения. Для придания большей устойчивости откосам уступов и предотвращения оползней бортов карьеров, создания благоприятных условий для работы машин и транспортных средств, а также безопасных условий труда необходимо осушить месторождение.

Применяют поверхностный и подземный способы осушения.

Канавы, при помощи которых дренируется вода, имеют сравнительно небольшую глубину. Располагают их так, чтобы они охватывали карьер с трех сторон. Вода по системе дренажных канав собирается в котлован-водосборник и откачивается насосами на поверхность, а при благоприятном рельефе местности сбрасывается самотеком.

Если водоносные горизонты залегают глубоко от поверхности, то осушение производят подземным способом, заключающимся в проведении по угольному пласту (реже по пустым водоносным породам) сети дренажных штреков и скважин-фильтров.

Горно-капитальному периоду соответствуют первоначальные работы по удалению покрывающих и вмещающих пород для обеспечения доступа к полезному ископаемому и систематического-, производства вскрышных и добычных работ. В этот период проводятся капитальные и разрезные траншеи и создается устойчивый фронт добычных и вскрышных работ. Когда горно-капитальные работы выполняются одновременно с эксплуатационными, этот период называют периодом освоения проектной мощности карьера.

Основу эксплуатационного периода составляют вскрышные и добычные работы.

Период погашения горных работ связан, как правило, с постеленным завершением горных работ на вскрышных и добычных горизонтах в связи с отработкой запасов, демонтажем горного оборудования и транспортных коммуникаций. В этот период производится восстановление поверхности (рекультивация). После отработки запасов месторождения большие площади земель становятся малопригодными для использования. Для восстановления их плодородия, чтобы поверхность стала пригодной для сельского хозяйства и других целей, необходимо произвести планировку отвалов, нанести на них почвенный слой, предварительно снятый при вскрышных работах, размещенный и хранимый в специальном отвале.

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в результате чего открывается доступ к месторождению.

горный выработка месторождение ископаемое

Схема открытой разработки залегания крутых пластов:

Рис. 1.1. Принципиальные схемы открытой разработки залежей:

а — горизонтальных; б — наклонных; в—крутых; /—выработанное пространство; и 3 — внутренние и внешние отвалы; 4 и 5 — рабочий и нерабочий борта; 6 — конечный контур карьера- 7 — бермы; /, //, ///, IV — последовательность развития работ на уступах; Яр 3—высота рабочей зоны; Як—конечная глубина карьера; 7р—Угол откоса рабочего борта; Унугол откоса нерабочего борта; Тн, л ~~ угол откоса нерабочего борта по лежачему боку; Тн в — угол откоса нерабочего борта по висячему боку Типы забоев Выемка мягких, сыпучих и плотных пород обычно производится непосредственно из массива, а выемка разрушенных (взорванных) пород — из развала или разрыхленного слоя. Поверхность горных пород в массиве или развале, являющаяся объектом выемки, называется забоем.

При выемке пород из массива забоем могут являться следующие поверхности уступа или подуступа: торец уступа, т. е. боковой его откос, образованный при выемке части полосы уступа (рис. 6.1, а, е, ж); площадка уступа (рис. 6.1,6); продольный откос уступа (рис. 6.1, в].

При применении взрывных работ выемка разрушенных пород забоями осуществляется торцовым (рис. 6.1, д) или продольный откос развала, а иногда и его верхняя поверхность. Соответственно забой называется торцовым, продольным и забоем-площадкой. Чаще всего продольный откос уступа совпадает с фронтом его работ, и продольный забой называется фронтальным. Разновидностью торцового забоя является траншейный забой. Иногда применяются комбинированные забои, когда одновременно разрабатываются две поверхности уступа или развала, например площадка и продольный откос (рис. 6.1, г). Продольный и торцовый откосы относятся к разрабатываемой части уступа или развала.

Забои всех типов по структуре могут быть однородными (простыми), если в их пределах породы имеют сравнительно одинаковые свойства, и разнородными (сложными), если в их пределах перемежаются вскрышные породы с существенно разными свойствами, вскрышные породы с полезным ископаемым или полезные ископаемые разных типов и сортов.

При сложном строении залежи структура забоя зависит от формы контактных поверхностей между полезными ископаемыми и вмещающими породами в массиве или развале и расположения относительно забоя различных типов ископаемого. Забои при этом простые только в случаях, когда они параллельны контактам между разнотипными компонентами (см. рис. 6.1, б, в).

Проводим вскрышные работы:

выемку покрывающих пород, осуществляем экскаваторами (механическая лопата, одноковшовый экскаватор, ЭКГ-8, ЭВГ-35 и др.). Их транспортируют в места отвалов. Транспорт: конвейерный или грузовые машины.

Добычные работы (работы по извлечению полезного ископаемого).

Предварительно производят дробления горных пород взрывом, чтобы подготовить массив к выемке. Применим вращательное бурение.

Вращательное бурение скважин осуществляется станками шнекового, алмазного и дробового бурения. Бурение шпуров в породах с Пб= 12, в основном в негабаритных кусках, может производиться электросверлами.

Станки шнекового бурения широко применяют (22% объема буровых работ) для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 125—160 мм и глубиной до 25 м в породах с Пб= 15, главным образом на угольных карьерах (уголь, аргиллиты, мягкие известняки) и при разработке непрочных строительных пород (мергель, мягкий известняк и др.).

Добычные работы производятся экскаваторами, скреперами или бульдозерами.

Колесные скреперы экономичны при выемке мягких и механически разрыхленных плотных и полускальных пород (Пэ<3) при дальности транспортирования до 2—3 км. В настоящее время они применяются при разработке строительных горных пород и россыпей, а также на вспомогательных работах. Большегрузные скреперы могут успешно применяться на вскрышных работах и в мощных карьерах, особенно в период строительства. Недостатки скреперов: сезонность выемки мягких пород, сравнительно небольшой срок службы, резкое снижение производительности с увеличением длины транспортирования, кусковатости (более 40 см) и обводненности (более 10—15%) зкскавируемых пород.

9. Комплексы на поверхности горных пород предприятий Комплекс поверхности шахты включает в себя: комплекс зданий, сооружений и оборудования, и предназначенных для подъёма, приёма, переработки и отправки полезного ископаемого, приёма и складирования породы, подачи воздуха в шахту для проветривания выработок, обеспечения горных работ электро или пневмоэнергии и др.

Для подъёма и приёма полезного ископаемого и породы непосредственно над стволом устанавливают копер и сооружают надшахтное здание. При скиновом подъёме к копру примыкает приёмный бункер, в который полезное ископаемое выгружается из скипов. При клетевом подъёме в надшахтном здании на некоторой высоте над приёма груженных вагонеток из клети и подачи в клеть порожних вагонеток — приёмную площадку.

Подъёмные машины устанавливают в специальных помещениях расположенных рядом с надшахтным зданием или в самих надшахтным зданиях.

Для обеспечения шахты электроэнергией и сжатым воздухом на поверхности шахты имеются понизительная электроподстанция и здание с компрессорным хозяйством.

Объекты главного технологического комплекса на поверхности шахты:

а) шахтный копер сооружают непосредственно над устьем ствола, высота достигает 15−30м.

б) надшахтное здание непосредственно примыкает к шахтному копру. Оно предназначено для выполнения разнообразных операций, связанных с работой шахтного подъёма.

в) здание сортировки устраиваю для предварительной отборки породы и рассортировки добытого полезного ископаемого (угля) по крупности г) эскадры, конвейерные галереи и мосты — сооружения для укладки рельсовых путей узкой колен и размещения конвейерных установок д) бункера приёмные и погрузочные представляют собой металлические ил железобетонные сооружения, которые служат для кратковременного хранения полезного ископаемого.

Для снижения стоимости строительства и эксплуатации поверхностного комплекса стремятся к объёдинению зданий и сооружений в ограниченное число блоков с полной механизацией и автоматизацией всех процессов.

Блокировка объектов поверхностного комплекса шахты позволяет сократить протяженность коммуникацией (путёй, дорог, трубопроводов, кабелей и т. п.) и значительно уменьшить общую площадь застройки.

10. Опасности в шахтах Рудничный пожар — это явление в обычном понимании этого слова, но возникшее в горной выработке шахты или рудника.

Рудничные пожары делятся на две группы:

экзогенные — возникающие от внешних тепловых импульсов (открытый огонь, замыкания в электропроводах и установках, взрывные работы и др.), и эндогенные — возникающие от самовозгорания полезного ископаемого (уголь, сульфидные руды).

Эндогенная пожароопасность выемочных участков определяется степенью склонности угля к самовозгоранию, геологическими и горнотехническими условиями. Самовозгорание угля происходит при аккумулировании не менее 60— 70% тепла, выделяющегося при окислении.

Степень склонности угля к самовозгоранию характеризуется его химической активностью. По химической активности все угли разделяются на три группы: высокоактивные — бурые угли; умеренно активные — каменные угли и малоактивные — большинство антрацитов.

Геологическими факторами опасности самовозгорания угля, сульфидных руд, сланцев являются: угол падения угольного пласта или рудного тела (главный фактор), мощность пласта и некоторые другие факторы.

Пожарная профилактика — это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожаров или уменьшение их размеров. Задачами пожарной профилактики является предупреждение возникновения пожара.

Исходя из условий самовозгорания угля, противопожарные профилактические мероприятия делятся на горнотехнические, устраняющие условия для развития процесса самовозгорания угля, и специальные, снижающие потенциальную пожароопасность в случае возможного возникновения эндогенных пожаров.

К горнотехническим мероприятиям относятся: пожаробезопасные способы вскрытия и подготовки шахтных и выемочных полей, системы разработки, вентиляционный режим шахтных и выемочных полей.

В специальную группу входит контрольно-наблюдательная служба, задача, которой заключается в обнаружении очага пожара на самой ранней стадии развития. Этот метод может стать наиболее эффективным при широком внедрении в практику разработки самовозгорающихся углей аппаратуры «Сигма-СО».

Основными мерами экзогенной противопожарной профилактики являются: сокращение в горных выработках количества горючих материалов, снижение их способности к воспламенению и максимальное устранение из технологии добычи возможности образования тепловых импульсов, способных поджечь горючие материалы.

Для сокращения числа возможных объектов горения и снижения способности горючих материалов к воспламенению необходимо: копры, надшахтные здания сооружать из негорючих материалов, улавливать масло, идущее на смазку подшипников копровых шкивов; обшивать металлом полы подшкивных площадок, а также полы в местах смазки вагонеток.

Закреплять выработки негорючей крепью (устья шурфов, штолен, наклонных стволов), не допускать трение канатов подъёмных, конвейерных лент о уголь, крепь…

Тушение производят или непосредственным тушением очагом (огнетушителями, пеной и др.) или изоляцией очага.

Водоотлив: в случае большого содержания воды в массиве применяют водоотлив, специальными установками из горных выработок и выдачи воды на поверхность. Иногда производят предварительное осушение участка водопонижающими скважинами.

Проявления горного давления зависят от геологических (состав, строение и свойства горных пород, угол падения, мощность и глубина залегания пласта), горнотехнических (размеры и срок поддержания выработки, способ выемки полезного ископаемого, конструкции и характеристика крепи, скорость подвигания забоя) и других факторов.

Регулируя горное давление, обеспечивают сохранение рабочего пространства выработки в необходимом для осуществления производственных процессов состоянии и создают условия для более эффективной работы горных машин.

Управление горным давлением в длинных очистных забоях (лавах) пологих и наклонных пластов производится полным обрушением кровли, плавным опусканием кровли, частичной и полной закладкой выработанного пространства, а в коротких очистных забоях (камерах) применяется поддержание кровли целиками.

1. Краткий справочник ГОРНОГО ИНЖИНЕРА УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ, М., «Недра», 1982 г.

2. В. В. Ржевский ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ, часть I, II, М., «Недра», 1985 г.

3. Б. М. Воробьёв ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА, М., «Недра», 1973 г.

4. А. П. Килячков ТЕХНОЛОГИЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА, М., «Недра», 1985 г.